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asdfasdfasdf 1© ITC-AICE, 2011

© UJI- ITC-AICE, 2018

La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones. Ejemplos

Ana Mezquita MartíResponsable Unidad Energía AICE-ITC

Energía, Medio Ambiente e Industria 4.0

La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones

SECTOR CERÁMICO

En 2016:

� 492 millones m2

� 4º productor mundial

� 15000 empleo directo + 7000 indirecto

� Ventas totales 3316 mill €

� 78 % exportación

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PROCESO DE FABRICACIÓN BALDOSAS CERÁMICAS

Materias primas Preparación de materias primas SecadoPrensado

Producto final Esmaltado y decoraciónCocción


Energía eléctrica10%

Energía térmica90% 85 % Cocción

15 % Secado

DISTRIBUCIÓN CONSUMO DE ENERGÍA EN UNA EMPRESA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS

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DISTRIBUCIÓN COSTES DE ENERGÍA EN UNA EMPRESA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS

ELECTRICIDAD GAS NATURAL

6,3 GWh/año

0,75 Millones €/año 1,71 Millones €/año

57 GWh/año

HORNOS: 1,45 Millones €/año

SECADEROS: 0,26 Millones €/año

En una empresa de tamaño medio: 3 millones de m2


Aplicación de un modelo tecnológico basado en control automático delas etapas de fabricación, su interconexión y el tratamiento inteligente dela información para:

AUMENTAR LA COMPETITIVIDAD DE LA EMPRESA

OBJETIVO GENÉRICO

- reducir los costes de producción

- mejorar los índices de calidad

- flexibilizar la producción

- minimizar el impacto medioambiental

- mejorar la satisfacción del cliente

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OBJETIVOS CONCRETOS

1. Conocer los costes de fabricación más importantes en tiempo real y por lotes

2. Tener información en tiempo real del rendimiento de las etapas de fabricación

3. Monitorizar en continuo el consumo de energía térmica y las emisiones de CO2

4. Relacionar la calidad del producto con las variables del proceso


SISTEMA DE GESTIÓN ACTUAL DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS

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EJEMPLO: MEDIDA EN DISCONTINUO DEL CONSUMO DE GAS NATURAL EN UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS

¿COMO SE HACE EN LA ACTUALIDAD?

Consumo = Caudal combustible * PCI

Producción

Caudal (m3/h)

Presión (atm)

Temperatura (ºC)

Caudal (Nm3/h)

V0 = 2343,56

Vf = 2357,82

V = 14,36 (m3)

P = 2,5 atm

T = 35 ºC


EJEMPLO: MEDIDA EN DISCONTINUO DE LA PRODUCCIÓN DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS

¿COMO SE HACE EN LA ACTUALIDAD?

Consumo = Caudal combustible * PCI

Producción

Masa de pieza (g/pieza)

Número de piezas (piezas/min)

Producción (kg/h) Masa pieza

Nºpiezas/min

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EJEMPLO: MEDIDA EN DISCONTINUO DEL CONSUMO DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS

10/02/2010 - 11/02/2010

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48

tiempo (h)

Con

sum

o (

kcal/kg)

10/02/2015 11/02/2015


o Se dispone de una información poco elaborada

o La información se obtiene de forma manual y discontinua

o La información está desfasada respecto de la producción: cuando se conoce no se puede actuar

o Muchas veces la información no se analiza por su difícil gestión

� Bajo rendimiento del proceso

� Aumento de los costes de fabricación

� Reducción de la calidad


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EJEMPLO: MEDIDA EN CONTINUO DEL CONSUMO DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS

Entrada de piezas

Salida de piezas

Chimenea de humos

Chimenea de enfriamiento

Aire de enfriamiento Aire de

enfriamiento

Temperatura Presión VolumenCaudal másico de piezas (kg/h)

Receptor

Caudal de gas en CN

Caudal másico de piezas

Consumo específico del horno

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EJEMPLO: MEDIDA EN CONTINUO DEL CONSUMO Y DE LAS EMISIONES DE CO2 DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS

10/02/2010 - 11/02/2010

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48

tiempo (h)

Consu

mo (

kcal/kg)

∆∆∆∆max = 52.4%

∆∆∆∆max = 23.8%

10/02/2015 11/02/2015


SISTEMA DE GESTIÓN EN CONTINUO DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS

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SISTEMA DE GESTIÓN FUTURO DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS

Centro de adquisición y tratamiento de datos


Centros de adquisición y tratamiento de los datos

Tratamiento de la información, análisis y presentación de resultados para obtener información útil que facilite la toma de decisiones:

- Gestión de la producción

- Gestión de consumos de energía

- Trazabilidad de producción

SISTEMA DE GESTIÓN FUTURO DE LA INFORMACIÓN EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS

Consumos energéticos

Producción

Variables de proceso

Sistema de cálculo y presentación de

resultados

Reducción costes

Gestión inteligente

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Beneficios económicos

Empresa de tamaño medio en las condiciones actuales: 3.000.000 m2/año

Coste medio de operación (porcelánico, gres y azulejo rojo): 3 - 5 €/m2

La implantación del sistema de gestión de la producción puede generar:

� Disminución del consumo energético (3 - 7%)

� Aumento de la producción

� Mejora de la calidad y reducción del rechazo

� Optimización de la compra de materias primas

Si se estima un ahorro en el coste de operación del 5% y si se añade una mejora de calidad entorno al 1%:

AHORRO POR EMPRESA: 800.000 €/año


Proyectos en Desarrollo con participación del ITC

CEramic BRAin - Desarrollo e implementación de un piloto demostrativo de Industria 4.0 en el proceso de fabricación de baldosas cerámicasDuración: 3 años

Entidades implicadas: Colorker, Core e ITC

Entidad financiadora: Instituto Valenciano de la Competitividad Empresarial (IVACE)

Estado: En desarrollo

Activa Industria 4.0Duración: 1 año

Entidades implicadas: ITI, AIDIMME, AIMPLAS, AIJU, INESCOP, ITE e ITC

Entidad financiadora: Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MINECO) e IVACE

Estado: En desarrollo

ASEBEC 4.0: Desarrollo y puesta en marcha de una plataforma web de colaboración empresarial y su contenido para la dinamización de la Industria 4.0 dentro del sector cerámicoDuración: 2 años

Entidades implicadas: ASEBEC, ITC y 8 empresas fabricantes de Bienes de Equipo para la Industria

Cerámica

Entidad financiadora: IVACE

Estado: Pendiente de concesión

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Proyectos en Desarrollo con participación del ITC

TECEM - Desarrollo de nuevas tecnologías para el análisis y la optimización energética y medioambiental del proceso de fabricación de baldosas cerámicas.

Duración: 3 añosEntidades implicadas: ITE e ITCEntidad financiadora: Instituto Valenciano de la Competitividad Empresarial (IVACE)Estado: En desarrollo


Proyectos en Desarrollo con participación del ITCTECEMObjetivos

1. Diseño y desarrollo de una plataforma de gestión energética, que permita la

obtención de ratios de consumo y la identificación de opciones de ahorro

energético.

2. Estudio y análisis de la integración de energías renovables en el proceso de

fabricación de baldosas cerámicas.

3. Análisis de las posibilidades de aprovechamiento de la energía residual del proceso.

4. Desarrollo de membranas para la captura de CO2.

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Resultados obtenidos

Diseño de una herramienta informática para la gestión energética de los consumos de

energía en hornos de cocción de baldosas cerámicas, en la que se incorporan soluciones

tecnológicas innovadoras.

- Adquisición de consumos energéticos e información relativa a la producción.

- Incorporación de energía solar fotovoltaica

- Posibilidades de utilizar energía solar térmica como fuente de calor para el proceso

- Análisis de la recuperación de calor residual:

- Como aporte de calor en el mismo u en otros procesos

- Para la generación de electricidad

Proyectos en Desarrollo con participación del ITCTECEM

© UJI- ITC-AICE, 2018

Gracias por su atención

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