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AGRADECIMIENTO
A mi familia que por ellos puedo ser lo que soy.
Al Ing. Jorge Inche por su invalorable
apoyo.
A mis profesores y a todos aquellos que confan en m y tienen siempre
una palabra de aliento.
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i
RESUMEN
En el presente trabajo se estudia las variables que permitirn lograr ahorros
de energa en la fabricacin de cemento, a fin de proponer una estrategia para
lograr la excelencia operativa. Se analiza la problemtica de los procesos
productivos y de gestin en la fbrica de cemento, buscando lograr la
competitividad basada en la gestin de la energa. Para ello, es necesario un
diagnstico energtico en el proceso de fabricacin, determinndose acciones
a ejecutar sin y con inversin.
El estudio propone un modelo de gestin de la energa con ahorro econmico
aplicable a las diferentes operaciones de una empresa manufacturera. La
aplicacin del modelo se realiz en una empresa cementera, comprobndose
la efectividad del mismo.
El modelo incluye las relaciones de la visin y misin de la organizacin con los
objetivos estratgicos mostrando la importancia del enfoque global; tambin
muestra como el objetivo del ahorro de energa contribuye a mayor
competitividad y a lograr un mejor nivel de excelencia operativa.
De los resultados del estudio (Tabla 4,5), se determinaron prdidas de calor en
1 247 GJ/da (74,46 Kcal/Kg), de electricidad 176,4 GJ/da (12,25 KWh/TM) y la
prdida global diaria de energa en 1 423 GJ. La aplicacin de las propuestas
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ii
genera un ahorro econmico de US$ 6 285 por da. Los ahorros de energa
ejecutados reducen el costo unitario del cemento en US$ 3,29 por tonelada de
cemento que representan el 10,0% del costo.
El estudio se centr en los dos procesos principales de la fabricacin del
cemento como son la clinkerizacin y la molienda del cemento, procesos que
consumen el 96,35% de la energa; pudiendo ampliarse su cobertura a toda la
organizacin, y lograrse un impacto positivo en el rendimiento de toda la
organizacin.
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v
INTRODUCCIN
El ahorro de la energa, para las industrias de transformacin como la del
cemento es de vital importancia por su fuerte incidencia en los costos de
fabricacin que normalmente sobrepasan el 40% del costo unitario y por su
incidencia en el medio ambiente al generar los gases de invernadero, en
especial, el CO2 por efecto de la combustin y por la descomposicin de las
materias primas.
La fabricacin del cemento se basa en la extraccin de las calizas de los
yacimientos y reducirlos de tamao hasta convertirlo en polvo, mezclndose
con arcillas, xido de fierro y mineral de slice para que tenga una composicin
qumica definida, llamndosele harina cruda que procesado en horno rotativo a
temperatura de 1 450oC se logra transformaciones mineralgicas hasta obtener
el producto intermedio, el clinker. Luego pasa a la molienda conjuntamente con
el yeso obtenindose el cemento; estos procesos son los que requieren
grandes cantidades de energa trmica y elctrica. Esto hace que la fabricacin
de cemento, sea una actividad industrial muy intensiva en energa, en la que
los costos energticos representan una parte importante de sus costos de
fabricacin.
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vi
La gestin de la energa trmica y elctrica, deben formar parte de la poltica de
una empresa, ya que es un factor que determina la competitividad ante la
agresiva competencia provocada por la globalizacin. Adems, por la
utilizacin de energa trmica a partir de combustibles, la empresa deber
asumir su responsabilidad social con el medio ambiente, al generar gases de
invernadero.
Para que una organizacin enfrente favorablemente el consumo de energa,
debe enfocarlo sistmicamente, incluyendo los componentes de la gestin de la
energa y su interaccin entre ellas.
El precio del cemento es el factor ms importante en el nivel del flujo de caja
que tienen las cementeras; los precios del cemento son bajos en relacin a su
peso, por lo que el rea de influencia de cualquier planta raramente sobrepasa
un radio de 300 Km., es slo en estos lmites donde existe competencia entre
los productores; para el caso de la exportacin del cemento, John Piecuch1 de
la Corporacin Lafarge dice que los cargos por fletes han aumentado entre $3 y
$5 por tonelada, debido a los mayores costos de energa. Se prev para los
aos siguientes un dficit de potencia y energa elctrica2 en el Sistema
Interconectado Nacional (SIN) para el ao 2013 llegara el dficit a 9 622 Gwh.
1 Piecuch John (2000), A Conversation with Lafarge Corp.s President and CEO John M.
Piecuch, Cement Ameritas Nov 2000. 2 Campodnico H. (1998) Las reformas energticas y el uso eficiente de la energa en el Per,
CEPAL, No 12, Nov. 1998.
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vii
De acuerdo al Ministerio de Energa y Minas en su Plan Referencial de
Electricidad 2003-20123 y Evolucin de Indicadores del Mercado Elctrico4
de no realizarse nuevas obras de generacin, en el ao 2008 se presentara
dficit de electricidad. Consideran un crecimiento anual promedio de la
demanda de 113,5 MW y 889,2 GWh.
En el proceso de fabricacin para lograr las reacciones en la clinkerizacin es
necesario llevar a la harina cruda a finezas de 28% de retenido en mallas 200
para favorecer las reacciones que se realizan a la temperatura de 1 450oC y en
el proceso de molienda del cemento, el clinker es llevado a retenidos de 1.0%
en mallas 200 para facilitar sus reacciones de hidrlisis durante su utilizacin.
Estas operaciones requieren altos consumos de energa elctrica (varan de
28,39 a 58,25 KWh/TM). Ver Anexo V.
El calor de formacin de los compuestos del clinker es de 428 Kcal/Kg de
clinker y en las plantas de cemento el consumo real sobrepasa largamente las
700 Kcal/Kg de clinker tenindose un gran potencial de ahorro de energa
trmica, la diferencia es debido a las prdidas por altas temperaturas de los
gases de escape, pudiendo sobrepasar los 360oC, una planta de cemento
eficiente sus temperaturas estn en el orden de las 255oC, otra de las fuentes
de oportunidad de ahorro de energa se encuentra en las prdidas por
conveccin y radiacin del calor en el proceso de Clinkerizacin principalmente
prdidas a travs de las superficies del horno y precalentador; en la molienda
del cemento se tiene grandes consumos de energa elctrica por la necesidad 3 Ministerio de Energa y Minas, (2003) Plan Referencial de Electricidad 2003-2012. Lima, Per. 4 Ministerio de Energa y Minas, Evolucin de Indicadores del Mercado Elctrico, 1995-2004. Per.
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viii
de reducir el tamao de las partculas, el ahorro depender de los equipos a
utilizar; siendo los molinos verticales y las prensas de rodillos ms eficientes
que los molinos de bolas. En la operacin de las plantas de cemento se tienen
fallas y paradas muchas veces repetitivas y con tiempos largos de interrupcin,
con una gestin apropiada se lograra ahorros de energa.
La gestin en la adquisicin energtica y el ahorro durante su utilizacin
permite conseguir la mxima eficiencia en la industria. Se debe llevar a cabo un
uso racional de la energa que permita reducir su consumo sin afectar la
calidad del producto, la productividad y la calidad de los servicios. El ahorro de
la energa y su gestin son las mejores alternativas en la industria del cemento
para conseguir competitividad y excelencia operativa.
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1
El analfabeto del siglo XXI no es aquel quien no sabe leer y escribir, el analfabeto es aquel que no sabe aprender, desaprender y volver a aprender
Albin Toffler
CAPTULO I
DISEO DE LA INVESTIGACIN
1.1 EL PROBLEMA
Las empresas tienen en la actualidad un reto enorme ante la apertura de
los mercados y por la reduccin o eliminacin de las barreras, esto
significa tanto el incremento de las importaciones como la agudizacin de
la competencia. Resultando, para las empresas de la industria
cementera, una necesidad la mejora sustancial y sostenida de sus
resultados operacionales para lograr un nivel de competitividad global y
de excelencia operativa, lo que les permitir resistir y crecer en un
mercado ampliado o global. Actualmente la industria cementera tiende a
salir lentamente de la recesin de los ltimos aos, en el anexo I se
observan los niveles de ventas.
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2
En la ltima dcada los mercados de cemento de Amrica Latina se han
consolidado, modernizado e integrado verticalmente; influidos por la
presencia de grupos internacionales como Holcim, Lafarge y Cemex;
generalmente son los que han decidido en los mercados en los cuales
estn presentes. Ver Anexo II sobre la participacin de las empresas
transnacionales en Amrica.
Los mercados cementeros de Amrica Latina estn consolidados debido
a las adquisiciones realizadas por las empresas transnacionales, con una
importante capacidad de produccin en el rea, representan el 48% del
mercado de Amrica Latina, participacin que ha venido en incremento.
En este proceso de globalizacin, el ingreso de competidores extranjeros
constituye una amenaza para los productores locales, especialmente
para los mercados relativamente cerrados como el mercado peruano,
especialmente el de Lima.
Las empresas individuales o no consolidadas tienen ahora que competir
tanto para mantener su posicin en el mercado interno como para ganar
nuevas posiciones en el mercado externo. Debiendo buscar nuevas y
ms eficientes tcnicas y prcticas que le permitan sobrevivir y alcanzar
la visin de la empresa.
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3
Dentro de la estructura de costos en la industria cementera, la energa
puede incidir en ms del 40% del costo de fabricacin, siendo
indispensable su reduccin y control. En el proceso de fabricacin para la
empresa base del estudio, el costo de la energa esta formada por el
72,0% de energa trmica y 28,0% de energa elctrica.
En este contexto, la industria cementera realiza algunas acciones de
ahorro de energa en forma aislada, desconocindose algunas
herramientas de la gestin de la energa que permitan la generacin de
ahorros econmicos y tener indicadores de mejoramiento continuo. En
este marco se plantea la siguiente interrogante:
Es la implantacin de un modelo de gestin de la energa en la
industria cementera, una alternativa factible para lograr ahorros
econmicos en la empresa?
1.2 JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN
La importancia de la presente investigacin en una empresa cementera
radica en la propuesta de un modelo de gestin de la energa con ahorro
econmico, que puede extrapolarse a otras empresas manufactureras.
Adems la investigacin tendr una aplicacin prctica en la medida que
se conozcan los detalles de cada una de las etapas del modelo de
gestin, es decir, permitir al usuario identificar las fuentes de energa,
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4
evaluarlas e inmediatamente tomar una decisin para la reduccin del
consumo de energa, comprobndose con el ahorro econmico que sta
genera.
Finalmente, la investigacin tiene una importancia para la proteccin del
medio ambiente, pues se evalan procesos trmicos que permiten reducir
el consumo de energa y por tanto las emisiones del CO2, causantes del
efecto invernadero1.
1.3 ALCANCES Y LIMITACIONES
Al determinarse la cadena productiva de una empresa como una suma de
las operaciones, existen muchas variables que influyen en cada etapa del
proceso. En la presente investigacin se analizarn las etapas crticas de
alto consumo de energa presentes en las operaciones de clinkerizacin y
molienda del cemento.
Las limitaciones que podran encontrarse en la presente investigacin
estaran localizadas en la informacin sobre los procesos internos propios
de la empresa. Las siguientes situaciones no estn comprendidas en el
estudio: pruebas de control y monitoreo de la energa que perturben el
1 Gaebel R. (2000) Empleo de combustibles sustitutos en la industria del cemento. En: Memorias de Refrakolloquium
2000. Berln, Alemania.
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5
proceso industrial, cambios de repuestos, mantenimiento, paradas de
planta por fallas de mantenimiento, etc.
El modelo de gestin de la energa surge del diagnstico energtico en la
empresa, a partir de la informacin recopilada se establecen indicadores
confiables de mejoramiento continuo, los cuales permiten la aplicacin del
modelo en un periodo determinado. Este estudio podra validarse
posteriormente con mediciones a travs del tiempo.
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo General
Proponer un modelo de gestin de la energa como herramienta
para lograr ahorros econmicos y excelencia operativa.
1.4.2 Objetivos especficos
a. Determinar las fuentes de energa.
b. Determinar el consumo global de energa.
c. Determinar los indicadores de gestin de la energa.
d. Definir la estrategia de ahorro de energa dentro de los
objetivos de la empresa.
e. Determinar el ahorro econmico del consumo de energa.
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Si sigues haciendo como siempre lo has hecho, tendrs siempre los mismos resultados
Annimo
CAPTULO II
MARCO TERICO
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN
Segn los resultados del documento Servicios Energticos basados
en el Mercado2 elaborado por el Banco Interamericano de Desarrollo
(BID) para el gobierno del Per en Julio de 1998, en el cual se realizo
el anlisis y evaluacin del mercado potencial de eficiencia energtica
en el sector industrial, estimando que podra reducirse el consumo de
energa elctrica entre el 5 al 15%. Las informaciones de auditorias
realizadas por CENERGIA, durante el periodo de 1990 a 1994, en los
sectores productivo y de servicios, estimaron que poda alcanzarse un
ahorro del 5%, equivalente a 450 GWh/ao para el ao 2005, a partir
2 Banco Interamericano de Desarrollo (1998). Servicios Energticos basados en el Mercado. Julio, Lima, Per.
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7
de la informacin de que el sector industrial y de servicios han
consumido 9 834 GWh en 1998 y que esta cantidad se mantendr en
el tiempo. Las estimaciones de ahorro no se cumplieron, el consumo
en los sectores industria y servicios se incremento en 709 GWh/ao
del ao 1998 al 2004, representando un incremento del 43%. El
consumo Gwh/hab/ao aumento de 0,392 a 0,519 para el mismo
periodo.
Dentro de los procesos de fabricacin del cemento, la clinkerizacin es
un proceso principal que ocurre a 1 450oC, en el cual la materia prima se
transforma en silicatos y aluminatos de calcio (clinker), es adems uno de
los procesos que mayor energa trmica consume y representa el 72,0%
del costo total de energa, para la empresa base del estudio (Junio 2004
a Junio 2005), los costos unitarios de energa por tonelada de cemento
son:
Carbn bituminoso US$/TM 8,86 64%
Petrleo R6 US$/TM 1,14 8%
Electricidad US$/TM 3,88 28%
H. Lazo3 muestra la importancia de la aptitud a la coccin de la materia
prima, a travs de su qumica, su conformacin mineralgica, finura y
3 Lazo, Hugo. (1999) Investigacin sobre la aptitud a la cochura de crudos en la fabricacin de cemento. Coloquio de
Qumica del Cemento. Lima, Per.
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8
nivel de uso de energa trmica. En este trabajo realizado en los
laboratorios de la consultora peruana ARPL Tecnologa Ind., muestra que
se dificulta la clinkerizacin cuando la materia prima tiene valores
superiores a 105 % en la Saturacin de cal, tambin cuando aumenta el
Mdulo de Silicatos4 y cuando aumenta el porcentaje de partculas
gruesas en la harina cruda, llevando a mayor consumo de energa
trmica.
Las exigencias del mercado hacen necesario fabricar cementos de
elevada resistencia inicial, los cuales se obtienen como consecuencia de
aumentar en gran medida su finura, implicando grandes consumos de
energa elctrica en los procesos de molienda, J. lvarez5 como
alternativa muestra la fabricacin de un clinker con potencial para
desarrollar las resistencias requeridas y el mnimo de coste de energa.
Para lograr esto, es necesario disponer y regular la composicin qumica
de diversas materias primas.
4 Mdulo de Silicatos: MS = SO3 / (Al2O3+Fe2O3). Si es menor de 2 existe bajo consumo energtico con cemento de
baja resistencia. Al subir el modulo tambin sube la necesidad de calor. 5 lvarez, J. y La Torre M. (1994). Caracterizacin de diversos ndices de aptitud a la coccin de crudo para
fabricacin de clinker Cemento-Hormign, Marzo 1994, No 730, Pg. 251-269.
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De acuerdo a Holcim6 (llamado Holderbank hasta Mayo del 2001) las dos
partes que influyen en los requerimientos de calidad para el cemento son
el fabricante y el cliente, el primero por sus costos de produccin y el
segundo por las propiedades superiores a las mnimas y con menor
variabilidad.
Los consumos energticos estarn fuertemente influidos por las
caractersticas de los procesos y estos estn determinados por las
especificaciones del producto a obtener as como del tipo de materias
primas, pudiendo variar grandemente los consumos trmicos expresados
como Kcal/Kg de clinker.
En los procesos de reduccin de tamao, el tipo de equipo es
determinante para el consumo de la energa elctrica y estos dependern
del tipo de materiales a tratar, cuyos consumos especficos pueden variar
para el cemento desde 25 a 60 KWh/TM de cemento. A nivel de plantas
de cemento los consumos de energa elctrica estn variando en
promedio de 84 a 140 KWh/TM equivalente de cemento7. La dureza del
material influye en la produccin y consumo de energa de los molinos de
bolas, la figura 2.1 muestra la dureza de la caliza de alimentacin al
6 Holderbank (1994) Introduccin a la tecnologa de los materiales, Seminario de Cemento, Quito, Ecuador. 7 El trmino equivalente de cemento significa que las toneladas de productos intermedios son expresados como
toneladas de cemento, aplicndoseles factores de conversin. El Anexo IV muestra la determinacin de los factores.
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molino de bolas en funcin de la TM/h de produccin. Las durezas de
otros materiales se muestran en la figura 2.2.
RELACIN DE DUREZA DE CALIZA Y LA PRODUCCIN EN LA MOLIENDA DE HARINA CRUDA
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
9,5
10,0
10,5
11,0
11,5
12,0
12,5
13,0
13,51 9 17
25
33
41
49
57
65
73
81
89
97
105
113
121
129
137
145
153
161
169
177
185
193
201
209
217
225
233
241
249
257
265
273
281
289
297
305
Nmero de muestra
Dur
eza
de la
cal
iza,
KW
h/TM
220
240
260
280
300
320
340
360
380
400
4209
2
93
93
93
93
93
93
93
94
94
94
94
94
94
95
95
95
95
95
95
95
96
96
96
96
96
96
96
96
97
97
97
97
97
Ao
Pro
ducc
in
en m
olin
o de
bol
as, T
M/h
Dureza TM/h
Figura 2.1: Relacin de dureza de la caliza y la produccin del molino
Fuente: Elaboracin propia, ensayos realizados en la empresa base del estudio
3,18
1 0 , 7 8 1 1 , 0 5
1 3 , 9 6
17 ,78
2 0 , 5 4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
2 0
2 2
D i a t o m i t a P u z o l a n a C a l i z a C l i n k e r O x i d o
H i e r r o
E s c o r i a
f u n d i c i n
Figura 2.2: Dureza de materiales utilizados en plantas de cemento Fuente: Elaboracin propia
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La mejora en la tecnologa lleva a reducciones en el consumo de energa,
al tenerse precalentadores con ms etapas y por el uso de prensas de
rodillos en lugar de molinos de bolas (Tabla 2.1). Ver en Anexo XIX
Ahorros de energa trmica por cambio de tecnologa.
Tabla 2.1: Variacin del consumo de electricidad por cambio de tecnologa
Proceso Antes Despus Variacin
Trituracin Primaria KWh/TM 0,35 0,40 14,3%
Trituracin Secundaria KWh/TM 3,18 2,30 -27,7%
Molienda Crudo KWh/TM 28,18 18,75 -33,5%
Clinkerizacin KWh/TM 36,70 27,83 -24,2%
Molienda Cemento KWh/TM 46,62 39,49 -15,3%
Despacho de cemento KWh/TM 0,95 1,26 32,6%
Equipos Auxiliares KWh/TM 5,66 4,48 -20,8%
KWh/TM equivalente Cemento KWh/TM eq. 121,6 94,5 -22,3%
Precio electricidad, US$/KWh $/KWh 0,0510 0,0505 -1,0%
US$/TM equivalente cemento $/TM eq. 6,20 4,77 -23,1% Fuente: Mediciones y clculos desarrollados por el autor a partir de la informacin de los procesos de la empresa base del estudio
En la tabla 2.2 muestra las etapas del proceso de fabricacin del cemento,
los equipos y tipo de energa utilizada...
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Objetivo Obtener materiales con composicin qumica requerida
Reducir tamao de caliza, clasificar y Homogenizar
Reducir tamao del crudo y regular composicin qumica
Obtener Clinker con Ahorro de energa
Reducir tamao, dosificar clinker, yeso y puzolana. Ahorro de energa
Entrega perfecta Ahorro de energa Reducir exceso de peso
Etapas Exploracin Perforacin y voladura Carguio y acarreo
Chancado primario, secundario y Pre homogenizacin
Dosificacin componentes, Molienda y homogenizacin
Pre calentador, Horno y Enfriador
Dosificacin, molienda y clasificacin
Balanzas, Ensacado, Balanzas
Equipos Perforadoras rotativa, Tractores, cargadores frontales, palas y camiones
Chancadora primaria (1) tipo cono, 1 600 TM/h. Reduce de 1,5 m a 0,25 m. Chancadora secundaria (2) de martillos, reduce de 0,25 m a 0,019 m, 1 000 TM/h. Cancha pre homogenizacin
Molinos bolas(1) 350 TM/h, 30% RM200. Prensa Rodillos (3), 330 TM/h
Horno rotativo va seca: Lnea 1, long. 85 m, 5,2 m y 4 000 TM/da. Lnea 2, long. 82 m, 5,25 m y 7 500 TM/da de clinker.
Dosificadores, Molino bolas (2), long. 14,4 m, 4,4 m y 110 TM/h. Prensa Rodillos (3), 115 TM/h
Mquinas rotativas automticas (5), 2 400 bolsas/h
Energa Petrleo Diesel 2
Electricidad Electricidad Electricidad, carbn, Pet coque, petrleo y gas
Electricidad Electricidad
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 2.2: Flujo del proceso de fabricacin del cemento en la empresa en estudio
PasoExtraccin
Materia PrimaTrituracin Molienda Crudo Horno Clinker
Molienda Cemento
Despacho
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2.2 ESTADO DEL CONOCIMIENTO ENERGTICO EN LA INDUSTRIA
DEL CEMENTO
La industria del cemento consume gran cantidad de energa, cada
tonelada de cemento producido necesita de unos 73 a 130 kilos de
petrleo o de combustible equivalente, segn la variedad del cemento o
el proceso de fabricacin utilizado8. En la industria del cemento de
Japn9, aun cuando han bajado sus inversiones en nuevas plantas, la
correspondiente inversin en conservacin de energa se ha
incrementado.
La industria del cemento es una industria de proceso costoso, es una de
las industrias que requieren altas inversiones, el costo de una nueva
planta es superior a los 150 millones de euros por milln de toneladas de
capacidad anual10, por lo que se encuentra plantas con diversos niveles
tecnolgicos, tanto por sus niveles de produccin como por sus niveles
de eficiencia.
8 FLSmidth Institute, (2002). Proceso y Operacin de los Sistemas de Hornos. Lima, Per.
9 Inversin en conservacin de energa 1990 (2.6%), 1995 (4.2%), 1998 (12.3%), y disminuyeron sus consumos de
combustible 1990 (105.5 kg/TM) a 1998 (104.2 kg/TM), Cement Ameritas Noviembre-Diciembre 2000. 10 Thomas G. (2004) Latin America Cement Industry: Looking Ahed. Internatinal Finance Corporation, Washington DC,
October.
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Las plantas que tienen un mejor desempeo energtico son las plantas
de procesos en va seca, dentro de stas las que disponen de
precalentador y calcinador tienen las mejores eficiencias en el uso de la
energa. El nmero de etapas de los precalentadores, determinar que
los gases de escape estn a menos temperatura. Al disponer de
calcinador se logra mejor descomposicin de la harina cruda en el
precalentador y se recupera el exceso de calor del aire del enfriador. En
la tabla 2.3 se muestra las plantas de cemento y los tipos de proceso
como sus consumos energticos. De acuerdo a ella Cementos Lima S.A.
ubicada en Lima es la ms eficiente en la utilizacin de la energa.
Tabla 2.3: Consumo de combustible y electricidad en plantas cementeras
Combustible* Energa Elctrica
Fuente TM /TM clinker Kcal/Kg clinker
KWh/TM equivalente de
cemento
Tipo Proceso
Cementos Lima (L2) 0,099 713 90 Va seca, Pc/C
Cementos Lima (L1) 0,117 842 115 Va seca, Pc
Cemento Pacasmayo 0,110 792 107 Va seca, Pc/C
Cemento Selva ** 0,175 1 260 118 Va semi seca
Cemento Andino (L1)11 0,118 850 128 Va seca, Pc/C
Cemento Andino (L2) 0,132 950 135 Va seca, Pc/C
Cementos Sur 0,230 1 656 114 Va hmeda
Cementos Yura 0,140 1 008 140 Va seca, Pc Pc: El horno tiene Precalentador (torre de ciclones) C: El horno tiene Calcinador (inyeccin de combustible y aire terciario) *Carbn con poder calorfico inferior de 7200 Kcal/Kg carbn **Tiene horno vertical (baja capacidad y alto consumo de calor) L1, L2: Lneas de fabricacin de clinker
Fuente: Elaboracin propia, 2003
11 Cisneros V. (2003) IX Simposium de Tecnologa en la Industria del Cemento. Lima, Per.
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15
En el proceso de formacin del clinker, es conocida la estructura de
consumo de energa trmica que muestra la Tabla 2.4, donde se requiere
428 Kcal/Kg de clinker, el consumo sobre este valor seran prdidas de
energa.
Tabla 2.4: Consumo de energa trmica en la clinkerizacin
Deshidratacin y Descarbonatacin
Deshidratacin de la caolinita (15%) 16 Kcal/Kg
Deshidratacin de la caliza (67%) 506 Kcal/Kg
Descarbonatacin de la Magnesita (1.2%) 8 Kcal/Kg
Subtotal 530 Kcal/Kg
Clinkerizacin12
C3 S (58%) -65 Kcal/Kg
C2 S (22%) -35 Kcal/Kg
C3 A (11%) -1 Kcal/Kg
C4 AF (8%) -1 Kcal/Kg
Subtotal -102 Kcal/Kg
Total 428 Kcal/Kg Fuente: FLSmidth Institute (2002). Seminario Proceso y Operacin de Sistemas de Hornos
Los consumos energticos dependen del sistema de horno, la tabla 2.5
muestra las principales caractersticas de estos sistemas. Las plantas de
menor consumo de energa son las de va seca que disponen de
precalentador y calcinador.
12 C3S: Silicato Tricalcico, C2S: Silicato dicalcico, C3A: Aluminato tricalcico, C4AF: Ferroaluminato tetracalcico.
Habindose denominado a C: CaO, S: SiO2, A: Al2O3, F: Fe2O3, C3S: 3CaO. SiO2
-
16
En el perodo de 1999 al 2001, China13 por bajos niveles de produccin y
alto consumo de calor ha cerrado o eliminado un nmero considerable de
hornos verticales que equivalen a una capacidad de 94,5 MT/ao de una
produccin total de 620 MT/ao en el 2001.
Tabla 2.5: Consumos energticos en sistemas de hornos
Sistemas de hornos Largo va hmeda
Largo va seca
Lepol Precalentador ciclones
Precalcinador
rpm 1 1 1,5 2 4
0,45 0,5 1,5 1,5 3,5 TM. Da/m3
0,8 0,8 2,2 2,2 5
30 30 12 14 10 Longitud/ Dimetro, L/D
35 35 15 16 14
1 300 1 100 950 750 690 Kcal/Kg de clinker
1 650 1 300 1 200 900 850
17 20 20 24 24 KWh/TM de clinker
25 30 25 25 28
180 180 30 30 20 Tiempo residencia, min.
240 240 40 40 30
150 380 100 310 250 Temperatura de gases de escape, oC 230 400 120 360 360
150 150 250 500 500 Cada presin P, mm H2O 180 200 400 700 700 Gases escape, Nm3/Kg clinker 3,4 1,8 2,0 1,5 1,4
Fuente: Portland Cement Association (2004) Innovations in Portland Cement Manufacturing 2.3 EL AHORRO DE ENERGA EN LA INDUSTRIA DEL CEMENTO
Para Bertand Collomb14 muchas empresas cementeras grandes y
medianas que son globales, su objetivo no es el crecimiento o la
13 Internacional Cement Review, Julio 2002 14 Bertrand Collomb (2003) es Presidente del Directorio de la corporacin cementera Lafarge de Francia. Extracto de la
conferencia dada en Cemtech Internacional. Lafarge tiene presencia en Sudamrica en cementeras de Brasil, Chile,
-
17
globalizacin en si mismo, sino que sta tiene sentido nicamente si el
crecimiento que se consigue es creador de valor.
El mercado mundial de cemento est creciendo a una tasa promedio de
3,5%, valor que no cubre las expectativas de los accionistas y para lograr
el crecimiento disponen de las alternativas siguientes:
a. Entrar en los mercados emergentes, donde la demanda crece al
ritmo de 6 a 10% anual contra 1 a 2% en los pases desarrollados.
b. La diversificacin de los productos en diferentes tipos de cementos,
a partir del desarrollo de nuevos materiales y agregados.
c. La adquisicin de otras empresas cementeras.
Crecimiento y creacin de valor, es lo que esperan los accionistas,
adems buscan un retorno de la inversin superior al costo de capital,
siendo esto difcil de conseguir en una industria cclica como la del
cemento, donde uno de los mtodos para crear valor consiste en
incrementar el rendimiento. Pero para lograr esto se requieren personas
y de un sistema o modelo, donde el esfuerzo comprometido y sistemtico
adems de la experiencia capitalice en las mejores prcticas.
El incremento del rendimiento es posible si se considera lo siguiente:
Honduras, Mxico, Venezuela, Las Antillas y Guyana francesa.
-
18
a. Bajar el consumo especfico de combustible
b. Buscar alternativas de sustitucin de combustibles.
c. Bajar los consumos especficos de electricidad.
d. Mantener la confiabilidad de los equipos, siendo significativa la
diferencia de creacin de valor de una planta que funciona a 55%
de su capacidad nominal y otra que logra el 95%.
e. Reducir los costos de fabricacin.
f. Innovar productos.
La estrategia para el ahorro de energa es principalmente importante para
los sectores industriales como la del cemento que muestran un consumo
intensivo de energa. Adems el uso eficiente de la energa es una
solucin para la disminucin de emisin de gases causantes del efecto
invernadero15.
En la industria del cemento existe una tendencia creciente e imparable
hacia materiales sustitutos, tanto por necesidades industriales como por
factores restrictivos de la sociedad. Segn Bittner W. de Lafarge Center
Technique Centrale GmbH16, desde el punto de vista del uso del paisaje
y de los recursos, no se puede continuar tirando en vertederos
15La fabricacin de cemento tiene emisiones de 0,80 TM de CO2 por TM de cemento Prtland. 16 Bittner W. (2000) Tendencias en la industria del cemento. En: Memorias de Refrakolloquium 2000. Berln,
Alemania.
-
19
sustancias que son reciclables o reutilizable, sino que se debe encontrar
un mejor equilibrio entre generacin de residuos y reutilizacin. En la
figura 2.3, se muestra las materias y combustibles secundarios que
pueden actuar como sustitutos.
Clinkerizacion
Molienda
Materias primas primariascaliza, cal, marga, arcilla
Materias primas secundariasescoria de hierro, slice,arenas, cascote de ladrilloM
ate
ria
pri
ma
Combustibles primariosfuel, carbn, pet coque, gas
Combustibles secundariosaceites usados, neumticos,disolvente, otros desechos
Cli
nke
r
Co
mb
us
tib
les
Ce
me
nto
Reguladores para hidratacinPrimarios: yeso, anhidrita,material de cargaSecundarios: yeso desecho
Aditivos hidrulicos Primarios: puzolana, cenizasSecundarios: escoria de alto horno, cenizas volantes
Preparacion
Cru
do
Figura 2.3: Tendencias en el uso de combustibles y materiales Fuente: Bittner W. (2000) Tendencias en la industria del cemento, Refrakolloquium
2000. Berln, Alemania.
Adems del desarrollo tecnolgico en la industria del cemento, se tiene
un conjunto de adaptaciones adicionales de ingeniera de procesos en los
mbitos del equipamiento para almacenaje y dosificacin, quemadores,
precalentadores y modificaciones en el calcinador para controlar y
mejorar no solo el proceso de clinkerizacin, sino tambin en las
emisiones.
-
20
2.4 GESTIN ENERGTICA EN UNA EMPRESA
La ltima dcada del siglo XX ha representado sin duda alguna una etapa
de fuertes y acelerados cambios en el mundo. Las organizaciones
actuales enfrentan una competencia donde sobreviven y progresan
aqullas que establecen y desarrollan las estrategias adecuadas para
este medio cambiante. Para Olvera17 en la industria moderna, el ahorro
de energa es clave para reducir costos y poder competir en una
economa cada vez mas globalizada.
En la gestin debe disponerse de sistemas donde los procedimientos
estandarizados permitan rigurosidad y repetitividad siendo indispensable
disponer de una metodologa acorde con su medio. La gestin
energtica tiene como objetivo bsico el mayor aprovechamiento o
rendimiento posible de los diversos tipos de energa que se utiliza.
Segn un estudio realizado entre empresas de diferentes ramas
industriales Hermes18, observ que los tipos de barreras y su nivel de
importancia relativa varan segn el tipo de actividad industrial, entre
estas barreras se pueden distinguir cuatro grupos:
a. Barreras de Organizacin e Informacin:
Cuando se desconoce si el consumo de energa en la planta es alto
o bajo por no contar con datos bsicos de comparacin.
17 Olvera C, y otros (2000) Ahorro de energa en sistemas frigorficos Mxico. En: www.geocities.com/CapeCanaveral/Station/6035/Papers/Ener.htm. (Consultado: Agosto 2000) 18 Hermes Dieter, (1998).Eficiencia Energtica, PAE, Ministerio de Energa y Minas, Lima Per
-
21
Cuando entre los directivos de la empresa existen temores al cambio
y si hay desconocimiento de nuevas o diferentes tecnologas ms
eficientes.
b. Barreras Tecnolgicas:
Cuando en el proyecto se sobreestiman la demanda de energa,
provocndose una ineficiente utilizacin de la energa en el futuro.
Cuando el tipo de infraestructura de la planta limita o imposibilita el
cambio hacia otro tipo de tecnologas ms eficientes en el uso de la
energa.
c. Barreras Financieras:
Cuando los directivos establecen cortos periodos de retorno de la
inversin, dificultando su implementacin.
Cuando la Empresa no cuenta con capital o fuentes de financiamiento
disponibles.
d. Barreras Estructurales:
Cuando la empresa tiene un perfil de gestin conservadora y por lo
tanto es renuente a nuevas medidas e inversiones relacionadas a
cambios en la produccin.
2.5 ESTRATEGIAS DE COMPETITIVIDAD GLOBAL
La estrategia empresarial que brinda una proposicin de valor a los
clientes, necesita en sus procesos internos una integracin de productos,
-
22
precio, servicio; as como el tipo de organizacin que le permita
diferenciarse de la competencia. Segn Treacy y Wiersema19, las
organizaciones para diferenciarse en el mercado, usan:
Estrategia de Liderazgo en el producto, buscan el mejor producto, los
altamente deseables por los mercados.
Estrategia de Excelencia Operativa, buscan el menor costo. Las
empresas buscan una combinacin de calidad percibida por el cliente,
precio competitivo, tiempos de espera y entrega puntual para las
compras y facilidad de compra que nadie puede igualar.
Estrategia Intimidad con el cliente, busca la mejor solucin total. La
empresa que aplica esta estrategia crea vnculos con los clientes,
conoce los productos y servicios que necesitan.
Las empresas de xito destacan en la aplicacin de una de las tres
estrategias20 manteniendo requisitos mnimos en las otras dos estrategias.
Las caractersticas de estas estrategias se muestran en tabla 2.6
19 M. Treacy y F. Wiersema, (1995).The Discipline of Market Leaders: Cose Your Customer, Narrow Your Focus,
Dominate Your Market, Addison-Wesley. 20 R. Kaplan y D. Norton, 2001. Como utilizar el Cuadro de Mando Integral, Gestin 2000, Espaa.
-
23
Tabla 2.6: Caractersticas de Estrategias de Diferenciacin en el mercado
ESTRATEGIA INTIMIDAD CON EL
CLIENTE Resuelve el problema mas
amplio del cliente
EXCELENCIA OPERATIVA
La variedad mata la eficacia
LIDERAZGO EN PRODUCTO
Canbal izar su propio xito con productos aun
mejores
CULTURA
Empleados con facultades para solucionar problemas del cliente tomando responsabilidades por los resultados Orientacin a concepto Alianza con el cliente. Saber escuchar problemas del cliente.
Procesos orientados al producto. Empleados actan a base de procesos estandarizados, excelentes pero poco flexibles. Trabajo en equipo disciplinado.
Concepto orientado al futuro. Experimentacin y mentalidad abierta. Hroes individuales.
PROCESOS
Seleccin y capacitacin de clientes. Desarrollo de clientes. Servicio proactivo al cliente. nfasis en flexibilidad y respuesta.
Optimizacin de la cadena de distribucin de sus procesos. nfasis en eficiencia y confianza.
nfasis en creatividad. Comercializacin y explotacin de mercados.
HABILIDAD ORGANIZACIONAL
Equipos con orientacin empresarial. Alta capacidad de reaccin. Alto nivel de habilidades en reas de contacto con clientes (consejo experto). Apertura canales de comunicacin con clientes.
Autoridad central. Bajo nivel de autorizacin. Alto nivel de habilidades en la medula de la organizacin. Filosofa de mejora contina.
Estructura flexible y fluida. Abundan altos niveles de habilidades en estructuras sueltas. nfasis en el reclutamiento de talentos.
SISTEMAS DE ADMINISTRACIN
Rentabilidad de los clientes. Gerente trabaja en funcin del cliente.
Administracin basada en la calidad. Gerencia y sistemas de control.
Rentabilidad del ciclo de vida del producto. Premios a capacidades de innovacin individual.
SISTEMAS DE INFORMACIN
Sistemas de ventas y servicios en terreno. Base de datos de clientes enlazados con informacin interna y externa.
Alta automatizacin. Integracin de los sistemas transaccionales de bajo costo.
Sistemas de comunicacin de persona a persona. Tecnologa que permite la cooperacin. Soluciones puntuales, poca integracin.
Fuente: Gorriti Jos, (2000). Balanced Scorecard y sus aplicaciones con TI, ESAN, Lima, Per.
Tambin E. Goldratt21 dice que se puede ganar ventaja competitiva con,
mejores productos, precios ms bajos y con respuesta ms rpida.
Mejores productos: Se puede ganar ventaja competitiva teniendo alta
calidad y disponiendo de una excelente ingeniera, como dar nuevos o
mejores atributos.
21 E. Goldratt, (2002). La Carrera, Ed. Castillo, Mxico.
-
24
Precios ms bajos: Disponer de mrgenes ms altos o tener costos ms
bajos, es disponer de mayor flexibilidad en sus precios y posibilidad de
tener un punto de equilibrio mas bajo.
Respuesta ms rpida: Se gana ventaja competitiva con el
cumplimiento puntual de las entregas. Tambin se logra cuando los
tiempos de entrega cotizados son ms cortos.
La figura 2.4 muestra la relacin entre la estrategia global actual y la
deseada.
situacin actual situacin deseada
Intimidad Cliente
Excelencia Operativa
Liderazgo Producto
Figura 2.4: Estrategia de competitividad global
Fuente: Elaboracin propia
Las estrategias de competitividad global que una organizacin usa para
diferenciarse en el mercado deben estar de acuerdo a sus acciones
internas22.
22 Treacy, M. & Wiersema, F. (1995). The discipline of Market Leaders: Cose your customer, narrow your focus,
dominate your marketAddison-Wesley.
-
25
De acuerdo a la estrategia de excelencia operativa, se tienen procesos
orientados al producto y los empleados actan en base a los procesos
estandarizados, excelentes pero poco flexibles. Tambin presentan
autoridad central, filosofa de mejora continua, administracin basada en
la calidad y alta automatizacin23.
La relacin causa efecto de las perspectivas se muestra la figura 2.5,
Estas relaciones permiten integrar las acciones con los objetivos de la
organizacin.
* Rentabilidad
* Crecimiento
* Utilidad
* Precio
* Satisfaccin
* Liderazgo
* Competitividad
* Productividad
* Calidad
* Ahorro energtico
* Materias Primas
* Equipo comprometido
* Aprendizaje continuo
* Ambiente laboral
Si tenemos xito ante los accionistas como nos
veremos?
Para alcanzar nuestra visin, como debemos ser vistos por
nuestros clientes?
Perspectiva Interna
Para satisfacer a nuestros clientes, en cual proceso
debemos sobresalir?
Perspectiva Aprendizaje
La Visin y Misin
Perspectiva Financiera
Si tenemos xito ante los accionistas como nos
veremos?
Perspectiva del Cliente
Figura 2.5: Diagrama de Causa Efecto para perspectivas Fuente: Hovarth & Partners (2003). Dominar el Cuadro de Mando Integral. Gestin 2000. pp. 60.
23 Kaplan, R. & Norton, D. (2001). Cmo utilizar el Cuadro de Mando Integral, Gestin 2000, Barcelona.
-
26
En los mercados de cemento, cada vez se nota mayor influencia de los
fabricantes internacionales por la apertura y desregulacin de mercados.
En la tabla 2.7 se muestra la composicin del mercado en Amrica
Latina. Por el buen potencial de crecimiento del mercado peruano con
173 Kg. de cemento por habitante al ao, es una invitacin al ingreso de
los fabricantes internacionales.
Tabla 2.7: Composicin del Mercado en Amrica Latina.
MERCADO ESTIMADO DE CEMENTO EN AMRICA LATINA
Cementeras Brasil Mxico Colombia Argentina Venezuela Per Chile Ecuador
Productores independientes Votoratim 47%
Grupo Argos 54% Cementos Lima 39% Camargo Correa 10% 43% independientes 16% 19% 0% 17% 9% 42% 11% 33%
Fabricantes de cemento internacionales Holcim 10% 23% 10% 40% 21% 19% 35% 47% Lafarge 8% 20% 42% 20%
Cimpor 9% Cemex 58% 36% 50% 12 Produccin* total: MTM/ao 34.20 33.70 8.12 6.05 5.47 4.60 3.74 4.11 Consumo per capita, Kg/hab/ao 190 287 123 162 116 148 245 253
* Asociacin productores de cemento del Per, ASOCEM (2005), en "Estadsticas del mercado de cemento" Fuente: Gepp Charles, 1998. Ciments, Btons, Pltres, Chaux. No 6. Actualizado a Mayo 2005 de Instituto Chileno del Cemento y Concreto y de Cemento-Hormign.
Para Piercuch24 la tendencia actual en la industria del cemento es la
adquisicin de compaas de cemento ms pequeas, cuyo valor
24 Piecuch John, Presidente de la Corp. Lafarge hasta el 2002. En: Cement Americas. Noviembre-Diciembre 2000.
-
27
depende del fin estratgico y las sinergias operacionales.
En la tabla 2.8 se muestra cmo las grandes corporaciones del cemento
han venido adquiriendo plantas de cemento.
Tabla 2.8: Adquisiciones de Plantas Cementeras en Amrica Latina
Comprador Fecha Compaa Pas % adquirido Inversin US $mill.
Capacidad MTM/ao
Precio adquisicin
US $/TM
Holcim Jun-04 Minetti Argentina Administra
Holcim Mar-97 Caribe Venezuela 100% 100 2,2 100
Holcim Jul-96 Paraso Brasil 100% 200 2,2 184
Cimpor Ene-97 Serrano Brasil 100% 430 1,8 239
Lafarge Jul-97 Matsulfur Brasil 100% N/A N/A
Lafarge Dic-04 Selva Alegre Ecuador 99% 130 0,7
Cemex May-96 Diamante Colombia 54% 600 3,4 327
Cemex Dic-95 Cementos Nacionales Republica
Dominicana N/A 110 0,8 N/A
Cemex Abr-94 Vencemos Venezuela 68% 320 4,3 109
Cemex Ago-94 Bayano Panam 95% 60 0,4 143
Fuentes: Gepp Charles, 1998. Ciments, Btons, Pltres, Chaux. No 6, Cemento Hormign (artculos Noviembre 2004, Enero y Febrero 2005)
En la tabla 2.9 muestra cmo se estn reestructurando las empresas del
cemento en Amrica Latina. A fines del 2005 debe ingresar un nuevo
fabricante de cemento al mercado peruano.
-
28
Tabla 2.9: Reestructuracin de las Plantas Cementeras en Amrica Latina
1994 1999 2004 2005
Argentina 5 empresas 4 empresas consolidacin de
Minetti y Corcemar 3 empresas, Minetti es
parte de Holcim 3 empresas
Brasil 18 empresas 12 empresas 10 6 a 8
Chile 3 empresas Estable estable estable
Colombia 5 empresas 3 empresas Argos absorbe Cementos Paz del Ro estable estable
Mxico 5 empresas Estable estable estable
Per 6 empresas 5 empresas Pacasmayo incorpor Rioja 4 empresas 5 empresas, debe
ingresar otro fabricante Venezuela 5 empresas Estable estable estable
Ecuador Lafarge adquiere 99% de Cementos Selva Alegre
Fuentes: Gepp Charles, 1998. Ciments, Btons, Pltres, Chaux.No 6 y de Cemento Hormign (artculos Noviembre 2004, Enero y Febrero 2005).
2.6 Principales aspectos en el proceso de fabricacin del cemento
Circuito interno de voltiles
Las variaciones del SO3, Na2O y K2O que ingresan al sistema con la
harina cruda, se volatilizan a los 1 200o C en el interior del horno y son
arrastrados junto con los gases de combustin, condensndose a los
800oC para depositarse en las paredes interiores de los ductos y sobre el
material ms fri que va del Precalentador hacia el Horno, formndose un
ciclo interno que se incrementa continuamente. La condensacin forma
fuertes encostramientos en el interior de los ductos de ascenso de gases,
ocasionando mermas en la produccin, mayores consumo de energa y
en muchos casos lleva a paralizar el proceso. Ver el Anexos XII y XXIII.
El incremento de la relacin lcalis sulfato SO3/(0,5 Na2O + K2O)
-
29
denominada RAS, lleva a mayores encostramientos en los ductos de
ascenso de gases. El rango recomendable para no tener encostramientos
esta entre 0,8 a 1,1.
La figura 2.6, muestra un esquema del circuito de voltiles en el horno y
precalentador.
cb
d
a
g
i
e
f
V
K
Vb
R
CrudoClinker
By PassGases de escape
i
HORNO PRECALENTADOR
Figura 2.6: Esquema del circuito interno de voltiles Fuente: FLSmidth Institute
i = d/b = (b - c)/b = 1 - (c/b) Vb = e/d V = g/f K = b/a R = c/a = (b - d)/a Balance: c + e + g = a c/a + e/a + g/a =1 k (1-) + kVb + k (1 - Vb) V = 1 Factor de circulacin: k = 1/( 1- (1 - Vb) (1 - Vb) ) R = (1 - ) / (( 1 - (1 - Vb) (1 - Vb) )
Para determinar el nivel de concentracin que es perjudicial, se analiza la
alimentacin fresca, a entrada del horno y al clinker producido,
determinndose las volatilidades de los lcalis y del azufre, los resultados
se muestran en la Tabla 2.10.
-
30
Tabla 2.10: Valores medios de volatilidad del azufre, sodio y potasio
Prueba K2O Na2O lcalis Totales SO3
1 0,6405 0,1544 0,5758 0,9076
2 0,6244 0,1180 0,5289 0,8239
3 0,5878 0,1446 0,5314 0,9434
4 0,5989 0,1131 0,5072 0,9331
5 0,6250 0,1385 0,5498 0,9542
6 0,5742 0,1325 0,5103 0,8625
Promedio 0,6085 0,1335 0,5339 0,90412 Fuente: Elaboracin propia
Los principales problemas causados por los elementos circulantes25 son:
a) Dificultad en la operacin del horno, bloqueo de los ciclones, flujo
inestable de la harina cruda, circulacin de polvo, corrosin de
refractarios y carcasa.
b) Mayor consumo energtico
Para tener el ndice RAS debajo de 1,10, se dosifica otra caliza de mayor
contenido de CaO y menos azufre. La adicin de esta nueva caliza vara
en funcin a su composicin qumica. Ver Anexo XII.
El comportamiento de los elementos circulantes y su efecto negativo
depender de la cantidad de ellos y del tipo de instalaciones que se
dispone26 principalmente si el RAS supera el valor de 1,10 % en el crudo
de alimentacin al horno. En la figura 2.7 se muestra la relacin entre el
25 Alsop Philip, (2001).The Cement Plant Operations Handbook for Dry Process Plants, Tradeship Publications Ltd,
Third Edition, Houston 26 Gilvonio, L. 1991 Evaluacin de la operacin del By Pass para la obtencin del cemento bajo lcalis, Cementos Lima.
-
31
valor del RAS27 y el nmero de paradas del sistema por atoros en el pre
calentador.
1,081,101,121,141,161,181,201,221,241,261,281,30
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Nmero veces al mes paro horno
%R
AS
en
la h
arin
a cr
ud
a al
h
orn
o
Figura 2.7: Relacin nmero paradas del horno por atoro y RAS del crudo Fuente: Elaboracin propia
Determinacin del Cemento Equivalente
Es la cantidad de caliza, crudo, clinker y otros materiales que son necesarios
para obtener 1 tonelada de cemento. Para cada proceso se determina un
factor (ver detalles en anexo IV).
97,50% 1,0920 TM Caliza factor: 1,60 crudo/clinker 0 TM Caliza1,50% 0,0168 TM Oxido Slice 0,05 TM Yeso1,00% 0,0112 TM Oxido Fierro 0,25 TM Puzolana
1,12 TM 0,70 TM 1,0 TM 1,0 TM
Total electricidad
32,56 KWh 35,82 KWh 48,00 KWh 1,23 KWh 117,61 KWh
3 447 MJ
Carbn 117,61
DespachoClinkerHarina cruda Cemento
KWh/TM de cemento equivalente
Cemento
energa elctrica energa elctrica energa elctrica
Trituracin de materias primas
y MoliendaClinkerizacion
(coccin)Molienda de
Cemento
Figura 2.8: Determinacin del cemento y energa especifica equivalente
Fuente: Elaboracin propia
27 RAS = SO3 / (K2O + 0.5 Na2O)
-
32
Prdidas de calor en el proceso de clinkerizacin
En el proceso de clinkerizacin suceden prdidas de calor por altas
temperaturas en los gases de escape por el precalentador y por el enfriador
(58% de las prdidas). La otra prdida significativa de calor es a travs de las
paredes del horno, precalentador y enfriador (21,8%). Ver tabla 2.11
Tabla 2.11: Principales prdidas de calor en el proceso de clinkerizacin
Prdidas de calor Kcal/h %
Humedad de materiales 790 547 1,1% Prdidas a travs de paredes 15 476 106 21,8% Aire falso 6 304 556 8,9% Gases escape en Precalentador 31 820 029 44,7% Gases escape en Enfriador 9 718 858 13,7% Clinker 6 948 308 9,8%
Total 71 148 401 Fuente: Elaboracin propia, de mediciones en la empresa base del estudio
-
33
Cuando se alinean alrededor de valores compartidos y se unen en una misin comn, personas comunes y corrientes logran resultados extraordinarios
Ken Blanchard
CAPTULO III
METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN
3.1 TIPO Y FASES DEL ESTUDIO
Por su naturaleza la investigacin tiene un carcter descriptivo y
comparativo. Consta de las siguientes etapas:
Primera Fase: POSICIONAMIENTO ORGANIZACIONAL DE LA
EMPRESA
Revisin de la visin y misin de la organizacin
Despliegue de los objetivos estratgicos
Segunda Fase: DEFINICIN DE ESTRATEGIAS PARA EL OBJETIVO
AHORRO ENERGTICO
Estrategias para el ahorro de energa
-
34
Tercera Fase: DIAGNSTICO ENERGTICO
Caracterizacin de las fuentes de energa en la planta.
Medicin del consumo de energa.
Determinacin del consumo de energa por proceso.
Evaluacin tcnico econmico
Cuarta Fase: DISEO DEL MODELO DE GESTIN DE LA ENERGA
Determinacin de la estructura del modelo.
Determinacin de los indicadores de la gestin de la energa.
Quinta Fase: APLICACIN DEL MODELO DE GESTIN DE LA
ENERGA EN LA INDUSTRIA CEMENTERA
Presentacin de la secuencia de implantacin del modelo en la
empresa.
Pautas de implantacin.
Propuesta de ahorro de energa
3.2 HIPTESIS
La hiptesis formulada es la siguiente: Un Modelo de Gestin de la
Energa en la Industria Cementera, es econmicamente factible con
ahorros atractivos para la empresa.
-
35
3.3 COMPROBACIN DE LA HIPTESIS
La hiptesis se comprueba mediante la comparacin del ahorro
energtico y econmico antes y despus de la verificacin del modelo.
Medicin 1, 2: Ahorro econmico Comprobacin: M2 M1 = (incremento positivo)
Figura 3.1: Comparacin del ahorro energtico y econmico Fuente: Elaboracin propia
3.4 DIAGNSTICO ENERGTICO
El diagnstico energtico consiste en la recoleccin de informacin sobre
el suministro y consumo de todos los energticos con el propsito de
evaluar y cuantificar las posibilidades de ahorro de energa. Permite dar
respuesta a las preguntas Cmo, donde y cuanta energa es empleada
o desperdiciada?
Diversa metodologas para el diagnostico energtico han sido planteadas,
entre ellas por La Comisin Nacional para el Ahorro de energa de
Mxico (CONAE)28, por la Direccin Energtica del Ministerio de
28 CONAE: http://www.conae.gob
Diagnstico energtico
Final
Medicin 1 Energtico
Inicial
Diagnstico energtico
Inicial
Modelo Gestin
energtico Medicin 1 Medicin 2
-
36
Economa y Planificacin de Cuba29 y la dada por el Proyecto para
Ahorro de Energa (PAE) del Ministerio de Energa y Minas del Per30.
Con las 3 metodologas presentadas se ha desarrollado un anlisis
decisional, segn la Tabla 3.1.
Tabla 3.1: Matriz de Decisin sobre metodologas de ahorro energtico
CRITERIOS DE DECISIN ALTERNATIVAS EFECTOS A1 A2 A3 Ayuda a cumplir con los objetivos de ahorro energtico 5 6 7 Da una metodologa detallada 2 6 8 Facilita el seguimiento de propuestas 4 3 7 Requiere poco personal 7 4 3 Evala econmicamente alternativas 7 4 7 Facilita diagnostico preliminar 7 6 7 Identifica condiciones de trabajo 6 5 5 Valida los datos 7 5 6 Facilita la implementacin 4 3 8 Busca participacin del personal 3 4 4 Permite comparar con otras empresas 0 0 0
Promedio 5,2 4,6 6,2 Orden de Prioridad 2 3 1
Importancia: Es el peso relativo del efecto considerado en cada alternativa y flucta entre 1 y 10 Alternativas de metodologa a elegir: A1: CONAE, A2: CUBA, A3: PAE
Fuente: Elaboracin propia
Del anlisis de la matriz se obtiene como metodologa base, la utilizada en
el Proyecto PAE. La metodologa elegida no permite la comparacin con
otras empresas del sector, en este sentido, se propone la etapa 10
29 Direccin Energtica del Ministerio de Economa y Planificacin de Cuba, (2000) situacin energtica de la industria del
cemento, La Habana, Cuba 30 PAE, 1999. Uso Racional de la Energa en la Pequea y Mediana Industria", Ministerio de Energa y Minas del Per.
-
37
denominada Determinacin del nivel de Excelencia Operativa, que
incluye aspectos de seguridad, calidad y mantenimiento.
Etapa 1: Recoleccin de informacin bsica e inventario general de
instalaciones
Identificacin del proceso productivo y/o reas principales.
Identificacin de las fuentes de energa.
Identificacin de los consumidores de energa, capacidad instalada y
horas de operacin.
Informacin histrica de las facturas de los suministradores de energa
Etapa 2: Elaborar balances de energa, con el objeto de conocer la
distribucin de energa en las diferentes fases del proceso
productivo.
Toma de datos.
Registros y mediciones puntuales.
Las diferentes formas de energa que entran o salen del sistema
deben estar referidas a un mismo perodo de tiempo y expresadas en
las mismas unidades.
Los balances deben regirse por el principio de que la energa que se
aporta al sistema es idntica a la que ste cede.
-
38
Etapa 3: Determinar la incidencia del consumo de energa de cada
equipo o grupo de equipos en el consumo total de energa.
Etapa 4: Obtener ndices de consumo de energa, los cuales pueden
ser usados para determinar la eficiencia energtica.
Consumo especfico de energa
Etapa 5: Determinar los potenciales de ahorro de energa por
equipos, reas o centros de costos, mediante una evaluacin
tcnica detallada.
Sistemas elctricos: evaluacin de la transformacin y distribucin,
cargas elctricas, sistema tarifara, generacin propia.
Sistemas mecnicos: evaluacin de sistemas de transporte, sistemas
de bombeo, sistemas de manejo de aire, manejo y aprovechamiento
de materiales slidos.
Sistemas trmicos: generacin de vapor, sistemas de recuperacin de
calor residual, redes de distribucin de fluidos trmicos, sistemas de
intercambio de calor, aire acondicionado, hornos industriales,
sistemas de quemadores, y uso de mineralizadores o catalizadores.
Etapa 6: Identificar las medidas apropiadas de ahorro de energa.
-
39
Etapa 7: Evaluacin de los ahorros de energa en trminos de
costos.
Llevar a cabo una evaluacin econmica que permite realizar un
anlisis en funcin de los desembolsos requeridos para poner en
prctica las recomendaciones del diagnstico y sus correspondientes
beneficios.
Etapa 8: Implementacin de las propuestas de acuerdo a
prioridades.
Preparar un Plan de Accin para las propuestas a implementar.
Etapa 9: Contrastar resultados con las metas propuestas.
Los resultados del Programa de ahorro de energa contrastarlo con las
metas de los objetivos estratgicos.
Etapa 10: Determinar nivel de excelencia operativa.
Determinar la evolucin del indicador de nivel de excelencia operativa.
La metodologa propuesta se muestra en diagrama de flujo para el
diagnstico energtico (ver Figura 3.2). Ver Anexo XXI, los detalles de
medicin del Nivel de Excelencia Operativa.
-
40
Identificacin Alternativas de mejoras
sino
Condiciones y parmetros de referencia
Evaluacin del ahorro y beneficios energticos
Resultados Indicadores
Implementacin de alternativas
Formulacin del Plan de Accin
Efecto tcnico econmico
no
si
Continua situacin actual
Desarrollo de Estudio tcnico econmico, recomendacin de implementacin
Con Inversin
Anlisis econmico financiero
Escenario 2Escenario 1 Escenario 3
VAN, TIR C/B
Sin Inversin
Desviaciones
Implantacin
Desarrollo Diagnostico en proceso
Asesoria Tcnica internaMecnico, Elctrico y
Qumico
Equipo Mejora Continua Responsable de Proceso
Formacin equipo trabajo
Dar Metodologa
Evaluacin energtica metodolgica
Condiciones y parmetros de referencia
Rendimiento Real
Rendimiento Esperado
Comparar Real y Esperado
Evaluacin Medicin
Antecedentes y despliegue
Balance Global
Evaluacin Excelencia Operativa
Figura 3.2: Metodologa para el diagnstico energtico Fuente: Elaboracin propia
-
41
3.5 EVALUACIN DE CONSUMOS GLOBALES DE ENERGA
Para la determinacin de los consumos globales de energa en la Planta,
se toma en cuenta los pasos siguientes:
a. Se determina los consumos de cada una de las fuentes de energa
para determinado periodo. En el anexo III se muestra los energticos
consumidos en un mes.
b. Se desarrolla una base datos de producciones expresadas en una
unidad homognea, con lo que se correlaciona los consumos de
energa frente a las producciones. El Anexo V muestra los consumos
de energa elctrica y los consumos especficos de cada proceso en
la fabricacin del cemento.
c. Se determina los consumos nominales en funcin de los parmetros
de diseo para las mismas producciones indicadas anteriormente,
servir para comparar estos consumos con los reales. En las tablas
3.1 y 3.2 se muestran los principales parmetros de diseo.
Tabla 3.2: Parmetros de diseo de hornos
Parmetro Horno 1 Horno 2
Produccin, TM/da 4 000 7 500
Consumo calor, Kcal/Kg clinker 830 710
Consumo elctrico, KWh/TM clinker 26,0 28,0
Cal libre en el clinker, % 1,5 1,5
Saturacin de cal, % 98 98
Mdulo Silicatos 2,1 2,1 Fuente: Elaboracin propia
-
42
Tabla 3.3: Parmetros de diseo de molienda cemento
Parmetro Prensa Rodillos
Molino Bolas
Prensa + Molino (Combi)
Produccin, TM/h 125 100 160
Fineza Blaine, cm2/g 3 100 3 100 3 100
Retenido en Malla 325, % 6,0 6,0 6,0
Consumo elctrico, KWh/TM 30,0 48,0 35,0
Dureza del clinker, KWh/TM
-
43
Indicador energa elctrica, esta dada por la relacin del total
de la energa elctrica consumida por el sistema respecto de
las toneladas de cemento equivalente:
eequivalentcementoTM
KWh
..
En las etapas intermedias tambin se utiliza los consumos
especficos KWh/ TM del material procesado.
procesadomaterialTM
KWh
..
En la figura 3.3 se muestra el esquema de evaluacin del
consumo de energa trmica por kilogramo de clinker producido,
Kcal/Kg de clinker.
-
44
Figura 3.3: Evaluacin analtica del consumo de energa en la clinkerizacin Fuente: Adaptado de CONAE (2004)
Para evaluar el rendimiento de un sistema de horno, se utiliza:
Consumo especifico de electricidad CEE, KWh/TM de clinker,
obtenido de la relacin entre el consumo total (sumatoria del
Gases escape Precalentador:
350 oC
O2: 4,1%
CO: 0,1%
Consumo Especifico 140 193 800 Kcal / 166 330 Kg= 843 Kcal/Kg de clinker (93,7%)
Kg clinker/da= 3 992 (99,8%)
Clinkerizacin
CRUDOComposicin qumicaCaO: 42,84%SiO2: 12,84%
K2O: 0,56%
Na2O: 0,21%
SO3 : 1,11%Mdulo Slice: 2,08Saturacin de cal: 101,6%Alimentacin de crudo: 279 000 Kg/h
Condicin DiseoProduccin clinker:4 000 TM/da
Consumo calor:790 Kcal/Kg
Cal libre: < 1,5%
Saturacin Cal: 98%
Mdulo Slice: 2,1
Clculo Kcal/hCarbn + gas + petrleo =
140 193 800 Kcal/h
ElectrofiltrosRecupero: 25 100 Kg/hPrdida: 169 mg/Nm3
Peso en balanzas PlantaClinker: 166 325 Kg/hCrudo: 279 000 Kg/h
Factor C/K 279 000 Kg / 166 325 Kg =
1,68 Kg crudo/Kg clinker
Prdidas calor Radiacin : 15 476 107 Kcal/h
Aire falso : 6 304 557 Kcal/h
Gases escape: 31 820 029 Kcal/h
Exceso aire: 9 718 858 Kcal/h
Control Fsico Polvo recuperado de:
Precalentador:
25 100 Kg/h
Multicicln Enfriador:
980 Kg/h
Prdida multicicln: 489
mg/Nm3
Contraste balanza de
clinker: 166 330 Kg/h
CarbnPci: 7 035 Kcal/KgCenizas: 11,3%S: 0,77%C: 74,49%H2: 4,95%
Precio: 114,8 $/TMHorno:17 438 Kg/hCalcinador: 0 Kg/h
Clculo Kca/Kg17 438 Kg/h x 7 035 Kcal/Kg=
122 676 330 Kcal/h
Petrleo R6Pci: 9 550 Kcal/KgC: 85,5%S: 1,08%
Temperatura: 120oC
: 0,890 g/cc a 120oC
: 0,937 g/cc a 20 oC
Precio: 256 $/TMHorno: 0 l/hCalcinador: 2 061 l/h
Clculo Kcal/h 0,89Kg/l x 9 550 Kcal/Kg
x 2 061 l/h = 17 517 470 Kcal/h
Clculo Kcal/h
8 533 Kcal/m3x (H +C) m3/h
Gas Natural Pci: 8 533 Kcal/Nm3
Gas natural
Precio: 2,21 $/Nm3
Horno: "H" m 3/h
Calcinador: "C" m 3/h
Petrleo
Carbn
GasCombustible
Petrleo R6Pci: 9 550 Kcal/KgC: 85,5%S: 1,08%
Temperatura: 120oC
: 0,890 g/cc a 120oC
: 0,937 g/cc a 20 oC
Precio: 256 $/TMHorno: 0 l/hCalcinador: 2 061 l/h
Clculo Kcal/h 0,89Kg/l x 9 550 Kcal/Kg
x 2 061 l/h = 17 517 470 Kcal/h
-
45
consumo de energa KWh de todos los motores involucrados) y
las toneladas de produccin P.
CEE = P
KWh
Consumo especfico de calor CEC, Kcal/kg de clinker, se calcula
como el consumo de combustible CC multiplicado por el poder
calorfico neto Hi y dividido por la produccin P.
CEC = P
HCC i .
Para estimar los diferentes parmetros operacionales y evaluar su
influencia en el consumo especfico de energa, se ha utilizado la
metodologa de clculo de FLS31 (ver Anexo VII).
La base de estos clculos son las ecuaciones de calor y de
balance de masa, desarrolladas a partir de la termodinmica
general, la cintica de reaccin, la transferencia de calor y de
masa, utilizndose datos operativos de diferentes plantas para
estimar los parmetros relevantes.
Esta metodologa de FLS permite calcular la influencia de los
parmetros operativos sobre el consumo de calor y electricidad, la
tabla 3.4 muestra los valores de referencia para los parmetros.
31 FLSmidth Institute, 2000. Proceso y operacin de los sistemas de hornos. Lima, Per.
-
46
Tabla 3.4: Valores de referencia de los parmetros operacionales del perfil de temperatura y consumo especifico de calor
Descripcin Valor Unidad
Temperatura del material de alimentacin del horno 60 oC Humedad libre en el material de alimentacin del horno 0,5 % Material combustible (carbn orgnico) en el material de alimentacin del horno 0,16 % Calor de reaccin 410 Kcal/Kg Clinker
Tipo de combustible Carbn
Contenido de humedad del carbn 2 %
Calidad del carbn, poder calorfico neto 6430 Kcal/Kg carbn
Cantidad de aire primario 0,15 Kg/Kg Amin.
Temperatura del aire primario 30 oC
Nivel de exceso de aire en el horno 0,15
Aire falso en el sello de salida y en la caperuza del horno 0,03 Kg/Kg clinker
Aire falso en el sello de entrada y tubo ascendente 0,07 Kg/Kg clinker
Aire falso en los ciclones K1 0,03 Kg/Kg clinker
K2 0,02 Kg/Kg clinker
K3 0,02 Kg/Kg clinker
K4 0,02 Kg/Kg clinker
K5 0,02 Kg/Kg clinker
Prdida estndar del enfriador Coolax 100 Kcal/Kg Clinker
Prdida por radiacin en superficie del horno 54,1 Kcal/Kg Clinker
Prdida de radiacin de las etapas del cicln K1 2,8 Kcal/Kg Clinker
Prdida de radiacin de las etapas del cicln K2 3,0 Kcal/Kg Clinker
Prdida de radiacin de las etapas del cicln K3 3,0 Kcal/Kg Clinker
Prdida de radiacin de las etapas del cicln K4 4,6 Kcal/Kg Clinker
Prdida de radiacin de las etapas del cicln K5 8,0 Kcal/Kg Clinker
Fuente: FLSmidth Institute (2002).
Se toma en consideracin los estados de referencia (R) del
sistema del horno mediante la variacin de los parmetros
operacionales dentro de un cierto rango, manteniendo el resto de
las variables en el valor que define el estado de referencia. De
esta forma fue registrada la sensibilidad de los datos de
-
47
rendimiento32 importantes en funcin de los parmetros de
control.
Los indicadores del estado de referencia son:
Consumo especfico de calor CEC, Kcal/Kg de clinker.
Temperatura del gas de salida del precalentador TGS, oC.
Consumo especifico de electricidad CEE.
Los KWh/TM del exhaustor del horno.
Prdida de presin total del sistema de horno PPTSH en mm
CA (mm de columna de agua).
La sensibilidad de los indicadores de rendimiento con respecto a
los parmetros operacionales P estn dados por la diferencia
entre un estado 1 y un estado de referencia R:
)()1()()1(
RPPRCECCEC
--
DPKgclinKcal ker/
)()1()()1(
RPPRTGSTGS
--
D
PC
32 Ver Anexo VII: Parmetros operacionales de sistemas de hornos.
-
48
El efecto absoluto calculado de un determinado cambio se puede
convertir en un efecto relativo Ri dividiendo por CEC(R) y TGS(R),
respectivamente. Puesto que el consumo especfico de
electricidad del exhaustor del horno y la prdida total de presin
depende de la maquinaria instalada y de la geometra del cicln,
estas siempre se expresan en relacin con el estado de (R).
%100
1)()1(
)()()1(
xRPP
RCEERCEECEE
-
-
DP%
%100)()1()(
)()1(
xRPPRPPTSH
RPPTSHPPTSH
-
-
DP%
ndices: (1): Despus (R): Referencia
Cambio relativo:
RHi = )(
)()(RCEC
RCECiCEC - RHi =
)()()(
RTGSRTGSiTGS -
Si se considera el efecto combinado de diferentes cambios
simultneos, primero es necesario calcular el efecto Ri relativo
para cada una de las modificaciones consideradas. Entonces el
efecto combinado se calcula as:
CECdespus = CECantes x (1-RH1 ) X (1-RH2 ) x (1-RHN )
= CECantes x i (1 - RHi )
-
49
CEEdespus = CEEantes x (1 - RP1 ) x (1 - RP2 ) x (1 - RPN )
= CEEantes x i (1 - RPi )
En el Anexo VII se presenta los resultados de los parmetros
operacionales del sistema de hornos basado en la metodologa de
FLSmidth, esta facilita los clculos de prdidas en el sistema del
horno.
3.6.2 INDICADOR DE GESTIN ENERGTICA
Para lvarez de Nvales33 los indicadores deben estar
relacionados con los objetivos de la empresa y con los factores
claves. La gestin adecuada de la energa debe permitir reducir
los consumos especficos de calor, electricidad y los costos de
produccin. Para ello, se asigna el indicador:
Costo total (US$) /Produccin de Cemento (TM).
Adicionalmente se considera a:
Consumo de electricidad (KWh)/Produccin de cemento
equivalente (TM).
Consumo de calor (Kcal)/Produccin de clinker (TM).
33 lvarez de Nvales J. (1998) Accin Estratgica .
-
50
Estos indicadores se integran con los indicadores de gestin para
obtener un nuevo indicador denominado Nivel de Excelencia
Operativa, cuyo nivel se logra sobre 10 puntos (Puntaje
logrado/10)34.
3.7 MATRIZ DE AHORRO DE ENERGA
En el diagnstico energtico, se inspecciona las instalaciones, se toman
datos de los procesos y de las variables de diseo, se tabula la
informacin y se realiza la ponderacin.
En la Matriz de Decisin para el diagnstico energtico se debe
responder a la pregunta, Qu tanto favorece al logro de los objetivos?
Peso 1 2 3 4 5
Importancia No favorece
Muy poco Poco Regular Mucho
Se valora cada uno de los criterios de acuerdo a la importancia para la
organizacin.
En la matriz se han considerado los criterios:
a. Costo de implementarla
34Metodologa de indicador nico, tomado en: www.tablero-comando.com
-
51
b. Beneficios que se obtendra
c. Tiempo que dura la implementacin
d. Dificultad tcnica de implementarla
e. Alineamiento con objetivos estratgicos
f. Ambiente, efectos al medio ambiente
g. Cliente, efectos a los clientes.
-
52
"Lo que llamamos casualidad no es ni puede ser sino la causa ignorada de un efecto
desconocido".
Franois Marie Arouet
CAPTULO IV
RESULTADOS
4.1 MODELO DE GESTIN DE AHORRO DE ENERGA
4.1.1 GNESIS DEL MODELO
En las organizaciones se encuentran esfuerzos de muchas
personas y reas funcionales por lograr objetivos, a veces se
encuentran sesgados hacia los objetivos personales de quienes
lo lideran y no estn alineados al logro de los objetivos de la
organizacin, aun cuando las empresas pueden tener estrategias
y polticas definidas, la comunicacin y el compromiso de todos
sus miembros no esta garantizado35. Este tipo de falencias
requiere de modelos que permitan describir, analizar y predecir
35 Markides C. (2000) En la estrategia esta el xito. Pg. 147-152.
-
53
alternativas de solucin a problemticas como el ahorro de la
energa. Para lograr un modelo que afronte este reto, se recurre a
un proceso participativo donde las acciones individuales y de las
reas funcionales, sean la fuente del logro de objetivos y estn
focalizados en la visin de la organizacin.
El modelo tambin surgi del anlisis de los diferentes casos que
se presentaron en la empresa en estudio, como las continuas
paralizaciones del proceso de clinkerizacin por obstrucciones en
los ductos del Precalentador, prdidas de calor en gases de
escape, altos consumos de electricidad en los procesos de
reduccin de tamao, prdidas de energa por entradas de aire
falso y prdidas de calor por radiacin en el horno. La necesidad
de ahorrar energa, el anlisis bajo un criterio sistmico y de
relacin causa efecto llevo a desarrollar las varias etapas del
modelo.
4.1.2 ESTRUCTURA DEL MODELO
La estructura del modelo propuesto para el ahorro de energa esta
dada en la figura 4.1
El modelo propuesto considera las etapas siguientes:
-
54
1. Anlisis de la declaracin de la misin y visin de la
organizacin, permite enfocarse dentro de los objetivos
organizacionales.
2. Revisin de los objetivos estratgicos y despliegue;
buscando el compromiso de todos los miembros a travs del
alineamiento de los objetivos individuales a los
organizacionales.
3. Definicin de las relaciones de causa y efecto de los
objetivos en las diversas perspectivas.
4. Definicin de los alcances del objetivo Ahorro Energtico,
sus metas, indicadores e iniciativas estratgicas.
5. Determinacin de la estrategia del ahorro de energa
Determinar el estado tecnolgico y organizacional.
Determinar las fuentes de energa
Determinar proyectos estratgicos
6. Ejecucin del Diagnostico Energtico.
Definir condiciones reales y de diseo de los equipos y
procesos.
Evaluar las diferencias entre valores de diseo y los datos
reales.
Realizar una evaluacin detallada de los consumos de
energa por equipos.
-
55
Comparar resultados con los de diseo.
Determinar causas de las diferencias.
Plantear alternativas de solucin.
Evaluacin tcnico econmica.
7. Implementacin de alternativas.
8. Evaluacin y control de logros.
Comparar resultados con metas de objetivo estratgico.
9. Determinar el logro de Excelencia Operativa al cumplir los
objetivos estratgicos y tener menores costos de fabricacin.
Medicin del nivel de excelencia operativa.
-
56
Figura 4.1: Modelo para el Ahorro de energa Fuente: Elaboracin propia
Estrategia de ahorro de energa Gestin tecnolgica Gestin del medio ambiental Gestin de fuentes energa Gestin de la innovacin
Evaluacin y Control de logros
Los resultados e indicadores se
compara con las metas propuestas.
Implementacin de alternativas
Ordenar alternativas del
diagnstico segn prioridades e intereses
de la empresa.
Objetivos Estratgicos de Ahorro Energtico
Diagnstico energtico
Fuentes de energa Consumos energticos Distribucin del consumo Medicin elctrica y trmica Balance materia y energa alternativas de ahorro Evaluacin econmica
MODELO
AHORRO ENERGA
Valores de la Empresa Visin Misin
Objetivos estratgicos
Despliegue estratgicos (Mapa estratgico)
Excelencia Operativa
Ahorro Energa
-
57
4.1.3 APLICACIN DEL MODELO EN LA INDUSTRIA CEMENTERA
a. Valores de la Empresa
Para lograr visualizar las interrelaciones de los objetivos
organizacionales con los objetivos en los diversos niveles, se
desarroll el diagrama de la figura 4.2, al desplegar e informar
los objetivos a los miembros de la organizacin, se busca el
compromiso y puedan comprobar que sus esfuerzos se
traducen en logros concretos, favoreciendo la cultura de
ahorro de energa. De la misin y visin se desprende los
objetivos estratgicos, como el caso de la empresa en estudio:
Misin
Satisfacer a nuestros clientes suministrando productos y
servicios de alta calidad y precios competitivos, protegiendo
nuestros derechos empresariales dentro del marco legal y
creando valor para nuestros accionistas, nuestros
trabajadores y la sociedad en general.
Visin
Ser siempre una organizacin lder en el mercado nacional y
alcanzar una posicin competitiva a nivel mundial.
-
58
b. Objetivos estratgicos
De la misin, valores y estrategias de la organizacin se
despliega las relaciones causa efecto para los objetivos
estratgicos.
PROCESOS INTERNOS
CLIENTE
Aumentar el valor del negocio
Mantener liderazgo en el mercado
Ser competitivos en precios
Garantizar la satisfaccin del cliente
Aumentar la productividad y competitividad
Mantener actualizada la
tecnologa
Uso eficiente de materias primas
Ahorro energtico
Calidad con estndar
internacional
Aumentar productividad del
personal
Personal motivado y alineado
Capacitacin, mejorar nivel de competencias
Mejorar ambiente de trabajo
FINANCIERA
DESARROLLO Y APRENDIZAJE
Aumentar el valor del negocio, Rentabilidad
FINANCIERA
Lder del mercado, precios competitivos,
Satisfaccin del cliente
CLIENTE
Competitividad, Productividad, Ahorro
energtico, Calidad, Uso Eficiente Materias
Primas, Tecnologa actualizada
PROCESOS INTERNOS
Mayor productividad, Buen clima laboral,
Capacitacin, Equipo comprometido y
competente
DESARROLLO Y APRENDIZAJE
PE
RS
PE
CT
IVA
S
Figura 4.2: Diagrama Causa Efecto del despliegue de objetivos Fuente: Elaboracin propia
-
59
c. Despliegue estratgico
El diagrama de causa efecto que despliega los objetivos a un
nivel menor se muestra en la figura 4.3.
DE
SA
RR
OLL
O Y
A
PR
EN
DIZ
AJE
PE
RS
PE
CTI
VA
FIN
AN
CIE
RA
CL
IEN
TE
PR
OC
ES
O IN
TER
NO
FINANCIERA Aumentar el valor del negocio, Rentabilidad
CLIENTE Lder del mercado, precios competitivos, Satisfaccin
del cliente
PROCESO INTERNO Competitividad,
Productividad, Ahorro energtico, Calidad, Uso
Eficiente Materias Primas, Tecnologa actualizada
DESARROLLO Y APRENDIZAJE
Mayor productividad, Buen clima laboral,
Capacitacin, Equipo comprometido y
competente
Disminuir sobre costos
Optimizar costo cemento
Garantizar existencia de
cemento
Optimizar gestin produccin
Mejorar productividad de
trabajadores
Asegurar la calidad del cemento
Capacitacin y mejor nivel
competencias
Mejorar aambiente de
trabajo
Gente motivada y alineada
Mejorar la Tecnologa
Consolidar denuncios
Ahorro Energtico
Mejora con ISO 9000
Figura 4.3: Diagrama Causa Efecto de objetivos estratgicos de Produccin Fuente: Elaboracin propia
-
60
d. Objetivo estratgico de ahorro energtico
Para el objetivo de Ahorro de Energa, la gerencia de la
empresa base del estudio propuso objetivos y metas que
deban lograrse, en la tabla 4.1 se encuentra sus indicadores,
metas e iniciativas necesarias para el logro de los objetivos.
Tabla 4.1: Metas del objetivo Ahorro de Energa
Objetivos Estratgicos Objetivo Indicador Meta Iniciativa
Crecimiento econmico
Lder en mercado
Satisfaccin en el cliente
Ser competitivos
Productividad
Calidad
Ahorro energtico Ahorro energtico
Reducir en Horno 1 Kcal/Kg clinker 810 Kcal/Kg
Reducir en Planta kWh/TM equivalente
105 KWh/TM equivalente
Reducir costo cemento
US$/TM cemento
-5% costo unitario
Reducir en molienda cemento
KWh/TM cemento 30 KWh/TM
Auditoria energtica y Programa monitoreo continuo. Revisar programas y contrato de tarifas elctricas. Mejorar gestin mantenimiento.
Cemento con adiciones
Cantidad/ao 1 Capacitacin
Empleados motivados y comprometido
Capacitacin Buen ambiente de trabajo
Fuente: Elaboracin propia
-
61
Objetivo Obtener composicin qumica requer ida
Reducir tamao de caliza y clasificarlo
Reducir tamao del crudo y regular composicin qumica
Obtener Clinker con Ahorro de energa
Reducir tamao del clinker y adic in yeso. Ahor ro de energa
Pedido perfecto Ahor ro de energa Reducir exceso de peso
Satisfaccin del cliente
Indicador % SO3 % lcalis % CaO TM/da
Tamao % CaO % SO3 KWh/TM
% RM200 Modulo Si KWh/TM
Kcal/kg KWh/TM % cal l ibre TM clink/da
Blaine, cm 2/g % SO 3 KWh/TM
No Conformes KWh/TM
% exceso peso
Encuestas Nuevos productos
Metas
-
62
f. Diagnstico energtico
Para la realizacin del Diagnstico Energtico, se revis los
diagramas de flujo, datos de diseo, los tipos de combustibles
que son adquiridos, se revis el proceso de fabricacin en el
Control Central y se realizaron mediciones e inspecciones de
los equipos de planta. El diagnstico se realiz en los
procesos de clinkerizacin y molienda de cemento por ser los
consumidores del 96,3% de la energa, los otros procesos
como la trituracin, molienda de crudo, despacho y equipos
auxiliares representan solo el 3,7% de la energa (Anexo XIV).
De este diagnstico se desarrollaron las matrices de decisin,
dadas en la tabla 4.3. En los anexos del VI al XXI se
muestran los principales clculos y resultados del diagnstico.
-
63
Tabla 4.3: Matriz de Decisin de Diagnstico Energtico para Clinkerizacin, Molienda,
Gestin y Productos
1. C
ost
o
2. B
enef
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te Total puntos alternativas
Observaciones Alternativas de mejora 25% 10% 15% 15% 10% 10% 15% 100%
Llama inestable poco potente, temperatura de sinterizacin variable
Regular aire primario, axial y radial5 3 5 4 5 4 3 29 4,25
Variaciones en el exceso aire, en entrada a horno
Regular exceso de aire, relacin aire - combustible 5 4 5 5 5 4 3 31
4,50
Temperatura de gases mayor al promedio anual y de diseo
Regular temperatura gases escape con ajuste operativo 5 4 4 4 5 4 3 29
4,20
Variaciones temperatura aire secundario y en aire a salida enfriador
Ajuste operativo del enfriador5 3 4 3 5 4 3 27 3,95
Entrada de aire falso por ventanas del pre calentador
Cerrar ventanas inspeccin y repararlas4 3 5 5 5 4 3 29 4,15
Presencia de CO en gases escape Regular fineza del carbn5 3 4 4 5 3 3 27 4,00
Alto consumo d