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CienciasAdministrativasTeoría y praxis

JULIO - DICIEMBRE 2014 01 OÑA ,2 OREMÚNX429-5041 :NSSI

Academia de Ciencias Administrativas, A.C.México

Ciencias Administrativas Teoría y praxis

Academia de Ciencias Administrativas A.C.

CONSEJO DIRECTIVO DE ACACIA 2012-2015

Dra. Virginia Guadalupe López TorresPresidenta

Dra. Elvira del Rosario Velarde LópezVicepresidenta de Capítulos

Dra. Consuelo García de la TorreVicepresidenta de Comités

Dra. Carmen Estela Carlos OrnelasSecretaria

Dr. Eduardo Alejandro CarmonaPro-Secretario

Dra. Zóchitl Araiza GarzaTesorera

Dra. Ma. Deyanira Villarreal SolísPro-tesorera

Dra. Ruth Noemí Ojeda LópezComité de Admisión de Nuevos miembros

Dra. Cinthia Irene Carrazco SotoComité Editorial

Dr. Amado Olivares LealComité de Finanzas

Dr. Osmar Ernesto Arandia PérezComité de Vinculación

Ciencias Administrativas. Teoría y Praxis. Revista arbitrada de la Academia de Ciencias Administrativas, A.C.Año 10 No.2, julio - diciembre 2014 es una publicación semestral editadapor la Academia de Ciencias Administrativas, A.C.Huerta # 254, Col. Vista Hermosa, Ensenada, Baja California. C. P. 22785 Editor responsable de este número: Cinthia Irene Carrazco SotoReserva de Derechos 04-2000-070618591900-102ISSN: 1405-924XImpresa por: Ave Publicidad S. A. de C. V.Gonzaga 4360 Col. Cd de los Niños.Zapopan, Jalisco. Tel: 3647 2647. [email protected]

Fotografía portada y contraportada:Dr. Alberto Gárate Rivera. CETYS Universidad.

TODOS LOS DERECHOS RESERVADOSQueda rigurosamente prohibida la reproducción parcial o total de esta obra por cualquier medio, método o en cualquier forma electrónica o mecánica, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas por la ley.

Impreso en México - Printed in Mexico

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MIEMBROS DEL CONSEJO ACADÉMICO

Dra. Virginia Guadalupe López TorresDra. Elvira del Rosario Velarde López

Dra. Consuelo García de la TorreDra. Carmen Estela Carlos Ornelas

Dr. Eduardo Alejandro Carmona Dra. Zóchitl Araiza Garza

Dra. Ma. Deyanira Villarreal Solís Dra. Ruth Noemí Ojeda López

Dra. Cinthia Irene Carrazco SotoDr. Amado Olivares Leal

Dr. Osmar Ernesto Arandia PérezDra. Carmen Estela Carlos Ornelas

Dra. Sonia Elizabeth Maldonado Radillo Dra. Leticia Ramos Garza

Dra. Mónica Lorena Sánchez Limón Dra. María Eugenia De la Rosa Leal

Mtra. María Bernardett Ochoa Hernández Dra. Leonor Elena López Canto

Dr. César Gurrola Rios Dr. Miguel Ángel Palomo González

Dr. Gabriel de las Nieves Sánchez Guerrero Dra. Ma. Cruz Lozano Ramírez

Dra. Raquel Castaño Dra. María Luisa Saavedra García

Dr. Francisco Ernesto Navarrete Báez Mtro. José Morales Calderón

Dr. Rafael Regalado Hernández Dr. Adrián Reyes Barragán

Dra. Laura Romo RojasDr. Guillermo Guajardo Soto

Dra. Ma. Carmen Alcalá Álvarez

Directora del Comité Editorial ACACIADra. Cinthia Irene Carrazco Soto

Miembros del ComitéDra. María Luisa Saavedra García

Dr. Édgar Ortiz CalistoDr. Guillermo Guajardo Soto

RESPONSABLES DE CAPÍTULOS 2012 – 2015

1. Administración de la Calidad2. Administración de la Educación3. Administración Estratégica4. Administración del Conocimiento5. Administración Multicultural6. Administración del Desarrollo

Regional y Sustentabilidad7. Administración Pública8. Asuntos Sociales y Filosóficos de la

Administración9. Finanzas y Economía10. Gestión de la Innovación y la

Tecnología11. Ingeniería y Gestión de Sistemas12. Liderazgo, Capital Humano y

Comportamiento Organizacional13. Mercadotecnia14. Métodos de Investigación15. Pequeñas y Medianas Empresas16. Procesos de cambio y Desarrollo

Organizacional17. Teorías de la Organización18. Contabilidad, Auditoría y Fiscal

Dra. Carmen Estela Carlos OrnelasDra. Sonia Elizabeth Maldonado Radillo Dra. Leticia Ramos Garza Dra. Mónica Lorena Sánchez Limón Dra. Cinthia Irene Carrazco SotoDra. María Eugenia De la Rosa Leal


Dr. César Gurrola RíosDr. Miguel Ángel Palomo González


Dra. Raquel Castaño Dra. Consuelo García de la TorreDra. María Luisa Saavedra García Dr. Francisco Ernesto Navarrete Báez

Mtro. José Morales Calderón Dr. Rafael Regalado Hernández

RESPONSABLES DE MESAS 2012 – 2015

1. Aspectos legales en los negocios2. Estudios de género3. Historia de Empresas y

Empresarios4. Emprendimiento, creación e

incubación de empresas

Dr. Adrián Reyes Barragán Dra. Laura Romo Rojas Dr. Guillermo Guajardo Soto


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Editorial ACACIA

El mundo se encuentra inmerso dentro de un proceso de cambios, mismos que se observan en nuestra América Latina y específicamente en México, empero es común la meta de hacer del desarrollo científico, tecnológico y la innovación pilares para el progreso económico y social sostenible. Pilares donde la comunidad científica de la Academia de Ciencias Administrativas, A.C. (miembros y simpatizantes) desarrollan sus proyectos y tareas de investigación, con el fin de coadyuvar al logro de la meta.

Sin embargo, los retos que la realidad: cambios globales y crisis demanda de la ciencia administrativa son importantes y constituyen una agenda pendiente en la cual es pertinente incorporar estudios de contabilidad social, innovación social y organizacional y desarrollo sustentable, entre otros. Estudios con enfoque holístico que permitan diseñar soluciones con beneficios para todos y edificar un futuro sostenible. Tomemos esta demanda como una invitación.

Quiero aprovechar este medio para señalar que gracias al trabajo que se viene desarrollando, la academia se encuentra en plena madurez, al igual que la revista, por ello se ha iniciado el proceso de ingreso al Sistema de Información LATINDEX como un primer paso, asimismo en 2015 se tendrán tres publicaciones, un número especial donde se publicarán las mejores ponencias del congreso 2014 y dos números por convocatoria, por lo que estaremos recibiendo artículos durante todo el año.

Aprovecho para invitarle a someter sus trabajos y darlos a conocer a una amplia comunidad académica, sus hallazgos son muy importantes y ponemos a su disposición nuestra plataforma para compartirlos.

Atentamente, Dra. Virginia Guadalupe López Torres

Presidenta de ACACIA

Contenido

La información como estrategia de aprendizaje organizacional para competir en el mercado.

Ma. Cruz Lozano Ramírez................................................................................................................................11

Análisis de ciclo de vida del proceso de torrefacción de caféMaidelis Curbelo MartínezBerlan Rodríguez PérezDainelis Curbelo Martínez.............................. ..................................................................................................29

Los procesos de produccion y su efecto en la competitividadGonzalo Maldonado GuzmánSalomón Montejano GarcíaGabriela Citlali López Torres.......................... ..................................................................................................51

Propuesta de un procedimiento para la gestión de la ecológía industrial. Caso de estudio: empresa de productos lácteos escambray

Maidelis Curbelo MartínezEduardo López Bastida....................................................................................................................................67

A comparison of linear and non linear models to forecast the tourism demand in the North of Portugal

Natália dos SantosPaula FernandesJoão Paulo Teixeira....................................... ..................................................................................................91

Procedimiento para la mejora del proceso de gestión de seguridad y salud en el trabajo en una empresa de refinación de petróleo

Damayse Pérez FernándezMaidelis Curbelo MartínezSuanly Suárez Sabina................................. ..................................................................................................105

Diseño y aplicación de un procedimiento para la planificación energética según la NC-ISO 50001:2011

Jenny Correa SotoMaidelis Curbelo MartínezRoxana González Alvarez........................... ..................................................................................................123

Ma. Cruz Lozano Ramírez

11Julio - Diciembre 2014

Resumen.

Este estudio reporta los resultados de un abordaje realizado en Organizaciones de los sectores comercio y servicios, en el estado de Aguascalientes, México, para identificar el nivel informativo de sus Directivos respecto al ambiente de negocios en las variables Legislación y competitividad en el mercado. El diseño de investigación fue no experimental y el estudio correlacional, dirigido a 14 unidades de análisis y a sujetos con funciones de dirección. Los resultados indican que los puestos de trabajo más informados son Gerente y Sub-Gerente, en los temas de Competencia, Marcas, Niveles de Satisfacción de los Consumidores y Publicidad.

Palabras Clave: Consumidores, información de mercado, Procesos de Aprendizaje organizacionales

Abstract

This study shows the results of an approach in organizations in sectors of trade and services, in the state of Aguascalientes, Mexico, to identify the information level of its Directors with respect to the environment variables law business and competitiveness

in the market. The research design was non-experimental and correlational study, subjects with functions of direction and 14 units of analysis. Results indicate that more informed jobs are Manager and Assistant Manager, on the issues of competencies, trademarks, levels of satisfaction of consumers and publicity

Key word:. Consumers, market information, organizational learning processes

Introducción.

La necesidad de información del ambiente de negocios es de vital importancia para las empresas, porque les permite anticiparse a los eventos del mercado que podrían afectarles y adaptarse a las nuevas condiciones formulando objetivos para satisfacer las demandas del entorno. Por ello, contar con información del comportamiento de productos y servicios, mezcla de mercadotecnia, geografía, demografía, patrones de consumo, economía, políticas, legislación, tecnología, medio ambiente, segmentación, proveedores potenciales o competencia directa e indirecta, fundamentan la estructura decisional y apoyan la permanencia en el sector, con ventajas competitivas basadas en la información.

La información como estrategia de aprendizaje organizacional para competir en el mercado.

Ma. Cruz Lozano Ramírez*

* Doctora en Administración. Profesor-Investigador en la Facultad de Turismo y Mercadotecnia. Universidad Autónoma de Baja California. Línea de investigación: Procesos de Aprendizaje en organizaciones de los sectores comercio y servicios. email: [email protected]

La información como estrategia de aprendizaje organizacional ...

12 Ciencias Administrativas. Teoría y Praxis

García (1994), explica que la competitividad empresarial se vincula al concepto de diferenciación, y sólo puede analizarse en relación a la competencia. Biasca (2005), considera que a partir de los procesos de cambio, la competitividad es asumida en la solución a problemas del entorno (sistemas fiscales, laborales, crediticios, políticos, sindicales o eficiencia interna), contribuyendo al otorgamiento de mejores beneficios a la sociedad, Reig & Mas, (2007). Por ello, la competitividad es un reto permanente, conlleva obstáculos originados en las debilidades financieras, en los marcos legales, en las relaciones laborales o en presiones fiscales, González (2014). La competitividad se genera en mercados abiertos donde se ofrecen productos y servicios en condiciones diferentes. Por el contrario, cuando el mercado es cerrado, disminuye la competitividad y

se plantea la coordinación entre clientes y proveedores para generar productos y servicios a largo plazo. Así, la competitividad dependerá de la capacidad estratégica de las empresas para reducir costos internos y externos en producto, mercados y tecnologías. En este caso, si no se tienen diferencias, la competitividad se basará en instrumentos de marketing y la competitividad será resultado de la cultura y filosofía empresarial (valores), lo cual obstaculiza el desarrollo de una economía competitiva y convierte la dinámica empresarial en un problema de valores (sistema), García (1994), ver figura 2-1.

Zevallos, (2007), coincide en que la competitividad es sistémica, originada en iniciativas empresariales, regionales y de estabilidad institucional, integradoras de los valores y el impulso a una cultura emprendedora, en los que la ausencia de políticas de

COMPETITIVIDAD

ENTORNO ECONÓMICO

CULTURA EMPRESARIALCapacidad racional de

asignación de recursos: PRODUCTIVIDAD

Capacidad de adaptación flexible/rápida:

• Procesos.• Instituciones.

Capacidad organizativa management eficiente de:

Procesos.Instituciones.

Capacidad estratégica eficiente de:

Producto.Mercados.

Tecnologías.

FILOSOFÍA EMPRESARIAL

ENTORNO SOCIETARIO

COMPETITIVIDAD

Figura 1-1Concepto de Competitividad.

Fuente. S. García Echevarría, (1994). Instituto de Estrategia Empresarial.



competencia, formas de actuación, informalidad o competencia desleal, generan problemas en los procesos internos, ver figura 1-2.

Biasca (2005), sostiene que el crecimiento, declinación o cambios empresariales, se relacionan con los procesos internos y con la evaluación que del entorno externo se realice, porque cuando se opera en condiciones cambiantes o de elevado nivel de complejidad, la empresa sólo puede adaptarse. Para ello, la información del potencial y tamaño del mercado, rentabilidad, barreras de ingreso y egreso, concentración de la oferta, escasez o exceso de productos, innovación tecnológica, globalización, índices de inflación, tasas de interés, niveles salariales, producto interno bruto o crisis internacionales (macroentorno), además de economías de escala, contribuyen en su gestión.

Objetivo de investigación. Identificar de qué manera la información del ambiente de negocios determina la competitividad de la(s) organizaciones en el mercado.

Pregunta de Investigación. ¿De qué manera la información del ambiente de

negocios determina la competitividad de la(s) organizaciones en el mercado?.

Justificación. Esta investigación es pertinente para las empresas de los sectores comercio y servicios, porque destaca la importancia de la información en la toma de decisiones y aporta las variables estratégicas que podrían medirse para aproximarse al mercado. Los beneficiados serán clientes y consumidores, proveedores, comunidad local o diversos grupos de interés, porque la información del mercado fundamentará las decisiones de compra por parte de los Directivos, quiénes podrán ofrecerles la mezcla de mercadotecnia que mejor apoye su economía y a la vez fortalecerán su permanencia en el ambiente. Como valor teórico, el estudio plantea las variables Información del ambiente de negocios en materia legal e información de la competitividad de la organización en el mercado, las cuales podrían integrar un modelo de gestión. Como utilidad metodológica se proporciona el instrumento de medición, el cual puede ser empleado por otras organizaciones.

Mesonivel

Competitividad

Macronivel

MicronivelIniciativas

empresariales

Políticas de desarrollo regional

Estabilidad institucional

Metanivel

Figura 1-2Enfoque sistémico de Competitividad.

Fuente. Elaboración propia, a partir de Zevallos,(2007).

Valores, Cultura

emprendedora



Estructura Teórica.

Sistemas de información en Organizaciones de los Sectores Comercio y Servicios.

Un sistema de información es un conjunto de actividades estructuradas que aporta datos sobre el comportamiento de clientes, consumidores, competencia y mercado. Dado que apoya la toma de decisiones, esta información debe ser confiable, objetiva, oportuna y realista. Por ello, la coordinación de personas, equipos y procedimientos, Dvoskin, (2004), para reunir, clasificar, evaluar y distribuir la información, Rodríguez, (2006); Garmendia & Romeiro, (2007), resulta fundamental para su sobrevivencia, Laudon & Laudon, (2004). En este aspecto, las organizaciones pretenden generar ventajas competitivas para garantizar su éxito pero desconocen si están preparadas para responder o recuperarse de crisis que podrían afectarles, Fleming, (2013). La incorporación de estrategias de información sobre sucesos (antes y después), el qué, cuándo y dónde debieran difundirse, es un elemento decisivo en el logro de metas, Wang, et al (2012). Un estudio realizado en la India, en la Ciudad de Punjab, en 140 empresas que comercializan artículos deportivos, documentó que los empresarios se apoyan en sistemas computacionales cuyas bases de datos les proporcionan información sobre las oportunidades del mercado, Hakhu, et al (2013). Ellos consideran que la tecnología es de gran ayuda para su éxito porque les permite enfocarse en oportunidades que les generan valor y les representan mayores beneficios. La principal característica es identificar qué información de mercado se requiere para desarrollar una ventaja competitiva e impulsar su crecimiento, Drnevich, et al (2013). Por ello, las organizaciones debieran evaluar sus actividades para reducir costos o innovar, a la

vez que construyen procesos de intercambio y replantean sus capacidades, Mani et al (2010). Ellos proponen un modelo donde la capacidad de información apoye el desempeño y contratación de procesos de negocios en tareas complejas e interdependientes, porque mantenerse en redes les permite aprovechar los conocimientos y relaciones empresariales, atraer clientes o lograr mayores ventas, Lamin (2013). En su estudio explica que las alianzas empresariales disminuyen las fallas en sus mercados pero que no está claro si esto es suficiente para su crecimiento. Existen modelos que incorporan procesos administrativos sobre necesidades de información de mercado, competencia y ambiente de negocios que aborda la mercadotecnia con enfoque administrativo e informativo del entorno de negocios, Dvoskin, R. (2004). Aquí, Rodríguez, (2006), diseñó un sistema basado en información de datos internos, inteligencia de marketing e investigación con un responsable del sistema de información de marketing. A su vez, Garmendia & Romeiro (2007), propusieron dimensiones más específicas para la gestión estratégica de la comunicación con clientes, innovación (productos-servicio), pedido (entrega-cobro) y tecnología. Mintz & Currim, (2013), explican que en la información interna, la gestión financiera, la mezcla de mercado, el conocimiento del producto, calidad percibida, posición de la marca, lealtad de los consumidores, cartera de clientes y mercado compartido, representan la parte medular de la información que debiera generarse para los directivos. Para ello, proponen el desarrollo de parámetros de información basados en el mercado y en finanzas:

• Información de Mercado. Conocimiento del producto y marca, satisfacción, lealtad, calidad percibida, posición de la marca, consumidores, cartera de clientes,



mercado compartido, publicidad tradicional, publicidad en internet, tasa de retención de nuevos consumidores, medios sociales, grupos de edad, precios y promociones, desarrollo de nuevos productos, fuerza de ventas, distribución y patrocinios.

• Información de finanzas. Beneficios netos, retorno sobre la inversión, valor presente neto, valor económico agregado, desembolso en marketing, precios, objetivos de ventas, rentabilidad de los segmentos de consumidores, vida útil del producto, costos de adquisición por consumidor, desarrollo de liderazgo, publicidad tradicional, publicidad en internet, consumidores directos, medios sociales, precios y promociones, nuevos productos, fuerza de ventas y canales de distribución. Esta información le sirve a las organizaciones en la formulación de indicadores de medición y competitividad en el mercado.

La valoración de la pertinencia en los contenidos que deben integrar los sistemas de información es prioritaria porque fundamenta los procesos de planeación, control, segmentación, objetivos, posicionamiento y mezcla de mercadotecnia. Por otro lado, al carecer de criterios específicos, la información resulta ineficaz. En la revisión a la literatura, Brooks & Simkin (2011), determinaron que las mediciones de mercado más eficientes consideran indicadores financieros (retorno sobre la inversión, efectivo, valuación de marca, ciclo de los consumidores, valor económico agregado), valores cuantitativos (cuota de mercado, satisfacción y lealtad de los consumidores, precios), parámetros cualitativos (calidad percibida, satisfacción de los consumidores, notoriedad de la marca) e híbridos (equidad de marca y consumidores).

Homburg, et al (2012), propone una estructura informativa en la cual agrega datos de mercado, tamaño de la empresa, competitividad, conocimiento, desempeño y complejidad del mercado, estrategias de diferenciación, dinamismo e impacto de relaciones en el entorno.

Método.

• Diseño de investigación. No experimental• Tipo de Estudio. Transeccional o

transversal, correlacional. • Tipo de Muestra. No probabilística dirigida

a (14) Unidades de análisis.• Contexto de económico de las

Unidades de Análisis. Comercialización de productos y servicios.

• Sujetos de análisis. Sujetos con funciones de toma de decisiones en la estructura organizacional.

• Hipótesis de Investigación. A mayor información del ambiente de negocios, mayor competitividad de la organización en el mercado.

Operacionalización de variables.

Variable. Contextualización demográfica. Demografía de sujetos y unidades de análisis (P1), (P2), (P3), (P4), (P5), (P6), (P7), (P8), (P9), (P10).

Variable. Información del ambiente de negocios (Legislación). Contexto informativo de la organización respecto al ambiente de negocios. Se integra por 1as preguntas [(P38), (P39), (P40), (P41), (P42), (P43), (P44), (P45), (P46), (P47)] y obtiene un coeficiente Alpha de Cronbach de confiabilidad de (.923)



Variable. Información de la competitividad de la organización en el mercado. Capacidad de respuesta de la organización en relación a productos y servicios, consumidores y competidores. Es medida por medio de 21 preguntas [(P11), (P12), (P13), (14), (P15), (P16), (P17), (P18), (P23), (P24), (P25), (P26), (P27), (P29), (P52), (P53), (P54), (P55), (P56), (P57), (P58)] y reporta un coeficiente Alpha de Cronbach de confiabilidad de (.849)

Instrumento de medición. Para realizar la recolección de datos, se diseñó un cuestionario con escala Likert de 6 puntos con alternativas de respuesta Sí, la mayoría de las veces sí, algunas veces, la mayoría de las veces no, no contestó, para un total de 41 preguntas.

Resultados.

Distribución de frecuencias. A continuación se presentarán los resultados obtenidos a partir del análisis de los datos. Para ello, se describirá la contextualización geográfica de las unidades y sujetos de análisis participantes y posteriormente las frecuencias para cada variable.

Variable. Contextualización demográ-fica. El 86% de las organizaciones opera en el sector comercio y servicios y clasifica como empresas Pequeñas y Medianas, ver figura 4-1.

La permanencia en el mercado se distribuye en los rangos de 1 a 30 años y la antigüedad en el puesto de trabajo se ubica en el rango de 1 a 5 años, ver tabla 4-1 marcado con un asterisco.

El 86% es género masculino y 14% femenino, desempeñando sus funciones



en los puestos de Gerente y Sub-Gerente, principalmente el Género masculino. El 64% reporta un estado civil de Casado, 29% Soltero y 7% viudo(a) sobre todo en puestos gerenciales, ver tabla 4-2.

Variable. Información del ambiente de negocios (Legislación). El 38% (P38) dice que la empresa se ha visto afectada en el último año por las políticas de gobierno. En relación a la información del ambiente de negocios, el 50% (P39) conoce la ley de publicidad, 57% (P40) la ley de competencia

desleal, 57% (P41) la ley de Defensa de la Competencia, 42% (P42) la ley de Marcas, 43% (P43) la ley de Consumidores y Usuarios, 64% (P44) las reglamentaciones sobre envasado y etiquetado de los productos, 64% (P45) Código alimentario, 8% (P46) Reglamentaciones sobre salud, 64% (P47) y responsabilidad social, ver figura 4-2 y tabla 1, en el apartado de Anexos.

Los datos varían en lo correspondiente a reglamentaciones sobre salud y

Tabla 4-1 Permanencia en el mercado.

Rango Empresa Pequeña Empresa MedianaDe 1 a 5 años 4* 7*De 6 a 10 años / 1De 11 a 15 años 1 /De 16 a 20 años 1 /De 21 a 25 años / /De 26 a 30 años / /Más de 30 años / /Total 6 8

Fuente. Elaboración propia a partir de los datos recopilados.

Tabla 4-2 Puestos de Trabajo.

Puestos de Trabajo Casado Soltero Viudo(a)Gerente 3 2Gerente de Compras 0 1Gerente General 1Sub-Gerente 4 1 1Empresario 1Encargado de tienda / Cajero (a)Coordinador de Ventas

Jefe de Piso

CocineroTotal 9 4 1

Fuente. Elaboración propia a partir de los datos recopilados.



responsabilidad social, aunque no de manera relevante, ver figura 4-3.

Variable. Competitividad de la organización en el mercado. El 29% (P11) realiza sondeos para identificar nivel de satisfacción de productos y 36% (P12) el

nivel de satisfacción con los servicios. El 93% conoce a la competencia, 64% (P14) conoce a sus clientes y 93% se enfoca en ellos, ver figura 4-4.

El 43% (P54) de los respondientes expresan que los consumidores han

P44. Conocimiento delas reglamentaciones

sobre envasado yetiquetado de los

productos.

P45. Conocimientodel Códigoalimentario.

P46. Conocimiento delas Reglamentaciones

sobre salud

P47. Conocimiento delas Materias

fundamentales deresponsabilidad

social.Series1 64% 64% 8% 64%

64%64%

8%

64%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

Figura 4-3Información del ambiente de negocios.

Fuente. Elaboración propia.

P39.Conocimiento de

la Ley dePublicidad.

P40.Conocimiento de

la Ley deCompetencia

Desleal.

P41.Conocimiento

dela Ley deDefensa de laCompetencia.

P42.Conocimiento

dela Ley deMarcas.

P43.Conocimiento

dela Ley deConsumidores y

Usuarios.Series1 50% 57% 50% 50% 50%

50%

57%

50% 50% 50%

46%

48%

50%

52%

54%

56%

58%





modificado sus Patrones de consumo, el 29% (P55), sus estilos de vida, el 29% (P56) sus valores, 14% (P57) sus creencias, 21% (P58) sus deseos, consumo de productos 36% (P23) y de servicios 43% (P29). Así también el 43% (P27) ha incrementado el número de consumidores en los últimos 2 años, ver figura 4-5.

El 29% (P11) realiza sondeos sobre la satisfacción de productos y 36% (P12) de

servicios. El 100% (P52) conoce el mercado y el 86% (P53) la zona geográfica de donde provienen sus consumidores. En el último año, el 36% (P23) ha incrementado el consumo de productos, 43% (P29) el consumo de servicios y 43% (P27) el número de consumidores, permitiéndole al 43%, incorporar productos adicionales y no relacionados 7% (P25).

P13. Conocimiento dela competencia.

P14. Conocimiento delos clientes.

P15. Interacción conlos clientes.

P16. Enfoque aclientes.

Series1 93% 64% 71% 93%

93%

64%

71%

93%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%



43%

29% 29%

14%21%

P54. Modificación delos Patrones de

Consumo

P55. Modificación deestilos de Vida de sus

clientes

P56. Modificación delos valores de sus

clientes

P57. Modificación delas creencias de sus

clientes

P58. Modificación delos deseos de sus

clientes





Pruebas Estadísticas.

Pruebas no paramétricas.

Para identificar la relación existente entre las variables, se analizaron las preguntas que reportaron valores más altos en la distribución de frecuencias. En este caso, (P44), (P45), (P47), para la variable Información del ambiente de negocios en materia legal y (P13), (14), (P15), (P16), (P26), (P52) y (P53) para Información de la competitividad de la

organización en el mercado y posteriormente se ejecutaron correlaciones bivariadas. Los resultados reportan una relación lineal positiva en las preguntas que integran las dos variables, evidenciando que los valores varían de forma parecida al nivel de 0.01 y 0.05 Bilateral, en el conocimiento de la ley de competencia, ley de competencia desleal, reglamentaciones sobre envasado y zona geográfica de donde provienen los consumidores, ver tabla 4-3.

Tabla 4-3 Correlaciones.

Variable Pregunta CorrelacionesVariable.

Información del ambiente de negocios

(Legislación).

Conocimiento de las reglamentaciones sobre

envasado y etiquetado de los productos (P44).

Conocimiento del contenido del Código

alimentario (P45).995**.

Conocimiento de la responsabilidad social (P47)

.926**.

Conocimiento de la competencia (P13).

Mercadotecnia enfocada al consumidor (P26)

1.000**

Conocimiento de la zona geográfica de los consumidores (P53)

.679**

Conocimiento de los clientes (P14).

Interacción con los clientes (P15)

0.837**


.548*

Interacción con los clientes (P15).


.636*Información

de la competitividad de

la organización en el mercado

Enfoque a clientes (P16).Conocimiento de la

competencia (P13)1.000**


.679*

Conocimiento de la zona geográfica de los consumidores (P53).

Conocimiento de la competencia (P13)

0.670**

Conocimiento de los clientes (P14)

0.548*.




Contrastación de la Hipótesis.

La hipótesis de investigación se planteó como: A mayor información del ambiente de negocios, mayor competitividad de la organización en el mercado. Los resultados explican que los puestos de trabajo más informados, es el de 1º Sub-Gerente, 2º Gerente y 3º Empresario, en Empresas medianas (57%) que la información del ambiente de negocios que les genera mayor competitividad es la relacionada a publicidad, competencia, marcas, consumidores y niveles de satisfacción con productos y servicios. Aquí, los resultados muestran una correlación interna positiva entre las 2 variables de tal manera que:

• Variable. Información del ambiente de negocios (Legislación). Las reglamentaciones sobre envasado y etiquetado de los productos (P44), Código alimentario (P45) y Conocimiento de la responsabilidad social (P47), resultan de gran importancia para integrarlas a su sistema de información.

• Variable Información de la competitividad de la organización en el mercado. El Conocimiento de la competencia (P13), de los clientes (P14), comunicación con los clientes (P15), Mercadotecnia enfocada al consumidor (P26) y la zona geográfica de los consumidores (P53), son indicadores que en este momento son relevantes para las organizaciones participantes.

Información de la competitividad de la organización en el

mercado.

Reglamentaciones sobre envasado y etiquetado de los productos (P44).

Código alimentario (P45)

Competencia (P13).

Consumidores (P14).

Interacción con clientes y

consumidores (P15).

Enfoque a clientes (P16).

Zona geográfica de los consumidores

(P53)

Mercadotecnia enfocada al

consumidor (P26)

Responsabilidad social (P47)

Conocimiento de:

Figura 4-6 Variables correlacionadas


Información del ambiente de negocios

en materia legal.



Discusión.

Aunque los datos analizados indican que las organizaciones están informadas, también se reporta que los Sub-gerentes están más informados que los Empresarios y Gerentes. Si bien un 86% conoce la zona geográfica de donde provienen sus consumidores y 93% se enfoca en ellos, es necesario optimizar los mecanismos de comunicación e implementar métodos que suministren datos sobre la modificación en sus consumos para los diversos periodos de ventas. Entonces, la información como estrategia de competitividad tendría que valorar si el enfoque a consumidores incorpora los diversos comportamientos, formas de decisión en cuanto a sus compras y uso de los productos y servicios que adquieren. Lo anterior fortalecería la composición de una mezcla de mercadotecnia acorde a su ámbito de acción para favorecer la eficiencia en los procesos de adquisición.

Recomendaciones.

Realizar reuniones de trabajo gerenciales para evaluar la información que consideran para la toma de decisiones. En este sentido, identificar si cuentan con reportes de ventas, indicadores financieros, indicadores socioeconómicos, análisis de la competencia, análisis situacional,

Implementar acciones para medir el comportamiento de la organización en el sector.

Evaluar el soporte tecnológico de sus sistemas de tal manera que cuenten con la información para el desarrollo de escenarios financieros ante cualquier cambio en el entorno de negocios.

Evaluar los procedimientos de enfoque a clientes y consumidores.

Evaluar la eficacia de la gestión de compras y los inventarios.

Implementar un sistema de información de mercado que les permita medir las variaciones del mercado para satisfacer las necesidades de clientes y consumidores.



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Anexo IInstrumento de medición.

Dimensión. Información del ambiente de negocios (Legislación).

Pregunta Sí

Las mayoría

de las veces Sí

Algunas veces

La mayoría de las

veces No.No No

contestó

P38. ¿En el último periodo (1 año), la empresa se ha visto afectad por las políticas de Gobierno como incremento en impuestos?

6 5 4 3 2 1

P39. Conocimiento de la Ley de Publicidad. 6 5 4 3 2 1P40. Conocimiento de la Ley de Competencia Desleal. 6 5 4 3 2 1

P41. Conocimiento dela Ley de Defensa de la Competencia. 6 5 4 3 2 1

P42. Conocimiento de la Ley de Marcas. 6 5 4 3 2 1P43. Conocimiento de la Ley de Consumidores y Usuarios. 6 5 4 3 2 1

P44. Conocimiento de las reglamentaciones sobre envasado y etiquetado de los productos. 6 5 4 3 2 1

P45. Conocimiento del Código Alimentario. 6 5 4 3 2 1P46. Conocimiento de las Reglamentaciones sobre salud 6 5 4 3 2 1

P47. Conocimiento de las Materias fundamentales de responsabilidad social. 6 5 4 3 2 1

Dimensión. Información de la competitividad de la organización en el mercadoP11. ¿Realiza sondeos al cliente respecto al nivel de satisfacción de productos? 6 5 4 3 2 1

P12. ¿Realiza sondeos al cliente respecto al nivel de satisfacción de servicios? 6 5 4 3 2 1

P13. ¿Conoce a sus competidores? 6 5 4 3 2 1P14. ¿Conoce a sus clientes? 6 5 4 3 2 1P15. ¿Interactúa con sus clientes? 6 5 4 3 2 1P16. ¿Considera que su empresa se enfoca a los clientes? 6 5 4 3 2 1

P17. ¿Comercializa sus productos a precios bajos? 6 5 4 3 2 1P18. ¿Comercializa productos diferentes a los de la competencia? 6 5 4 3 2 1

P23. ¿En los últimos 12 meses, se ha incrementado el consumo de productos? 6 5 4 3 2 1

P24. ¿En los últimos 12 meses ha incorporado productos adicionales a las líneas de productos ya existentes?

6 5 4 3 2 1

P25. ¿En los últimos 12 meses ha incorporado productos no relacionados a las líneas de productos ya existentes?

6 5 4 3 2 1



P26. ¿Considera que sus esfuerzos de mercadotecnia están enfocados en un grupo de clientes?

6 5 4 3 2 1

P27. ¿Considera que en los últimos 12 meses se ha incrementado el número de clientes? 6 5 4 3 2 1

P29. ¿Considera que en los últimos 12 meses, se ha incrementado el consumo de servicios? 6 5 4 3 2 1

P52. ¿Conoce el mercado (consumidores) al que van dirigidos sus productos? 6 5 4 3 2 1

P53. ¿Conoce de qué zona geográfica de la ciudad, provienen sus clientes? 6 5 4 3 2 1

P54. ¿En los últimos 2 años se han modificado los Patrones de Consumo de sus clientes? 6 5 4 3 2 1

P55. ¿En los últimos 2 años se han modificado los estilos de vida de sus clientes? 6 5 4 3 2 1

P56. ¿En los últimos 2 años se han modificado los valores de sus clientes? 6 5 4 3 2 1

P57. ¿En los últimos 2 años se han modificado las creencias de sus clientes? 6 5 4 3 2 1

P58. ¿En los últimos 2 años se han modificado los deseos de sus clientes? 6 5 4 3 2 1



Anexo IITabla A1. Puestos de trabajo que se mantienen informados del ambiente de negocios.

Pregunta Gerente Empresario

P38. ¿En el último periodo (1 año), su empresa se ha visto afectada por las políticas de Gobierno como incremento en impuestos?

6 5 1 1 1

6 5 1 1 1

6 5 1 1 1

6 5 1 1 1

6 5 1 1 1

6 5 1 1 1

6 5 1 1 1

6 5 1 1 1

6 5 1 1 1

6 5 1 1 1

Total 60 50 10 10 10

Sub-Gerente

Gerente de Compras

Gerente General

P39. Conocimiento de la Ley de Publicidad.P40. Conocimiento de la Ley de Competencia Desleal.P41. Conocimiento de la Ley de Defensa de la Competencia.P42. Conocimiento de la Ley de Marcas.P43. Conocimiento de la Ley de Consumidores y Usuarios.

P44. Conocimiento de las reglamentaciones sobre envasado y etiquetado de los productos.

P45. Conocimiento del Código Alimentario.P46. Conocimiento de las Reglamentaciones sobre salud

P47. Conocimiento de las Materias fundamentales de responsabilidad social.

Maidelis Curbelo Martínez, Berlan Rodríguez Pérez, Dainelis Curbelo Martínez


Resumen

La presente investigación está encaminada a analizar el impacto ambiental del proceso de torrefacción de café en la UEB Torrefactora y Distribuidora de Café “5 de Septiembre”, y surge en respuesta a la estrategia ambiental de la provincia y por la necesidad que existe en la actualidad de mitigar la contaminación ambiental y mejorar la calidad de vida de la población en este sentido. En el estudio se utilizan técnicas de obtención de información y herramientas propias de la Ingeniería Industrial tales como: tormenta de ideas, consulta de documentos, entrevistas, observación directa, diagrama de flujo, SIPOC y diagrama de Pareto.

El principal resultado es la aplicación de la técnica de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) referida en las NC ISO 14 040 con la metodología de evaluación Eco-Speed, apropiada para países latinoamericanos y con el software SimaPro 7.1, permitiendo

evaluar los impactos ambientales potenciales asociados al proceso de torrefacción de café y proponiendo un conjunto de acciones a mediano y largo plazo que permitirán disminuir estas incidencias. Dentro de estas soluciones se encuentra hacer cambio del motor de inducción, que traería como consecuencia una mayor eficiencia en el sistema de extracción de gases reduciendo las emisiones de material particulado. También se analizó la sustitución del combustible diesel por gas licuado de petróleo con un consumo de 58 kg/Tn de café torrefaccionado y un gasto de 52,258 $/kg; obteniéndose una disminución de 32.340 kg y 2.345 kg de CO2 y SO2 respectivamente hacia la atmósfera.Palabras claves: impacto ambiental, contaminación ambiental, Análisis de Ciclo de Vida.

Introducción

El ahorro y uso racional de portadores energéticos cada día reviste más importancia,

Análisis de ciclo de vida del proceso de torrefacción de café

Maidelis Curbelo Martínez*, Berlan Rodríguez Pérez**,Dainelis Curbelo Martínez***

* Ingeniera Industrial, Máster en Producciones más Limpias, Profesora Instructora, Departamento Ingeniería Industrial, Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales. Universidad de Cienfuegos ̈ Carlos Rafael Rodríguez¨, Cienfuegos, Cuba. e-mail: [email protected]

** Ingeniero Industrial, Máster en Matemática Aplicada, Profesor Auxiliar, Departamento de Ingeniería Industrial, Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales. Universidad de Cienfuegos ¨Carlos Rafael Rodríguez¨, Cienfuegos, Cuba. e-mail: [email protected]

*** Ingeniera Industrial, Máster en Ingeniería Industrial, Profesora Instructora, Departamento Ingeniería Industrial, Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales. Universidad de Cienfuegos ̈ Carlos Rafael Rodríguez¨, Cienfuegos, Cuba. e-mail: [email protected]



convirtiéndose para establecimientos industriales e instituciones de servicios, en un aspecto a materializar mediante la aplicación de medidas y soluciones concretas que al mismo tiempo sean factibles y efectivas. El uso racional se vincula con la eficiencia, la que a su vez está muy relacionada con la selección adecuada de los equipos y los portadores energéticos. Por otro lado, en los proyectos resulta determinante el análisis del impacto ambiental del proceso que se estudia, ya que prácticamente en todos los casos se produce emisión de contaminantes líquidos, sólidos y atmosféricos (Alfaro y Rodríguez, 1994). El uso de energías menos agresivas y menos contaminantes del medio ambiente es el principal tema que se ha venido tratando desde hace ya algún tiempo. Es interés fundamental del estado cubano que se encamine el estudio de todos los procesos industriales en este sentido.

En los últimos años, a nivel internacional han surgido un grupo de convenios y organizaciones internacionales promotoras de la protección y la salud de las personas, de la calidad y el medio ambiente. Todo esto ha traído como consecuencia la emisión de normas integrales como la Familia de ISO 14000 para la Gestión Ambiental.

El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) es una de las técnicas más utilizadas, que permite establecer estrategias y actividades concretas para la aplicación de Producciones Más Limpias (PML). Su proceso de difusión, desarrollo y aplicación ha venido siendo protagonizado por instituciones como la SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemestry), la SPOLD (Society for the Promotion of LCA Development) e investigadores de gran prestigio. Se rige mediante toda una serie de consideraciones técnicas que vienen descritas en las Normas ISO 14040. Teniendo en cuenta lo antes expuesto, se debe tener una especial

atención a las empresas de café. Como dice (Nonhebel, 2004), “La producción de alimentos se ha convertido en un importante contribuyente al agotamiento de los recursos naturales, cambio climático y contaminación”.

En el país existen 17 plantas torrefactoras donde se lleva a cabo el tueste del café utilizando diésel, producto destinado al consumo de la población, otra parte que se destina a la exportación, a los servicios hoteleros y al turismo. Estas torrefactoras se encuentran ubicadas en los mismos vecindarios donde la población realiza sus actividades cotidianas, por lo que se precisa de una detallada y eficiente labor por parte de los trabajadores (Medina et al., 2008). El ahorro de la energía es el principal tema que se deriva del uso de este combustible, además que está en relación directa y no menos importante, a la cantidad de emisiones contaminantes que acompañan a la combustión del diésel. Es por ello que se deben realizar estudios detallados que justifiquen debidamente el empleo del mismo en las condiciones de trabajo (Miravet- Sánchez et al. 2004).

La UEB Torrefactora y Distribuidora de Café “5 de Septiembre” no está exenta de lo expresado anteriormente, por lo que está dispuesta a cumplir con las principales actividades que se ha trazado el país, el cumplimiento de los lineamientos de la Política Económica y Social del Partido y la Revolución, aprobados en el VI Congreso del PCC; esta investigación intenta dar respuesta a 10 lineamientos presentes en 3 políticas, como lo son:

V. Política de ciencia, tecnología e innovación (L 124-127).VIII. Política industrial y energética (L 200-202).La empresa genera elevadas emisiones

atmosféricas, que son producidas básicamente



por la combustión de combustible en las tostadoras y por el polvo generado en el proceso de tostado, molienda y tamizado. La misma se encuentra enfrascada en desarrollar acciones para lograr la mitigación de los impactos ambientales en el proceso de torrefacción de café, por lo cual la presente investigación está enfocada en proponerle a la entidad acciones para cumplir sus objetivos ambientales, siendo la Situación Problemática:

Las elevadas cargas contaminantes vertidas a la atmósfera sobrepasan la Concentración de Partículas Máxima Admisible instantánea que son 500 μg/m3. Para una producción de 4,14 toneladas de café/día la empresa tiene 34 Kg/día de desechos sólidos que no se recuperan; asimismo se estiman las emisiones de gases y partículas del proceso de tostado no controladas, tales como: 10,68 kg/día de emisiones de partículas, 1,64 Kg/día de compuestos orgánicos volátiles, 0,19 Kg/día de óxidos de nitrógeno y 0,01 Kg/día de formaldehído, además de no tener estimaciones del dióxido de azufre y monóxido de carbono por no haber factor de emisión para Tostadora y en el caso del dióxido de carbono por sólo tener interés para el impacto ambiental global como gas de efecto invernadero.

Problema de investigación¿Cómo mejorar los impactos ambientales

que genera en su ciclo de vida el proceso de torrefacción de café en la UEB Torrefactora y Distribuidora de Café-Cienfuegos?

La justificación de la investigación está dada por el interés que tiene la empresa en desarrollar un serio trabajo en cuanto a la mitigación del impacto ambiental, que es generado por el proceso de torrefacción de café, por tanto, con la aplicación del ACV, además de evaluar dichos impactos,

contribuye a asegurar la responsabilidad ambiental de la empresa, previniendo la contaminación y haciendo uso correcto de los recursos naturales, así como el incremento de los niveles de desempeño del proceso y calidad de sus productos terminados.

DesarrolloSituación de la Empresa Torrefactora y

Distribuidora de Café de CienfuegosEl equipamiento con que cuenta

actualmente esta empresa es en esencia el mismo con que fue creada, no ha sido modernizado y se encontraba en estado de franco deterioro, sobre todo el sistema de extracción de gases, por lo que enfrentaba problemas con el costo de producción asociado al gran consumo de combustible, electricidad y a las pérdidas materiales debido a la ineficiencia de sus equipos. Las principales emisiones del proceso de tostado de café son de partículas, gases de la combustión de fuel oil, y Compuestos Orgánicos Volátiles procedentes del tostado del café, también con el impacto socio-ambiental que provocaban las emisiones de humos y material particulado (MP) del proceso. Posteriormente se dará una breve explicación del equipamiento de la empresa.

En su diseño original, la Torrefactora contaba con 2 tostadores, cada uno equipado con un ventilador y un ciclón, que los técnicos llaman peliculeros. Estos ciclones contaban con una rejilla para la retención de las partículas quemadas de gran tamaño en su salida, que poco a poco se fue deteriorando, hasta su final destrucción. Cada uno de ellos contaba con su chimenea, una un poco más alta que la otra.

Posteriormente se añade otro tostador, a los dos previstos en el diseño. Cada tostador contaba con su ventilador. Los tostadores, los



ductos por donde circulaba el aire residual del proceso de tostado, los ciclones y la parte superior de las chimeneas se encontraban en mal estado, con deficiente aislamiento térmico.

Se puede apreciar el elevado grado de deterioro del aislamiento térmico de los mismos, lo que producía pérdida de calor durante el tostado, con la consiguiente elevación del consumo de combustible.

La entidad transitaba por una serie de dificultades que no solo llevaban deficiencias a su proceso, sino también al cumplimiento de sus metas y planes, que a su vez tenía una incidencia comunitaria e implicaciones sociales por encontrarse ubicada en un asentamiento urbano al que vierte sus partículas, desechos del proceso, lo que eleva la contaminación del aire que se respira. Esto llevó a que las entidades autorizadas en la localidad, provincia y nación en este caso el CITMA, habilitaran un expediente para su control y presentaran los documentos.

Teniendo en cuenta lo antes expuesto el CEAC se vio obligado a cerrar la empresa en diciembre del 2009 y la dirección de la Torrefactora asumió como estrategia, la introducción de principios y métodos de las P+L para la solución de sus

problemas, inició un proyecto de modificación de su sistema de extracción de gases, para mejorar la eficiencia económica y el impacto ambiental de sus producciones.

Situación ambiental actual.Los principales cambios llevados a cabo

en el sistema de extracción de gases de la Torrefactora, con incidencia en las emisiones de gases y material particulado al aire, son los siguientes:• Reparación y aislamiento térmico de ductos.• Sustitución de 3 ventiladores de 2.8 kW/h,

por uno.• Recolección de los flujos de salida de los tres

tostadores hacia un colector, para su salida por chimenea (aún no se han conectado las cunas de enfriamiento).

• Sustitución de 2 ciclones en mal estado, conectados en paralelo, por un recolector de partículas seco y otro húmedo, colocados en serie.

• Cambio del material y geometría de la emisión, sustituyendo las 2 chimeneas viejas por una sola completamente distinta y un poco más alta. (Ver Figura 1)

Fuente: Empresa Torrefactora y Distribuidora de Café de Cienfuegos.

Figura 1: Resumen de los cambios al sistema de extracción de gases de la torrefactora.



El colector principal tiene como objetivo la recolección de todos los flujos con emisiones de gas del proceso: despedradora, tostadores y cunas de enfriamiento. Tiene incluidos termómetros que permiten controlar la temperatura del proceso.

El separador de partículas secas posee un volumen de 12,24 m3. Posee 6 semiesferas o compuertas, colocadas una frente a la otra, de forma tal que el flujo se vea obligado a hacer cambios de dirección. El frenado de las partículas hace que precipiten las de mayor peso hacia la parte inferior del separador, en el que se encuentran hoyitos en la última tercera parte de la sesión del mismo, y 2 embudos para recolectar lo que precipita. En el mismo se mezclan principios dinámicos y gravitatorios.

El separador de partículas húmedo consiste en un tanque de 1300 mm de diámetro, con una entrada en la parte inferior y una salida por reboso del líquido. También ha sido colocada una columna estrecha trasparente por su parte lateral para controlar la altura del líquido en el recipiente del separador. El flujo proveniente del separador seco entra por debajo del nivel del líquido. Está prevista su operación para que la entrada quede 3 cm por debajo del agua. Las partículas hidratadas se depositan en el fondo en forma cónica del separador y son evacuadas periódicamente, a través de una llave, hacia un colector inferior. Después de estos cambios la Empresa Torrefactora y Distribuidora de Café de Cienfuegos necesita evaluar su situación ambiental actual.

Necesidad de realizar el estudio

Los dispositivos de abatimiento de emisiones instalados se pueden clasificar en:• El colector seco: un separador por

momento.• El colector húmedo: un lavador con

sistema de burbujeo dentro de la columna de líquido, de tipo no reconocido dentro de los tipos comunes de lavadores (este sistema de lavado no se usa, sino el de aspersión de agua a contraflujo de los gases de salida).El uso del precolector húmedo tiene

como ventaja el aumento del peso específico de las partículas, por tanto, la eficiencia de sedimentación por gravedad; así como evitar que durante la operación se emitan partículas incendiadas si se mantiene la vigilancia sobre el nivel de la columna de agua, pues no existe ningún control automático que lo garantice. Sin embargo, este dispositivo tiene una serie de desventajas que tienen un impacto concreto sobre las emisiones, como son:• Humedecimiento de las partículas con

aumento de su viscosidad y posibilidad de adherencia a las paredes de los conductos y dispositivos.

• Aumento de la corrosividad del sistema por aumento de la adherencia de partículas corrosivas.

• Eventos de alta emisión de partículas al secarse lo adherido en los conductos en las arrancadas.

• Dificultades para instalar un quemador de humos corriente de gases abajo por enfriamiento de la corriente, humedecimiento de las partículas que implicaría un consumo en exceso de combustible.

• Producción de un lodo de partículas con agua que necesita una disposición o tratamiento posterior, constituyendo una etapa adicional del tratamiento de residuales de la Torrefactora.El uso del separador por momento (al

que llaman separador seco), además de una excesiva caída de presión y temperatura en el



sistema, tiene una eficiencia reducida para las partículas del tostado del café, dado que su funcionamiento está basado en la cantidad de movimiento y la sedimentación por gravedad, ambos procesos altamente dependientes de la densidad de la partícula. Se espera que la eficiencia de este precolector este cercano al 70%, para partículas de diámetro mayor que 100 micrones, de 10% o menos para las de diámetro menor que 10 micras; pero pudiera ser mucho menor, en dependencia de la velocidad de operación.

Ninguno de los dispositivos instalados contribuye significativamente a la disminución de los gases emitidos por el tostador, por lo que los compuestos orgánicos que producen molestias por olores no están siendo abatidos como son:• Compuestos Orgánicos Volátiles: 1,64

Kg/8h. • Óxidos de Nitrógeno: 0,19 Kg/8h.• Formaldehído: 0,01 Kg/8h.• Dióxido de Azufre: (No estimado al no

haber factor de emisión para Tostadora).• Monóxido de Carbono: (No estimado al no

haber factor de emisión para Tostadora).• Dióxido de Carbono: (No se estima por

sólo tener interés para el impacto ambiental global como gas de efecto invernadero).

• Emisiones de partículas: 10.68 kg/8h.Actualmente faltan por conectar al sistema

un tostador, las cunas de enfriamiento, la despedradora, entre los más importantes emisores de partículas, que de ser conectados empeorarán la situación ambiental en los alrededores de la Torrefactora y estando desconectado, empeoran la emisión de gases y partículas en el interior de la nave de producción, saliendo al exterior en forma de emisiones difusas por puertas, ventanas y extractores de pared.

El CITMA mediante un estudio seleccionó tres zonas, que son las que reciben el mayor impacto generado por el proceso de torrefacción de café, donde se obtuvo que el área de molestias de gases y partículas es de 1,871 ha, el área de molestias de partículas es de 2,327 ha y la de molestias de gases es de 16.73 ha, donde según las respuestas de las personas a las cuales se les realizo la encuesta, relacionan la aparición de síntomas clínicos y enfermedades con las emisiones que emite de la Torrefactora.

Se evaluaron las concentraciones de gases y partículas en el aire exterior de la nave de la Torrefactora, se realizó por la Norma Cubana 39:99 Calidad del Aire. Requisitos Higiénicos Sanitarios. Puede decirse que el proceso de torrefacción de café contribuye a provocar efectos en la salud, ya que sus principales emisiones son partículas compuestas por coffeechaff (película exterior de la baya de café), la cual es emitida cuando los granos de café se hinchan durante el proceso de tostado, apagado y enfriado, sobrepasando la Concentración Máxima Admisible instantánea (500 μg/m3), los Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC) causan el smog fotoquímico ya que no están siendo abatidos.

Una vez concluido el proyecto de remodelación del sistema de extracción de gases de la Torrefactora, surge un cambio significativo en las características con incidencia en el impacto ambiental producido por el proceso de Torrefacción de Café. Debido a esto, es necesario evaluar si los resultados del mismo cumplieron con los objetivos propuestos, por lo que mediante el procedimiento de Análisis de Ciclo de Vida se dará respuesta a dicho estudio.



Resultados de la aplicación del Análisis de Ciclo de Vida

En el siguiente estudio se aplica el procedimiento Análisis de Ciclo de Vida, para evaluar el impacto ambiental del ciclo de vida del Café, en las empresas Agroindustrial Eladio Machín y Torrefactora y Distribuidora de Café en Cienfuegos, se proponen mejoras que contribuyan a disminuir los impactos negativos sobre el medio ambiente.

Etapa 1: Definición de objetivos y alcance

Objetivos del Estudio

Analizar el proceso de las empresas Agroindustrial Eladio Machín y Torrefactora y Distribuidora de Café en Cienfuegos, aplicando el procedimiento de Análisis del Ciclo de Vida, para evaluar el impacto ambiental del proceso de torrefacción de café, e identificar mejoras que sean factibles desde el punto de vista ambiental y técnico, para ello se trazan los objetivos de la presente investigación:

Objetivos Específicos

• Caracterizar el proceso de Torrefacción de café en la UEB “5 de Septiembre”.

• Realizar un inventario de Análisis de ciclo de Vida del proceso de Torrefacción de café, objeto de estudio.

• Determinar, cuantificar y evaluar los impactos medioambientales derivados en el proceso de torrefacción de café, en la Torrefactora y Distribuidora de Café en Cienfuegos.

• Proponer varias alternativas de mejora a través de su evaluación técnica y ambiental.

Alcance del estudio

El alcance del estudio abarca los siguientes aspectos:

Funciones del sistema estudiado:

La producción y suministro de café torrefaccionado con destino a la población y a los organismos de la administración central del Estado.

Unidad funcional

La unidad funcional del sistema analizado se define como la obtención de 1 tonelada de café molido, ya que éste va con destino a la población y a los organismos de la administración central del Estado.

Fases para cada proceso unitario:Fase agrícola, obtención de postura:

16000 posturas.Fase agrícola, cultivo del café: 7.27 Tn de

café cereza.Fase industrial, aplicación de beneficio

húmedo: 1.298 Tn café pergamino.Fase industrial, aplicación de beneficio

seco: 1.273 Tn café oro.Fase industrial, torrefacción del café: 1 Tn

café torrefaccionado.

Definición de los límites del sistema

Los límites del sistema consideran la producción de café en las empresas: Agroindustrial Eladio Machín y Torrefactora y Distribuidora de Café en Cienfuegos y los objetivos que se pretenden alcanzar definidos anteriormente.

Límites geográficos

El Análisis de Ciclo de Vida se limita a la producción de café en las empresas: Agroindustrial Eladio Machín y Torrefactora y Distribuidora de Café en Cienfuegos, perteneciente a los municipios de Cumanayagua y Cienfuegos respectivamente.



Límites temporales

El tiempo de análisis incluye el 2012.

Etapas excluidas del análisis

Para este estudio quedan excluidas las cargas ambientales relativas a la fabricación y mantenimiento de los equipos, las implicaciones de distribución y consumo del producto final (café torrefaccionado).

Calidad de los datos

Los datos recolectados para el estudio se obtuvieron de las siguientes entidades:

Jardín Botánico Provincial de Frutales el Nicho.

Unidad Despulpadora el Nicho.Unidad Despulpadora Cuatro Vientos.Unidad Despulpadora San Blas.Empresa Agroindustrial Eladio Machín.

(Planta de Beneficio seco).Empresa Torrefactora y Distribuidora de

Café Cienfuegos.Estas instalaciones están vinculadas

directamente para cada proceso unitario (obtención de postura, cultivo del café (obtención de café cereza), aplicación de beneficio húmedo (obtención de café pergamino), aplicación de beneficio seco (obtención de café oro), torrefacción del café (obtención de café molido); los datos recolectados constituyen valores representativos para determinar los impactos ambientales del proceso de torrefacción de café.

Etapa 2: Análisis del inventario

Se consideran a este curso de la metodología todas las entradas y salidas al proceso, ya sean materia prima, productos, materiales, energía, que dan origen a los daños que se ocasionan a los suelos, al aire y

al agua. Para ello se hace un inventario general a partir del estudio realizado del proceso de torrefacción del café presentado en el capítulo 2, donde se calcularon las necesidades de los distintos procesos para la producción de café torrefaccionado. Cada uno de estos procesos están enfocados a la obtención de 1 Ton del producto final: café cereza, café pergamino, café oro; además están definidos los límites del sistema según quedaron definidos en la etapa de definición del alcance del estudio.

Procesar los datos

Con todos los datos obtenidos de los diferentes sistemas analizados y para dar cumplimiento a los objetivos propuestos, son incluidos éstos en la herramienta de procesamiento de la información SimaPro 7.1, utilizando como método de evaluación de impacto de ciclo de vida el Eco-Speed. Los resultados permitirán evaluar los impactos medioambientales potenciales del sistema-producto estudiado. Del análisis de los mismos podrán ser obtenidas las posibles mejoras a aplicar.

Etapa 3: Evaluación del impacto

El método Eco-Speed presentado por MSc. Berlan Rodríguez junto con la aplicación de técnicas de estimación, es capaz de identificar las categorías de impacto de la producción de 1Tn de café torrefaccionado (Ver Figura 2).

Se puede observar que las categorías de impacto ambiental que están dentro del 80% son:• Efectos No Carcinógenos en aire,

debido a que el tostado del café viene acompañado de emisiones de material particulado en forma de coffeechaff. La mayor parte del coffeechaff está compuesta por escamas grandes, que exceden los 10 micrones de diámetro. Los granos verdes



de café contienen una amplia variedad de compuestos químicos, en los que se incluyen: proteínas, azúcares, dextrina, celulosa, consecuentemente, productos tóxicos como los aldehídos (como el formaldehido), ácidos orgánicos (como el ácido acético) y acroleína se emiten como resultado del proceso de tostado (Usepa, 1995).

• Calentamiento Global causado por el efecto invernadero, fenómeno que se refiere a la absorción por ciertos gases atmosféricos principalmente por H2O, seguido por CO2 y CO (Bulletin, 1996).

• Smog Fotoquímico producido por emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) que se forma por la reacción entre el nitrógeno del combustible y oxígeno del aire inyectado, de los cuales el 90% en generación térmica son óxido nítrico (NO) que cuando es descargado a la atmósfera, reacciona con la luz solar y el aire produciendo dióxido de nitrógeno (NO2), otra causa son las emisiones de los

Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) que pueden ser moléculas orgánicas o hidrocarburos no quemados, se pueden formar durante la combustión (a baja temperatura) o por combustión incompleta, pueden ser naturales (isopreno, pineno y limoneno), artificiales (benceno, tolueno, nitrobenceno), otros como formaldehído, clorobenceno, disolventes como tolueno, xileno, acetona, y percloroetileno (o tetracloroetileno) (SENA 2006).A partir de las causas enumeradas

anteriormente, obtenidas del Análisis de Ciclo de Vida aplicado en la presente investigación, se hace evidente la necesidad de realizar un plan de mejora que permita dar solución a estos problemas.

Etapa 4: Análisis de mejoras

Según los resultados obtenidos, las mejoras deben estar encaminadas a la disminución de las emisiones de partículas sólidas (polvo), emisiones de CO, CO2, NOx, y los Compuestos Orgánicos Volátiles, los cuales no están

Figura 2: Impactos más significativos en el proceso de torrefacción de café en la empresa Torrefactora y Distribuidora de Café en Cienfuegos.

02E-094E-096E-098E-091E-08

1.2E-081.4E-08

Café Molido (Original)

Fuente: Elaboración propia.



siendo abatidos y son causados por el proceso productivo. Antes de proponer una solución para disminuir las emisiones de partículas del proceso, se hace necesario calcular la eficiencia de los separadores instalados en la torrefactora, para verificar si están cumpliendo con el objetivo propuesto.

Estimación de la eficiencia de los separadores de partículas instalados.

La eficiencia se calcula teniendo en cuenta el balance de materiales (relación de lo que sale con lo que entra a los separadores instalados). El análisis consiste en contabilizar la cantidad de partículas que los separadores, tanto el seco como el húmedo, pudieron eliminar del flujo total de partículas. Hay que tener en cuenta que después del separador seco se encuentra el separador húmedo, que tiene como función eliminar las partículas que el separador seco no pudo eliminar.

Calculando: Pe = Ps + Ph + Pa

Donde: Pe: Flujo de partículas total que entra a los

separadores (kg/h).Ps: Cantidad de partículas dentro del

separador seco (kg/h).Ph: Cantidad de partículas dentro del

separador húmedo (kg/h).Pa: Cantidad de partículas que se expulsa

por la chimenea al medio ambiente dado que no fue separado por ninguno de los separadores (kg/h).

Determinando PsEste flujo es determinado mediante el

peso de las partículas que fue separado por el separador seco entre el tiempo de trabajo.

Peso = 8 kg Ps = Peso/TiempoTiempo = 8 h Ps = 8 kg/8 h Ps = 1 kg/h

Determinando PhEste flujo se determinó igual que el Ps, pero

con la característica de que las partículas se encontraban húmedas, dado que el principio de funcionamiento del separador húmedo, es humedecer las partículas para aumentar su densidad y puedan ser separadas con mayor facilidad, por lo que hubo que hacer una prueba de humedad para determinar el peso de las partículas secas. La prueba de humedad consintió en tomar una muestra de las partículas retenidas por el separador húmedo y llevarlas a un laboratorio para determinar la humedad con que salían.

Peso en bruto = 76 kgLa humedad es de 66.5 %.Si decimos que 76 kg con una humedad

de 66.5 % representa el 100 %, entonces con la misma humedad quedan 50.54 kg de agua.

Por lo que el peso seco es igual a:Ps = 76 – 50.54 = 25.46 kg.EntoncesPh = 25.46 kg/8 hPh = 3.18 kg/hDeterminando PaPa = 10.67 kg/día = 1.33 kg/hEste dato estaba en poder de la empresa

ya que el CITMA, mediante el método utilizado para estimar las emisiones de la tostadora de café de Cienfuegos, lo había calculado anteriormente. El método es el de los factores de emisión, es una herramienta que se usa para estimar las emisiones de un proceso hacia el ambiente. Usualmente, el factor de emisión se expresa como peso de la sustancia emitida, dividido por el peso (o el volumen, o cualquier otra magnitud relacionada con la emisión) de la sustancia emisora, por ejemplo, Kg de Dióxido de Carbono emitidas por toneladas de emulsión quemadas. Para el cálculo de la cantidad de un tipo de sustancia emitida durante una operación, se usa la ecuación:



Ekpyi = [A * OpHrs] * EFi * [1-(CEi/100)] Donde:Ekpyi = Tasa de emisión del contaminante

i, kg/añoA = Tasa de actividad, t/hrOpHrs = Horas de operación, hr/añoEFi = factor de emisión del contaminante i,

bajo condiciones no controladas, kg/tCEi = Eficiencia de control del contaminante

i, %Para las emisiones del proceso de enfriado

y despedrado, constituidas fundamentalmente por coffeechaff de diámetro mayor que 100 micrones, se usa un factor de emisión de 1,4 L/ton de café verde (Usepa, 1995).

Pe = 1 kg/h + 3.18 kg/h + 1.33 kg/díaPe = 5.51 kg/hCalculando: Efs = Ps/Pe * 100%Donde:Efs: Eficiencia del separador seco (%).Efs = 1 kg/h/5.51 kg/h * 100 %Efs = 18.1 %Calculando: Efh = Ph/Pe - Ps * 100 %Donde:Efh: Eficiencia del separador húmedo (%).Efh = 3.18 kg/h/5.51 kg/h -1 kg/h * 100 %Efh = 70 %Calculando: Eft = Pe - Pa/Pe * 100 %Donde:Eft: Eficiencia total de los separadores (%).Eft = 5.51 kg/h - 1.33 kg/h/5.51 kg/h * 100 %Eft = 75 %Se puede observar que los separadores

instalados están reteniendo aproximadamente ¾ partes del total de partículas que entran, y ¼ se está emitiendo hacia la atmósfera con un 75 % de eficiencia. El separador seco solo fue

capaz de retener 1 kg/h con una eficiencia de solo 18 % mientras que, el separador húmedo retuvo la mayor parte con una eficiencia del 70 %.

Demostrando la baja eficiencia del separador seco, las emisiones a la atmósfera pueden ser reducidas significativamente a través de modificaciones del proceso o por control de la combustión. Sin embargo, no siempre son suficientes para alcanzar los límites de emisión (cantidades de contaminantes que se emiten por unidad de tiempo o volumen de gas de salida) e inmisión (concentraciones en el aire ambiental) requeridos. Estas emisiones son típicamente controladas con la instalación de una amplia variedad de dispositivos de control de emisiones con eficiencia alta. Por tal motivo se hace necesario proponer mejoras para mitigar los impactos ambientales.

Propuestas de mejoras

Mejora de carácter primario para la torrefacción de café

El separador por momento que está instalado es utilizado para controlar el material particulado de mayor tamaño, principalmente MP de diámetro aerodinámico de más de 10 micras y la mayor parte de la película exterior (coffeechaff) emitido por el proceso de torrefacción de café, exceden los 10 micrones de diámetro. En la Figura 3 se puede ver que la mayor cantidad de partículas es del tamaño tamiz 1mm (1000 micras), este resultado se obtuvo de una pequeña muestra que se le realizó la prueba en tambores, para separar las partículas por tamaño y luego la prueba gravimétrica para saber el peso por tamaño tamiz, en la torrefactora de café.

Según (Usepa, 1982; Theodore and Buonicore 1988), los separadores por momento operan forzando un cambio drástico en la dirección del gas contaminado dentro de



la cámara de asentamiento por gravedad, por medio del uso de deflectores estratégicamente colocados. Típicamente, el gas fluye primero hacia abajo y es forzado por los deflectores a fluir súbitamente hacia arriba. El momento inercial y la gravedad actúan hacia abajo sobre las partículas, lo que ocasiona que las partículas más grandes atraviesen las líneas de corriente del gas y se recolecten en la tolva en el fondo de la cámara. La eficiencia de recolección varía en función del tamaño de partícula y del diseño del separador. Generalmente, la eficiencia se aumenta con:• Mayor tamaño de partícula y/o densidad.• Número de vueltas de deflectores u otros

cambios drásticos de dirección del flujo del gas.

• Mayor velocidad de la corriente del gas.La caída de presión y los costos de

operación correspondientes también aumentarán con la velocidad del gas, por lo tanto se debe escoger la velocidad óptima para balancear la eficiencia y los costos de operación.

Teniendo en cuenta lo anterior, al tamaño de partículas y/o densidad no se puede hacer nada ya que ésta es emitida por el propio proceso, en cuanto al separador no admite

cambios, porque traería como consecuencia aumentar el tamaño del mismo y no hay suficiente espacio; por otro lado, el aumento de tamaño traería consigo una disminución del caudal de gases y disminuiría la eficiencia del separador.

Por tanto, la solución es aumentar la velocidad de la corriente de gas, cambiando el motor que tiene instalado el separador, cuyo caudal y velocidad de gases de los tres hornos trabajando se pueden observar en la Tabla 1, ya que según la eficiencia de recolección para los separadores por momento aumentará a medida que la velocidad del gas aumente.

Se puede observar que el caudal de gases actualmente es de 21 m3/min, a una velocidad de 3.64 m/s de solo dos hornos que están funcionando, porque con la puesta en marcha de los tres existentes, provoca atascamiento de gases empeorando el interior de la nave.

Por tanto:Q1/Q2 = (N1/N2)2

Donde:Q1: Caudal de gases actual del horno uno

(180kg) y horno dos (90kg). (m3/s)Q2: Caudal de gases con el motor

propuesto. (m3/s)

Figura 3: Diámetro equivalente de las partículas.

0

20

40

60Ac

umul

ado

(g)

Tamaño tamiz (mm)

Cascarilla de café

Cascarilla de café




N1: Velocidad del motor actual. (rpm)N2: Velocidad del motor propuesto. (rpm)El motor instalado es de 4 polos con una

potencia de 3 kW y una velocidad de 1690 rpm, el motor propuesto va a ser de 2 polos que casi duplica la velocidad del rotor.

Entonces va a quedar:Q1/Q2 = (N1/2N1)

2

Q1/Q2 = (1/2)2

Q2 = Q1/(1/2)2

Q2 = 4Q1 Q2 = 4 * 21 m3/min Q2 = 84 m3/min

Q2=84 m3/min/60 s/min Q2=1.4 m3/s P1/ P2 = (N1/N2)3

Donde:P1: Potencia del motor actual. (kW)P2: Potencia del motor propuesto. (kW) P2 = P1/(1/2)3

P2 = 8P1 P2 = 8 * 3 kW P2 = 24 kW

Va = Q1/ADonde:Va: Velocidad del caudal de gases actual.

(m3/s)A: Área de la sección de paso. (m2)A=π * D2/4 D c o l e c t o r :

Diámetro del colector

A=3.14 * (0.35 m)2/4 Dcolector = 350 mm = 0.35 m

A=0.0961m2

Va = 0.35 m3/s/0.0961 m2 Va = 3.64 m/s

Vf = Q2/ADonde:Vf: Velocidad del caudal de gases cuando

se instale el motor propuesto. (m3/s)Vf = 1.4 m3/s/0.096 m2 Vf = 14 m/sSegún la Ley Stokes un separador por

inercia a mayor velocidad del caudal de gases mayor cantidad de partículas va a retener.

NS = ρ * D2 * V/ 18 * μgas * Ds

Donde:NS: Fracción capturada ρ: Densidad de las partículas (kg/m3)D: Diámetro de entrada del caudal de flujo

(m) V: Velocidad del caudal de flujo con el

motor propuesto (m/s)μgas: Viscosidad del gas (kg/ms)Ds: Diámetro de salida del caudal de flujo

(m) NS = 400 kg/m3 * (0.35)2 *14 m/s/18 * (1.488

* 105) * 0.35 mNS = 7.3 Para determinar la densidad de las

Tabla 1. Resumen del caudal de gases.

Caudal Q (m3/min) Caudal Q(m3/s) Velocidad del flujo de gases V (m/s)

Horno 1 9.941 0.165 1.71Horno 2 11.364 0.1894 3.64Horno 3 11.364 0.1894 6.13

Total 32.669 0.54 6.13

Fuente: Beltrán J. Omar (2012)



partículas debemos partir de que densidad (δ) es igual a peso/volumen, se tomó una muestra y se procedió a cernirlas para obtener las partículas más finas para que el volumen de vacío y el rango de error fueran los menores posibles. Después se pesó la muestra en una balanza en el laboratorio, donde también con una probeta de ensayo se determina el volumen que ocupaba la muestra.

Resultados obtenidos:Peso de la muestra 100 grVolumen de la muestra 250 cm3

ρ = peso/volumen = 100 gr/250 cm3

ρ = 0.4 gr/cm3 = 400 kg/m3

Para valores pequeños de Ns existe una gran probabilidad de que la partícula sea barrida alrededor del blanco y en consecuencia una baja eficiencia. Así, para un Ns=0.8 la

eficiencia es de un 50%. Por tanto el motor propuesto va a aportar una mayor eficiencia del separador, ya que va a aumentar la eficiencia alrededor del 90 % disminuyendo los impactos sobre los Efectos No Carcinógenos en aire, Calentamiento Global y Smog Fotoquímico (Ver Figura 4).

También se pondría a funcionar el horno que se encuentra interrumpido, ya que el caudal de flujo de los tres hornos funcionando es de 32.669 m3/min y el del motor propuesto es de 84 m3/min, aumentando la capacidad de producción a 5.58 Tn/día de café torrefaccionado, con una diferencia de 1.44 Tn/día (Ver Tabla 2).

Figura 4: Cambios ocurridos mejorando el separador seco.




Mejora de carácter secundario para la torrefacción de café.

Otra propuesta es que la empresa haga un estudio para hacer cambios de tecnología ya que la existente es de 1925, por lo mismo está obsoleta. Actualmente en Cuba, el proceso de tostado de café se lleva a cabo utilizando diesel como portador energético (Medina et al., 2008); sin embargo, es bien conocido que a nivel mundial se usan preferentemente combustibles gaseosos, tales como el gas natural (GLN) y el gas licuado de petróleo (GLP). La utilización de este tipo de combustible, además de ventajosa desde el punto de vista energético y mucho más recomendable desde el punto de vista medioambiental, favorece la calidad del producto final. Esto último está determinado por la naturaleza de los gases producidos y los residuos de combustible que pudieran producirse por ineficiencias de

la reacción de combustión, el contenido de impurezas es casi inexistente, por otra parte tienen un poder calorífico alto (Ver Tabla 3).

Según los datos de la Tabla 3.5 se puede obtener la cantidad de kg de GLP que consumiría la empresa si hiciera cambio de combustible, a continuación se realizan los cálculos:

Consumo actual es de: 72 L de diesel x 1Tn de café torrefaccionado

D: Cantidad de kg de diesel para la torrefacción de 1Tn de café. (kg)

D = 72 L * 0.85 kg/L= 61.2 kg de dieselQ: Cantidad de calor que se necesita para

torrefaccionar 1 Tn de café. (kcal)Q = 10.165 kcal/kg * 61.2 kg Q = 622

kcal de dieselGLP: Cantidad de kg de GLP que se

Tabla 2: Resultados obtenidos con el cambio de motor.

Capacidad (kg) Capacidad de trabajo kg/8hrs

Capacidad de Producción

actual Tn/8hrs

Capacidad de Producción

Futura Tn/8hrs

Diferencia en Tn

Horno 1 180 2700

4.14 5.58 1.44Horno 2 90 1440

Horno 3 90 1440

Fuente: Elaboración propia con datos recopilados.

Tabla 3: Características del diesel y el GLP.

Tipo de Combustible Poder calórico kcal/kg Densidad kg/L

GLP 10,734 0,56

Diesel 10,165 0,85Fuente: Oficina comercial de Cupet, Refinería de Petróleo.



Tabla 4: Precio y gasto de los combustibles. Fuente: Elaboración propia.

Combustible Cantidad de masa consumida (kg)

Precio del combustible

(CUP/kg)

Gasto(CUP/kg)

Diésel 61,2 0,924 56,549GLP 58 0,901 52,258

Figura 5: Cambios ocurridos mejorando los hornos.

Figura 6: Resultados obtenidos de todos los cambios efectuados.

02E-094E-096E-098E-091E-08

1.2E-081.4E-08

Non

Car

cino

gens

(AIR

)G

loba

l War

min

g…Ph

otoc

hem

ical

Sm

ogac

idificatio

nLa

nd U

se a

nd…

Non

Car

cino

gens

…

Wat

er U

seFo

ssil

Fuel

seu

trop

hicatio

n

Café Molido (Original)

Café Molido (mejorado Horno)

Carc

inog

ens (

AIR)

Carc

inog

ens (

Wat

er)

EcoT

ox (A

ir)O

zone

Dep

letio

nCa

rcin

ogen

s (So

il)Ec

oTox

(Soi

l)N

on C

arci

noge

ns (S

oil)

EcoT

ox (W

ater

)M

iner

al U

se





necesitaría para la torrefacción de 1Tn de café. (kg)

GLP = 622 kcal/10.734 kcal/kg GLP = 58 kg de GLP

En la Tabla 4 se puede observar que hay una diferencia de 4.291 CUP/kg, esto se debe a que el GLP tiene menor costo que el diesel, teniendo como resultado que los Efectos No Carcinógenos en aire, el Smog Fotoquímico

y Calentamiento Global disminuirán como se puede observar en la Figura 5, ya que el contenido de impurezas es casi inexistente.

En la Figura 6 se visualiza como la categoría de impacto sobre el aire, suelo y humanos disminuye más cuando se mejoran los hornos y el sistema de extracción de gases en conjunto, y no si se mejora uno u otro, porque la composición de los combustibles gaseosos está prácticamente libre de azufre

0.00E+005.00E-091.00E-081.50E-082.00E-082.50E-083.00E-083.50E-084.00E-084.50E-08

Café Molido(Original)

Café Molido(mejorado

gases)extracción de

Café Molido(mejorado Horno)

Humanos

Café Molido(mejorado ambos)

Recursos

Suelo

Agua

Aire

Figura 8: Resultados del porciento de impactos originados con mejoras propuestas.

Figura 7: Diferencia de las acciones de mejora propuestas con respecto a la situación actual del diesel y el GLP.

60.69

63.26

52.95

45

50

55

60

65

Café Molido(mejoradoCiclones)

Café Molido

Horno)(mejorado

Café Molido(mejorado

ambos)

% del impacto original

% del impacto original





y sus compuestos. Los productos de su combustión no generan residuos ni hollín, como tampoco subproductos peligrosos, y teniendo un sistema de extracción de gases con alta eficiencia se logra alcanzar mejores resultados para con el medio ambiente.

El uso de energías menos agresivas y menos contaminantes del medio ambiente es el principal tema que se ha venido tratando desde hace ya algún tiempo. En la Figura 7 se puede observar que en cuanto a la emisión de gases contaminantes en los productos de combustión, se determinó que hubo mejoría ya que el CO2 disminuyó, considerado uno de los principales responsables del efecto invernadero. Los resultados son más ventajosos cuando se utiliza GLP como combustible, dicha diferencia es de 32.34 kg de CO2 y 2.350 kg SO2 por tonelada de café torrefaccionado.

En el caso de la mayoría de las torrefactoras esto es muy importante, pues se encuentran enclavadas en zonas urbanas residenciales.

En la Figura 8 se aprecia como mejorando el sistema de extracción de gases solamente, el impacto ambiental es de 60.69%, sustituyendo el diesel por GLP es de un 63.23% y modificando ambos a la vez es de un 52.95%. Esto quiere decir que no solo la empresa debe enfocarse en mejorar el sistema de extracción de gases, sino que debe analizar la posibilidad de hacer cambios de tecnología para contribuir a la disminución de las cargas contaminantes hacia la atmósfera.

Conclusiones

Se define a partir de la técnica de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) referida en las NC ISO 14 040 con la metodología de evaluación Eco-Speed y con el software SimaPro 7.1 que las categorías de impacto más afectadas son: los Efectos No Carcinógenos en Aire, Smog Fotoquímico y Calentamiento Global.

Se aprecia que los separadores instalados están reteniendo aproximadamente ¾ partes del total de partículas que entran y ¼ se está emitiendo hacia la atmósfera con un 75% de eficiencia; en el caso del separador seco, solo fue capaz de retener 1 kg/h con una eficiencia de sólo 18%, mientras que el separador húmedo retuvo la mayor parte con una eficiencia del 70%.

Se propone cambiar el motor que tiene el sistema de extracción para aumentar la eficiencia del separador seco alrededor del 90%, disminuyendo los impactos sobre los Efectos No Carcinógenos en aire, Calentamiento Global y Smog Fotoquímico; y a su vez se puede instalar el horno que se encuentra interrumpido aumentando la capacidad de producción a 5.58 Tn/día de café torrefaccionado, con una diferencia de 1.44 Tn/día con respecto a cómo se encuentra actualmente.

Sustituyendo el diesel por GLP hay una diferencia de 4.291 CUP/kg, esto se debe a que el GLP tiene menor costo que el diesel, teniendo como resultado una reducción de 32.34 kg de CO2 y 2.350 kg SO2 por tonelada de café torrefaccionado.



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Gonzalo Maldonado Guzmán, Salomón Montejano García, Gabriela Citlali López Torres


Resumen

La presente investigación propone verificar el estado actual de los procesos de producción en las empresas en Aguascalientes, México; así como determinar según la opinión de los empresarios cuál es la relación que tienen éstos con la competitividad de las empresas; para ello se realizaron 149 encuestas a directivos de empresa, de manera que la investigación que se realizó es cuantitativa, aunque no estadística, así como transversal. Después de un análisis de regresión, el resultado nos indicó que efectivamente existe influencia positiva y significativa del estado de los procesos de producción sobre la competitividad de las empresas en Aguascalientes; además, se detectó que el factor al que se le da mayor importancia en los procesos de producción es a la distribución de la planta, y menor importancia a la utilización de tecnologías de información.Palabras clave: Procesos de producción, competitividad, factores en los procesos de producción.

Abstract

The actual research, aims to confirm how has been the behavior in production process subject in enterprises to Aguascalientes México; to determine based on the opinion of entrepreneurs which the ratio to the competitiveness is; were conducted 149 industrial surveys, this research is quantitative, but no statistics and transversal. After of regression analysis, the result indicated that there is indeed positive and significant influence to production process to competitiveness of the Aguascalientes enterprises; also was detected which the entrepreneur that is very important for the production process the plant distribution and lesser the information technologies use.

Key words: Production process, competitiveness, production process factors.

Introduccion

En tiempos recientes, a causa de los efectos de la globalización en el mundo se han incrementado significativamente

Los procesos de producción y su efecto en la competitividad

Gonzalo Maldonado Guzmán*, Salomón Montejano García**,Gabriela Citlali López Torres***

* Profesor investigador del Centro de Ciencias Económicas y Administrativas Universidad Autónoma de Aguascalientes, email; [email protected],

** Profesor investigador del Centro de Ciencias Económicas y Administrativas Universidad Autónoma de Aguascalientes, email: [email protected], [email protected]

*** Profesor investigador del Centro de Ciencias Económicas y Administrativas Universidad Autónoma de Aguascalientes,email: [email protected],



las expectativas de los clientes, y como consecuencia, se ha incrementado también la competencia entre las diferentes compañías que existen en el globo (Karaev, Koh y Szamosi, 2007); por lo cual se han suscitado dos cambios importantes en las empresas: por un lado se han visto obligadas a transformarse y por el otro a incrementar sustancialmente su competitividad mediante los medios de que disponen para ello (Fassoula, 2006).

Por lo tanto, algunos de los investigadores en este campo hacen mención a la necesidad de mejorar los procesos, los cuales deben ser soportados por la utilización de tecnología moderna, de tal manera que se puedan relacionar los objetivos de la organización con la necesidad de mejorar (Karaulova, Shevtshenko, Polyanchikov y Sahno, 2009), debido a que son tres los principales factores con los que los gerentes de producción temen enfrentarse durante el desarrollo de las operaciones, los cuales pueden ser: reducción de la calidad, incremento de los costos de producción e incremento del tiempo de operación por unidad de producción, ya que son éstos los que ponen de manifiesto la deficiencia en la Administración de los procesos (Salvendy, 2001).

Asimismo, se aconseja que las mejoras en producción se deben basar en mejorar los procesos, así como en las operaciones, ya que es en el área de producción en donde los problemas suelen aparecer en cualquiera de los elementos que forman parte de los propios procesos de producción (Santos, Wysk y Torres, 2006); por tal razón, es necesario mantener bajo observación directa y estricto control las variables que pueden ocasionar los problemas a los que se hace mención (Roig, Forradellas y Camargo, 2007).

De manera que estas mejoras sirvan como apoyo directo a la competitividad, y lograr tener a la empresa en posibilidad de

competir en cualquier forma con las diferentes empresas que en determinado momento sean consideradas como competencia real o potencial (Hayes y Wheelwright, 1984).

Revision de la literatura

Es reconocido que actualmente las empresas a lo ancho del mundo, se han visto envueltas de manera voluntaria o no, en un mundo altamente competitivo y con cambios en muchas ocasiones rápidos e impredecibles, los cuales se caracterizan por la disminución de la lealtad del cliente hacia un fabricante en exclusivo, por lo que se prefiere a la empresa que tiene la capacidad para atender con mayor rapidez y certidumbre sus necesidades actuales (Osman, Zafar, Madan, Paisal y Anusuya, 2002).

Esta situación forza a las organizaciones a considerar la necesidad de tomar las medidas necesarias que le permitan desarrollar las características que se requieren para soportar y salir avante sobre la competencia, por lo que se debe trabajar en desarrollar la preferencia de los clientes, quienes a su vez son motivados por los buenos resultados observados por la propia empresa (Walsh y Roy, 1983). Por tal motivo es necesario encontrar cuál es la mejor manera posible para lograr incrementar las condiciones necesarias para que las empresas obtengan las condiciones diferenciales, que las caracterizan como empresas competitivas (Porter, 1990).

Por esta razón, son muchos quienes opinan que una de las características que manifiestan estas diferencias se pueden ver en las cualidades que de manera directa se tiene en los procesos de producción (Corbett y Van Wassenhove, 1993), por medio de lo cual se puede lograr la obtención de cualidades que incrementan las capacidades que se tienen actualmente en la empresa, para lograr competir exitosamente y de esta manera



poder obtener resultados positivos (Martin, Diaz, 2009).

A tal grado, que se desea manifestar en la presente investigación cuál es la disponibilidad del empresario de Aguascalientes hacia el desarrollo y modernización de sus procesos de producción, para obtener como resultado las características que se requieren para lograr competir con cualquier tipo de empresa del sector en el que la empresa se desenvuelve, y determinar así cuál es el impacto de los procesos de producción sobre la competitividad de las empresas que estos dirigen.

Sin embargo, no son únicamente los procesos de producción los que impactan sobre la competitividad de las empresas, ya que sobre ésta impacta la innovación, la administración del conocimiento, la administración en la cadena de suministro, entre otros.

El presente estudio analizará los procesos de producción exclusivamente, para lo cual primeramente se explica cuál es la definición de la competitividad, qué son los procesos de producción, y finalmente cuál es la relación de uno sobre otro; para esto es necesario especificar las dimensiones que se le consideran principalmente a los procesos productivos, y a su explicación gráfica mediante un modelo teórico, el cual muestra la relación entre constructos y variables.

Competitividad

En los últimos tiempos, la globalización ha originado que tanto las expectativas de los clientes como la competencia entre compañías, se hayan incrementado de manera significativa, por lo cual los mercados globales se caracterizan por lograr ofrecer una gran variedad de productos con el propósito de ganar la preferencia de los clientes; estas cualidades dejan como consecuencia una

alta posibilidad de oportunidades para las empresas que están en posibilidades de competir (Gradzol, Gradzol y Rippey, 2005).

A causa de esto, las empresas a nivel mundial con mentalidad triunfadora han encarado esta situación mediante la aplicación de dos acciones generales, que consisten básicamente en la transformación que se requiere de parte de ellas para lograr incrementar su competitividad (Fassoula, 2006), así como del desarrollo del trabajo en conjunto con compañías de corte similar, para fortalecerse mediante este tipo de estrategias (Karaev el al, 2007).

Se considera entonces que la competitividad en ciertas regiones depende de la naturaleza del medio ambiente que existe a su alrededor, el cual puede apoyar o no a las empresas en crecimiento (Porter, 1990); por lo tanto, esta situación se convierte en una forma de obtener una evaluación interna en las mismas, la cual permite determinar cuál es la capacidad de un país para sostener ritmos de crecimiento interno (Schwab y Porter, 2003), con respecto a los demás países que pudieran ser considerados como su competencia (Sachs, Clifford y Eliat, 2000).

En este mismo sentido, se hace mención de que una firma también puede lograr contar con determinado grado de competitividad ante sus similares si se preocupa por desarrollar ventajas en costos, y obtener de la misma manera alguna característica que la logre diferenciar de las demás (Porter, 1990), por lo tanto, es necesario, obtener las bases que permitan realizar las actividades necesarias para poder abatir sus costos sin menoscabar las características del producto, con el propósito de lograr producir y vender éstos de manera más eficiente que sus competidores, y de este modo lograr contar con la preferencia de los clientes sobre otras organizaciones que se dediquen a ofrecer los mismos productos;



de tal manera que estas acciones estén soportadas en la opinión de que aunque los costos no es la única variable que impacta en la competitividad, sí es el más crítico e impactante (Dess y Davis, 1984).

De igual forma, se reconoce que han sido muchas las opiniones de los investigadores acerca de los requerimientos en las organizaciones que se recomiendan para que éstas logren mejorar la competitividad de las mismas (Hudson, Lean y Smart, 2001), al mismo tiempo, y en conjunto con esto, se sabe que existen estudios que han investigado algunos métodos apropiados para medir el desarrollo de la competitividad en las empresas (Barnes, Dickinson, Coulton, Dransfield, Field, Fisher, Saunders y Shaw, 1998), y de esta manera determinar si las cosas se están haciendo de manera adecuada, o es necesario realizar algún cambio más, el cual también debe ser evaluado.

No todas las empresas tienen su enfoque centrado en el desarrollo de la competitividad, sin embargo, aquellas que se preocupan por tomar las medidas necesarias para desarrollarse integralmente, y así logran ser mejores que quienes no lo hacen, logran mejores resultados, por lo que esta serie de acciones, que son reconocidas de manera teórica al analizar sistemáticamente el acontecer diario del trabajo (Fowler, 1994), son reconocidas; de modo que si se realizan, generan para el empresario mejores resultados, por lo tanto existen algunas opiniones que tienen como objetivo indicarle a los empresarios cuáles son las acciones que se deben realizar en caso de aspirar a lograr ser una empresa competitiva, de acuerdo a lo recopilado en el mundo real (Frank, 1991).

Por lo tanto, es necesario poner atención básicamente sobre las acciones que se deben de realizar para lograr establecer el control de las operaciones al interior de la empresa,

lo cual consiste en la aplicación de una serie de actividades que deben ser realizadas por quienes forman parte de la empresa, las cuales tienen el propósito de que de manera consistente, apropiada y confiable, logren que los resultados de la organización sean tales que la coloquen a la cabeza de sus competidores, por generar la confianza en los clientes, de que ésta funciona de manera segura, confiable y predecible para lograr que sus procesos sean estables y capaces, para cumplir con cualquier compromiso en tiempo, calidad, cantidad y costo (Klein, Bradshaw, Vanden Heuvel, Lorenzo y Keeports, 2011), de acuerdo a las necesidades de quienes lo manifiesten.

En nuestro caso, se analizan los procesos de producción como un factor interno de la organización, el cual influye directamente sobre la competitividad, al ser considerados éstos como una de las formas existentes para incentivarla de manera particular en cada empresa, una vez que es reconocido que para lograr que una empresa sea competitiva, es necesario que los sistemas de producción sean habilitados para cumplir perfectamente con sus objetivos de calidad, costo, cantidad y tiempo (Faria, Godinho y Bonney, 2005).

Procesos de produccion

En cuanto a los procesos de producción, es necesario primeramente ubicarlos dentro de lo que es un proceso productivo, como una de las etapas importantes de éste; del mismo modo, es necesario señalar que al proceso productivo también se le considera como lo que es la cadena de valor, la cual inicia con la identificación de las necesidades del cliente y termina con la determinación del grado de cumplimiento sobre las expectativas del mismo, la figura 1 muestra en comportamiento general de este proceso.



En este mismo sentido, se sabe que el proceso productivo cuenta con tres etapas principales, las cuales son secuenciales y dependientes unas de otras, ya que cuando se trabaja en éstas de manera independiente, generalmente el desempeño es menor a cuando se relacionan y coordinan entre sí, por tal razón es necesaria la existencia de técnicas que tienen el objetivo de optimizar los resultados de dicho proceso.

La primera de las etapas se forma al gestionar sobre la serie de insumos que forman parte de la entrada en el proceso, en ésta se consideran totalmente la serie de elementos materiales o inmateriales que se requieren para la producción de bienes y servicios; esta etapa se caracteriza por el grado tan alto de relación con el medio ambiente externo que rodea a la empresa, y a lo básico que resulta su correcta administración para el funcionamiento de la cadena de valor en su conjunto.

La segunda etapa corresponde a los procesos de producción, en esta etapa los insumos son combinados de manera ordenada y transformados de acuerdo al orden establecido previamente, es aquí donde los insumos como tecnología, conocimiento, equipo, materiales, entre otros, se organizan para su tratamiento dentro de la planta de producción, y de esta forma, impactar fuertemente en los resultados de la empresa sobre sus clientes.

La última de las etapas es la correspondiente a la salida de los procesos de producción, y consiste en la serie de productos y servicios que se generan durante el proceso productivo, es en esta etapa en donde la empresa tiene contacto con el cliente por medio del distribuidor, y dependerá de la percepción que se tenga de parte de éste, que se tiene la valoración del desempeño del proceso de producción, la cual es generada con base en la preferencia que tienen los clientes propios sobre productos similares fabricados en otras empresas. Es necesario hacer mención de que cualquier defecto que se presente durante las etapas del proceso productivo afecta sistemáticamente a las otras dos, y este problema se ve reflejado directamente en la preferencia de los clientes.

En otro orden de ideas, se expresa que los procesos de producción son de las primeras variables de estudio que han sido observadas por los investigadores desde finales del siglo XX hasta la actualidad, como una de las maneras para lograr que la competitividad en las empresas se vea beneficiada por el resultado del trabajo que se realiza en la segunda etapa del proceso productivo, ya sea a corto o largo plazo (Dierickx y Cool, 1989).

Es importante señalar que los sistemas de producción han cambiado de acuerdo a las maneras en cómo se diseñan los productos,

Fig 1.- Descripción general de un proceso productivo

Fuente: Noori y Radford, 1997

Actividades de valor agregado o, Procesos de producción: Manejo de herramientas, máquinas, técnicas y capacidad humana

Insumos (entradas): Materiales, trabajo, información, tecnología y restricciones ambientales y gubernamentales.

Productos (salidas).Bienes y/o servicios

Sistemas de administración y control, para coordinar las actividades derivadas del proceso productivo.



para después poder producirlos en las mejores condiciones de operación; estos sistemas de producción consideran que la realización del trabajo debe ser hecha mediante la utilización de medios manuales, hasta la elaboración de productos con apoyo de equipos mecánicos especiales, o inclusive en tiempos actuales, por medio de la automatización de los procesos y la robótica, los cuales a su vez se apoyan fuertemente en las tecnologías de información (Drury, 2007).

En el cambio del que se habla, se observa básicamente de lo que se denomina como infraestructura de manufactura, la cual se explica como el conjunto de características que dan forma a los procesos de producción, de los cuales toman parte las características internas de la propia organización, motivo por el cual se consideran al mismo tiempo como parte fundamental en la elaboración de los productos, de manera que la infraestructura de manufactura se forma por los niveles de organización, los sistemas de pago, las prácticas de supervisión, los sistemas de inventario, así como los equipos y el manejo del personal, los cuales fortalecen el área de producción para cumplir con las condiciones que el cliente demanda de ésta, de manera expedita y con la calidad requerida (Skinner, 1978, Urgal, 2007).

Por lo tanto, estas características internas de la organización, las cuales forman los procesos de producción, son las que pueden generar las condiciones para que éstos sean reconocidos como base de la competitividad, o por el contrario, se consideren como un problema para que la empresa pueda tener la capacidad de competir con sus similares, por lo tanto, dependiendo de la manera en cómo se desarrollen los diferentes aspectos que forman los procesos, será también el desempeño de los procesos de producción.

Procesos de produccion competitividad

Primeramente, es muy importante definir cómo es que los procesos de producción pueden apoyar a incrementar la capacidad de competir de una empresa, y a la adquisición de los criterios necesarios para lograr controlar el costo, la calidad, así como otras características que generen competitividad (Hill, 1985). Por lo tanto y basado en la literatura, se llega a la conclusión de que los aspectos que se manejan en la literatura son: la infraestructura de producción, la asignación de tareas, el orden de las prioridades, el rol de los gerentes de manufactura, la definición de las estrategias de manufactura, la confiabilidad de los procesos, entre otros (Skinner, 1978, Wheelwright, 1984, Hill, 1985, Schoeder, Anderson y Cleveland, 1986, Swamidas y Newell, 1987, Miller y Roth, 1988).

Del mismo modo, la literatura indica que existen algunas variables que dependen de los factores anteriormente descritos, los cuales a su vez tienen gran concordancia con los procesos; cabe mencionar que además, se relacionan directamente con el funcionamiento de los procesos de producción y su desempeño, así que entre las principales variables se encuentran la planeación, la implementación de medidas de control, la toma de decisiones, la organización, las políticas de operación, entre otras (Adam y Swamidas, 1989)

El análisis acerca de cómo se debe organizar una empresa para que sus resultados sean los que corresponden a una organización altamente competitiva, se realiza desde los años 80’s (Hayes y Schemner, 1978), se reconoce además que los problemas se manifiestan en el área de procesos de producción, y que la manera en que se organizan y se operan necesita ser constituida, aunque en algunas ocasiones, la propia forma de organización es el problema.



Por lo tanto, no se debe de perder de vista el hecho de que si se desea contar con sistemas de producción competitivos, es necesario reforzar las actividades que se direccionan a objetivos como calidad, tiempo de entrega y costo (Sipper y Bulfin, 1997), para lo cual es necesario tener como elementos de apoyo, lograr que el flujo de producción esté controlado, contar con sistemas de producción compatibles al tipo de producción que se necesita, y considerar la capacidad para abastecer la demanda y el control de calidad perfectamente establecido (Faria, Godinho y Bonney, 2005).

Derivado de lo anterior, se genera el modelo teórico que se representa en la figura 2, y que hace mención a que los procesos de producción se conforman por la aplicación de la tecnología, la distribución del equipo y la maquinaria, la capacidad de producción, el control de la eficiencia, las técnicas de control de producción y el uso de las tecnologías de información, de tal manera que si se logra la integración y óptima aplicación de los sistemas de control necesarios, se logrará por medio de esto que la empresa sea altamente competitiva.

Asimismo, la figura 2 expresa gráficamente, el modelo teórico que explica la relación de los procesos de producción sobre la competitividad de las empresas. En éste

se pone de manifiesto la consideración que se hace de los diferentes factores que tienen relación con los procesos de producción, en base a lo cual se determina la consideración que el empresario tiene de sus operaciones, y de aquí que se pueda determinar el impacto que éstos tienen sobre la competitividad de la propia organización.

Una de las variables que intervienen en el desempeño de los procesos de producción es la distribución del equipo y la maquinaria, ésta analiza la manera en que el equipo y la maquinaria, así como los servicios de apoyo, se encuentran ubicados dentro del área de producción para lograr que el flujo de producción sea lo mas ágil y seguro posible, así como la seguridad para el personal y el cumplimiento de las normas ambientales.

En cuanto a la aplicación de tecnología, se hace referencia a lo modernos y actualizados que se encuentran la maquinaria y el equipo que se utiliza, así como lo actualizado de los procesos que se utilizan para producir.

Capacidad de producción, es necesario que la empresa cuente con el equipo, instalaciones y personal para responder a las necesidades del mercado de manera rápida y con la flexibilidad suficiente, tanto para abastecer la demanda normal, como para cuando se presenta de forma aleatoria.

Fig 2.- Modelo teórico que relaciona a los procesos de producción y la competitividad

Aplicación de tecnología

Capacidad de producción

Eficiencia

Tecnologías de información

Distribución de maquinaria y equipo

Técnicas de control de producción

Procesos de producción

CompetitividadH0

Fuente: elaboración propia



El comportamiento de los procesos de producción, asimismo, tiene una relación estrecha con la eficiencia de la empresa para cumplir con los requerimientos del mercado en las condiciones de operación que se tienen consideradas, de tal manera que los compromisos generados durante la etapa de planeación sean cumplidos, sin necesidad de esfuerzo extra, durante las operaciones normales.

Asimismo, el grado en que sean aplicadas algunas técnicas de control de producción, será también la manera en como los procesos de producción a su vez, serán realizados, ya que de un buen manejo entre la adquisición de insumos, hasta la entrega de pedidos, depende el comportamiento de los procesos de producción.

Por último, la variable tecnologías de información, está en apoyo absoluto hacia los procesos de producción, ya que tanto la operación de la maquinaria como el control de los procesos se llevan a cabo de manera más sencilla y eficiente; por lo tanto, si se cuenta la aplicación de tecnologías de información actuales en el desarrollo de las actividades que se requieren a lo largo y ancho de la empresa, ésta será administrada y operada de manera más sencilla.

Hipótesis

De acuerdo a lo anteriormente expuesto, en cuanto a la relación que existe entre los procesos de producción y la competitividad, se genera la siguiente hipótesis.

H0: Los procesos de producción impactan positiva y significativamente sobre la competitividad de las empresas en Aguascalientes.

Metodologia

La presente investigación se realiza de

manera transversal, no es experimental y es cuantitativa; para esto se realiza una encuesta a 149 empresarios en Aguascalientes, México; ésta se diseña en bloques de acuerdo a como el modelo teórico lo indica; para ello se tienen seis variables que forman el constructo procesos de producción, de manera que para la variable aplicación de tecnología se aplican seis preguntas, para capacidad de producción, se tienen cinco y para calificar la eficiencia de producción son siete, asímismo para la utilización de tecnologías de información ocho, para la variable distribución de maquinaria y equipo se formularon siete preguntas, y por último para la variable técnicas de control de producción, seis; por otro lado, para calificar el constructo competitividad se formularon seis preguntas.

Las preguntas por variable se promedian y se considera el resultado como el valor para cada una de ellas, asimismo se promedian los valores de cada variable para determinar el resultado del constructo procesos de producción; por otro lado, el resultado de las preguntas correspondientes al constructo competitividad se promedian, y el resultado es el que se considera como la competitividad en cada empresa de las analizadas. Con los promedios por constructo se realiza un análisis de regresión lineal para determinar el impacto de una variable sobre la otra, previamente se realizó un análisis de fiabilidad mediante el Alpha de Cronbach, la cual resultó positiva para todas las variables involucradas, por lo que se verificó la pertinencia del análisis. Los resultados estadísticos se obtuvieron con el apoyo del paquete estadístico SPSS 16.

Resultados

La tabla 1 muestra la operacionalización de las variables que se utilizan para explicar el modelo que relaciona los procesos de producción con la competitividad.

Primeramente, se realizó por medio del



Alpha de Cronbach la prueba de pertinencia para la utilización de las diferentes preguntas que fueron empleadas para medir las variables que están relacionadas a los procesos de producción son pertinentes; de modo que el resultado que se obtiene se presenta en la tabla 2, manifiesta que el valor de Alpha de Cronbach es superior a 0.8 en la mayoría de las variables con excepción de la variable eficiencia, la cual es ligeramente inferior a este valor, por lo tanto se considera que la pertinencia en la utilización de estas variables es adecuada.

Para determinar si las variables que califican a los procesos de producción se pueden utilizar en conjunto, se realizó una

prueba del Alpha de Cronbach, la cual dio un resultado con valor global de 0.896, por lo tanto, se prueba la pertinencia en la utilización de estas variables para el análisis de los procesos de producción.

Igualmente, para determinar si las preguntas seleccionadas para evaluar la competitividad están midiendo lo que se desea medir, se hizo también una prueba de Alpha de Cronbah, ésta dio un resultado de 0.865, por lo tanto se prueba la pertinencia en la evaluación de la competitividad, ya que el Alpha de Cronbach es mayor a 0.7 (Nunally y Bernstein 1994).

Se tiene en la tabla 2 el valor promedio de las respuestas de los empresarios en

Tabla 1.- Operacionalización de variables que intervienen en el modelo teóricoConstructo Variables Escala

Procesos de producción

Distribución de maquinaria y equipo

1.- Muy mala2.- Pocos problemas

3.- Funcional4.- Muy buena5.- Excelente

Eficiencia

1.- Muy baja2.- Baja

3.- Normal4.- Alta

5.- Muy altaCapacidad de producción 1.- Nunca

2.- Pocas ocasiones3.- Normal

4.- Frecuentemente5.- Siempre

Aplicación de tecnologíaTécnicas de control de producción

Tecnologías de producción

Competitividad

1.- Muy por debajo de la competencia2.- Ligeramente debajo de la competencia

3.- Igual a la competencia4.- Ligeramente superior a la competencia

5.- Muy superior a la competencia



Aguascalientes, en cuanto a la presencia en sus respectivas plantas de las diferentes variables que se están analizando de acuerdo al modelo teórico diseñado para la presente investigación; en ellas se visualiza que la respuesta general varía desde 3.57 hasta 3.88 por variable, por la que hay mayor interés es la distribución de la maquinaria, en tanto aquella que en este momento observa la de menor importancia, es la aplicación de tecnologías de información, por lo que éstas se consideran de uso normal, es decir, que en los procesos de producción las tecnologías de información se utilizan apenas lo necesario.

Tabla 2.- Validación según Alfa de Crombach

Factores de análisis Alfa de Crombach

Valor promedio

Aplicación de tecnología 0.811 3.67Capacidad de producción 0.822 3.74

Eficiencia 0.793 3.80Tecnologías de información 0.870 3.57

Distribución de la maquinaria 0.893 3.88

Técnicas de control de producción 0.893 3.67

Procesos de producción 0.896 3.72Competitividad 0.865 3.84

Tabla 3.- Aplicación de tecnología

Frec

uenc

ia

Porc

enta

je

Porc

enta

je

acum

ulad

o

Nunca 3 2.0 2.0Pocas ocasiones 8 5.4 7.4Normalmente 59 32.6 47.0

Frecuentemente 64 42.9 89.9Siempre 15 10.1 100

En la tabla 3 se muestra la manera en cómo el empresario en Aguascalientes considera la aplicación de tecnología en los procesos de producción, en ella se puede ver que el 47% de éstos, menciona que habitualmente no se aplica en el uso de nuevas tecnologías y que trabajan de la misma forma que cuando iniciaron su negocio; de igual manera, el 42.9% hace mención a que de alguna manera, frecuentemente hace análisis para la implementación de tecnología en sus procesos productivos, por lo que se percibe un avance sustantivo en la actualización de sus formas de trabajo; por otro lado, el 10.1% restante muestra una preocupación continua por mejorar, basado en la aplicación de nuevas tecnologías y por la optimización de sus procesos.

Por otro lado, en la tabla 4 se explica acerca de lo referente a la capacidad con se cuenta para producir los requerimientos del cliente; de acuerdo a las necesidades de éste, se puede observar que el 34.2% hace mención a que entre nunca y regularmente se cuenta con la capacidad de producción, el 49% dice que casi siempre cuenta con la capacidad de producción; por lo tanto, es que el 83.2%, opina que tiene algún problema en el cumplimiento al cliente por cuestiones de capacidad, y únicamente el 16.8%, acepta que siempre cuenta con la capacidad de producción suficiente para cumplir con el cliente.



Tabla 4.- Capacidad de producción

Frec

uenc

ia

Porc

enta

je

Porc

enta

je

acum

ulad

o

Nunca 2 1.3 1.3Casi nunca 5 3.4 4.7

Regularmente 44 29.5 34.2Casi siempre 73 49 83.2

Siempre 25 16.8 100

Tabla 5.- Eficiencia de operación

Frec

uenc

ia

Porc

enta

je

Porc

enta

je

acum

ulad

o

Muy baja 1 .7 .7

Baja 4 2.7 3.4

Normal 46 30.8 34.2

Alta 76 51.0 85.2

Muy alta 22 14.8 100

El análisis realizado en cuanto a la eficiencia de operación se tiene la tabla 5, que indica que el 34.2% de los empresarios menciona que la eficiencia de operación observada en sus empresas varía desde muy baja hasta un comportamiento normal, en tanto que el 51% opina que la eficiencia con la que operan es alta, y solamente el 14.8% opina que la eficiencia de operación en sus respectivas empresas es muy alta.

Tabla 6.- Utilización de las tecnologías de información

Frec

uenc

ia

Porc

enta

je

Porc

enta

je

acum

ulad

o

Nunca 5 3.4 3.4

Casi nunca 11 7.3 10.7

Regularmente 53 35.6 46.3

Casi siempre 60 50.3 86.6

Siempre 20 13.4 100

Tabla 7.- Distribución del equipo y la maquinaria

Frec

uenc

ia

Porc

enta

je

Porc

enta

je

acum

ulad

o

Muy mala 3 2.0 2.0

Mala 5 3.4 5.4

Normal 37 24.8 30.2

Muy buena 64 43.0 73.2

Excelente 40 26.8 100

En la tabla 6 se exponen los resultados en cuanto a la utilización de las tecnologías de información en los procesos de producción, en ésta se puede observar que el 48.63% de los empresarios mencionan que el uso de tecnologías de información en sus empresas varía entre nunca se utilizan hasta la utilización normal, es decir, nada extraordinario, en tanto que para el 50.3%, casi siempre las utiliza, y únicamente el 13.4% reconoce que siempre utilizan las tecnologías de información; por



tal razón, se entiende que solamente este porcentaje es el que efectivamente muestra interés en la aplicación de tecnologías de información en los procesos de producción

Se puede observar que en la tabla 7, el resultado de la variable distribución del equipo y la maquinaria, muestra que para el 30.2% de los empresarios en Aguascalientes, la opinión a este respecto fluctúa entre que la distribución es muy mala, hasta en lo que ellos consideran como normal, en tanto que el 43%, la considera como muy buena y el 26.8% la considera excelente, es oportuno señalar que esta variables es la que es considerada por un mayor número de empresarios con valor de excelente.

Tabla 8.- Técnicas de control de producción

Frec

uenc

ia

Porc

enta

je

Porc

enta

je

acum

ulad

o

Nunca 8 5.4 5.4

Algunas ocasiones 7 4.7 10.1

Normalmente 53 35.5 45.6

Frecuentemente 55 37.0 82.6

Siempre 26 17.4 100

Tabla 9.- Procesos de producción

Frec

uenc

ia

Porc

enta

je

Porc

enta

je

acum

ulad

o

Deficientes 2 1.3 1.3

Problemáticos 4 3.0 4.0

Normal 52 34.9 38.9

Superiores 74 49.7 88.6

Excelente 17 11.4 100

En cuanto a la aplicación de técnicas de control que se tienen en las empresas en Aguascalientes, la tabla 8 indica que el 45.6% de los empresarios hacen mención a que éstas son consideradas en un rango de aplicación, entre nunca y lo que ellos consideran como utilización normal, en tanto que la utilización frecuente de técnicas de control de producción son mostradas únicamente por el 37% de los empresarios; por otro lado, el 17.4% de los empresarios opina que las técnicas de control de producción siempre son utilizadas en sus respectivas empresas.

En este mismo sentido, el resultado del efecto de las variables analizadas en cuanto al estado que guardan los procesos de producción en Aguascalientes se presenta en la tabla 9; en ella se indica que el 38.9% de los empresarios manifiestan que los procesos de producción se encuentran en un rango de operación entre deficientes y normales, en tanto que el 49.7% hace mención a que considera el estado de los procesos de producción superiores a lo considerado como normal, y el 17.4% opina que los procesos de producción en sus respectivas empresas se consideran como excelentes.

Tabla 10.- Grado de competitividad

Frec

uenc

ia

Porc

enta

je

Porc

enta

je

acum

ulad

o

Ligeramente inferior 10 6.7 6.7

Igual 40 26.9 33.6

Ligeramente superior 70 46.9 80.5

Muy superior 29 19.5 100



Asimismo, se presenta en la tabla 10 el grado de competitividad que es manifestado por los empresarios en Aguascalientes, por lo cual se tiene a este respecto que el 33.6% mencionan que ellos consideran que la competitividad en sus empresas se encuentra en un nivel que los coloca igual o ligeramente inferior a la competencia, en tanto que es mencionado por el 46.9% de los empresarios que la competitividad en sus organizaciones es ligeramente superior a la competencia; por otro lado, el 19.5% de los empresarios en Aguascalientes tiene la percepción de que la competitividad en sus empresas es muy superior a la competencia.

Para determinar cuál es el efecto de los procesos de producción sobre la competitividad de las empresas en Aguascalientes, se lleva a cabo un análisis de regresión lineal entre estas dos variables, la competitividad se considera como variable dependiente y el control de producción como independiente; el

resultado se expone en la tabla 11, en ella se indica que efectivamente existe una influencia significativa y positiva de los procesos de producción sobre la competitividad, por lo que se expresa una ecuación que expresa esta relación, en donde PP es la calificación que se otorga a los procesos de producción, el cual varía entre 1 y 5, en donde 1 es deficiente y 5 es excelente; por lo que dependiendo del valor que se otorgue a PP, será el resultado sobre la competitividad.

Del mismo modo se muestra que la correlación entre los procesos de producción y la competitividad tiene un índice de 0.604, el cual nos hace ver que ésta es positiva y significativa, ya que el p value, es igual a 0.000, según se observa en la tabla 12.

Por otro lado, se puede ver en esta misma tabla que el R cuadrado tiene un valor de 0.36, lo cual nos indica que los procesos de producción explican por sí mismos solamente el

Tabla 11.- Resultado de la regresión lineal de procesos de producción y competitividad.

Coeficientes no estandarizados Coeficientes estandarizados t Sig.

B Error típ. Beta Orden cero Parcial

(Constante) 1.344 .277 4.857 .000

Procesos de producción .672 .073 .604 9.177 .000

a Variable dependiente: Competitividad

COMPETITIVIDAD = 1.344 + 0.672 (PP)

Tabla 12.- Factor de correlación de procesos de producción y Competitividad.

Procesos de producción Competitividad R cuadrado R cuadrado

corregidaCorrelación de Pearson 1 .604(**) Cambio en F gl1

Sig. (bilateral) .000 .364 .360

** La correlación es significativa al nivel 0,01 (bilateral).



36% de los resultados en competitividad, por lo tanto, aunque el resultado en la comprobación de la hipótesis nula es positivo, se verifica la existencia de una cantidad de condiciones que afectan a la competitividad, pero que no son analizadas en esta investigación, aunque éstas expliquen el 64% restante de lo que sucede con la competitividad.

Comentarios

Los resultados indican la influencia que existe entre los procesos de producción y la competitividad, por lo tanto el análisis empírico valida la hipótesis nula de la presente investigación, por lo cual no se rechaza el hecho de que los procesos de producción impactan positiva y significativamente sobre la competitividad de las empresas en Aguascalientes, de manera que si se desea contar con una empresa altamente competitiva, es necesario que el industrial las refuerce en cuanto a mejorar en lo posible sus procesos de producción, ya que de acuerdo al resultado en la correlación como positiva, nos indica que si se incrementa el desempeño en los procesos de producción, se incrementará también la competitividad de la empresa.

Por otro lado, en cuanto a los procesos de producción es necesario considerar que de las variables que forman parte del análisis de este constructo, aquellas que menos atención manifiestan por parte del empresario son las tecnologías de información y la aplicación de nuevas tecnologías incorporadas al área de producción, por lo tanto esta situación nos lleva a recomendar que se ponga mayor atención a éstas, ya que en cuanto a la modernización de los procesos de producción es necesario que sea constante.

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Maidelis Curbelo Martínez, Eduardo López Bastida


Resumen

La presente investigación está encaminada a diseñar un procedimiento para la Gestión de la Ecología Industrial. Para dar cumplimiento a este objetivo se concibe uno constituido por la secuencia lógica de tres etapas y catorce pasos, estos requieren de herramientas de apoyo como son: la tormenta de ideas, la observación directa, entrevistas, recopilación de información, trabajo con expertos, listas de chequeo y formularios; además de herramientas de la Gestión Ambiental como: balances de masa y energía e indicadores de desarrollo sostenible (Huella Ecológica Corporativa e Hídrica). A su vez, se utilizan técnicas estadísticas como el análisis de regresión, análisis de capacidad de procesos y las cartas de control, y análisis para evaluaciones de factibilidad económica. Se emplean, para el procesamiento de la información, el paquete de programas estadísticos IBM SPSS Statistics versión 19.0, el Statgraphics Centurion XV.II y el Software para el Cálculo de la Huella Ecológica.

El procedimiento que se propone es implementado en la Empresa de Productos

Lácteos Escambray, tomando datos del 2012 como año base del estudio. Los resultados alcanzados, desde el diagnóstico a la proyección de mejoras permiten conducir a estas organizaciones a un mejor aprovechamiento de las materias primas, energía, agua y residuos, y a cerrar el ciclo de la organización.

Palabras claves: procedimiento, gestión de la ecología industrial, gestión ambiental.

Introducción

La Ecología Industrial en el mundo constituye una vía que puede combinar los distintos planteamientos económicos, ya que en principio la lógica de producción de este sector representa la parte “dura” del modelo de acumulación predominante, pero por otro lado, también permite vislumbrar en el mediano y largo plazo, el diseño de esquemas de producción y consumo que evolucionen hacia la preservación de los recursos naturales y que reduzcan el impacto negativo sobre el medio ambiente; al mismo tiempo existen posibilidades de que se presenten ventajas

Propuesta de un procedimiento para la gestión de la ecología industrial. Caso de estudio: empresa de Productos Lácteos Escambray

Maidelis Curbelo Martínez*, Eduardo López Bastida**

* Ingeniera Industrial, Máster en Producciones más Limpias, Profesora Instructora, Departamento Ingeniería Industrial, Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales. Universidad de Cienfuegos ¨Carlos Rafael Rodríguez¨, Cienfuegos, Cuba. e-mail: [email protected]

** Licenciado en Economía. Profesor titular, Departamento de Economía, Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales. Universidad de Cienfuegos ¨Carlos Rafael Rodríguez¨, Cienfuegos, Cuba. e-mail: [email protected]

Propuesta de un procedimiento para la gestión de la ecología ...


de tipo económico para las empresas, lo cuales favorecería al enfrentar la competencia que impone un mundo globalizado (Carrillo González, 2009).

Según plantea Cervantes (2009), la Ecología Industrial es una “visión interdisciplinaria que intenta asimilar el funcionamiento de los ecosistemas industriales al de los naturales, con una interrelación entre industrias, el medio social y natural que tienda a cerrar el ciclo de materia y a hacer eficientes los procesos internos”. Es por ello que este enfoque representa la puerta hacia una nueva forma de pensar y actuar que conduce hasta la meta del desarrollo sostenible.

Para Cuba constituye una prioridad elevar la calidad medioambiental basada en la concepción integral del desarrollo sostenible, objetivo que pretende lograr la Ecología Industrial mostrando a las empresas, sectores y ministerios un nuevo camino para alcanzarlo; por esta razón, la ecología industrial es considerada como el “caja de herramientas para el desarrollo sostenible” o “la ciencia de la sostenibilidad”. Ello con la participación oportuna y efectiva de los Órganos de la Administración Central del Estado. En la provincia de Cienfuegos son disímiles las industrias cuyo objeto social consiste en la producción de alimentos, las cuales generan contaminación ambiental producto del vertimiento de sus residuos líquidos tributando los mismos directa o indirectamente a la Bahía, cuerpo receptor considerado como reserva natural y de gran relevancia para el territorio y el país. Ello ha provocado que en la misma se originen problemas ambientales que se reflejan en olores desagradables, afectaciones al paisaje, deterioro sanitario, así como la afectación de la biodiversidad.

De las problemáticas planteadas en la Estrategia Ambiental del Ministerio de la Industria Alimentaria (MINAL) sobre

los principales problemas ambientales que presenta este sector, tales como: la contaminación de las aguas terrestres y marinas por el vertimiento de los residuales líquidos industriales; la contaminación de la atmósfera, por emanaciones de gases, polvo, hollín y malos olores, y el elevado consumo de agua, siendo éste el recurso natural más importante que maneja dicho Ministerio. De las problemáticas planteadas anteriormente las industrias productoras de alimentos no quedan excluidas, como es el caso de la empresa identificada entre la que más afecta al ecosistema de la Bahía, como la Empresa de Productos Lácteos Escambray, la cual genera impactos negativos sobre el entorno por la alta carga contaminante de sus aguas residuales, la generación de residuos sólidos y la contaminación atmosférica; además se encuentran enfrascadas en desarrollar trabajos exhaustivos en cuanto a la mitigación de los impactos ambientales que generan sus procesos.

La Empresa de Productos Lácteos Escambray es una de las empresas que constituyen focos contaminantes en el municipio de Cumanayagua (tercer municipio con mayor cantidad de focos contaminantes en la provincia) y vierte sus residuos a la cuenca Arimao, tercer ecosistema más afectado. Ocupa la primera posición de empresas pertenecientes al MINAL que generan y disponen mayor DBO5 a dicha cuenca, por lo que está entre las que más afecta al ecosistema marino de la Bahía cienfueguera siendo la carga orgánica generada de 73 ton/año. Dicha empresa consume en el 2012 un total de 277 510 m3 de agua, habiendo aumentado de 12 480 m3 con respecto al año anterior, representando esto un gasto de 83 253.00 CUP que se elevaría hasta 430 140,50 CUP para el 2014 debido al aumento del precio del agua. Con respecto al 2011 hay un aumento



en el consumo de Energía Eléctrica de 97,35 MWh. La empresa dispone 114 998,17 m3 de residuales (agua) por derrame innecesario en el 2012 correspondiente a las plantas de helado y queso, representando el 41,44% del total de agua que consume la empresa, ocasionando un gasto de 34 499,45 CUP por este concepto. También fueron vertidos a residuales otros líquidos como: suero y agua hiladura, ocasionando que no ingresen 37 410 CUP a la empresa.

La empresa objeto de estudio se encuentra inmersa en el cumplimiento de los lineamientos de la Política Económica y Social del Partido y la Revolución aprobados en el VI Congreso del PCC. Es por ello que las propuestas de la presente investigación tributan de manera objetiva a diez lineamientos presentes en tres políticas, tales como: • V. Política de Ciencia, Tecnología,

Innovación y Medio Ambiente (L-133, 135, 136 y 139)

• VIII. Política Industrial y Energética (L-215, 219, 220, 221 y 222)

• XI Política para las Construcciones, Viviendas y Recursos Hidráulicos (L-300)De ahí la necesidad de realizar estudios

encaminados a analizar los residuos de la empresa desde la recepción de la materia prima hasta la elaboración del producto para proponer soluciones, atenuando así su impacto ambiental y económico.

Basado en los aspectos abordados se plantea el siguiente problema de investigación: ¿Cómo contribuir a la Gestión de la Ecología Industrial en el sector empresarial?

El Objetivo General de la investigación es: Diseñar un procedimiento para la Gestión de la Ecología Industrial utilizando como caso de estudio la Empresa de Productos Lácteos Escambray.

La justificación de la investigación está dada por el interés que se tiene en la actualidad de que las empresas tengan una mayor responsabilidad ambiental y busquen alternativas más rentables para el manejo y consumo de materias primas, agua y portadores energéticos, haciendo énfasis en la prevención de la contaminación, la minimización, reutilización, reducción y reciclaje de residuos como principales opciones para disminuir las cargas contaminantes dispuestas al medio ambiente. Además, la implementación de un procedimiento para la Gestión de la Ecología Industrial en las empresas objetos de estudio, aportará beneficios económicos y ambientales al aminorar sus residuales y consumo de los elementos antes mencionados, ya que se propone un conjunto de acciones de mejora encaminadas a mitigar las afectaciones que ésta provoca al ecosistema marino de la Bahía y al entorno, así como la promoción de formas productivas sostenibles.

Desarrollo

La Gestión de la Ecología Industrial permite la creación de sistemas de industrias interrelacionados, lo que puede tender a cerrar el ciclo de materia y, por lo tanto, obtener un nivel cero de residuos. Esto se logra en parte usando los residuos de una industria como materia prima en la misma empresa o en otras. Asimismo, contribuir al uso de nuevas y mejores tecnologías de producción, nuevos productos o productos mejorados y acciones ambientales más eficientes; por ende, propiciar una derrama de mejoras continuas e innovaciones en la empresa objeto de estudio.

El procedimiento diseñado en esta investigación se ilustra en la Figura 1; como se deduce a partir de la misma, el procedimiento se organiza metodológicamente en una secuencia de tres etapas básicas conformadas por quince pasos. El mismo se desarrolla a partir



de las concepciones básicas de los enfoques teóricos de la Ecología Industrial como lo son: analogía con los sistemas naturales, proceso de desmaterialización, metabolismo industrial, simbiosis industrial y gestión ambiental corporativa. Tiene como propósito final identificar la utilidad que tienen los residuos de la empresa como materia prima de entrada a la propia empresa u a otra empresa, así como proponer en qué pueden ser usados los mismos para su aprovechamiento, además de formular un conjunto de acciones de mejora que le permitan a la empresa optimizar recursos reutilizándolos o reciclándolos, encaminadas hacia las Producciones más Limpias, la ecoeficiencia, la disciplina tecnológica y la disminución o eliminación de las malas prácticas.

Para determinar la pertinencia de la aplicabilidad del procedimiento propuesto para la Gestión de la Ecología Industrial, se toman los criterios de un grupo de expertos. Como resultado de la valoración de la pertinencia de la implementación del procedimiento diseñado se conforma un grupo de 11 expertos en el

rango de clasificación entre alta y media, los cuales realizan la valoración, concluyéndose que los expertos coinciden en valorar como muy relevante la coherencia que existe entre las etapas que componen el procedimiento, lo práctico y aplicable que resulta. Además, se realiza la prueba de hipótesis para determinar si hay consistencia en el criterio de los expertos, y resulta que no se puede rechazar la idea de que exista concordancia en sus criterios. En general, la aplicación del método de expertos muestra resultados satisfactorios, lo que corrobora la pertinencia del procedimiento para la Gestión de la Ecología Industrial, permitiendo asegurar que su adecuada implementación contribuirá a la mejora de la organización en cuanto a la responsabilidad ambiental y sostenible con el entorno.

Paso 1: Análisis de los residuos industriales en la provincia de Cienfuegos

En el análisis de los residuos industriales se emplea información recopilada de bases de datos e informes de la Delegación

Figura 1: Secuencia de pasos del procedimiento para la Gestión de la Ecología Industrial.




Territorial Cienfuegos del Ministerio de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente (CITMA), la Unidad de Gestión del CITMA, el Centro de Estudios Ambientales Cienfuegos (CEAC) y la Oficina Nacional de Estadísticas (ONE). Todo lo que se precisa seguidamente permite caracterizar y analizar la situación actual de los residuos industriales de la provincia de Cienfuegos en cuanto a tipo de residuos y cuerpo receptor afectado, así como los municipios, organismos o empresas (focos) contaminantes, cuestión escasamente tratada en investigaciones anteriores.

Análisis de los residuos: contaminación por sólidos

El manejo de los residuos sólidos con enfoque de Ecología Industrial en el país y en la provincia presenta dificultades, a pesar de algunos restablecimientos. Dichas dificultades radican principalmente en la insuficiente disponibilidad de depósitos adecuados para la segregación, colección y almacenamiento de la basura y del equipamiento especializado para su tratamiento y reciclado. A ello se le suma la inestabilidad y deficiente calidad de la recogida y transportación de la basura, la insuficiente infraestructura, entre otras deficiencias que afectan tal gestión. En la actualidad se pretende la reducción, reúso y reciclaje, clasificación y minimización en el origen de los residuos sólidos, aprovechando la materia orgánica para la generación de energía. En cuanto a este tipo de residuos, se realiza un sondeo general de la situación existente donde se puede destacar que en la provincia se genera un promedio anual de 835.9 Mm3 de basura general, concentrándose más del 50% en los municipios de Cienfuegos 30.6%, Abreus 13.5% y Cumanayagua 13.0%, repartiéndose el resto en los otros municipios.

Análisis de los residuos: contaminación por emisiones atmosféricas

Las emisiones atmosféricas continúan siendo un importante problema ambiental en el contexto nacional y provincial, debido a la inexistencia de un instrumento para medir, gestionar y así minimizar las emisiones que tanto dañan el ecosistema atmosférico. En el contexto provincial, la contaminación atmosférica está considerada como una afectación de gran impacto, identificándose áreas puntuales de afectaciones por actividades muy específicas generadoras de polvo, hollín y malos olores en el entorno de la ciudad y cabeceras municipales, tales como: la fabricación de cemento y asfalto, tostaderos de café, lavanderías, panaderías, fabricación de glucosa, vertederos y microvertederos.

Es importante destacar que el sector industrial es el mayor contaminador y el que más contribuye a la situación ambiental actual por ser gran consumidor de combustible.

Análisis de los residuos: contaminación por líquidos

Se puede decir que actualmente existe un deficiente manejo de los residuos líquidos antes de su disposición final atendiendo a la concepción de la Ecología Industrial. Predomina el uso ineficiente e irracional del agua, las materias primas e insumos, la existencia de tecnologías obsoletas, malas prácticas e indisciplinas tecnológicas, bajo nivel de aprovechamiento de efluentes y baja cobertura de tratamiento adecuado, además de falta de cultura ambiental de directivos y empresarios en cuanto a la aplicación de los principios de las producciones más limpias y consumos sustentables, por sólo mencionar algunos condicionantes de la situación actual.

Según los datos presentados en la “Estrategia Ambiental Provincial 2011-2015



de Cienfuegos”, en la provincia existen 116 focos de contaminación por residuales líquidos orgánicos registrados en el inventario nacional, mostrando que la mayor cantidad de éstos pertenecen a los municipios Cienfuegos, Palmira y Cumanayagua representando el 21%, 16% y 15% respectivamente. Estas empresas o entidades que representan focos contaminantes de residuos líquidos de interés nacional según los diferentes municipios, vierten sus residuos líquidos a diferentes cuencas hidrográficas que tienen su desembocadura en la Bahía de Cienfuegos.

Resulta importante conocer aquellas cuencas donde existen más problemas de contaminación y las empresas que vierten a éstas para incidir. Así, se define que la mayor cantidad de empresas vierten a Damují (32), en segundo lugar a la Bahía de Cienfuegos (18) y en un tercero a Arimao (14), siendo éstas las de mayor riesgo y/o afectación producto de la contaminación. Para centralizar el estudio donde existan mayores problemas de contaminación, se decide considerar los organismos que están incluidos en las dichas cuencas, debido a que estos son caudales de agua de gran relevancia. Se realiza un inventario de empresas cuya disposición final de residuales líquidos orgánicos tributa a las cuencas hidrográficas Bahía y Arimao, de éstas se tiene la carga orgánica DBO5 generada y dispuesta con datos del año 2012, específicamente hasta el mes de noviembre; de los organismos representados los que mayor porcentaje de DBO5 generan y disponen son: el Ministerio de la Industria Alimentaria (MINAL), el Ministerio de las Fuerzas Armadas Revolucionarias (MINFAR) y el Ministerio de la Agricultura (MINAG).

Posteriormente, se realiza un análisis de la carga contaminante en el organismo seleccionado como puntero (MINAL), agrupando la información de este parámetro

en las empresas que lo conforman y se identifican las empresas con la mayor DBO5, resultando que son: la Empresa Productos Lácteos Escambray y la Empresa Glucosa Cienfuegos.

Teniendo en cuenta el análisis realizado, se decide seleccionar como empresa objeto de estudio a la Empresa de Productos Lácteos Escambray por ser considerada alta contaminante por residuales líquidos orgánicos a la Bahía de Cienfuegos, siendo éste un ecosistema frágil con alta significación en cuanto a recursos de la diversidad biológica de interés nacional y territorial.

Paso 2: Descripción del objeto de estudio

En Cienfuegos dentro de la economía provincial, parte de su desarrollo alimentario fundamental corresponde a la Empresa de Productos Lácteos Escambray (EPLE), anteriormente llamada y aún conocida como Combinado Lácteo Escambray. Por la relación que tiene con el objetivo de esta investigación se analizan elementos de desempeño medioambiental, como: las principales causas de generación de residuos y las actividades ambientales negativas más significativas de la empresa.

Paso 3: Definición de alcance y limitaciones de la investigación

El estudio se desarrolla hasta la etapa III, paso 13 del procedimiento que se propone, posterior a ello el papel de los directivos de la empresa es implantar las acciones propuestas y monitorear los resultados, todo lo que se les explica. Así, como parte del estudio se analiza el comportamiento de las materias primas, agua, portadores energéticos, producto final, los residuos sólidos, líquidos y atmosféricos.

En la investigación se tienen un conjunto de limitaciones o barreras que pueden afectar la exactitud y calidad de los datos, tales



como: la inexistencia en las empresas de instrumentos de medición para determinar los consumos de agua, energía eléctrica y fuel oil por planta o proceso de producción, ello causa que los consumos se tengan de forma integral para toda la empresa y se desconozca el consumo exacto de recursos por planta o procesos, induciendo tal situación a que en la empresa para el conocimiento de algunos de estos portadores se recurra a la estimación de los mismos.

Paso 4: Formación de equipo de trabajo

Para seleccionar el número adecuado de integrantes que conforman el equipo de trabajo de la Empresa de Productos Lácteos Escambray se utiliza el criterio de expertos, siendo éstos los empleados claves de las distintas áreas de la empresa, con un alto nivel de compromiso, experiencia y competencia; luego se determina la cantidad necesaria de expertos y su nivel de competencia. Finalmente se consideran 8 expertos con una competencia entre alta y media.

Paso 5: Análisis de los procesos de la empresa

Para la recolección de los datos involucrados en la producción se analizan los sistemas interrelacionados entre sí que hacen posible la obtención estable y confiable del producto. El modo empleado para dicho análisis para reflejar los procesos identificados y sus interrelaciones es el mapa de procesos, que viene a ser la representación gráfica de la estructura de procesos que conforman el sistema de gestión.

Es necesario aclarar que se toman los procesos claves para posteriores análisis, aunque éstos forman parte de los macroprocesos del sistema, es decir, en su concepto aglutinan varios procesos. Además, de las tres plantas, la de queso es la mayor

consumidora de agua y la de helado es la mayor consumidora de energía eléctrica. Son, por tanto, estos procesos precisamente elegidos para el desarrollo del estudio.

Se estudia el proceso de helado crema ya que es la única variedad de este producto que se elabora en el período en estudio y en la actualidad, analizando así diagrama de flujo, diagrama SIPOC y la ficha del proceso respectivamente.

En cuanto al proceso de queso existen varios surtidos, encontrándose el Queso Azul de Cuba, Fundido, Atlántico, Salame, Alborada, Cuajada Entera, Cumanayagua, Monte Verde y Amaya. Se examinan las mismas herramientas mencionadas con anterioridad, pero aplicadas al queso Cumanayagua. Es distinguido éste porque en el 2012, luego del queso fundido, es el surtido de mayor producción siendo así de 352.1 t, representando el 26.08% de la producción de quesos totales, y por tanto es un producto que incorpora alto valor monetario (750 600CUP). Al ser altas sus producciones y por las características propias del proceso, genera la mayor cantidad de los principales residuos líquidos: suero y agua hiladura, ya que tiene como materia prima fundamental la leche, y el fundido la cuajada.

Paso 6: Balance de masa y energía

Se realiza el balance de las entradas y salidas involucrados con la producción, ya que esta herramienta permite cuantificar de manera sistemática los flujos de materiales que entran y salen del sistema. Para realizar la cuantificación se llevan a cabo balances de masa y de los consumos de las materias primas, agua y portadores energéticos a partir de lo expuesto en Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles (2005) y se utiliza el software Statgraphics Centurion VX.II para hacer todos los análisis estadísticos pertinentes. Se revisan documentos para



recopilar información de las plantas y empresa general con el propósito de poder hacer comparaciones y tener una idea de cómo se comportan éstas con respecto a la organización. Los documentos analizados fueron los balances de materias primas, balances de producción alcanzada; tomando como base los resultados obtenidos en el 2012. Se puede mencionar otros como las facturas de agua, electricidad, fuel oil y diesel, donde aparecen reflejados los consumos reales y el plan, además de consultar el cierre de portadores energéticos del año 2012.

Balance de materias primas

En el proceso productivo de helado intervienen varias materias primas fundamentales y alternativas, donde se desglosan el consumo planificado y real de las mismas. A partir de este análisis se aprecia que el índice de consumo real de las materias primas fundamentales utilizadas para la producción de helado se encuentra por debajo de lo planificado. Con lo referido a los cubos para envasar el helado, el índice de consumo real está por encima de lo planificado, porque al ser manipulados se parten; además, se realiza mayor cantidad de producción, mientras que algunas materias primas alternativas utilizadas para dar sabor y color se encuentran por encima o por debajo de lo planificado; esto se debe a la necesidad de utilizar como estrategia el consumo de otros sabores y colores en reemplazo por las que no están producto de restricciones económicas imposibilitando el consumo de lo planificado.

En el proceso productivo de queso también intervienen varias materias primas fundamentales y alternativas, donde se desglosan los datos acerca del consumo planificado y real de las mismas, c.oncluyéndose que, con respecto a las materias primas fundamentales utilizadas,

se observa que el índice de consumo real se encuentra por debajo de lo planificado.

En el caso de la leche fluida esta disminución es producto de que no se realizan la cantidad de quesos de leche que tenían planificado y en sustitución de éste se hace el queso fundido que lleva menor cantidad de esta materia prima. Con lo referido a las cajas de cartón para envasar el producto terminado, el índice de consumo real aumenta debido a que lo mismo sucede con la producción de producto, y es necesario el empleo de más cajas para envase.

Al analizar las materias primas alternativas empleadas se aprecia que ocurre la misma situación vista anteriormente en la planta de helado, mientras que lo que ocurre con otras es que no se había planificado y por eso solo tiene un índice de consumo real.

De manera general, en las dos plantas analizadas se evidencia que no existen problemas con la utilización de las materias primas, ya que en ambas los índices de consumos reales se encuentran por debajo del planificado, por lo que se puede decir que se utilizó eficientemente la cantidad de materiales adecuada para la producción de helados y quesos, no constituyendo esto una dificultad para la empresa.

Balance de agua

Según estudios realizados, en la empresa los tecnólogos y energéticos tienen un rol principal, pues realizan estimaciones sobre el consumo de agua a partir de datos obtenidos en el reconocimiento de las plantas del consumo de este recurso por equipos, y se tiene en cuenta el tiempo de trabajo por cada una de las operaciones que comprenden dichos procesos, los cuales aparecen reflejados en los libros de reportes e incidencias de la planta. Con la realización del desglose del consumo estimado de agua utilizada para el proceso en



la planta de helado y queso en el año 2012 se puede observar que en el proceso de helado la operación de limpieza representa el 65% del consumo total de agua en la planta e incluida en ésta se encuentra la limpieza interna de la línea con la mayor cantidad de agua utilizada.

En su mayoría, las operaciones de la planta fueron diseñadas para recuperar todos los residuales líquidos generados en la producción, por ejemplo, el agua que se utiliza para enfriar o calentar en las distintas etapas del proceso que lo requiera, se recircula en su mayoría en la caja de agua o piscina del proceso, por lo que no se genera un residual en este concepto; evidenciándose que el agua utilizada para la limpieza constituye el mayor consumidor en la planta de helado. Esto se debe a que la fabricación de las producciones que se llevan a cabo en la empresa requieren una absoluta limpieza, siendo esta actividad en el centro un evento diario, donde deben mantenerse las condiciones higiénico-sanitarias tales que permitan mantener estériles todos los equipos, instrumentos y la planta en general.

Mientras que en la planta de queso se puede observar que la operación de coagulación de la leche (calentar la leche) representa el 58% del consumo total de agua en la planta, no sucediendo lo mismo que en la anterior debido a que las operaciones de dicha planta no están diseñadas para recuperar todos los residuales líquidos generados en la producción, por lo que el agua que se utiliza para esta operación no se recircula y se genera un residual importante en este concepto.

Una vez obtenidos estos datos estimados se analiza el comportamiento del consumo de agua y la producción de las plantas, no mostrando una relación proporcional con respecto la producción para el año en estudio. A su vez, no se evidencia que exista una tendencia a la correlación lineal, por lo que

se realiza un análisis de regresión para estas variables y ratificar este planteamiento.

Al efectuar el análisis de regresión en todos los estudios de este tipo se prueban los supuestos que deben cumplir los residuos. Luego de realizado el análisis de regresión, se determina que no existe una relación estadísticamente significativa entre las variables con un nivel de confianza del 95%, ya que el valor-P en la tabla ANOVA de todas las regresiones efectuadas es mayor o igual que 0,05 y ninguno de los tipos de regresión probados describen la variabilidad del consumo de agua, siendo el modelo Cuadrado Doble el que más se ajusta con un R2 igual a 3.93% para la producción de helado y el modelo Inversa-Y Log-X con un R2 igual a 8.79% para la producción de queso. Esto se debe a los grandes consumos de este recurso, salideros y derroche en las distintas etapas de los procesos que se explican con más profundidad posteriormente.

Según lo planteado anteriormente se puede afirmar que estos modelos matemáticos no explican la variabilidad del consumo de agua con respecto a la producción de helado y queso, aunque brinda una idea de su comportamiento. Los resultados obtenidos de la cantidad de agua consumida en las plantas para la producción anual se resumen en la Tabla 1, siendo para el helado de 30 248.59 m3 y para el queso 163 175.88 m3.

Al analizar el índice de consumo real y normado, se evidencia que no existe un sobreconsumo de este recurso. El costo asociado se calcula según el precio promedio del agua que aparece en la ficha de costo del producto, siendo éste de 0.30CUP/m3 para la consumida dentro del plan. En agua se gastó de forma general en la empresa 83 253CUP y en la planta de helado el gasto fue de 9 075CUP, mientras que en la de queso fue de 48 952.76CUP; lo que equivale al 10.9%



y 37.54% respectivamente del importe total. Esto se debe a que en todas las plantas hay una planificación por encima de lo que verdaderamente necesita, aunque la empresa hace la planificación del consumo de agua basado en lo establecido por la Resolución No. 58/95 del Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos, se toma como referencia un día donde hace todos sus productos y los valores máximos de la norma de consumo del recurso.

Según normas internacionales de consumo de agua, como la referenciada en el Manual de P+L de la Industria Láctea de la Universidad Norte Nicaragua (2013), se debe consumir en este tipo de industrias 0.7 m3 de agua por tonelada de leche fluida procesada. Entonces, la cantidad de este recurso que se debe consumir, teniendo en cuenta que para la producción de una tonelada de helado es preciso 1.066 t de leche fluida y para una tonelada de queso se necesita 11,29 t de leche fluida, es 0.7462 m3/thelado y 7.903 m3/tqueso. Al ver el consumo real de ambas plantas (7.18 m3/thelado y 120.87 m3/tqueso) y comparar el consumo normado de industrias lácteas modernas se tiene como resultado que el índice de consumo de las plantas está por encima de lo que debe ser en comparación con estándares internacionales.

Balance de Energía Eléctrica El consumo de la energía eléctrica

en la empresa se tiene para cada una de las tres plantas de producción de manera

independiente, ya que existe un contador por cada una de estas. El comportamiento del consumo de energía eléctrica en ambas plantas se muestra proporcional con respecto a la producción de helado y queso a través de los meses. Se excluye del planteamiento anterior el mes de marzo en la planta de helado, donde la producción disminuye con respecto al mes anterior y el consumo de energía eléctrica aumenta. Al examinar el comportamiento que muestra se puede asociar una tendencia a la correlación lineal, por lo que es necesario realizar un análisis de regresión entre el consumo de electricidad (MWh) y la producción de helado y queso (t), para confirmar este planteamiento.

A partir del análisis realizado se comprueba con un nivel de confianza del 95% o mayor, que existe una relación estadísticamente significativa entre consumo de energía eléctrica Vs producción de queso y consumo de energía eléctrica Vs producción de helado; esto se debe a que el valor-P en la tabla ANOVA de todas las regresiones efectuadas es menor o igual que 0,05. El modelo apropiado para el ajuste de éstas, en los dos casos, es el lineal, explicando el 80.87% y 80.12% de la variabilidad en el consumo de energía eléctrica para las plantas de helado y queso respectivamente.

Mediante los resultados obtenidos, se puede establecer una relación lineal entre las variables en estudio, utilizando el índice de

Tabla 1: Balance del consumo de agua para la producción en las plantas de helado y queso.

Producción Consumo de agua plan (m3)

Consumo de agua real(m3)

Índice consumo plan

Índice consumo real

Costo (CUP)

Helado 42,1550 Ct 35 465,73 30248,59 841,32(m3/Ct) 717,56(m3/Ct) 9075Queso 1350 t 191 319,7 163175,88 141,72 (m3/t) 120,87 (m3/t) 48953

Fuente: Elaboración propia a partir de factura de agua y estimaciones del desglose de consumo de agua.



consumo expresado en MWh/t de producto final como un indicador de eficiencia energética en la empresa, para el uso de la electricidad. En la Tabla 2 se muestra el consumo anual de energía eléctrica de las plantas de helado y queso, asimismo el costo asociado se calcula según el precio promedio de la energía eléctrica que es de 250CUP/MWh.

El consumo de energía eléctrica en el proceso de helado durante el año 2012 representa el 43.14%, y el del proceso de queso representa el 41.31% del consumo total de la empresa. De manera general en las dos plantas analizadas, se evidencia que el consumo de energía eléctrica cumple con lo planificado, ya que en ambas los índices de consumos reales se encuentran por debajo del proyectado; la utilización de este índice de consumo expresado en MWh/t de producto final es un indicador de eficiencia energética en la empresa, para el uso de la electricidad.

Balance de Diesel y Fuel Oil en el proceso de helado y queso

El diesel y fuel oil se utilizan para la generación del vapor consumido en el proceso, los datos de consumo del mismo se encuentra registrado en las facturas, se lleva también el control por el estado de cuentas de la empresa y en el caso del fuel oil su consumo se registra además por las mediciones efectuadas en los tanques de combustibles de alimentar a las

calderas. El costo asociado se calcula según el precio promedio que aparece en la ficha de costo del producto, siendo este de 820CUP/m3

diesel y 710CUP/m3fuel oil para la consumida

dentro del plan. Se analiza el comportamiento del consumo

de diesel y fuel oil en la empresa, donde se muestra de forma proporcional con respecto a las toneladas de helado y queso producidas. Este comportamiento se puede asociar una tendencia a la correlación lineal entre las variables, pero es necesario hacer un análisis de regresión para ratificar este planteamiento. Al realizar el análisis de regresión entre las variables en cuestión se tiene como resultado que existe una relación estadísticamente significativa entre consumo de diesel y la producción de helado y entre el consumo de fuel oil y la producción de queso, con un nivel de confianza del 95%, y el modelo apropiado (para ambos análisis) para el ajuste de éstas es el lineal, explicando así el 84.96% de la variabilidad en el consumo de diesel y el 75.77% de la variabilidad en el consumo de fuel oil; por lo que se puede utilizar como un indicador de eficiencia energética en la empresa para el uso del diesel y fuel oil el índice de consumo de combustible expresado en m3 por t de helados o quesos producidas. Estos modelos ajustados resultan útiles a la empresa para planificar el consumo de energía eléctrica,

Tabla 2: Balance del consumo de energía eléctrica para la producción en las plantas de helado y queso.

Prod. Consumo anual plan

(MWh)

Consumo anual real

(MWh)

Índice Consumo Plan

Índice Consumo Real

Costo (CUP)

Helado 42,1550 Ct 2427,78 2194,15 57,598MWh/Ct 52,06MWh/Ct 548537,5

Queso 1350 t 2344,32 2101,30 1,74 MWh/t 1,56MWh/t 525325

Fuente: Elaboración Propia a partir de facturas de la planta.



diesel y fuel oil. Se muestra el comportamiento del consumo de estos portadores energéticos en la Tabla 3, donde se puede observar que el consumo se mantuvo dentro de los planes.

Se puede apreciar que el índice de consumo real de ambos, verdaderamente se encuentra por debajo del planificado. El consumo de diesel de la planta de helado es de 128.91m3, siendo éste el total consumido en la empresa, ya que ésta es la única planta que utiliza este portador; mientras que el consumo de fuel oil de la planta de queso es de 391,77 m3 , lo que representa el 45,30% del consumo total de la empresa.

Balance de masa de los subproductosEn el proceso de producción de

helado y queso, como subproductos, se obtienen helado mezclado y cuajada de quesos respectivamente. El balance de los subproductos se tiene según se muestra en

la Tabla 4, donde la cantidad aprovechada de éstos con respecto al total generada es igual en ambos casos.

El Helado Crema y los Quesos Azul de Cuba, Fundido, Atlántico, Salame, Alborada, Amaya, Cumanayagua y Monte Verde constituyen la salida fundamental de los procesos de helado y queso respectivamente. El producto final debe cumplir las especificaciones de calidad según las NC 47: 2009 y NEIAL 1601.122: 2010 respectivamente, y para verificar el cumplimiento de algunas de estas características de calidad, se toman 50 registros aleatoriamente de valores de cada uno de estos requisitos, medidos por los técnicos del laboratorio de ambas plantas en los distintos meses del año 2012. Para estos análisis se utiliza el software de análisis estadístico Statgraphics Centurion XV.II.

Para realizar el análisis según los expertos como características físico-químicas más

Tabla 3: Balance del consumo de diesel y fuel oil para la producción en la planta de helado y queso respectivamente.

Producción Consumo anual plan (m3)

Consumo anual real

(m3)

Índice Consumo Plan

Índice Consumo Real Costo (CUP)

Helado 42,1550 Ct 133,12 128,91 3,16m3/Ct 3,06m3/Ct 105 706,2

Queso 1350 t 416,20 391,77 0,0987m3/t 0,0929m3/t 278 156,7

Fuente: Elaboración propia a partir de facturas y balance energético de la empresa.Tabla 4: Obtención de subproductos de las plantas de helado y queso.

Subproducto U/M Generado Aprovechado Importe (CUP)

Helados Mezclado t 58.41 58.41 119580

Cuajada de Quesos t 179.4 179.4 5134700Balance del producto finalFuente: Informe de producción, Balance 2012.



relevantes del helado crema se consulta la norma donde los requisitos físico-químicos de los helados crema más importantes según composición e ingredientes esenciales son porcentaje de grasa y porcentaje de sólidos totales, cuyas especificaciones son como mínimo de 8 para lo referido a la grasa y 30 para sólidos totales.

Con los datos tomados se demuestra que los datos siguen una distribución normal, por lo que se puede afirmar que el proceso es estable, o lo que es lo mismo, está bajo control estadístico con un nivel de confianza del 95%. Debido a que los datos siguen una distribución normal, se realiza una carta de control de individuos para determinar el comportamiento del porcentaje de grasa y sólidos totales en el período analizado, donde no se detecta ninguna señal de que ha habido un cambio especial en el proceso, ya que ninguna de las mediciones se encuentran fuera de los límites de control y tampoco siguen un patrón de comportamiento inusual; además, se realiza el análisis de capacidad del mismo, siendo el índice de capacidad real del proceso de 1.38278 para el porciento de grasa, por lo que se considera capaz de cumplir la especificación de como mínimo 8 y de 2.44695 para el porciento de sólidos totales, y se considera capaz de cumplir la especificación de como mínimo 30.

Para conocer el comportamiento de indicadores de calidad que debe cumplir el producto final de la planta de queso

se selecciona para analizar el Queso Cumanayagua debido a los mismos motivos mencionados con anterioridad, que según el criterio de los expertos como características físico-químicas más relevantes se tiene según la norma el porciento de Humedad y Grasa extracto seco, cuyas especificaciones son a los sumos de 50 para lo referido a la Humedad y como mínimo 40 para esta última. Con los datos tomados, se demuestra que los datos siguen una distribución normal, se puede emitir que el proceso es estable o lo que es lo mismo, está bajo control estadístico con un nivel de confianza del 95%.

Debido a que los datos siguen una distribución normal, se realiza una carta de control de individuos para determinar el comportamiento por ciento de humedad y grasa extracto seco respectivamente en el período analizado, no se ha detectado ninguna señal de que ha habido un cambio especial en el proceso de queso Cumanayagua, ya que ningún valor del porcentaje de humedad y grasa extracto seco se encuentran fuera de los límites de control y tampoco siguen un patrón de comportamiento inusual; además se realiza el análisis de capacidad del mismo, siendo el índice de capacidad real del proceso de 1,35744 para el porcentaje de humedad, por lo que se considera capaz de cumplir la especificación de como máximo 50 y de 1,0454 para porcentaje grasa extracto seco, por lo que se considera una capacidad parcialmente adecuada de cumplir la especificación de

Tabla 5: Producción planificada y real de helado y quesos totales en el año 2012.

Planta Producto Plan (t) Real (t) %Helado Helado total 4211.29 4215.50 100.1Queso Queso total 1344.4 1350.0 100.4

Fuente: Elaboración propia a partir de informes de producción.



como mínimo 40. Esto se debe a que la máquina descremadora no se encuentra funcionando, siendo la encargada de regular a la leche la cantidad de grasa necesaria, por lo que requiere de un control estricto.

Se resumen para el helado y quesos totales en la Tabla 5 los indicadores productivos, donde se demuestra que la producción real en el año 2012 sobrecumple el plan en un 0.1 y 0.4% para helado y queso respectivamente.

Como resultado de la realización del balance se tiene identificado y cuantificado las materias primas, agua, portadores y salidas, evidenciando que las mayores problemáticas se encuentran en el consumo de agua, existiendo potencialidades de ahorro para estos recursos. Es necesario conocer el manejo que se le da a los mismos, para ello se aplica una lista de chequeo, pero es preciso para realizar esta acción calcular antes el tamaño óptimo de la muestra.

Por lo que se calcula el tamaño de muestra requerida teniendo en cuenta que la varianza de la población es desconocida y el tamaño poblacional finito, siendo de 106 trabajadores y el resultado de la estratificación es que para la planta de helado se le aplica a 49 trabajadores, mientras que en la de queso es

a 57. Luego de aplicar y procesar la encuesta a través del programa IBM SPSS Statistics 19, a partir del cual se deduce que en la empresa no se realizan mantenimientos preventivos, ya que los que se ejecutan son los de tipo correctivo y lo referido al control óptico de las tuberías, canales y equipos para detectar pérdidas no se hace con la puntualidad necesaria. De forma general en ninguna de las plantas existen grandes problemas con lo referido al manejo y utilización eficiente de los materiales.

Paso 7: Aplicación de indicadores de Desarrollo Sostenible

Como indicadores de desarrollo sostenible del proceso se calculan la Huella Ecológica Corporativa (ha/tproducto) y Huella Hídrica (m3/unidad de producto). El alcance del estudio, los límites geográficos y temporales, así como las entradas y salidas que se analizaron serán las bases para dichos cálculos correspondientes a los procesos en cuestión.

Cálculo de la Huella Ecológica Corporativa del proceso de helado y queso

El cálculo de la Huella Ecológica resulta indispensable y concluyente, ya que la misma es un indicador de sostenibilidad del proceso. En la Tabla 6 se presenta un resumen del

Tabla 6: Resumen del cálculo de la Huella Ecológica Corporativa total de helado y queso.

Sub-huellasHuella Ecológica

(ha/tproducto)% que representa de la HE

Helado Queso Helado QuesoSub-huella de Energía 0.0933705 0.354938 2.09456 0.103406Sub-huella de Insumos 3.96256 83.7162 88.8914 90.5447

Sub-huella de Gastos Indirectos 0.396762 8.37148 8.90049 9.05432Sub-huella de Superficie Construida 0.00506227 0.0158074 0.113561 0.0170968

Huella Ecológica Total 4.45775 92.4584 - -Cálculo de la Huella Hídrica del proceso de helado y queso

Fuente: Elaboración propia a partir del Software para el Cálculo de la Huella Ecológica desarrollado por López Yanes, 2012.



cálculo de todas las sub-huellas que son necesarias calcular para obtener finalmente la Huella Ecológica Corporativa; resultando que el área de territorio ecológicamente productivo necesaria para generar los recursos utilizados y asimilar los residuos producidos es de 4.46 ha/thelado y 92.46 ha/tqueso. De este análisis se puede sintetizar que la sub-huella insumos y de manera estratificada el uso de lácteos (leche) es el de mayor impacto sobre la huella total (88.89) y (90.54%) para helado y queso respectivamente.

La huella hídrica o ciclo virtual del agua en los procesos de helado y queso de la Empresa de Productos Lácteos Escambray solamente comprende las extracciones de aguas industriales y domésticas, las cuales únicamente contribuyen a las aguas grises (residuales) y las azules, aquellas que son de uso industrial que no se contaminan pero no regresan a las capacidades hídricas. El cálculo se realiza a partir de los criterios desarrollados por Hoekstra et al. (2010) en el “Manual de Evaluación de la Huella Hídrica” y sus resultados se muestran en el Tabla 7, resultando que el volumen de agua dulce utilizado para producir una tonelada de helado es 83.04 m3, mientras que para producir una tonelada de queso el volumen de agua dulce utilizado es 496.77 m3, medida a lo largo de toda la cadena de abastecimiento.

Tabla 7: Resumen del cálculo de la Huella Hídrica de helado y queso.

Helado(m3/thelado)

Queso (m3/tqueso)

Aguas verdes - -Aguas azules 7.18 120.87Aguas grises 75.86 375.9

Huella Hídrica 83.04 496.77

Fuente: Elaboración propia a partir de lo expuesto por Hoekstra, Chapagain, Aldaya, & Mekonnen, 2010.

Paso 8: Diagnóstico de los residuos a nivel de procesos

Luego de realizar el estudio de los procesos de helado y queso, se identifican mediante el recorrido por las plantas los residuos que se generan a partir de cada uno de ellos. Se aplica un formulario con el objetivo de caracterizarlos y recoger de una forma organizada la información en cuanto a propiedades particulares que presentan, tratamiento actual, puntos en que se generan, entre otros aspectos de interés.

También se aplica una lista de chequeo, que tiene como propósito conocer acerca del manejo de los residuos concebidos en dichos procesos, siendo esto necesario para evaluar las opciones disponibles en cuanto a su gestión.

Se obtiene que los principales residuos líquidos, sólidos y emisiones atmosféricas son para el caso en estudio: agua de enjuague de las líneas, suero, agua hiladura, sacos, plástico, cubos de grasa y amoniaco. Como se puede comprobar, las preguntas que son respondidas negativamente en ambas plantas están relacionadas con la señalización de los recipientes para residuos, no examinan si éstos pueden ser reutilizados.

En la planta de helado, según los resultados, no se disponen de recipientes para almacenar los residuos, y en la planta de queso no se evita mezclar los diferentes residuos. Todas las demás interrogantes fueron respondidas positivamente. Los formularios aplicados anteriormente requieren cuantificar la cantidad aproximada de estos residuos provenientes de los procesos productivos de queso y helado, se realiza en consecuencia un balance de los mismos de acuerdo a la clasificación dada anteriormente (sólidos, líquidos y emisiones atmosféricas), obteniendo así dicha cuantía.



Balance de los residuales líquidos generados

Como es comprobado precedentemente, la empresa no cumple con la norma de consumo de agua según estándares internacionales, lo que indica que se pierde innecesariamente este recurso, detectándose incongruencias durante el reconocimiento de las plantas con respecto a la utilización que tiene este recurso, provocando que grandes cantidades de residuales líquidos sea generados y dispuestos al medio.

En la planta de helado, las deficiencias encontradas (como consecuencia del uso desmedido del agua) provocan la generación y vertimiento de grandes volúmenes con cargas contaminantes de residuales líquidos, fundamentalmente dadas por la operación de limpieza y el atraso de la tecnología disponible.

Luego del análisis realizado se detecta que constituyen las pérdidas por residual líquido el 38.45% de agua consumida en la planta; el agua de enjuague interna de la línea es una situación alarmante, ya que de este porcentaje total de pérdidas, ésta representa en las condiciones actuales el 21.2% (agua que entra). Esto es producto del derroche y malas prácticas durante operaciones de limpieza por dentro y por fuera de los equipos, piso y paredes, evidenciadas como principales fuentes durante la exploración en planta.

En la planta de queso existen deficiencias que generan grandes volúmenes con cargas contaminantes de residuales líquidos, igualmente dadas por la operación de limpieza y atraso de la tecnología disponible; la cuantificación estimada de los residuos líquidos se realiza de manera similar al de la planta de helado, concluyéndose donde se evidencia que el mayor importe se presenta en el agua usada para la coagulación de la leche (calentar la leche), identificando así que es

oportuna la utilización de este recurso vertido en esta etapa del proceso de queso.

Luego del análisis realizado se detecta que constituye el agua de calentar la leche (proceso de coagulación de la leche) una situación alarmante, ya que representa en las condiciones actuales el 58.06% del agua que entra.

De modo general, se puede señalar que en el año 2012 se generaron aproximadamente 114 998.17 m3 de residuos líquidos por derrame innecesario correspondientes a las plantas de helado y queso, lo que representa el 41.44% del consumo de agua total de la empresa, teniendo pérdidas totales de aproximadamente 34 499.45CUP. Por esta situación se denota que existe una conducta de derroche en la empresa, lo que sumado a las deficiencias de la tecnología produce que se consuman y desperdicien grandes volúmenes de agua.

Otros residuales líquidos en esta planta lo constituyen el Suero de la Leche y el Agua Hiladura. En el 2012 la cantidad que se genera de esta última es 210 300 Lt, la cual se vende 189 270 Lt teniendo un importe de 18 927CUP. En suero fueron 6 918 038 Lt generados y de estos se venden 6 543 938 Lt con importe de 365 000CUP, dejándose de aprovechar el resto; incurriendo en una pérdida de 37 410CUP.

Cálculo de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) para el vertimiento de residuales líquidos

Con el objetivo de prevenir la contaminación para proteger la zona costera y los cuerpos receptores marinos es medido este parámetro (DBO5), establecido en las normas que regulan el vertimiento de todas las aguas residuales generadas por las actividades socio económicas a la zona costera y a las aguas marinas. El cálculo se confecciona sobre la



base de la Metodología para la Evaluación Aproximada de la Carga Contaminante brindada por la Unidad de Gestión del CITMA, se le realiza al suero de leche, agua hiladura y agua de enjuague de las líneas de helado y

queso con una carga de 38.32 kg DBO5/h.Balance de los residuos sólidos y

semisólidos generadosSe analizan los residuos sólidos más

significativos que se generan durante el

Figura 2: Resumen del balance total de masa y energía para la producción de 100 t de helado y 1 t de queso.



proceso de helado y queso, así como la cantidad que es aprovechada en producción o materias primas. Con el fin de minimizar los impactos ambientales que provocan estos desechos, son reutilizados en otras UEB, además en la empresa existen convenios con la empresa de recuperación de materias primas y los sólidos que no se reutilizan son dados a esta entidad. Con respecto a la cantidad de residuos sólidos generados en el proceso de queso se destaca que la grasa tiene la misma situación que la proveniente de la planta de helado y los recortes de papel aluminio y nylon, representando ésta una oportunidad para que la empresa aumente sus utilidades y sea más amigable con el medio ambiente.

Balance de las emisiones atmosféricas generadas

Una de las sustancias más utilizadas producto de las características del centro es el amoníaco (NH3), y aunque se puede clasificar como un gas noble, a la vez sus propiedades lo convierten en peligroso para el medio ambiente y los humanos, por lo requiere de medidas especiales para su uso. Debido a sus propiedades se usa como gas refrigerante en industrias alimentarias, ya que posibilita un enfriamiento óptimo.

En la empresa es utilizado este refrigerante por la calidad para refrigeración (99.95 por 100 de NH3) para que el sistema de frío absorba su calor y lo condense a alta presión para que al pasar por la válvula de expansión éste absorba a su vez el frío del producto a enfriar, como es el caso de la congelación del helado en las neveras o del agua de los banco de hielo.

En estas aplicaciones es usado el amoniaco en un sistema cerrado que, teóricamente, no debe permitir pérdidas, pero en todo proceso industrial ocurren averías imprevistas, y para situaciones especiales que ocurran durante

la producción, según estudios realizados por especialistas en la empresa, se deben reponer anualmente 4t.

Actualmente producto de los escapes por rotura de algún compresor, prense de válvulas con desperfectos mecánicos, disparo de válvula de seguridad y fundamentalmente por averías en los tubos, se emite a la atmósfera 14t en el año 2012 de la sustancia. Esta es la cantidad que se compra para reponer en el sistema, y de no existir tales dificultades no se emitiría esta cantidad a la atmósfera.

Con la realización de este paso se identifica y estudia el manejo que reciben los residuos, por lo que se puede decir que el sistema industrial actual de la empresa es de Tipo II, donde hay retroalimentación y ciclos internos en el sistema, lo que significa que los procesos ambientales y de fabricación están integrados al menos parcialmente. Luego de analizar mediante balance de las entradas y salidas involucradas con la producción de helado y queso, es posible cuantificar la entrada de flujos de materiales, agua, energía, diesel, fuel oil y salidas de subproductos y residuos del sistema. En el Figura 2 se presentan de forma resumida los resultados específicos para 100t de helado y 1t de queso.

Paso 9: Búsqueda de alternativas para el aprovechamiento de los residuos identificados

A partir de búsquedas bibliográficas y consulta a expertos se investiga la utilidad que tienen los residuos identificados para ver en qué pueden ser aprovechados los mismos, ya sea en la propia empresa o como materia prima en otra, estimulando a la creación de sinergias. Se pretende que la entidad disminuya los diferentes residuos que disponen los sistemas productivos, incentivando así la prevención de la contaminación fundamentada a través del fortalecimiento y un mayor impulso a



la recuperación de recursos. Producto de la instrucción realizada se percibe la gran potencialidad que representa la utilización de los residuos de las distintas etapas de los procesos de helado y queso, ya que en vez de ocasionar quebrantos para la empresa puede aportar dinero, por lo que se evidencian disímiles oportunidades de aprovechamiento de los residuos generados.

Paso 10: Problemas detectados durante la investigación

Mediante los balances de masa, agua y portadores se corrobora la adecuada correspondencia entre el consumo de diesel - producción de helado y fuel oil - producción de queso, permitiendo confirmar la utilización del índice de consumo de combustible expresado en m3/t de helados o quesos producidos, como un indicador de eficiencia energética en la empresa para el uso del diesel y fuel oil; lo mismo ocurre con la energía eléctrica en ambas plantas. Además en estos portadores, materias primas y el agua, el índice de consumo real ciertamente se encuentra por debajo del planificado, pero aunque la empresa cumpla con las normas de consumo internas del centro, no quiere decir que no existan problemas con ellos.

Se realiza un inventario detectándose un total de 41 problemas relacionados con las malas prácticas, indisciplinas tecnológicas, problemas ambientales, entre otras deficiencias detectadas durante el recorrido por el objeto de estudio; además de la observación directa, en los recorridos se toman en cuenta los resultados obtenidos de las listas de chequeo, formularios y balances realizados.

Paso 11: Propuestas de acciones de mejora

Producto de los análisis realizados con la implementación del procedimiento, que

permiten definir los problemas en las plantas de helado y queso, se proponen un conjunto de oportunidades de mejora/ahorro, las cuales influyen positivamente en los indicadores de desarrollo sostenible y fueron obtenidas posterior a sesiones con los expertos, tormentas de ideas y búsquedas bibliográficas; acciones que deben ser tomadas en cuenta por la dirección de la empresa objeto de estudio y los trabajadores en general. Esto posibilitaría la disminución del consumo de agua, portadores energéticos y de estos problemas detectados en el recorrido por las plantas, ya que son recursos importantes y los problemas divisados están en directa relación a éstos. A partir de los problemas detectados se proponen un total de 43 propuestas de mejora para la empresa objeto de estudio; a su vez se brindan elementos que complementan algunas de estas propuestas y se recomiendan acciones para llevar a cabo un “Plan de Monitoreo de la Carga Contaminante”, el cual recoge también el responsable de acometer las mismas.

Paso 12: Estudio de factibilidad técnica, económica y ambiental

Para realizar el estudio de factibilidad, los expertos a través de una tormenta de ideas seleccionan aquellas medidas que requieran atención inmediata, ya que la empresa está en condiciones de resolver a un corto y mediano plazo. Con el propósito de darles un orden de prioridad se les aplica a los expertos una encuesta para cada una de las empresas objeto de estudio.

A partir de los resultados de la votación se demuestra que hay concordancia entre el criterio de los expertos, lo que indica que se debe aceptar su decisión, concluyéndose que en la empresa se identifican opciones de mejora teniendo en cuenta los aspectos técnicos, económicos, y ambientales;



resultando que estas mejoras tienen en la práctica factibilidad técnica, económica y ambiental, logrando cumplir además con los objetivos de la Ecología Industrial, ya que aseguran el aumento del desempeño económico y ambiental de la empresa y disminuyen las pérdidas de materias primas, agua, portadores energéticos y residuos. Con éstas se logra considerar lo que antes era visto como residuo, ahora como un subproducto que aporta beneficios a la empresa y a la sociedad, cerrando el ciclo de materia mediante su aprovechamiento, favoreciendo la evolución del sistema de producción actual (Tipo II o Flujo casi cíclico de materiales) hacia un sistema más integral, donde los procesos de fabricación y ambientales se integran, es decir un sistema de retroalimentación y ciclos internos (Tipo III).

Paso 13: Implantación de las acciones propuestas

A partir de la implantación de dichas acciones en la Empresa de Productos Lácteos Escambray, se contribuirá a disminuir el impacto ambiental y se obtendría un beneficio económico de 196 007.63 CUP al ahorrar fundamentalmente 101 989.23 m3 de agua, 1.168 t de diesel y 6.78 t de fuel oil; también por recuperar 395 130 Lt/año de suero y agua hiladura y por el agua de enjuague de la línea de helado (4 004.21 m3).

Paso 14: Monitoreo de resultados

Es importante que el monitoreo sea realizado por personas capacitadas, puesto que a la hora de manejar equipos de medición complejos o de interpretar resultados complicados se necesita precisión. Otros factores son contar con herramientas adecuadas y bien mantenidas, tener condiciones apropiadas y que la muestra sea representativa. El monitoreo de los resultados

consiste en recalcular los indicadores de sostenibilidad: Huella Ecológica Corporativa e Hídrica para corroborar la mejora de los mismos; así como el parámetro para el vertimiento de residuales líquidos (DBO5), lo cual puede realizarse con el apoyo del “Plan de Monitoreo de la Carga Contaminante” propuesto en la presente investigación; además, controlar el comportamiento de los índices de generación de residuos sólidos, líquidos y las emisiones atmosféricas. Este monitoreo debe realizarse luego de implantadas las acciones de mejora propuestas y continuar el mismo con periodicidad.

Conclusiones generales

La Ecología Industrial es una herramienta, dentro de las prácticas de ecoeficiencia, que se debe aplicar en empresas de productos y servicios para disminuir la contaminación ambiental mediante el aprovechamiento óptimo de las materias primas, agua, portadores energéticos y residuos, dentro y fuera de la organización. Las organizaciones en Cuba carecen de orientaciones precisas para adoptar este enfoque, lo que se corrobora a partir de la revisión de la literatura existente sobre el tema.

El procedimiento para la Gestión de la Ecología Industrial que se diseña tiene un total de tres etapas y catorce pasos, además incluye herramientas, técnicas y el empleo de Software para la recopilación y procesamiento de información. El mismo se verifica con los expertos en cuanto a su pertinencia y muestra ventajas que tributan al logro de un desarrollo productivo sostenible.

El procedimiento se implementa en la Empresa de Productos Lácteos Escambray, donde se demuestra la necesidad de aplicar programas de Ecología Industrial para mejorar la situación existente, se analizan así la planta de helado y queso, donde se realizan



valoraciones que permiten detectar alternativas para la mejora, considerando contaminantes líquidos, sólidos y atmosféricos.

En la investigación se propone un total de 43 acciones de mejora, de éstas se demuestra que 8 requieren atención inmediata y que son factibles técnica, ambiental y económicamente; su puesta en práctica contribuye a disminuir los impactos ambientales y obtener beneficios económicos en las dos organizaciones.



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Natália dos Santos, Paula Fernandes, João Paulo Teixeira


Abstract

In order to contribute for enriching studies in the tourism field, it was intended with this research paper performing the comparison between the model based on linear regression and the model based on artificial neural networks and analyses of the performance of those models. Additionally, the usefulness of the time series that measures the number of hours of Sunshine should be confirmed. We used for this purpose the monthly series that measures the demand for tourism: “Monthly Nights in Hotels in the Northern Region of Portugal”, recorded in the period from January 1990 to December 2009.

A linear regression model based on the first differences was developed producing none statistical infractions. A previously developed ANN based model was applied for the new period of time under comparison. Both models have the sunshine time series in their entrance.

Both methodologies proved to achieve similarly good results in getting the seasonality of the time series, because the correlation coefficient was at the level of 0.99. Also both models could predict with high quality the

magnitude of the time series because the mean absolute percentage error was 4.1% and 3.5% for the linear model and for the ANN based model, respectively.

Keywords: Forecasting; Tourism Demand; General Linear Model; Artificial Neural Networks.

Introduction

Tourism has been seen as a strategic sector in the future, for the Portuguese economy, and should influence all decision makers in this subject area to take policies that ensure their profitability and sustainability (Dolgnar & Costa, 2010).

In this sense, tourism is a truly strategic interest for the Portuguese economy because of their ability to create wealth and employment. This is a sector that showed clear competitive advantages as with few other (Ministério da Economia e da Inovação, 2006).

According to the World Tourism Organization (WTO), Portugal will reach 18.3 million foreign visitors in 2020. Tourism is at present one of the most important activities.

A comparison of linear and non linear models to forecast the tourism demand in the North of Portugal

Natália dos Santos*, Paula Fernandes**,João Paulo Teixeira***

* Instituto Politécnico de Bragança. Email:[email protected]; ** Instituto Politécnico de Bragança; NECEResearch Unit in Business Sciences (Universidade da Beira

Inteira).Email: [email protected]*** Instituto Politécnico de Bragança. Instituto Politécnico de Bragança (IPB) Campus de Sta. Apolónia. Email:

[email protected]

A comparison of linear and non linear models to forecast the tourism ...


Apart from its impact on the balance of payments and GDP, and its role on employment generation, investment and revenue, it is also recognized as the “engine” for development and other economic activities (WTO, 2011).

Similarly to Portugal also the Northern region of Portugal is ruled to be a very different region that offers an interesting alternative to the so called ‘mass tourism’, focusing on the provision of a wide variety of tourism products that range from the beach, the mountains, the thermal/health spas not forgetting the rural tourism, which had a significant increase in recent years (Fernandes, 2005).

In this respect, and given the substantial growth of this sector in the North of Portugal, it will be at all useful the development of models that could be used to make reliable forecasts of tourism demand, as it assumes an important role in the process of planning and decision-making both within the public and the private sector. At present, in the field of forecasting, is available a large variety of techniques and models that are emerging to meet the most varied situations, with different characteristics and methodologies, that range from the simple to more complex approaches (Thawornwong & Enke, 2004; Fernandes, 2005; Yu & Schwartz, 2006).

Therefore, the purpose of this paper concerns the description and comparison of two developed models, the univariate linear regression model based on the method of ordinary least squares and the other model is based on the methodology of artificial neural networks (ANN), which takes advantage of its ability to model nonlinear problems. Although, as it is intended to model and forecast the tourism demand in the North of Portugal, using econometric models, it will be used the time series of tourism “Monthly Nights in Hotels in the Northern Region of Portugal”, registered between January 1990 and December 2009.

In order to better explain this variable it will be used additionally, as an independent variable, the “Sunshine”, that is the monthly number of hours with sun. This variable already proved its interest in this type of problems in previous studies of Teixeira and Fernandes (2011).

This paper is structured as follows: after this section it will be presented a section explaining the two methodologies used in the modelling of the series under study. The following section is the presentation of time series “Monthly Nights in Hotels in the Northern Region of Portugal” and “Monthly number of hours with Sunshine”. Then follows the description of the practical implementation of the linear regression model and ANN model, defining its variables and procedures associated with the use of these methodologies. In the end of the section it is also presented the estimates of tourism demand for the year 2010 and analyses the performance of models. Finally, we will present some reflections about the study.

1. Overview of Used Methodologies

1.1. The General Linear Model

According to several authors [e.g. Oliveira et al. (1997), Chaves (2000), Johnston & Dinardo (2000), Maroco (2003), Pestana & Gageiro (2008), Zhihua & Qihua (2009), etc] the General Linear Model (GLM) provides a general framework for a large set of models whose common goal is to explain or predict a quantitative dependent variable by a set of independent variables which can be categorical of quantitative, and encompasses techniques such as Student’s t test, simple and multiple linear regression, analysis of variance, and covariance analysis. In this research paper we will use the simple linear regression based on the method of Ordinary Least Squares (OLS) to estimate the model because it minimizes the sum of the squared errors in prediction.



For the GLM, the values of the dependent variable are obtained as a linear combination of the values of the independent variables. The vector for the coefficients of the linear combination are stored in a K by 1 vector denoted B. In general, the values of Y cannot be perfectly obtained by a linear combination of the columns of X and the difference between the actual and the predicted values are called the prediction error. Formally the GLM is stated as (Gunst & Mason, 1980):

Y XB U= + [1]The predicted values are stored in an I by 1 vector and the equation can be rewritten as:

� � with Y Y U Y XB= + = [2]Putting together Equations 1 and 2 shows that:

�U Y Y= − [3]According to the above explained the simple linear regression model is given by the following expression (Pestana & Gageiro, 2008):

0t t tY a b X u= + + [4]

It should be remember that the quantitative models always rest on assumptions about the way the world works, and regression models are no exception. Therefore, in order to work with this model we need to make some assumptions about the behaviour of the error term. So, there are four major assumptions which justify the use of linear regression models for purposes of prediction (Glass & Hopkins, 1996; Zhihua & Qihua, 2009):

(i) linearity of the relationship between dependent and independent variables; (ii) independence of the errors (no serial

correlation); (iii) homoscedasticity (constant variance) of the errors; (a) versus time; (b) versus the predictions (or versus any independent variable); (iv) normality of the error distribution. If any of these assumptions is violated

(i.e., if there is nonlinearity, serial correlation, heteroscedasticity, and/or non-normality), then the forecasts, confidence intervals, and economic insights yielded by a regression model may be (at best) inefficient or (at worst) seriously biased or misleading.

1.2. Artificial Neural Networks Approach

The Artificial Neural Networks models are frequently found within the broad field of knowledge related to artificial intelligence. They are based on mathematical models with an architecture that was inspired in the human brain. A neural network is composed by a set of interconnected artificial neurons, nodes, perceptrons or a group of processing units, which process and transmit information through activation functions. The connections between processing units are known as synapses. The activations functions most frequently used are the linear and the sigmoidal functions - the logistic and hyperbolic tangent functions (Fernandes, 2005). It should also be mentioned that the neurons of a network are structured in distinct layers (better known as the input layer, the intermediate or hidden layer and the output layer), with the ones most commonly used for the forecasting of time series being the multi-layers or MLP1 (Bishop, 1995), so that a neuron from one layer is connected to the neurons of the next layer to which it can send information. Depending on the way in which they are linked between the different layers, networks can

1 MultiLayer Perceptron.



be classified as either feedback networks2 or feedforward networks3.

The specification of the neural network also includes an error function and an algorithm to determine the value of the parameters associated to the synapses that minimise the error function. In this way, there are two central concepts: the physical part of the network, or, in other words, its architecture, and the algorithmic procedure that determines its functioning, or, in other words, the way in which the network changes according to the data provided by the environment (Haykin, 1999).

It is also important to mention that for the ANN to learn with experience they have to be submitted to a process known as training, for which there are different training algorithms. One of the most frequently used algorithms in the forecasting of time series is the backpropagation4 algorithm or its variants, which are distributed into two classes: (i) supervised and (ii) unsupervised (Haykin, 1999).

In brief, a value produced by a feedforward network, with one hidden layer and with a linear activation function in the output layer, can be expressed as follows (Fernandes & Teixeira, 2007):

2 The connections allow information to return to places through which it has already passed and also allow for (lateral) interlayer connections (Fernandes, 2005).3 Information flows in one direction from one layer to another, from the input layer to the hidden layer and then to the output layer (Fernandes, 2005).4 This algorithm seeks the minimum error function in the demand space of the weights of the connections between the neurones, being based on gradient descent methods. The combination of weights that minimises the error function is considered to be the solution for the learning problem. The description of the algorithm can be analysed in Rumelhart and McClelland (1986) and Haykin (1999).

2,1 1,1 1

n m

t j ij t i jj i

Y b f y bα β −= =

= + +

∑ ∑ [5]

where,

m , number of nodes in the input layer;

n , number of nodes in the hidden layer;

f , sigmoidal activation function;

{ }, 0,1, ,j j nα = , vector of weights

that connects the nodes of the hidden layer to

those of the output layer;

{ }, 0,1, , ; 1, 2, ,ij i m j nβ = = ,

weights that connect the nodes of the input

layer to those of the hidden layer;

2,1b and 1, jb , indicate the weights of the

independent terms (bias) associated with each

node of the output layer and the hidden layer,

respectively. The equation also indicates the

use of a linear activation function in the output

layer.

2. Presentation and Analysis of the Time Series Behaviour

The time series Monthly Nights in Hotels in the Northern Region of Portugal is considered a significant indicator of tourist activity, since it provides information about the number of visitors that have taken advantage of tourist facilities, in this case in the North Region of Portugal.

Thus, the analysis undertaken in this research will be based on a study of the series Monthly Overnights in Hotels in the Northern Region of Portugal [RN] (Figure 1)



and Monthly Number Hours of Sunshine [HS] (Figure 2). The data observed cover the period between January 1990 and December 2009, corresponding to 240 monthly observations over the 20-year period. The values for the RN series were provided by the Portuguese National Statistical Office (INE) and the HS independent series were provided by Portuguese Institute of Meteorology, and was measured in the meteorological station in the city of Porto. Since this city is the larger city in the region, and the city where the airport is located in a relatively small region, it can be considered that the Sunshine in this city is a flag for the all region.

Analysing the behaviour of the series it can be verified that there is seasonality (higher values during the summer months and lower values in winter) (Figure 1). It is also clear that there is a progressive increase over the period in question. An increase from 1998 to 2001 is also apparent, and then there is a slight decrease until 2004, and then a significant growth from 2005 to 2009. The trend is a result of economic growth and investment in the tourism sector, which have occurred in northern Portugal in recent years. However, this trend is not apparently linear. This increase may be the result of investments made in marketing variables that promoted the region both nationally and internationally.

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ours

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unsh

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Figure 1. Overnights in Northern Portugal, from 1990:01 to 2009:12.

Figure 2. Monthly Number Hours of Sunshine, from 1990:01 to 2009:12.



For the analysis of variable Monthly Number Hours of Sunshine showed in Figure 2 (by a question of a standardization this variable appears multiplied by 1000), can be seen that this also shows a seasonal behaviour, noting higher values the high season (between April and September) and lowest in low season (October to March). We must not forget that Portugal is known to have a Mediterranean climate and has been promoted as a country that offers sun and sea as a tourism product, which attracts thousands of visitants. In Figure 3 when overlapping the two variables the seasonal behaviour between the two series becomes clear, reflecting that the Monthly Number Hours of Sunshine can be a relevant variable that influence the tourism demand.

3. Application of Methodologies

3.1. General Linear Model

3.1.1. Simple Linear Regression Model

As mentioned in the previous section, the independent variable was the basis for model building was Hours of Sunshine in Northern region of Portugal [HS]. Thus, the mathematical model can be written as follows:

0t t tOvernights a b HS u= + + [6]

Below, Table 1 present the results obtained for the model estimated by the OLS application.

From the results obtained, it can be said that the determination coefficient is 0.32 and indicates that the Sunshine in Northern Portugal explain approximately 32% of variations taking place in Overnights in the Northern Region of Portugal.

The autonomous component and the independent variables are variables statistically significant, at a significance level of 1%, i.e. 99% of the constant’s value is a correct value (Table 1).

Regarding the analysis of the infringement of basic assumptions of the General Linear Model should be noted that:

The test the normality of the residue done by statistical test

2χ =49,8433, with pvalue=1,50198e-011, means that this model does not follow a normal distribution, so this basic assumption of the general linear model is violated;

It was observed that the average is equal

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Figure 3. Overnights (blue) and Number of Hours of Sunshine x1000 (red), from 1990:01 to 2009:12.



to μ=9,7013e-013. This value is approximately zero, then the assumption of zero mean is not violated and E(μ)=0;

The homoscedasticity, constant variance of the error term, through the White test for heteroscedasticity and the test statistic TR2=17,8429 with p-value ((2)> 17,8429)=0,0001. As the p-value is less than 1%, it can be said that the model is heteroscedastic, i.e. there infringement homoscedasticity, the variance is not constant from observation to observation. Thus there is a loss of the characteristics of OLS estimators;

There were obtained the following statistic Durbin-Watson=0,550391. The statistical value of Durbin-Watson is in the positive zone autocorrelation. So it can be concluded that there is infringement of the independence of the error term and that this model suffers from autocorrelation of errors. To overcome this problem, i. e., try to correct the breach of the hypothesis of independence of the errors we applied the test of Cochrane-Orcutt, so through the estimation yielded the following statistics DurbinWatson=1,781913, and the test was inconclusive. In this regard, we applied the test Hildreth-Lu, so obtained by estimating the statistical following DurbinWatson=1,781934,

continues to find itself in the test region inconclusive. Finally, we applied the test Prais-Winsten, so obtained by estimating the statistical following Durbin-Watson=1,780265, continues to find itself in the test region inconclusive.

This model suffers autocorrelation of errors, i. e. the errors are not independent of each other with the result that the least squares estimators are not estimators with minimum variance, i. e., are not efficient while remaining non-biased, the error term does not follow a normal distribution and the variance is not constant observation to observation. Thus there is a loss of the characteristics of the OLS estimators. Once there was a violation of these assumptions it was necessary to transform the model. Therefore, the following will be described by applying the General Linear Model First Differences.

3.1.2. Model of First Differences

Formally, the General Linear Model First Differences (MFD) and for the issue under study the model is stated as (Fernandes, 2005):

In this regard the First Differences Model represents the relationships of a particular

Table 1. Performance Measures of the Estimated Model (GLM).

Coefficient Standard Error t-ratio p-valueConstant 107414 15010,3 7,1560 <0,001

HS 0,723451 0,0683656 10,5821 <0,001Mean dependent var 257091,4 S.D. dependent var 94188,83Sum squared resid 1,44e+12 S.E. of regression 77835,26R-squared 0,319962 Durbin-Watson 0,550391F(8, 146) 111,9806 P-value(F) 1,07e-21Log-likelihood -3042,505 Akaike criterion 6089,010Schwarz criterion 6095,971 Hannan-Quinn 6091,815



variable at a moment related with variables associated in the moments before.

According with the results obtained (Table 2), it can be said that the determination coefficient is 0,137 and indicates that the Sunshine in Northern Portugal explain approximately 14% of variations taking place in Overnights in the Northern Region of Portugal. The variable Sunshine continues being statistically significant at a significance level of 1%, i. e., 99% of the values are correct.

Concerning the analysis of the infringement of basic assumptions of the First Differences Model, it should be noted that (Table 2):

The test of normality made by the residue of the test statistic

2χ =6,22889, with a pvalue=0,0444032, which means that it follows a normal distribution with a significance level of 1%, then this assumption is violated;

The average is equal to µ=1,2368e-014. This value is approximately zero, then the assumption of zero mean is not violated E (µ) =0;

The homoscedasticity, through the White test for heteroscedasticity and the test statistic TR2=6,40133 with p-value ( 2χ(2)>6,40133)=0,040735, as p-value is more than 1%, it concludes that do not reject the hypothesis of homoscedasticity. According to the results obtained it can be concluded that

there is no infringement homoscedasticity, i. e., the variance is constant from observation to observation. There is no loss of the characteristics of estimators OLS. The estimator continue to be BLUE5;

There was obtained a Durbin-Watson=1,919822, positioning in the area of independence of errors. Thus, the model of the first differences does not violate the assumption of independence of error terms, i. e., there is no autocorrelation of errors.

According to the results and as we see no infringement of assumptions it can be said that this model can be appropriate to model the tourist demand, however there is the requirement to evaluate its performance.

3.2. Artificial Neural Network Model

The artificial neural network used to make the prediction in this study was already developed in (Teixeira & Fernandes, 2011). In the mentioned study, four ANN here used to predict the same time series used where for the year 2009. The objective consisted in find the relevance of the Sunshine variable in the prediction of overnights. The 4 ANN have in their entrance the following features:

Model A - the previous 12 month overnights. This model here used with success in several

5 Best Linear Unbiased Estimators.

0t t tOvernights a b HS u∆ = + ∆ + ∆ [7]Where:

1t t tOvernights Overnights Overnights −∆ = − [8]

1t t tHS HS HS −∆ = − [9]

1t t tu u u −∆ = − [10]



studies by the authors (Fernandes, 2005; Fernandes & Teixeira, 2007);

Model B - The entrance had only two nodes for the year and the month. The importance of this model was analyzed in (Fernandes & Teixeira, 2008);

Model C - the previous 12 month overnights plus the Sunshine. This model was the same as the model A, but including the sunshine variable. The importance of the sunshine variable should arise from the comparison of the results between model A and C.

Model D - the entrance had only three nodes for the year, the month and also for the sunshine. The importance of the sunshine variable in this model should arise from the comparison of the results between model B and D.

The results are summarized in Table 3, for the test set that corresponded to the year of 2009. Mean absolute percentage error (MAPE) is defined in following Eq. 11.

The results of Table 3 shoed the importance of the Sunshine variable in the modulation of this tourism time series, because the performance of models C and D had been improved from the model A and B, respectively.

And the model C had proved to be the best ANN model tested in the study.

Table 3. Comparison of the performance of the ANN models in (Teixeira & Fernandes, 2011).

MAPE (%) Model A

Model B

Model C

Model D

Test set 4,93 7,78 4,45 7,30

Therefore, the model C has selected to this study and will be detailed in next lines.

The AAN has feed-forward architecture as presented in Fig. 4. The RNi mean the number of Overnights of the month i, the HSi is the number of hours of Sunshine in month i, and bn,j is the bias of the node j of layer n. The ANN contains 13 input nodes to receive the 12 previous month overnights plus the sunshine of present month. It has 6 nodes in the hidden layer and one node in the output layer. The node of the output layer gives the predicted value for the present month. Hyperbolic tangent activation function is used in the nodes of the hidden layer, and a linear activation function in the node of the output layer. The LevenbergMarquardt

Table 2. Performance Measures of the Estimated Model.

Coefficient Standard Error t-ratio p-valueConstant 585,988 3365,59 0,1741 0,86193

∆HS 0,325779 0,0530884 6,1365 <0,001Mean dependent var 570,1757 S.D. dependent var 55894,28Sum squared resid 6,42e+11 S.E. of regression 52030,78R-squared 0,137106 Durbin-Watson 1,919822F(8, 146) 37,65713 P-value(F) 3,51e-09Log-likelihood -2933,564 Akaike criterion 5871,129Schwarz criterion 5878,082 Hannan-Quinn 5873,930



backpropagation algorithm (Marquardt, 1963) has used to perform the training.

The training was performed in the work developed in (Teixeira & Fernandes, 2011), and was not repeated for the new period of time. The training was performed using the data between January of 1987 and December of 2007, in a total of 240 input output pairs. The year of 2008 consisted in the set of validation. This set has used to early stop the training process in order to avoid the over-fitting.

The model has now successively used to predict the overnight for the month of the year of 2010. To predict the month of February, the previous predicted value of January was used in the entrance and the same for following months. Therefore the target values of 2010 here never seen by the model.

4. Forecasting Tourism Demand and Performance Evaluation

In this section, the results for the test group (2010 year) will be analysed, comparing the values observed with the values forecast for the time series using the two models. It should be mentioned that the forecasting for the months of the year 2010 was undertaken without using any value observed for the year in question, in both models.

The mean absolute percentage error (MAPE) was used to measure the error distance between the predicted values and the target values of the time series.

.

.

.

Input layer Hidden layer Output layer

RNi-1

RNi-2

RNi-3

RNi-12

HSi

RNi

b2,1

b1,1

b1,2

b1,3

b1,4

b1,5

b1,6

Figure 4. Architecture of the ANN.



1

1 ( 100)N

i i

i i

T PMAPE

N T=

−= ×∑

[11]

Where N is the length of the test set, T and P are the target and predicted values for month i.

The target and predicted contours of the time series for the test set with both models are presented in Figure 5. A very close fitting was achieved with both models. The higher pick of August and the lower values of the months of January and December were very well predicted with the two models. The inflection of June was also well fitted, but slickly better with the MDF model.

The performance of the used models is presented in Table 4. The MAPE (Eq. 10) and the correlation coefficient, r, are presented for both model. The seasonality of the time series can be evaluated by the correlation coefficient and the magnitude of the predicted values are more connected with de MAPE. The r values very close to 1 prove that both models have caught the seasonal behaviour of the time series. The values between the two models are very similar. The MAPE value of 3.49% with the ANN model are even better than the one produced for the year of 2009 in (Teixeira & Fernandes, 2011), that was 4,45%. It is remarkable, because the model was trained with data until December 2007 and still producing high performance result for 2010. The MAPE of 4.14% produced with the MDF model is also a high result achieved with a model that uses only two parameters.

0

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

700.000

Jan_

10

Feb_

10

Mar

_10

Apr

_10

May

_10

Jun_

10

Jul_

10

Aug

_10

Sep

_10

Oct

_10

Nov

_10

Dec

_10

Ove

rnig

hts

Months

Real Overnights MFD ANN

Figure 5. Comparison between Original Data and Predicted Values, from 2010:01 to 2010:12.

Table 4. Out-of-sample (test set) forecasting error measures for both models.

MDF Model ANN ModelYear r MAPE (%) r MAPE (%)2010 0.990 4.14% 0.989 3.49%



Final Conclusions

The Sunshine time series had already proved (Teixeira & Fernandes, 2011) its usefulness in the prediction of the overnight time series of tourism. In this paper the authors used this feature in the entrance of the models of two different methodologies to confirm the helpfulness of this feature and to compare the GLM models with the ANN based model.

The experiment consisted in the development of the GLM and ANN models to predict the number of overnights (RN) for the twelve months of 2010. The prediction was made without using the real values of 2010.

Concerning the modulation of the overnight time series with GLM:• The GLM static model needs to correct

the normality of the error term, the heteroscedasticity and the autocorrelation of the errors. Thus, the variance of model here not constant between observations denoting dependencies in the error term between observations. These infractions also affect the validity of the hypothesis tests and of the confidence intervals. Such as, the first differences model has applied in order to overcome the basic infractions of the static linear model. This model was denoted by the MDF model and it had presented a more satisfied statistical quality.

• The MDF model (linear model applied to the first differences) was the linear model that better model the Overnights of the North region of Portugal.

• This model did not violated the basic hypothesis, and had presented a determination coefficient and adjusted determination coefficient of approximately 14% and 13%, respectively. Therefore it was considered a good model and produced the Best Linear Unbiased

Estimators (BLUE).The ANN based model has 13 nodes in the

entrance to receive the values of the previous twelve overnight months (RNi-1 to RNi-12) and the sunshine of present month (HSi). The model has already used in previous studies and was trained with data until December 2007.

The two model caught the seasonality of the time series with equally quality. The correlation coefficient was 0.99 in both models. The ANN had slickly better performance if the MAPE measure is used for caparison. The ANN presented a 3.5% MAPE against 4.1 % of the MDF model. The 0.6% of difference are quite insignificant. Therefore both models are able to predict the time series Monthly Overnights in Hotels in the Northern Region of Portugal [RN] with very low error. The feature Monthly Number Hours of Sunshine [HS] was once again proved to be useful in the prediction of the RN series. The authors believe that this variable can also be useful in the prediction of a similar touristic time series in the same region and outside the delimited region used in this study.



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Damayse Pérez Fernández, Maidelis Curbelo Martínez, Suanly Suárez Sabina


Resumen

Al integrar el uso de modelos matemáticos en los estudios de accidentalidad laboral, pueden establecerse acciones de mejoras objetivas en los planes de prevención de factores de riesgos laborales. La investigación es realizada en una empresa de refinación de petróleo, cuyo objetivo consiste en identificar el modelo de regresión que mejor identifica a factores incidentes en la ocurrencia de accidentes laborales. Entre las técnicas y herramientas utilizadas en la investigación se encuentran las propias de la Gestión del Riesgo Laboral y las relacionadas con la estadística descriptiva y multivariada. Al término de este trabajo, como resultado principal, se obtiene que el análisis de diferentes modelos matemáticos utilizados para explicar la accidentalidad laboral, permite concluir que el de regresión binomial negativo es aquel que brinda resultados con un menor margen de error. Este análisis posibilita seleccionar como variables con influencia significativa en la accidentalidad laboral:

Aspectos psicosociales, Compromiso de la dirección, Fuentes Ergonómicas, Legislación, Planificación de acciones preventivas, Programa de prevención. Se finaliza la investigación proponiéndose para estas variables un programa de acciones de mejoras e indicadores que posibilitan el control de su desempeño.

Palabras claves: Accidentalidad laboral, Análisis factorial, Modelo de regresión, Prevención de accidentes laborales.

Abstract

By integrating the use of mathematical models in studies of occupational accidents, improvements in objective measures of prevention plans of occupational risk factors can be established. The research is applied in oil refining company, which aims to identify the regression model that best identifies factors which affect the occurrence of accidents. Among the techniques and tools used are: techniques of Occupational

Procedimiento para la mejora del proceso de gestión de seguridad y salud en el trabajo en una empresa de refinación de petróleo

Damayse Pérez Fernández*, Maidelis Curbelo Martínez**, Suanly Suárez Sabina***

* Ingeniera Industrial, Máster en Ingeniería Industrial, Profesora Auxiliar, Departamento de Ingeniería Industrial, Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales. Universidad de Cienfuegos ¨Carlos Rafael Rodríguez¨, Cienfuegos, Cuba. e-mail: [email protected]

** Ingeniera Industrial, Máster en Producciones más Limpias, Profesora Instructora, Departamento Ingeniería Industrial, Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales. Universidad de Cienfuegos ̈ Carlos Rafael Rodríguez¨, Cienfuegos, Cuba. e-mail: [email protected]

*** Ingeniera Industrial, Máster en Ingeniería Industrial, Especialista de Seguridad, Salud y Ambiente (SHA), Unidad de Negocios Refinería Cienfuegos, Cuba. e-mail: [email protected]

Procedimiento para la mejora del proceso de gestión de seguridad y salud ...


Risk Management and related descriptive and multivariate statistics. At the end of this paper, as the main result, we find that the analysis of various mathematical models used to explain the occupational accident leads to the conclusion that the negative binomial regression is one that delivers results with a smaller margin of error. This analysis enables selected as variables with significant influence on occupational accidents: Psychosocial, Management Commitment, Ergonomic Supplies, Legislation, Planning preventive actions Prevention Program. Research being proposed for these variables, a program of improvement actions and indicators that enable the control performance is finished.

Key words: Occupational accident, factorial analysis, regression models, Accident Analysis y Prevention.

Introducción

En la actualidad, a nivel internacional y nacional se observan cifras alarmantes de ocurrencia de accidentes laborales. Los cálculos más recientes de la OIT (2011), revelan que hay 2 millones de fallecimientos anuales y 270 millones de accidentes relacionados con el trabajo, más de 5 000 al día, y por cada accidente mortal hay entre 500 y 2 000 lesiones, según el tipo de trabajo. Estadísticas como éstas hacen ver la necesidad de realizar investigaciones científicas que contribuyan a la disminución de estos indicadores, propiciando con ello la mejora de las condiciones laborales (al ser éstas las que propician la ocurrencia de estos hechos) y un bienestar físico, psíquico y social del factor humano que realiza sus funciones en los ambientes de trabajo. A partir de esa relación causal, se evidencian cada vez más los aportes dados por el uso de modelos lineales generalizados y/o transformaciones de variables para analizar

los accidentes laborales. De esta manera se muestran estudios realizados por Tomás et al.,( 2005); Cheyne et al., (1998); Coyle et al., (1995); Donald (1995); Mearns & Flin (1996); Zohar (1980), (2000); Hofman & Stetzer (1996); Mearns et al., (2001); Oliver et al., (2002), (2006); Rundmo (1994); Tomas et al., (2001), los cuales constatan que la predicción de la accidentalidad laboral conlleva una problemática especial y demuestran los aportes dados a la prevención de accidentes laborales al usar modelos matemáticos.

En informes emitidos por organizaciones competentes del país en el cual se realiza esta investigación, las cifras actuales de accidentalidad denotan la ocurrencia de accidentes laborales. Según se esclarece en estos documentos, los accidentes de trabajo continúan ocurriendo como consecuencia de la falta de prevención e identificación de los riesgos que los provocan, asociados a la no investigación de los incidentes; se constata en este informe la carencia de diagnósticos a partir de instrumentos que posibiliten identificar deficiencias en la gestión de la seguridad e higiene ocupacional desde tres puntos de vista: empresarial, proceso y de puesto de trabajo; el estudio de las causas que provocan accidentes laborales en las organizaciones que presentan cifras de accidentalidad, cuestiones que en la actualidad son escasamente tratadas.

Lo dicho anteriormente permite concluir que actualmente el análisis de la accidentalidad laboral no se centra solamente en llevar registros estadísticos y de análisis de tendencia como lo fue en épocas de antaño, los cuales no permitían tomar medidas preventivas, toda vez que se analizaban cifras aisladas. Actualmente se trabaja en el uso de modelos matemáticos, éstos explican la relación entre variables críticas (número de incidentes, de lesiones leves, de lesiones con incapacidad y de accidentes mortales) y



explicativas (evaluación de factores de riesgos laborales, clima de seguridad).

Es por ello que el objetivo es diseñar e implementar un procedimiento para la mejora del proceso de gestión de la seguridad y salud en el trabajo que haga uso de un modelo matemático en la organización objeto de estudio.

En el país existe una preocupación constante por lograr una mejor calidad de vida desde el ámbito de lo laboral, ésta se visualiza en la proyección de los lineamientos relativos a la Política Económica y Social del Partido y la Revolución, en relación a lo dicho anteriormente y su vinculación con la producción científica de las universidades; el tema desarrollado en esta investigación tributa de manera objetiva a ocho lineamientos, los cuales son: 7, 24, 132, 137, 138, 139, 143 y 156, por lo que se han encaminado estudios para que disminuyan cada vez más los índices de accidentalidad. Éstos se han aplicado en diferentes organizaciones, pero en su mayoría han carecido de la integración de todas las variables que inciden en los incidentes laborales y su análisis matemático, lo que dadas las tendencias actuales en el estudio de la temática antes mencionada, es una valoración necesaria a efectuar en las empresas de la provincia y del país.

Las empresas de refinación de petróleo son consideradas de gran importancia en el país, las mismas se dedican a realizar las actividades de refinación de hidrocarburos manteniendo la continuidad de la recepción, almacenamiento y comercialización de los productos con calidad, alta seguridad y responsabilidad ambiental. La empresa escogida para investigar cuenta con un total de 1078 trabajadores, de ellos más del 60% está expuesto a altos riegos. En los últimos cuatro (4) años (2008-2011) han ocurrido 220 incidentes en las distintas áreas de trabajo,

de ellos la de mayor incidencia es la planta de proceso representando un 39% del total, y aproximadamente el 85% está dado por fallos ocurridos durante el proceso. A partir de un análisis de siniestralidad laboral se concluye que las causas que provocan los incidentes de trabajo están fundamentadas en las de tipo técnica en un 51% y organizativas en un 35%. De igual forma, en el diagnóstico realizado se identifica como prioridad el Control Estadístico de la accidentalidad, detectándose en este aspecto que no se realiza un análisis exhaustivo desde el punto de vista estadístico matemático que posibilite obtener conclusiones objetivas sobre la ocurrencia de incidentes. Con todo lo antes expuesto la dirección de la empresa se traza como objetivo para el 2012 alcanzar un alto desempeño en materia de seguridad y salud del trabajo logrando disminuir los incidentes laborales a un 2%.

En el marco de esta problemática precisada como: A partir del diseño de un procedimiento para la mejora del proceso de gestión de la seguridad y salud en el trabajo que haga uso de un modelo matemático, ¿Podrán identificarse variables significativas que inciden en la ocurrencia de incidentes laborales en empresas de refinación de petróleo?

A partir de esta interrogante surge la presente investigación, que tiene como eje central diseñar e implementar un procedimiento para la mejora del proceso de gestión de la seguridad y salud en el trabajo que haga uso de un modelo matemático, contribuyendo a identificar variables de mayor incidencia y proponer acciones de mejoras que tributen a la disminución de dicho indicador en la empresa de refinación de petróleo escogida para el estudio realizado en la presente investigación.



Desarrollo

La mejora del proceso de Seguridad y Salud en el Trabajo basado en la utilización de un modelo matemático permite realizar auditorías de preventiva y luego proyectar acciones de mejora, que tributen a la disminución de sus debilidades en las organizaciones, específicamente en aquellas entidades donde su principal debilidad está dada en el control estadístico de los incidentes laborales. El procedimiento diseñado en esta investigación se ilustra en la Figura 1.

Como se deduce a partir de la figura expuesta anteriormente, la mejora del proceso de Seguridad y Salud en el Trabajo se organiza

metodológicamente en una secuencia de cuatro etapas básicas conformadas por doce pasos y nueve actividades, cuyo propósito final es establecer un modelo que explique las debilidades de dicha gestión; a partir del análisis de resultados del mismo se proyectan acciones de mejora que permiten disminuir o controlar este indicador. Se tuvo en cuenta para la elaboración del procedimiento el criterio de (Villa González y Pons Murguía, 2006); (Barrera García, 2010); (Pérez Hernández, 2010) y (Curbelo Martínez, 2011), autores identificados en el análisis del estado del arte en la presente investigación; al criterio de este autor se le realizan una serie de adaptaciones, las cuales son abordadas a continuación.

Figura 1: Secuencia de pasos del procedimiento para la mejora del Sistema de Seguridad y Salud en el Trabajo basado a partir de un modelo matemático.




En la primera etapa se realiza un análisis en detalle del comportamiento de los incidentes y accidentes laborales en la provincia de Cienfuegos y en la empresa objeto de estudio, cuestiones escasamente tratadas en la investigación tenida en cuenta como referencia.

A su vez, la etapa II se dedica al diagnóstico del proceso de Seguridad y Salud en el trabajo de la empresa a partir de la inclusión de herramientas como la Matriz Causa – Efecto, el Mapeo del Proceso, el Análisis de los Modos de Fallos y sus Efectos (FMEA), planes de control, planes de mejora que dotan al proceso de un enfoque de mejora continua de la Calidad; solo se utilizan herramientas de diagnóstico propias del la Seguridad y Salud en el trabajo, y la etapa III se divide en dos sub-etapas:

Preparación para el análisis matemático: se inserta la selección de la muestra y la identificación de las variables participantes en el estudio, cuestiones contenidas en la investigación anterior en etapas precedentes a ésta.

Análisis matemático: de igual forma se realiza un escalamiento óptimo, y seguidamente, la identificación de expertos para definir la cantidad de variables a utilizar en el análisis factorial, para proceder entonces a la identificación del modelo que mejor explica la accidentalidad en la empresa.

En la etapa IV del procedimiento no suceden cambios, por lo que se procede a realizar las propuestas de mejoras para el proceso de Prevención de Riesgos Laborales en función de los resultados obtenidos en el modelo matemático.

Etapa I: Diagnóstico inicial de la accidentalidad laboral

Paso 1: Análisis de la accidentalidad laboral a nivel regional

En el período que se analiza se observa un crecimiento en el período 2006-2007, luego decrece durante los años 2007-2009, aumentando nuevamente hasta el 2010 y disminuyendo en 19 accidentes en la etapa 2010-2011. Esta disminución en la última etapa es debido a que las empresas se están concientizando en materia de Seguridad y Salud en el Trabajo, de la importancia de implementar este procedimiento para identificar las variables de mayor incidencia y reducir así este índice. Dentro de la región estudiada, la de mayor accidentalidad es el municipio cabecera representando el 64% del total, esto es consecuencia de que tiene una mayor cantidad de empresas y por tanto, de trabajadores expuestos a altos riegos. Paso 2. Selección de la empresa objeto de estudio

En la región sobresalen cinco organismos con mayor accidentalidad que representan más del 80%, siendo el MINBAS uno de ellos con un total de 68 accidentes ocurridos solamente en el primer trimestre del presente año, igualmente es el organismo que reporta mayor índice de incidencia con 6,0 lesionados por cada mil trabajadores expuestos a riesgos, y es también el que más días pierde por accidentes de trabajo. De este organismo, la mayor empresa con accidentes es la empresa eléctrica, en la cual se realizó un estudio con anterioridad y se decide seleccionar como empresa objeto de estudio la dedicada a la refinación de petróleo; en la misma en la etapa 2008-2011 no hay cifras significativas de accidentes laborales, pero sí han ocurrido un total de 220 incidentes laborales en este período.



Paso 3: Análisis de la accidentalidad laboral en la empresa seleccionada como objeto de estudio

Análisis de la siniestralidad laboral en empresas similares del país

Al realizar un análisis de incidentes laborales en diversas empresas del sector petrolero en el país, se concluye que la escogida en esta investigación posee la mayor cantidad de incidentes laborales. Esta empresa desde el 2008 hasta la actualidad ha tenido un aumento considerable de incidentes laborales, situación que la sitúa en la puntera del país y constituye este aspecto un punto de partida para comenzar a aplicar el procedimiento diseñado en la presente investigación.

Análisis de los incidentes laborales en la empresa escogida en la investigación

Se realiza el análisis de incidentes laborales en la empresa objeto de estudio durante el período 2008-2011, resultando:

Causa que origina los incidentes laborales: el 51% de las causas que originan los incidentes son técnica, el 35% organizativa y el 14% conducta, lo cual implica la necesidad de realizar un estudio exhaustivo de esta causa que posibilite identificar los factores que están ocasionando que el equipamiento tecnológico incida en la ocurrencia de los incidentes laborales.

Días de la semana: el martes con un 21% y lunes, miércoles, viernes y domingo entre 17% y 16 %, se reportan con mayor por ciento de incidentes, existiendo un menor por ciento en el resto de los días de la semana.

Área de trabajo de mayor incidencia laboral: es la planta de procesos, representando el 39% del total de incidentes.

Lugar de mayor incidencia: dentro de la planta de procesos es la sección 700, representando un 33% del total, por lo que los estudios de prevención deben comenzarse

por la planta de procesos y en el lugar antes mencionado.

Debe destacarse que este análisis de los incidentes laborales propicia el establecimiento de medidas y acciones de control, que permite disminuir los incidentes laborales y es el preámbulo de un análisis que permitirá a esta investigación la adopción de un modelo matemático que identifique las causas que más han incidido en la ocurrencia de estos incidentes.

Etapa II: Estudio de Seguridad y Salud en el Trabajo en la empresa escogida en la investigación

Paso 4: Diagnóstico del Proceso de la Seguridad y Salud en el Trabajo

Para evaluar el grado de cumplimiento de las prácticas en materia de organización y gestión de la Seguridad y Salud en el Trabajo se utilizan las dos primeras etapas del procedimiento para la gestión por procesos, elaborado por Villa González (2006) y Pons Murguía (2006). Paso 4.1: Caracterización del Proceso

Actividad 1: Descripción del contextoLa esencia del proceso de Gestión

de la Seguridad y Salud en el Trabajo es la prevención, protección y control de los factores de riesgos en los puestos y áreas de trabajo, la eliminación de las enfermedades profesionales, así como crear las condiciones para que el trabajador pueda desarrollar su labor eficientemente.

Actividad 2: Determinación de los requisitos

El proceso de Gestión de Seguridad y Salud en el Trabajo abarca diferentes actividades, como son: gestión de riesgos laborales, gestión e investigación de incidentes y accidentes, capacitación e instrucción a los trabajadores, protección personal y colectiva, atención a la



salud de los trabajadores, flujo informativo; en todas las áreas y establecimientos pertenecientes a la empresa.

Actividad 3: Descripción del procesoLuego de haber descrito y mapeado el

proceso de Gestión de Seguridad y Salud en el trabajo, se concluye que el mismo está compuesto por un subproceso, el de Gestión de Riesgos Laborales, de vital importancia pues hace factible la política de seguridad, la prevención de riesgos y la aplicación de acciones correctivas.Paso 4.2: Evaluación del proceso

Actividades 4: Análisis de la situaciónEl objetivo general del análisis de la

situación es establecer el estado actual de la gestión de la Seguridad y Salud de los Trabajadores por medio de una revisión inicial, así como de los requisitos legales aplicables en la misma. Primeramente se utiliza la matriz causa-efecto, para conocer la prioridad de las entradas del proceso y proponer medidas para su control.

Los resultados obtenidos de la matriz se organizan en orden descendente de puntuación referente a la prioridad de las entradas. Para conocer el rango de importancia de cada una de las salidas, nueve expertos dan su juicio individualmente. Para verificar si el juicio de los expertos es consistente o no, se utiliza el paquete estadístico SPSS versión 15.0. El coeficiente de Kendall tiene un valor de 0.864, aproximado a 1, y la significación asintótica (0.0) es menor que el nivel de confianza (0.05). Por tanto, se concluye que el juicio de los expertos es consistente.

De las herramientas recomendadas para el diagnóstico, se decide utilizar la Guía de Diagnóstico para el Control del Proceso de Implantación de la NC 18000: 2005 y el cuestionario dado por Bestratén Belloví, y Gil Fisa, (2000), debido a que estas técnicas

recogen los requisitos fundamentales que debe cumplir la gestión de seguridad y salud en el trabajo.

Con esta información se realiza una Lluvia de Ideas (Brainstorming) con todos los miembros del equipo de trabajo, para listar las principales fortalezas y debilidades del proceso de gestión de seguridad y salud en el trabajo. Al analizar los resultados de ambas herramientas, se puede concluir que existe una coincidencia en las debilidades detectadas, excepto en dos variables más que serán también tenidas en cuenta en el estudio. Esto denota un nivel de objetividad en el diagnóstico del proceso de gestión de la seguridad y salud en el trabajo. Para dar prioridad a las debilidades detectadas se realizan secciones de trabajo con el equipo involucrado en la investigación y se elabora un FMEA.

Actividad 5: Levantamiento de solucionesA lo largo de las etapas desarrolladas

se identifican las debilidades del proceso de gestión de seguridad y salud en el trabajo, lo cual conlleva a establecer un levantamiento de soluciones que propicien la mejora de este proceso.

Etapa III: Identificación del modelo matemático para explicar la accidentalidad laboral

Sub-Etapa I: Preparación para el análisis matemático

Paso 5: Selección de la muestraDentro de la empresa estudiada se escoge

la Planta de procesamiento como objeto de estudio, teniendo en cuenta que es la de mayor incidencia en la ocurrencia de los incidentes laborales, ya que en el período comprendido entre el 2008 hasta 2011 ha ocurrido un 39% del total de los incidentes



registrados en la empresa. Esta área cuenta con 256 trabajadores, por lo que se calcula la muestra, determinándose la necesidad de encuestar a 71 trabajadores (Ver formula 1). La información puede ser obtenida con esta cantidad asegurándose de esta manera la objetividad en los resultados de la investigación.

n = Npq(N−1 )B 2

Z2 +pq= 70,04~71

(1)Dónde: n = Tamaño de la muestra. N = Tamaño de la población. p = Proporción muestral o su estimado. q = 1 – p B = Error permisible. Z = Valor de z para un nivel de significación

dado. Esta expresión requiere alguna decisión

sobre qué proporción muestral utilizar. Si no hay una inclinación a priori entonces el valor de p=0,5 es utilizado frecuentemente puesto que garantiza el máximo valor de n.

Paso 6: Selección de variables participantesTeniendo en cuenta lo establecido por

Tomás et al., (2005), en la Figura 2 se muestran

los resultados obtenidos en este paso. Paso 7: Procesamiento de la información

Objetivo: Procesamiento de los instrumentos que miden las variables participantes.

Es válido destacar que en esta investigación se tendrán en cuenta los siguientes términos:• Instrumentos: cuestionario dado por

Bestratén & Gil (2000), las encuestas ofrecidas por Meliá & Peiró (1998) y Fernández et al., (2006).

• Variables: aspectos que se cuestionan en número de factores en cada instrumento, tales como: Prevención de Riesgos Laborales (309 factores), Satisfacción de las Condiciones Laborales (27 factores), Gestión de la Seguridad y Salud (43 factores), y Factores de Riesgos Laborales (26 factores).

• Factores: ítems que agrupan las variables estudiadas sin haber realizado el análisis factorial, es decir, los puntos a tratar para el análisis de cada variable.

• Componentes: factores agrupados a partir de la utilización del análisis factorial, que luego se utilizarán en el modelo matemático, los cuales tienen relación con las variables.

Figura 2: Variables que muestran relación con la variable dependiente accidentes laborales.

Fuente: Elaboración propia



Sub-Etapa II: Análisis matemático

Paso 8: Escalamiento óptimoSe realiza el escalamiento óptimo por

la necesidad de trabajar con variables cuantitativas que garanticen un mejor ajuste del modelo, por lo que se transforman las variables de tipo categórica a métrica. En ambos casos los resultados obtenidos, tales como el coeficiente Alpha de Cronbach y el por ciento de varianza total explicada, son aceptables (superior a 0,8). Paso 9: Método de expertos

Son seleccionados 11 expertos que dan su juicio individualmente, entre los cuales se encuentran los especialistas en Seguridad y Salud, trabajadores con vasta experiencia, así como profesores que investigan en la temática pertenecientes a la universidad del territorio estudiado, con el objetivo de reducir las variables a utilizar en el análisis factorial. El juicio de los expertos es consistente para ambos casos. El resultado de este paso permite seleccionar finalmente 12 factores relacionados con la Satisfacción Laboral y 19 pertenecientes a la Gestión de la Seguridad y Salud en el Trabajo, con las cuales se realiza el resto de los análisis correspondientes en la presente investigación.Paso 10: Análisis factorial

Los resultados obtenidos en el análisis factorial relacionado con las variables asociadas a la satisfacción laboral y a la gestión de la seguridad y salud en el trabajo, permiten concluir que se cumple con los supuestos establecidos, por lo que puede proseguirse con el análisis de reducción de factores.

Para este propósito es utilizado el método de los componentes principales, que es apropiado cuando el interés primordial se centra en la predicción o reducción del número de factores necesarios para justificar la porción máxima de la varianza representada

en la serie de variables original. Al observar las comunalidades, todas las variables se encuentran por encima de 0.5, por tanto pasan a formar parte del estudio. La matriz de pesos factoriales rotadas muestra que todos los factores saturan en algún componente (según VARIMAX), obteniéndose tres componentes con las variables asociadas a la Satisfacción Laboral y cinco a la Gestión de la Seguridad y Salud en el Trabajo.

Componentes de la variable Satisfacción Laboral: Fuentes ergonómicas es una de las debilidades detectadas en el diagnóstico de Prevención de Riesgos Laborales realizado en la etapa II (paso 4) de este trabajo, corroborándose de esta forma que éste es un aspecto a ser estudiado.

Componentes de la variable Gestión de la Seguridad y Salud en el Trabajo: planificación de acciones preventivas, preocupación de la dirección, elaboración y control del programa de prevención, la formación e información.

Al finalizar la aplicación de este paso, se concluye que el resultado obtenido en el análisis de componentes principales coincide con lo analizado en la caracterización y diagnóstico del proceso de Prevención de Riesgos Laborales en la presente investigación, corroborándose de esta forma que se pueden tener en cuenta en la explicación de la accidentalidad laboral, los componentes identificados. Paso 11: Selección e interpretación del modelo

Para la elección del modelo que mejor explique los incidentes laborales, se utilizan la Regresión Logística, Regresión Poisson y Regresión Binomial Negativa. Para la comparación de los modelos en primer lugar se ha utilizado el test óptimo basado en la regresión propuesta por Cameron y Trivedi (1990), para contrastar la sobredispersión o equidispersión en el modelo de Poisson.



El supuesto fundamental para la aplicación correcta de este modelo es que exista equidispersión, en caso contrario se debe realizar una transformación de los datos.

Existe otro modelo más tolerante en lo que respecta a la falta de equidispersión, como el modelo de Regresión de la Binomial Negativa (MRBN) (Lindsey, 1995). Es un modelo ampliamente utilizado en situaciones donde no exista la equidispersión (Llorens Aleixandre, 2005).

En el caso de la Regresión Logística, al igual que otras técnicas estadísticas multivariadas, da la posibilidad de evaluar la influencia de cada una de las variables independientes sobre la variable dependiente y controlar el efecto del resto. Se tendrá, por tanto, una variable dependiente, que en este caso es dicotómica (accidente o no accidente) y un grupo de variables independientes que pueden ser de cualquier naturaleza, cualitativas o cuantitativas; para el actual estudio, a las mismas se les realiza un escalamiento óptimo.

A continuación se procede al procesamiento de los datos para los tres modelos seleccionados, utilizando el StatgraphicsCenturion XV; en

el mismo se ajusta cada modelo teniendo en cuenta la máxima verosimilitud, que permite estimar los parámetros de un modelo probabilístico, de manera que sean los más probables a partir de los datos obtenidos.

Al comparar la significación estadística de los efectos de acuerdo al modelo de Regresión Logística (MRL), modelo de Regresión Poisson (MRP) y al modelo de Regresión Binomial Negativo (MRBN), se obtienen resultados iguales en el caso de los dos últimos. A continuación, se muestran en la Tabla 1 los componentes, así como el modelo final de cada regresión utilizada.

En la Tabla 2 se presentan los valores del porcentaje de desviación explicado y del porcentaje ajustado, obtenidos para los tres modelos.

De la tabla anterior se concluye que los modelos de regresión de Poisson y de regresión Binomial Negativo tienen iguales porcentajes de desviación. Esto se debe a que ambos tipos de regresión es aconsejable utilizarlos cuando la variable dependiente es de tipo recuento, aunque la Binomial Negativa es efectiva cuando existe sobredispersión en los datos,

Tabla 1: Modelos final ajustados de las regresiones utilizadas.

Modelo Final Ajustado

MRL

Incidentes de Trabajo = exp(eta)/(1+exp(eta))en dondeeta = -2,6073 + 0,933911*Condiciones Laborales - 1,15107*Legislación

MRP

Incidentes de Trabajo = exp(-3,98636 - 2,69721*Aspectos psicosociales + 0,89587*Compromiso de la dirección + 0,962548*Fuentes Ergonómicas - 0,804718*Legislación + 1,84222*Plan acciones prev + 2,46834*Programa de prevención)

MRBN

Incidentes de Trabajo = exp(-3,98636 - 2,69721*Aspectos psicosociales + 0,89587*Compromiso de la dirección + 0,962548*Fuentes Ergonómicas - 0,804718*Legislación + 1,84222*Plan acciones prev + 2,46834*Programa de prevención)




y la de Poisson debe cumplir como supuesto fundamental la equidispersión, lo cual para el último de los mencionados no se cumple en la presente investigación. Por lo antes expuesto, el modelo finalmente seleccionado es el de regresión Binomial Negativo para describir la relación entre la variable dependiente incidentes y las independientes relativas a: Aspectos psicosociales, Compromiso de la Dirección, Fuentes Ergonómicas, Legislación, Plan de acciones preventivas y programa de prevención. Téngase en cuenta que estas variables son las que más influyen en la ocurrencia de los incidentes laborales y fueron identificadas en el diagnóstico del proceso de prevención de riesgos laborales y análisis de siniestralidad como debilidades, lo que valida desde el punto de vista práctico los resultados obtenidos en el mismo.

Etapa IV: Medidas preventivas en función de los resultados obtenidos para mejorar el proceso

Paso 12: Propuestas de medidas preventivasDerivado del análisis realizado en las

etapas descritas anteriormente, se identifican los componentes de influencia significativa en la ocurrencia de incidentes laborales: Aspectos psicosociales, Compromiso de la dirección, Fuentes Ergonómicas, Legislación, Planificación de acciones preventivas, Programa de prevención, para los cuales se proponen un conjunto de acciones que

deben ser tenidas en cuenta por la dirección de la empresa objeto de estudio y jefes de áreas; estas acciones están relacionadas con: realizar estudios de riesgos psicosociales y ergonómicos siguiendo procedimientos diseñados y apropiados para los puestos de trabajo estudiados; reelaborar la política preventiva y establecer objetivos y compromisos dentro de ésta, así como implementar procedimientos de trabajo seguro que visualicen el cumplimiento de las legislaciones y medidas preventivas dispuestas, y realizar estudios de actitud ante la prevención que posibiliten la elaboración de perfiles formativos que refuercen la preparación de los trabajadores. La aplicación de las medidas preventivas propuestas es esencial para la disminución de los incidentes laborales en la empresa y constituye un punto de partida para que la organización encamine su labor en aras disminuir los incidentes laborales y costos asociados a este indicador.

Actividad 7: Elaboración del proyecto de mejora

El proyecto es organizado mediante un plan de mejora, empleando la técnica de las 5W (What, Who, Why, Where, When) y las 1H (How), para cada una de las propuestas de medidas identificadas con anterioridad.

Actividad 8: Implantación del cambioSe deben sentar las bases para las

actividades futuras a realizar en la organización.

Tabla 2: Porcentaje de desviación explicado y ajustado para los modelos estudiados.

(MRL) (MRP) (MRBN)Ajuste IncidentesPorcentaje de desviación explicado 23,1347 59,3511 59,3511Porcentaje ajustado 13,0448 25,0579 25,0579




Se requiere de mayor compromiso por parte de la alta dirección y su concientización sobre la necesidad del cambio, así como la formación de una cultura y una adecuada capacitación de todo el personal en seguridad y salud; además de informar a cada trabajador su rol en dicho proceso.

Actividad 9: Monitoreo de resultadosEn este aspecto se proponen implementar

un conjunto de indicadores por los cuales debe medirse el desempeño del proceso de gestión de seguridad y salud, para lo cual se tiene en cuenta el procedimiento diseñado en una investigación que se realiza paralela a esta por Barrera García, 2011.

Conclusiones

El diagnóstico inicial realizado permitió conocer las principales debilidades del proceso de gestión de seguridad y salud en el trabajo, las cuales se fundamentan en el Control estadístico de la accidentalidad, Normas y Procedimientos de Trabajo, Control de riesgos higiénicos, Planificación y Participación, justificando todo esto la necesidad de aplicar un procedimiento para la mejora del sistema, basado en un modelo matemático.

Al aplicar el análisis factorial de componentes principales se obtienen tres componentes para las variables asociadas a la satisfacción con las condiciones laborales, y cuatro asociadas a la gestión de la seguridad y salud en el trabajo, explicando el 71,52 % y el 78,57 % de la varianza respectivamente, posibilitando este análisis la reducción de variables independientes y facilitando la interpretación del modelo.

El análisis de diferentes modelos matemáticos permite definir el que mejor se ajusta al estudio en desarrollo, siendo éste el de Regresión Binomial Negativo, por tener mayores porcentajes de desviación explicada

y porcentaje ajustado, lo que permite que al describir la relación entre los incidentes de trabajo y las variables independientes, exista un menor margen de error.

Como resultado de la investigación se propone un conjunto de acciones para la disminución de los incidentes laborales en el área de trabajo y la empresa objeto de estudio, e indicadores para el control de su implementación, todo lo que debe tener en cuenta la dirección de la entidad.



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Jenny Correa Soto, Maidelis Curbelo Martínez, Roxana González Álvarez


Resumen

En el presente trabajo se diseñó y aplicó un procedimiento para la planificación energética teniendo en cuenta los requerimientos de la NC-ISO 50001: 2011 “Gestión de la energía”. El diseño tuvo como premisas requisitos de las normas internacionales relacionadas con la gestión de la energía ISO 50001: 2011, UNE 216301: 2007, DIN EN 16001, ANSI/MSE 2000: 2008 y de gestión de la calidad ISO 9001: 2008. Para la aplicación se seleccionó como caso de estudio la Empresa Oleohidráulica Cienfuegos, utilizándose herramientas y técnicas tales como: trabajo con expertos, revisión de documentos, las herramientas de la Tecnología de Gestión Total Eficiente de la Energía y de Calidad, obteniéndose como resultados la planificación energética a través de la determinación de la estructura de consumo energético, las áreas de consumo significativo, lo que conllevó a establecer la línea base y meta energética de la organización.

Palabras claves: consumo energético, desempeño energético, energía, planificación energética.

Abstract

In this paper we designed and implemented a process for considering energy planning requirements of the NC-ISO 50001: 2011 ¨Energy Management¨. The premise was to design requirements of international standards related to energy management ISO 50001: 2011, UNE 216301: 2007, DIN EN 16001, ANSI / MSE 2000: 2008 and quality management ISO 9001: 2008. For application was selected as a case study Hydraulics Company Cienfuegos, using tools and techniques such as: working with experts, review of documents, tools Total Technology Management Energy Efficient and quality, obtaining as results the energy planning, through the determination of the structure of energy consumption, significant consumption areas, which led to establish base line and energy goal of the organization.

Diseño y aplicación de un procedimiento para la planificación energética según la NC-ISO 50001:2011

Jenny Correa Soto*, Maidelis Curbelo Martínez**, Roxana González Álvarez***

* Ingeniera Industrial, Máster en Eficiencia Energética, Máster en Ingeniería Industrial, Profesora Asistente, Colaboradora del Centro de Estudios de Energía y Medio Ambiente (CEEMA), Facultad de Ingeniería, Jefa Departamento de Ingeniería Industrial, Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales. Universidad de Cienfuegos ¨Carlos Rafael Rodríguez¨, Cienfuegos, Cuba.e-mail: [email protected]

** Ingeniera Industrial, Máster en Producciones más Limpias, Profesora Instructora, Departamento Ingeniería Industrial, Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales. Universidad de Cienfuegos ̈ Carlos Rafael Rodríguez¨, Cienfuegos, Cuba.e-mail: [email protected]

*** Ingeniera Industrial, Máster en Ingeniería Industrial, Profesora Instructora, Departamento Ingeniería Industrial, Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales. Universidad de Cienfuegos ̈ Carlos Rafael Rodríguez¨, Cienfuegos, Cuba.e-mail: [email protected]

Diseño y aplicación de un procedimiento para la planificación energética ...


Key Words: energy consumption, energy performance, energy, energy planning

Introducción

El sistema de gestión energética es la parte del sistema de gestión de una organización dedicada a desarrollar e implementar su política energética, así como a gestionar aquellos elementos de sus actividades, productos o servicios que interactúan con el uso de la energía (Borroto Nordelo, Aníbal E. & Monteagudo Yanes, José P., 2006).

La aplicación de un sistema de gestión energética, al igual que de otros sistemas de gestión, requiere de una guía, una norma que estandarice lo que hay que hacer para implementarlo, mantenerlo y mejorarlo continuamente con la menor inversión de recursos, en el menor tiempo y con la mayor efectividad (Borroto Nordelo, Aníbal E., 2009).

El consumo de energía en los últimos años ha sido un fenómeno creciente. Los problemas energéticos actuales se deben principalmente a los efectos que causan sobre el medio ambiente los diferentes tipos de energía que se utilizan. Las desventajas fundamentales de la explotación de combustibles fósiles y su impacto negativo al medio ambiente han suscitado un creciente interés en estos temas a escala mundial (Borroto Nordelo, Aníbal E. & Monteagudo Yanes, José P., 2006).

De ahí que a partir del año 2005, países líderes en la gestión de la energía tales como Dinamarca, Noruega, España, Estados Unidos y China instituyeran guías y normas para la gestión energética (ISO 50001: 2011), las cuales contribuyeron a que en el año 2011 se aprobara por la Organización Internacional de Normalización, la norma internacional ISO 50001: 2011 “Energy Management Systems - Requirements with guidance for use.”, la cual posee una alineación con las normas ISO 9001: 2008, ISO 14001: 2004 y la ISO 22000: 2005 (ISO 50001: 2011).

La norma trae implícita la planificación de la energía, la cual permite contar con un plan minuciosamente diseñado que sirve de guía durante un período de tiempo determinado. Es una herramienta muy útil para cualquier organización que decida mejorar su modelo de consumo energético y que desee hacerlo conforme a un plan correctamente elaborado (ISO 50001: 2011). Cuba como miembro de esta organización adoptó en el año 2012 la Norma Nacional idéntica con la referencia NC-ISO 50001: 2011.

En Cuba se han diseñado para gestionar la eficiencia energética dentro de las organizaciones, la Tecnología de Gestión Total Eficiente de la Energía (TGEE) [1-5], y el procedimiento para la Mejora de los procesos que intervienen en el consumo de combustibles (Miyashiro Pérez, L., 2009). Ambos respetan el ciclo de mejora continua Planear-Hacer-Verificar-Actuar, con técnicas y herramientas coincidentes entre ambas metodología, sin embargo la TGEE ha sido más aplicada en el país, pero adolece de la planificación energética en concordancia con la NC-ISO 50001: 2011 (Alpha Bah, M., 2013).

Las empresas metalmecánicas de Cuba se caracterizan por poseer, en su mayoría, un equipamiento de varios años de explotación con un alto nivel de deterioro, el cual obstaculiza su funcionamiento eficiente desde el punto de vista energético.

Se toman medidas para elevar la eficiencia energética apoyadas en planes de ahorro de energía, pero no se cuenta con un sistema de gestión energética que garantice que ese plan sea renovado cada vez que sea necesario, que involucre a todos, que eleve cada vez más la capacidad de los trabajadores y directivos para generar y alcanzar nuevas metas en este campo, que desarrolle nuevos hábitos de consumo en función de la eficiencia, que consolide los hábitos de control y autocontrol,



Figura 1: Procedimiento y resultados esperados para la planificación energética.


y en general que integre las acciones a los servicios brindados.

Desarollo

El procedimiento propuesto para la planificación energética del Sistema de Gestión de la Energía consta de cuatro etapas y se diseña teniendo en cuenta los requerimientos de la NC-ISO 50001: 2011 y otras normas a nivel mundial referentes a la gestión de la energía y gestión de la calidad, tales como:• UNE 216301: 2007. Sistema de Gestión

Energética (AENOR.UNE 216301: 2007, 2007).

• DIN EN 16001. Energy Management Systems in Practice A Guide for Companies and Organizations (Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety (BMU) and Federal Environment Agency (UBA), 2010).

• ANSI/MSE 2000: 2008. Management System for Energy (American National Standards Institute (ANSI), 2008).

• ISO 9001: 2008. Gestión de la calidad (ISO 9001: 2008).En la figura 1 se muestran las etapas del

procedimiento y sus resultados esperados; de igual forma en la figura 2 se exponen las herramientas utilizadas en cada etapa.

En cada etapa del procedimiento se proponen técnicas y herramientas, las cuales pueden ser utilizadas teniendo en cuenta el tipo de organización, por lo que algunas de ellas pueden ser de uso opcional.

Teniendo en cuenta las características de la gestión de la energía, se recomienda para el análisis de los recursos energéticos contar con estadística de datos de la siguiente forma:• Primera opción: Datos diarios, como

mínimo 90 datos, permitirá el análisis el comportamiento diario de la variable que se mida (energía eléctrica, diesel, agua, índices consumo, etc.)

• Segunda opción: Datos mensuales, se recomienda como mínimo tres años, permitirá el análisis el comportamiento mensual de la variable que se mida



(energía eléctrica, diesel, agua, índices consumo, factor de potencia, etc.)De las dos opciones la recomendada es la

primera, pues garantiza la toma de decisiones sobre los portadores energéticos de forma sistemática. A continuación se realiza la descripción del procedimiento por etapas, los objetivos de cada una de ellas y las técnicas o herramientas a utilizar.

Etapa I: Revisión del proceso de planificación energética

Objetivo: Revisar el proceso de planificación energética actual en correspondencia con la norma NC-ISO 50001: 2011.

La etapa I consta de tres pasos para su desarrollo, los cuales se detallan a continuación:Paso 1. Formar el equipo de trabajo.

El equipo de trabajo debe ser integrado por

un grupo de expertos conocedores del tema e interesados en el mismo, de forma tal que aporten información precisa, participen en todas las etapas de la investigación y puedan tomar las decisiones convenientes. Con el objetivo de formar el equipo de trabajo, se calculará el número de expertos necesarios. Además, para la definición de los expertos se establece un grupo de criterios de selección en función de las características que deben poseer los mismos, siendo estos: 1. Conocimiento del tema a tratar.2. Capacidad para trabajar en equipo y

espíritu de colaboración.3. Años de experiencia en el cargo.4. Vinculación a la actividad lo más

directamente posible.Paso 2. Aprobación del equipo de trabajo por la alta dirección.

Se presentará ante la alta dirección el

Figura 2: Procedimiento y herramientas para la planificación energética.




grupo de trabajo seleccionado, junto a los criterios de selección, para su aprobación.Paso 3. Revisión del proceso de planificación energética.

Se aplicarán las técnicas y herramientas que seleccione el grupo de trabajo para la determinación de la planificación de la energía actual de la organización y el análisis de su correspondencia con la NC-ISO 50001: 2011. En este paso se propone una lista de chequeo para la revisión de la planificación energética diseñada a partir de la Energy management system checklist, Management Systems in Practice A Guide for Companies and Organizations y la lista de chequeo ISO 50001. Grupo de Gestión Eficiente de la Energía de la Universidad del Atlántico, Colombia [9-12].

Etapa II: Establecimiento de requisitos legales y otros requisitos

Objetivo: Recopilar requisitos internacionales, nacionales, regionales o locales relacionados con la energía.

Los requisitos legales aplicables son aquellos requisitos internacionales, nacionales, regionales y locales que se aplican al alcance del sistema de gestión energética relacionados con la energía. Es conveniente para una organización evaluar, a intervalos planificados, el cumplimiento de los requisitos legales y otros requisitos a los cuales suscriba que son pertinentes para su uso y consumo energético.

Etapa III: Revisión energética

Objetivo: Analizar el uso y consumo de energía en la organización, identificar las áreas de uso significativo de la energía y consumo e identificar oportunidades para la mejora del desempeño energético.

Paso 1. Análisis del uso y consumo de energía.Para el cumplimiento de este objetivo se

proponen las siguientes herramientas: • Diagrama energético-productivo: Consiste

en desarrollar el flujograma del proceso productivo, agregándole todas las entradas y salidas de material y energía, con sus magnitudes características para los niveles de producción típicos de la empresa.

• Gráfico de consumo y producción vs tiempo: Permite el análisis simultáneo de la variación del consumo energético y la producción durante el período de tiempo observado. Puede realizarse para analizar el comportamiento del consumo y producción de toda la empresa, un área o equipo específico.

• Gráfico de control: Diagrama lineal que permite observar el comportamiento de una variable en función de determinados límites establecidos. Su importancia está en que permiten detectar comportamientos anormales que actúan en alguna fase del proceso y que influyen en la desviación estándar del parámetro de salida controlado (Gutiérrez Pulido H., de la Vara R., 2009).

• Estabilidad del proceso: Implica el estudio de la variación de un proceso a través del tiempo. Un proceso tiene estabilidad si su desempeño es predecible en el futuro inmediato y se dice que está en control (Gutiérrez Pulido H., de la Vara R., 2009).

• Análisis de capacidad del proceso: Analiza cómo cumplen las variables de salida con las especificaciones del proceso; en este caso para procesos con una sola especificación, ya sea para variables del tipo entre más grande es mejor, donde lo que interesa es que sean mayores los valores a cierto valor mínimo (LIE), o variables del tipo entre más pequeña mejor, donde lo que se desea es que nunca se exceda a un valor máximo (LSE)



(Gutiérrez Pulido H., de la Vara R., 2009).• Gráfico de Tendencia de Sumas

Acumulativas (CUSUM): Gráfico que se utiliza para monitorear la tendencia de la empresa en cuanto a la variación de sus consumos energéticos, con respecto a un período base de comparación dado.

Paso 2. Identificación de áreas de uso significativo de la energía y consumo.

Para el cumplimiento de este objetivo se proponen las herramientas siguientes:• Diagrama de Pareto: Gráfico especializado

de barras que presenta la información en orden descendente desde la categoría mayor a la más pequeña en unidades y en por ciento. Los porcentajes agregados de cada barra se conectan por una línea para mostrar la suma incremental de cada categoría respecto al total (Gutiérrez Pulido H., de la Vara R., 2009).

• Diagrama de causa y efecto o Ishikawa: Es un método gráfico que relaciona un problema o efecto con los factores o causas que posiblemente lo generan. La importancia de este diagrama radica en que obliga a contemplar todas las causas que pueden afectar el problema bajo análisis y de esta forma se evita el error de buscar directamente las soluciones sin cuestionar a fondo cuáles son las verdaderas causas (Gutiérrez Pulido H., de la Vara R., 2009).

• Estratificación: Cuando se investiga la causa de un efecto, una vez identificada la causa general aplicando el diagrama de Pareto, es necesario encontrar la causa particular del efecto aplicando sucesivamente Pareto a estratos más profundos de la causa general (Gutiérrez Pulido H., de la Vara R., 2009).

Paso 3. Identificación de oportunidades para la mejora del desempeño energético.

Para el cumplimiento de este objetivo se proponen las herramientas y/o técnicas siguientes:• Análisis del modo de falla y efecto: Es

un enfoque estructurado para identificar, estimar, dar prioridad y evaluar riesgo de las posibles fallas en cada etapa de un proceso (Gutiérrez Pulido H., de la Vara R., 2009).

• Diseño de experimentos (DOE): Método estadístico que se utiliza para determinar la relación de causa y efecto entre las variables de la entrada (X) y la salida (Y) del proceso (Gutiérrez Pulido H., de la Vara R., 2009).

• Técnica UTI (Urgencia, Tendencia e Impacto): Esta técnica es útil para definir prioridades en cuanto a la selección de proyectos de mejora, analizándose cada oportunidad de mejora atendiendo a la urgencia, la tendencia y el impacto de la misma, de ahí la sigla UTI.

Etapa IV: Resultados del proceso de planificación energética

Objetivo: Determinar la línea de base energética, la línea meta del desempeño energético y mejorar, diseñar o incorporar indicadores de desempeño energético.

La línea base y línea meta se determinan mediante el análisis de dispersión lineal o modelos alternos. Para ello es obligatorio tomar como referencia datos de más de 3 años cuando se posee información mensual, sin embargo cuando la información es diaria se pueden considerar los datos de un año. Para el cumplimiento de este objetivo, se proponen las herramientas siguientes:• Diagrama de dispersión: El objetivo de

este diagrama es presentar la correlación entre dos variables, en este caso: consumo de energía y producción.



• Comparación de modelos alternos (Gutiérrez Pulido H., de la Vara R., 2009).

• CUSUM y CUSUM tabular: La selección del período base puede apoyarse en un análisis CUSUM, herramienta se explica en la etapa III del procedimiento.

• Diagrama índice de consumo vs. Producción: Muestra que el índice de consumo depende del nivel de producción realizada, de este modo, si la producción disminuye, es posible disminuir el consumo total de energía, sin embargo el costo de energía por unidad de producto aumenta.

Etapa V: Planes de acción y de control de la planificación energética

Objetivo: Proponer acciones de mejora para el proceso de planificación energética y establecer planes de control para el proceso. Para el cumplimiento de este objetivo, se proponen las herramientas siguientes:• 5Ws y 2Hs: Se utiliza para definir

claramente la división del trabajo y para ejecutar el plan de mejora con un grupo, estableciéndose el qué, por qué, quién, dónde, cómo y cuándo.

• Planes de control del proceso: Permiten preservar los efectos de las acciones de mejora y mantener la operación del proceso dentro de los límites que han sido establecidos.Se toma como objeto de estudio para la

aplicación del procedimiento propuesto la Empresa Oleohidráulica Cienfuegos, única de su tipo en el país. La misma se dedica a la producción de elementos y equipos hidráulicos y neumáticos de uso industrial, automotor y agrícola.

Brinda servicios de ingeniería de proyecto técnico especializado en sistemas hidráulicos y neumáticos, asistencia técnica, mantenimiento, reparación, montaje, puesta

en marcha e instalación de elementos y equipos hidráulicos y neumáticos producidos y de aquellos presentados por el cliente, mantenimiento, reparación, montaje y puesta en marcha e instalación de máquinas herramientas mecánicas y electrónicas, tratamiento superficial y químico a piezas y accesorios.

La organización cuenta con cinco procesos claves, estos son:

9 Proceso de fabricación de cilindros hidráulicos.

9 Proceso de ensamble de mangueras hidráulicas.

9 Proceso de servicios técnicos. 9 Proceso de recubrimientos químicos 9 Proceso de carpintería de aluminio y

PVC.El procedimiento propuesto se aplica hasta

la Etapa IV para la planificación energética en la Empresa Oleohidráulica Cienfuegos.

Etapa I: Revisión del Proceso Planeación Energética

Paso 1. Formación del equipo de trabajo. Para formar el equipo de trabajo se calcula el número de expertos, siendo en este caso de 7.

Los expertos seleccionados fueron: el director técnico, jefe de la brigada eléctrica, dos obreros eléctricos, especialista energético y dos investigadores en gestión de energía. La selección de los expertos se realizó a partir de los criterios establecidos anteriormente.Paso 2. Aprobación del equipo de trabajo por

la alta dirección.Se presenta ante consejo de dirección el

equipo de trabajo seleccionado, junto a los criterios de selección para su aprobación. Paso 3. Revisión del proceso planificación energética.



El departamento de Comercial, en coordinación con la dirección de la empresa y el Grupo de Empresas Metalmecánicas (GEM), establece el plan de producción en valores. Las áreas productivas establecen las cantidades y productos que se procesarán en el período a planificar.

Teniendo en cuenta los índices de consumo físicos en períodos precedentes, el especialista energético calcula la energía eléctrica necesaria para el plan en cuestión y elabora una propuesta que es elevada al GEM. Éste a su vez analiza con la dirección de la empresa la propuesta y como resultado, el documento es elevado al Grupo Empresarial de la Industria Sideromecánica.

A su vez, éste lo propone al Ministerio de Industrias, que lo presenta al Ministerio de Economía y Planificación, el cual aprueba o no la variante de plan procesada. Se aplica además en este paso la lista de chequeo para la planificación energética según la NC-ISO 50001:2011, resultando: • El consumo de energía a nivel de procesos

productivos y áreas de servicios no se controlan diariamente.

• No se controlan ni se registran el desempeño de los indicadores diariamente a nivel de áreas productivas, servicios o nivel de empresa.

• Los objetivos, metas y programas de la energía no fueron implementados.

• No se cumple con la política energética en la organización.

• No son medibles todas las metas de energía.

Etapa II: Establecimiento de requisitos legales y otros requisitos

Las normas y resoluciones que regulan la gestión energética y el consumo de portadores

energéticos en la empresa son emitidas por un conjunto de organismos. Estos son: el Consejo de Estado y de Ministros, del extinto Ministerio de la Industria Sideromecánica, el Ministerio de Economía y Planificación, el GEM y el Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos.

Etapa III: Revisión energética

Paso 1. Análisis del uso y consumo de energía. En este paso se toman en cuenta los

datos correspondientes a los tres últimos años (2010, 2011 y 2012). Se utilizan gráficos de consumo y producción en el tiempo, los cuales muestran la variación simultánea del consumo energético con la producción realizada en el tiempo.

El análisis del uso y consumo de energía en la organización en el año 2010 evidenció una variación simultánea del consumo energético y la producción. Se constata que los incrementos en el régimen de producción están acompañados de un incremento en el consumo de energía eléctrica, portador asociado al proceso productivo.

Puede decirse que la muestra (los datos) tiene la validez necesaria para realizar la caracterización energética, puesto que tienen una confiabilidad del 91%. Cuando se realiza el mismo análisis para los años 2011 y 2012 respectivamente, se observa que el incremento de la producción está acompañado del incremento en el consumo energético durante todo el período analizado.

Mediante gráficos de control se analiza el comportamiento del consumo de energía eléctrica para detectar en cuáles fases del proceso analizado se producen las alteraciones.

En el gráfico de control del 2010 con respecto al 2009 se comprueba que el proceso de consumo de energía eléctrica está dentro de los límites establecidos por tres desviaciones estándar con respecto al año



2009. En los meses de enero y diciembre, además de los días feriados, en los cuales no se trabaja, influye el clima, pues al ser meses con menor temperatura promedio, el uso de aires acondicionados disminuye, siendo este componente en el consumo un valor a considerar (de 5 a 7 MWh para meses cálidos).

La misma causa, unida al incremento del régimen de producción, provoca un incremento en el mes de junio. Mientras que en el gráfico de control del 2011 con respecto al 2010 se evidencia que el proceso de consumo de energía eléctrica está dentro de los límites establecidos por tres desviaciones estándar con respecto al año 2010.

En el caso del gráfico de control del 2012 con respecto al 2011, los puntos correspondientes a los meses de mayo, junio, octubre y noviembre están fuera del área de control, lo cual se explica porque en estos meses se produjeron arribos masivos de materia prima, por lo que el proceso productivo tomó un ritmo superior y esto va acompañado de un incremento en el consumo de electricidad.

Con el análisis de los gráficos de tendencia o de CUSUM se evidenció que el cumplimiento de las medidas de ahorro planificadas, unido a otras medidas emergentes que disminuyeron los consumos energéticos, propiciaron el ahorro de energía eléctrica en el año 2011 con respecto al 2010 en 10 MWh, no siendo

así para el 2012 donde hay un sobreconsumo de 40 MWh, lo cual está provocado por la asignación a la empresa de la cantidad de energía necesaria para su funcionamiento normal; mientras que en el año precedente el no consumo significó supresión de servicios de aires acondicionados y el no uso de computadoras en muchos casos.Paso 2. Identificación de las áreas de uso

significativo de la energía y consumo.Mediante la utilización del Diagrama

de Pareto se evidencia que al igual que en años precedentes, la importancia relativa de la electricidad sigue siendo de alrededor del 70%, lo cual es característico de las empresas metalmecánicas del Grupo Industrial GEM, donde la estructura de consumo en toneladas de combustible equivalente (TCE) de la empresa y los gatos totales por portador energético se muestran en la tabla 1.

Cuando se analiza la estratificación de gastos totales por portadores energéticos para el año 2012, se percibe que la electricidad es el primer componente con un 58,7% del total. Después vienen el diesel, lubricantes, gasolina y gas licuado sucesivamente.

Áreas y equipos mayores consumidores de energía eléctrica:

Debido a la variabilidad de las producciones y reparaciones a terceros, en cuanto a tipo y cantidad, los equipos y áreas mayores consumidores no coinciden en tiempo real

Tabla 1: Estructura de consumo en toneladas de combustible equivalente (TCE) y gastos totales en portadores energéticos en unidades monetarias (UM) en la empresa.

Portador energético

Energía eléctrica Diesel Lubricantes Gasolina GLP

TCE 71,4 16,2 8,3 4,1 0,1

UM 97 987,8 31 686,7 26 482,4 10 458,8 181,4




de trabajo, se suceden en los meses del año, terminando una producción para comenzar otra en otros equipos. La intensidad con que trabaja el equipamiento instalado en la empresa en un mes difiere de la de otros meses, siendo la producción de cilindros hidráulicos la que requiere de mayor consumo de energía que la producción de mangueras hidráulicas.

Para hacer un análisis que permita tener en cuenta los consumos de áreas y equipos y la incidencia de éstos en el total del consumo del año, se propone considerar un mes hipotético, en el que coincidan todos los equipos trabajando. Al realizar un análisis, se obtiene que la fábrica de cilindros hidráulicos es el primer consumidor para un mes a plena carga, en la tabla 2 se muestran los resultados de la estratificación del consumo de energía eléctrica total a nivel de empresa.

En cuanto a la estructura de consumo de

energía eléctrica por áreas, se evidencia que el maquinado total de cilindros hidráulicos ocupa el primer lugar con el 42%. Las áreas de maquinado total y de cromado pertenecen a la fábrica de cilindros hidráulicos, mientras los consumidores de grupo Jatormats + Compresor y Multihusillos, a la Fábrica de Mangueras Hidráulicas. En la tabla 3 se muestra la estratificación del consumo de energía eléctrica por áreas.

• Producción de Cilindros HidráulicosLa producción de cilindros hidráulicos

necesita de mucha más energía que cualquier otro proceso en la empresa. En la fábrica de cilindros existe un gran número de máquinas y herramientas dedicadas a este fin y deben trabajar en serie, pues las operaciones están coordinadas de forma consecutiva.

Al analizar los equipos más consumidores de energía eléctrica puede verse que durante

Tabla 2: Estratificación del consumo de energía eléctrica (MWh) total a nivel de empresa

Fábrica de cilindros hidráulicos Consumos no asociados Fábrica de mangueras28 18 13


Tabla 3: Estratificación consumo de energía eléctrica (MWh) total de la empresa por áreas.

Maquinado No asociados Compresor y Jatormats Multihusillos Cromado

25 18 10 3 3


Tabla 4: Estructura de consumo de energía eléctrica (MWh) del ciclo de producción de cilindro hidráulico CH-12-100-40-200.

Maquinado Cromado Soldadura Banco de prueba Mandrilado Rectificado Corte

21,7 6,0 4,1 4,1 3,7 0,6 0,4




el proceso de producción de un cilindro hidráulico típico, cerca del 53% de la energía se consume en el proceso de maquinado; en la tabla 4 se muestra la estructura de consumo de energía eléctrico del ciclo de producción.

Sin embargo, de acuerdo a mediciones realizadas, cromado llega hasta el 15% del total de la fábrica, lo cual indica que debe trabajarse sobre las causas de esta diferencia. En el análisis realizado se obtiene que el consumo de energía eléctrica está concentrado en el grupo de tornos CU-582, haciéndose referencia de este análisis en tabla 5.

Mientras que en el área de cromado se ve que el equipamiento es numeroso, siendo imprescindible que trabajen todos los componentes al unísono. El de mayor importancia es el extractor (37,6% del consumo), que trabaja sin interrupción durante todo el proceso. La tabla 6 muestra estructura de consumo de energía eléctrica en cromado por equipos.

• Producción de Mangueras HidráulicasEn la producción de Mangueras Hidráulicas

el consumo mayor y fijo lo constituye el compresor con 25 KWh (48% del total). A medida que se agregan al proceso productivo las máquinas Jatormats, se suma el consumo

propio de cada una de ellas y el consumo del compresor para producir el aire que consumen las primeras. Aunque el compresor deja de comprimir cuando llega al punto de consignación superior (6,8 bar de acuerdo a lo que demandan los consumidores), su motor continúa trabajando en vacío y consumiendo gran cantidad de energía en ese estado.

• Consumos no asociados al proceso productivo

Con las áreas no productivas (talleres de mantenimiento industrial, taller de herramental, área de oficinas y cocina comedor con almacenes) y el equipamiento correspondiente hasta ahora analizados, se tiene el 79% del consumo total de energía eléctrica de la empresa. Como se ha podido apreciar, los consumos no asociados al proceso productivo son de una importancia relativa considerable en la composición del consumo, por lo que en la tabla 7 se muestra la estratificación de la composición de éstos.

El consumo de energía eléctrica en servicios (Mantenimiento, herramental, aires acondicionados, computadoras y alumbrado) constituye el 50% de los consumos no asociados a la producción. En los meses en que el compresor trabaja, producto del alto consumo de éste y la baja productividad del sistema, se produce un consumo no asociado

Tabla 5: Estructura de consumo de energía eléctrica (KWh) en maquinado del cilindro hidráulico CH-12-100-40-200.

Torno CU-582 Fresa FU-321 Taladro VR-4 Torno C11MB Jatormats CNC-38021,7 6,0 4,1 4,1 3,7 0,6


Tabla 6: Estructura de consumo de energía eléctrica (KWh) para ocho horas de trabajo.

Extractor Resistencias Vast TS.100 Ventilador Rectificador Alumbrado Grúa37,6 33,0 30,75 12 3,6 3,52 0,2




a la producción de hasta 5 MWh por trabajo en vacío.

El primer lugar lo ocupa el área de compra y ventas (25%) y contabilidad el segundo (19%). El aire acondicionado en el centro de cálculo trabaja todo ese tiempo para el servidor y por ello es el tercer consumidor.

Paso 3. Identificación de oportunidades para la mejora del desempeño energético.

A partir de la revisión energética realizada, se han podido apreciar los consumos no asociados al proceso productivo en áreas de oficinas o servicios, transformadores, compresores, motores eléctricos, entre otros, que son de una importancia relativa considerable en la composición del consumo total de la empresa, mayor al 70%, por lo que se usa la técnica “Análisis del modo de falla y efecto, FMEA” para identificar, estimar, dar prioridad y evaluar riesgo de las posibles fallas.

Etapa IV: Resultado del proceso de la planificación energética

Indicadores de desempeño energético:Para analizar los indicadores de

desempeño energético se utiliza el gráfico de control consumo de energía (MWh) para los años 2010, 2011 y 2012, obteniendo los resultados que se muestran en la tabla 8.

Obteniéndose que el indicador MWh/U.F.E (Unidad física equivalente) es válido para evaluar el desempeño energético. También se observa que la energía no asociada al proceso productivo es muy alta; según el diagnóstico realizado las causas que inciden sobre ésta son: • La iluminación de la planta.• La electricidad consumida por los equipos

de las oficinas.• Las áreas acondicionadas tanto de frío

como de calefacción.• La energía utilizada durante los servicios

de mantenimiento.• El precalentamiento de los equipos y los

sistemas de tuberías.• La energía perdida en aire comprimido y

transformadores.

Línea base y meta energéticaLa línea de base energética es la referencia

Tabla 7: Estructura de consumo de energía eléctrica (MWh) de los gastos no asociados a la producción

Servicios Perdidas en transformadores Uso irracional Pérdidas en

motores Rechazo SAC Alimentadores

9,0 3,0 2,4 2,0 0,8 0,6 0,2


Tabla 8: Análisis de los indicadores de desempeño energético.

Años 2010 2011 2012Coeficiente de correlación 0,91 0,87 0,98Energía no asociada al proceso productivo (%) 75,4 60,0 66,3




cuantitativa que proporciona la base de comparación del desempeño energético para un período especificado en la empresa Oleohidráulica Cienfuegos, donde las variables que intervienen en este período son: Producción (UFE), variable independiente y Consumo de energía eléctrica (MWh), variable dependiente, quedando definidas la línea base, la línea meta y sus componentes como se muestra en la tabla 9.

Al analizar el gráfico de correlación se obtiene una relación muy fuerte entre las variables (0,95), también se obtuvo la línea de base, donde se refleja que el consumo de energía no asociado a la producción es de 15,5 MWh y la pendiente m= 0,0217MWh de la ecuación representa el consumo directamente relacionado a la producción de una unidad física equivalente.

La línea meta es el mejor desempeño energético observado en el análisis de regresión durante el período analizado.

Etapa V: Planes de acción y control de la planificación energética

Con el fin de optimizar la información se procedió a elaborar el proyecto de mejora, al quedar identificadas las entradas que más influyen en las salidas y que son la principal fuente generadora de los altos porcentajes de energía no asociado a la producción.

De acuerdo con las prioridades

definidas se diseñan los planes de mejora correspondientes utilizando la técnica de las 5Ws (What, Who, Why, Where, When) y 2Hs (How, How much). A través de estos planes se definen, en forma ordenada y sistemática, las estrategias, procedimientos y/o actividades que se requieren para lograr las metas propuestas. Debido a que los planes de acción en su mayoría se logran por inversión, se deja de recomendación continuar la investigación realizando el análisis económico del proyecto.

Para el control del proceso de planificación de la empresa Oleohidráulica Cienfuegos luego de la implantación de las acciones de mejora, se propone controlar la variable consumo de energía no asociada a la producción con los indicadores E0b (energía no asociada al proceso productivo según la línea base) y E0m (energía no asociada al proceso productivo según la línea meta).

Conclusiones

La Norma Internacional ISO 50001: 2011 es un instrumento adecuado para el diseño de sistemas de gestión energética, ya que propicia la integración de los sistemas de gestión energética con los sistemas de gestión de la calidad, la planificación de la producción y la planificación de la energía.

Se diseña un procedimiento para la planificación energética según los requerimientos de la NC-ISO 50001: 2011, que puede ser aplicado tanto en organizaciones

Tabla 9: Resultados del proceso de la planificación energética en la empresa.

Línea de referencia Coeficiente de correlación

Valores base y=0,0217x+15,5779 0,9516

Valores meta y=0,0192x+14,888 0,974




de producción como de servicio, la cual tiene implícita la mejora continua en los procesos de las organizaciones.

La estructura de consumo de energéticos en la empresa objeto de estudio está formada por la electricidad como primer portador energético en importancia, con alrededor del 70% del total, y los combustibles ocupan el segundo lugar con el 24%, donde el consumo de energía eléctrica no asociado al proceso productivo constituye más del 65% del consumo total de la fábrica, siendo el 50% en servicio.

Para el establecimiento de la línea base y meta, se trabajó con el período 2009-2012, obteniéndose como línea base y=0,0217x+15,5779 y línea meta y=0,0192x+14,888, donde la energía no asociada a la producción es de 15,579 para la línea base y de 14,8 para la meta, debido a las causas para las que se elaboraron proyectos de mejora.



Referencias

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