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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

TRABAJO DE TITULACIÓN

PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE

INGENIERO INDUSTRIAL

AREA

SISTEMAS PRODUCTIVOS

TEMA

“AUTOMATIZACIÓN DE LA LÍNEA DE TRASVASE

PARA EL LLENADO DE NITRÓGENO LÍQUIDO LIN

BACKUP EN UNA PLANTA CRIOGÉNICA, LINDE

ECUADOR S.A.”

AUTOR

MONSERRATE AMAIQUEMA MABEL JOSELYNE

DIRECTOR DE TESIS

ING. IND. CORREA MENDOZA PEDRO GUSTAVO, MSc.

GUAYAQUIL, MARZO 2021

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ANEXO XI.- FICHA DE REGISTRO DE TRABAJO DE TITULACIÓN

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TRABAJO DE TITULACIÓN

TÍTULO Y SUBTÍTULO: Automatización de la línea de trasvase para el llenado

de nitrógeno líquido Lin Backup en una planta

criogénica, Linde Ecuador S.A.

AUTOR(ES)

(apellidos/nombres):

Monserrate Amaiquema Mabel Joselyne

TUTOR(ES) (apellidos/nombres): Ing. Ind. Correa Mendoza Pedro Gustavo, MSc.

INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

UNIDAD/FACULTAD: INGENIERÍA INDUSTRIAL

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD:

GRADO OBTENIDO: INGENIERÍA INDUSTRIAL

FECHA DE PUBLICACIÓN: MARZO 2021 No. DE PÁGINAS: 72

ÁREAS TEMÁTICAS: SISTEMAS PRODUCTIVOS

PALABRAS CLAVES/

KEYWORDS:

Automatización, nitrógeno líquido, instrumentación,

neumática, válvulas.

RESUMEN/ABSTRACT (150-250 palabras): El objetivo del presente trabajo de investigación es

la automatización de la línea de trasvase para el llenado de nitrógeno líquido LIN Backup en una

planta criogénica, Linde Ecuador S.A. para mejorar la ineficiencia del control y llenado del

tanque LIN Backup que se ejecuta de forma manual y local en planta en el desarrollo de la parte

operativa de la automatización. Mediante una metodología de trabajo descriptiva, explicativa y

observación estructurada de esta manera se describió de forma clara la situación actual para el

llenado del tanque LIN Backup y así diagnosticando las principales causas-raíces de la

ineficiencia del proceso de llenado, a través del Diagrama de Pareto se permitió conocer la

principal causa del problema siendo el retraso en la reposición del porcentaje de nivel del tanque

y así profundizar en el impacto económico de la importancia del suministro de nitrógeno de

instrumentación para el accionamiento de válvulas e instrumentación neumática obteniendo un

costo de $132.695,75 dólares. La inversión de la propuesta de solución es de $9.412,00 la

evaluación de la factibilidad económica del proyecto se lo cuantificó en un periodo de 12 meses

con un valor de la Tasa de retorno del 20,13% que es superior a la tasa descuento mensual y un

Valor Actual Neto de $1.980.861,58 que está por encima del valor de la inversión con un tiempo

de recuperación de la inversión de 0,10 considerando los flujos de efectivo es decir en el primer

mes.

ADJUNTO PDF: SI X NO

CONTACTO CON AUTOR/ES: Teléfono:

0991733790

E-mail:

[email protected]

CONTACTO CON LA

INSTITUCIÓN:

Nombre: ING. IND. MAQUILÓN NICOLA RAMÓN,

MG.

Teléfono: 04 2658478

E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

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ANEXO XII.- DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y DE AUTORIZACIÓN DE LICENCIA

GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO COMERCIAL

DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS

FACULTAD: INGENIERÍA INDUSTRIAL

CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL MODALIDAD SEMESTRAL

LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO COMERCIAL DE LA OBRA

CON FINES NO ACADÉMICOS

Yo, MONSERRATE AMAIQUEMA MABEL JOSELYNE con C.I. No. 0932327992,

certifico que los contenidos desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es

AUTOMATIZACIÓN DE LA LÍNEA DE TRASVASE PARA EL LLENADO DE

NITRÓGENO LÍQUIDO LIN BACKUP EN UNA PLANTA CRIOGÉNICA, LINDE

ECUADOR S.A. son de mi absoluta propiedad y responsabilidad, en conformidad al

Artículo 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS

CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN*, autorizo la utilización de una

licencia gratuita intransferible, para el uso no comercial de la presente obra a favor de la

Universidad de Guayaquil.

Monserrate Amaiquema Mabel Joselyne

C.I. No. 0932327992

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ANEXO VII.- CERTIFICADO PORCENTAJE DE SIMILITUD

FACULTAD: INGENIERÍA INDUSTRIAL

CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL MODALIDAD SEMESTRAL

Habiendo sido nombrado ING. IND. CORREA MENDOZA PEDRO GUSTAVO, MSc. tutor del

trabajo de titulación certifico que el presente trabajo de titulación ha sido elaborado por

MONSERRATE AMAIQUEMA MABEL JOSELYNE, con mi respectiva supervisión como

requerimiento parcial para la obtención del título de INGENIERÍA INDUSTRIAL.

Se informa que el trabajo de titulación: AUTOMATIZACIÓN DE LA LÍNEA DE TRASVASE

PARA EL LLENADO DE NITRÓGENO LÍQUIDO LIN BACKUP EN UNA PLANTA

CRIOGÉNICA, LINDE ECUADOR S.A., ha sido orientado durante todo el periodo de ejecución

en el programa antiplagio URKUND quedando el 4% de coincidencia.

https://secure.urkund.com/old/view/93441482-502439-667025

Firmado electrónicamente por:

PEDRO GUSTAVO CORREA MENDOZA

Ing. Ind. Correa Mendoza Pedro Gustavo, MSc.

C.I. 0905846606

Fecha: 10/03/2021

https://secure.urkund.com/old/view/93441482-502439-667025

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ANEXO VI. - CERTIFICADO DEL DOCENTE-TUTOR DEL TRABAJO DE

TITULACIÓN

FACULTAD: INGENIERÍA INDUSTRIAL CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL MODALIDAD SEMESTRAL

Guayaquil, 10 de marzo de 2021

Sr.

Ing. Ind. Marcos Santos Méndez, Mg.

DIRECTOR (A) DE LA CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL


Ciudad. -

De mis consideraciones:

Envío a Ud. el Informe correspondiente a la tutoría realizada al Trabajo de Titulación



ECUADOR S.A. del estudiante MONSERRATE AMAIQUEMA MABEL JOSELYNE,

indicando que ha cumplido con todos los parámetros establecidos en la normativa vigente:

El trabajo es el resultado de una investigación.

El estudiante demuestra conocimiento profesional integral.

El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento.

El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.

Adicionalmente, se adjunta el certificado de porcentaje de similitud y la valoración del

trabajo de titulación con la respectiva calificación.

Dando por concluida esta tutoría de trabajo de titulación, CERTIFICO, para los fines

pertinentes, que el estudiante está apto para continuar con el proceso de revisión final.

Atentamente,


PEDRO GUSTAVO

CORREA MENDOZA

Ing. Ind. Correa Mendoza Pedro Gustavo, MSc.

C.I. 0905846606

Fecha: 10/03/2021

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ANEXO VIII.- INFORME DEL DOCENTE REVISOR

Guayaquil, 10 de marzo de 2021

Sr.

Ing. Ind. Marcos Santos Méndez, Mg.

DIRECTOR (A) DE LA CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL



Ciudad. -

De mis consideraciones:

Envío a Ud. el informe correspondiente a la REVISIÓN FINAL del Trabajo de Titulación



ECUADOR S.A. de la estudiante MONSERRATE AMAIQUEMA MABEL JOSELYNE. Las

gestiones realizadas me permiten indicar que el trabajo fue revisado considerando todos los

parámetros establecidos en las normativas vigentes, en el cumplimento de los siguientes aspectos:

Cumplimiento de requisitos de forma:

El título tiene un máximo de 21 palabras.

La memoria escrita se ajusta a la estructura establecida.

El documento se ajusta a las normas de escritura científica seleccionadas por la Facultad.

La investigación es pertinente con la línea y sublíneas de investigación de la carrera.

Los soportes teóricos son de máximo 5 años.

La propuesta presentada es pertinente.

Cumplimiento con el Reglamento de Régimen Académico:

El trabajo es el resultado de una investigación.

El estudiante demuestra conocimiento profesional integral.

El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento.

El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.

Adicionalmente, se indica que fue revisado, el certificado de porcentaje de similitud, la valoración

del tutor, así como de las páginas preliminares solicitadas, lo cual indica el que el trabajo de

investigación cumple con los requisitos exigidos.

Una vez concluida esta revisión, considero que el estudiante está apto para continuar el proceso de

titulación. Particular que comunicamos a usted para los fines pertinentes.

Atentamente,


LUCY KATHERINE

Ing. Ind. Borja Mora Lucy Katherine, Mg

C.I. 0916369267

Fecha: 10/03/202

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Dedicatoria

A mi Dios Todopoderoso merecedor de toda la Gloria, la Honra y Alabanza porque todo

fue creado por medio de él y para él.

A mi familia, mis amados padres Ricardo Monserrate y Lorena Amaiquema a los cuales

honro por su amor, guía, consejo y sabiduría durante todo este proceso de mi formación

profesional. Quienes me han inculcado la honestidad y fidelidad a mis principios y valores.

A mi querido hermano, Ricardito por ser mi cómplice, compañero y mejor amigo en

darme su apoyo incondicional y motivación en todo momento.

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Agradecimiento

A mi Dios de la gloria quien reina con poder por su gran misericordia, gracia y amor

derramado sobre mí. A mi Señor Jesús por otorgarme la sabiduría, inteligencia y

entendimiento para poder culminar esta etapa de mi carrera profesional, sosteniéndome con

su mano poderosa para renovar mis fuerzas, ser mi seguridad y calmar mis miedos ante toda

dificultad.

A mi familia, mis padres, hermano, tíos, primos por enseñarme a estar firme con carácter

y a pesar de los duros momentos la gran familia que somos. Y no desmayar y perseverar en

mis metas y sueños para alcanzarlos.

A todos mis docentes que fueron parte de mi formación académica gracias a su empeño

y esfuerzo como profesionales en brindar lo mejor en sus conocimientos científicos y

herramientas de trabajo.

A mis amigos con quienes he formado una gran amistad a lo largo de la carrera

profesional, compartiendo bueno y felices momentos.

Y en especial mención al Ing. Joffre Haro, Ing. Diego Tipán y Téc. Gustavo Valencia por

darme la oportunidad y confianza en poder realizar el concerniente trabajo de titulación.

Además del apoyo y soporte técnico necesario que requerí dentro de la empresa Linde

Ecuador S.A.

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Índice General

No. Descripción Pág.

Introducción 1

Capítulo 1

Generalidades


1.1. Antecedentes 2

1.1.1. Datos generales de la empresa. 2

1.1.2. Localización. 3

1.2. Identificación según código internacional industrial uniforme 3

1.3. Producto (o servicio) 3

1.4. Filosofía estratégica 3

1.4.1. Misión. 3

1.4.2. Visión. 4

1.5. Descripción general del problema 4

1.6. Formulación del problema 5

1.7. Objetivos 5

1.7.1. Objetivo general. 5

1.7.2. Objetivos específicos. 5

1.8. Justificativos 5

1.9. Marco teórico 6

1.9.1. Marco referencial. 6

1.9.2. Marco teórico. 7

1.10. Marco conceptual 9

1.11. Metodología del trabajo 10

1.11.1. Fuentes para la recolección de datos 11

x x

Capítulo II

Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas


2.1. Distribución de planta 12

2.2. Recursos productivos 14

2.3. Capacidad instalada de producción 16

2.4. Descripción del proceso 17

2.4.1. Diagrama de proceso de operación. 18

2.4.2. Diagrama de flujo de proceso. 19

2.4.3. Diagrama de recorrido. 21

2.5. Análisis foda de la empresa 21

2.5.1. Matriz foda. 22

2.6. Descripción específica del problema 23

2.7. Análisis de datos del problema 24

2.8. Diagramas causa – efecto 25

2.9. Diagrama de pareto 25

2.9.1. Técnica de los 5 porqué. 27

2.9.2. Impacto económico del problema. 27

2.9.3. Diagnóstico. 29

Capítulo III

Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados

Conclusiones y Recomendaciones


3.1. Planteamiento de solución al problema 37

3.2. Costos de implementar la solución 34

3.3. Análisis y beneficios de la propuesta de solución (comparación de situación actual

versus propuesta) 34

3.4. Implementación de propuesta de solución 36

3.5. Factibilidad de la propuesta de solución 43

3.6. Tir (tasa interna de retorno) 43

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3.7. Tiempo de recuperación de inversión 45

3.8. Van (valor actual neto) 46

3.9. Conclusiones 47

3.10. Recomendaciones 48

Anexos 49

Bibliografías 55

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Índice de tablas


1. Recursos productivos 14

2. Capacidad instalada de producción 16

3. Producción en toneladas 16

4. Caso de producción 16

5. Producción en toneladas 16

6. Ineficiencia del control y llenado del tanque LIN Backup 24

7. Matriz de frecuencia de diagrama de pareto 26

8. Técnica de los "5 por qué" 27

9. Cuantificación de costos una parada de planta 28

10. Costos de productos 28

11. Costos totales 28

12. Condiciones actuales de la instrumentación 38

13. Costo de implementación 34

14. Cuadro comparativo 34

15. Flujo de caja efectivo 44

16. Cálculo de TIR 45

17. Cálculo de PB 45

18. Cálculo de VAN 46

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Índice de figuras


1. Distribución de planta. 12

2. Diagrama de proceso de operación. 19

3. Diagrama de flujo de proceso. 20

4. Diagrama de recorrido. 21

5. Análisis Foda. 22

6. Matriz Foda. 23

7. Diagrama causa-efecto. 25

8. Gráfico de pareto. 26

9. Instructivo de llenado de tanque D7332 LIN Backup. 33

10. Instructivo propuesto del proceso de llenado tanque D7332 LIN Backup. 36

11. Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup actual.

38

12. Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup actual

parte 2. 39

13. Señalización de instrumentación propuesta. 40

14. Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup

propuesto. 41

15. Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup

propuesto parte 2. 42

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Índice de anexos


1. Ubicación geográfica Linde Ecuador S.A. 50

2. Proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido tanque Lin Backup 51

3. Listado de instrumentación 52

4. Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) propuesto del tanque Lin Backup 54

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xv

ANEXO XIII.- RESUMEN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN

(ESPAÑOL) FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL MODALIDAD SEMESTRAL

“AUTOMATIZACIÓN DE LA LÍNEA DE TRASVASE PARA EL LLENADO

DE NITRÓGENO LÍQUIDO LIN BACKUP EN UNA PLANTA CRIOGÉNICA,

LINDE ECUADOR S.A.”

Autor: Monserrate Amaiquema Mabel Joselyne

Tutor: Ing. Ind. Correa Mendoza Pedro Gustavo, MSc.

Resumen

El objetivo del presente trabajo de investigación es la automatización de la línea de trasvase

para el llenado de nitrógeno líquido LIN Backup en una planta criogénica, Linde Ecuador

S.A. para mejorar la ineficiencia del control y llenado del tanque LIN Backup que se ejecuta

de forma manual y local en planta en el desarrollo de la parte operativa de la automatización.

Mediante una metodología de trabajo descriptiva, explicativa y observación estructurada de

esta manera se describió de forma clara la situación actual para el llenado del tanque LIN Backup y así diagnosticando las principales causas-raíces de la ineficiencia del proceso de

llenado, a través del Diagrama de Pareto se permitió conocer la principal causa del problema

siendo el retraso en la reposición del porcentaje de nivel del tanque y así profundizar en el

impacto económico de la importancia del suministro de nitrógeno de instrumentación para

el accionamiento de válvulas e instrumentación neumática obteniendo un costo de

$132.695,75 dólares. La inversión de la propuesta de solución es de $9.412,00 la evaluación

de la factibilidad económica del proyecto se lo cuantificó en un periodo de 12 meses con un

valor de la Tasa de retorno del 20,13% que es superior a la tasa descuento mensual y un

Valor Actual Neto de $1.980.861,58 que está por encima del valor de la inversión con un

tiempo de recuperación de la inversión de 0,10 considerando los flujos de efectivo es decir

en el primer mes.

Palabras claves: Automatización, nitrógeno líquido, instrumentación, neumática, válvulas.

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ANEXO XIV.- RESUMEN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN (INGLÉS)


CARRERA INGENIERÍA INDUSTRIAL

“AUTOMATION OF THE TRANSFER LINE FOR THE FILLING OF LIQUID

NITROGEN LIN BACKUP IN THE CRYOGENIC PLANT, LINDE ECUADOR

S.A”

Author: Monserrate Amaiquema Mabel Joselyne

Advisor: Ind. Eng. Correa Mendoza Pedro Gustavo, MSc.

Abstract

The objective of this research work is the automation of the transfer line for the filling of

liquid nitrogen LIN backup in the cryogenic plant, Linde Ecuador S.A. to improve the

inefficiency of the control and filling of the LIN backup tank that is executed manually and

locally in the plant in the development of the operational part of the automation. Through a

descriptive - explanatory work methodology and structured observation , the current

situation for the filling of the LIN backup tank was clearly described, and thus diagnosing

the main root causes of the inefficiency of the filling process, through the Diagram of Pareto

which allowed to know the main cause of the problem, being the delay in the replacement

of the tank level percentage, and thus deepen the economic impact of the importance of the

supply of instrumentation nitrogen for the actuation of valves and pneumatic

instrumentation, obtaining a cost of $ 132.695,75. The investment in the solution proposal

is $ 9.412,00 the evaluation of the economic feasibility of the project was quantified in a 12-

month period with a return rate of 20.13%, which is higher than the monthly discount rate

and Net Present Value of $ 1,980,861.58 which is above the value of the investment with a

payback time of the investment of 0.10 months considering the cash flows, that is, in the

first month.

Keywords: Automation, liquid nitrogen, instrumentation, pneumatics, valves.

Introducción

El presente trabajo tiene como propuesta la automatización de la línea de trasvase para el

llenado de nitrógeno líquido LIN Backup en una planta criogénica, Linde Ecuador S.A., la

automatización comprende la utilización de técnicas y equipos para manejar un proceso de

tal forma que el sistema sea autónomo, con poca o ninguna intervención de humana, a través

de mecanismo de medición y evaluación según las condiciones del proceso. Cuyo objetivo

es mejorar la ineficiencia del control y llenado del tanque LIN Backup que se ejecuta de

forma manual y local en planta y de esta manera ser un proceso optimo al suministrar de

forma oportuna e ininterrumpida nitrógeno de instrumentación al sistema para el

accionamiento de válvulas e instrumentación neumática.

El proyecto consta de tres capítulos, los cuales se describen a continuación:

En el capítulo I, se aborda las generalidades como antecedentes de la empresa,

descripción general del problema que lleva por motivo el presente trabajo, formulación del

problema una interrogante que se estructura de la idea de la investigación estableciendo así

el objetivo general y cuatros objetivos específicos para el desarrollo de la investigación

fundamentados con bases teorías, referenciales y conceptuales para sustentación del

planteamiento de la propuesta. Además, se establecen los aspectos metodológicos del trabajo

y las fuentes y técnicas para la recolección de datos.

En el capítulo II, se abordan el desarrollo de la situación actual de la empresa, capacidad

instalada de producción, descripción del proceso a través de diagramas de procesos de

operación, flujo de procesos y recorrido. Mediante herramientas de análisis causa raíz como

Diagrama de Ishikawa, Diagrama de Pareto identificar la principal causa raíz y concentrar

los esfuerzos en la mejora para proceso óptimo. En este capítulo se calcula el impacto

económico del problema actual dejando un diagnóstico de los factores inmersos a la

situación actual.

En el capítulo III, se presenta el planteamiento de la solución del problema con una

comparación de la situación actual versus la propuesta. La evaluación economía de la

inversión para la implementación de la propuesta a través de los indicadores financieros

como VAN, TIR y tiempo de recuperación de la inversión para obtener la factibilidad del

proyecto propuesto y llegar a enfatizar en las correspondientes conclusiones y

recomendaciones.

Capítulo I

Generalidades

1.1. Antecedentes

1.1.1. Datos generales de la empresa.

“LINDE ECUADOR S.A.”, perteneciente a “The Linde Group”, que se encuentra dentro

de las cinco empresas de gases comprimidos más grandes del mundo; posee plantas

productoras de gases en más de 30 países de Europa y América. Esta empresa concentra sus

esfuerzos en la producción de gases comprimidos y sus aplicaciones, así como electrodos

para soldadura. Actualmente constituye el proveedor de más de un millón de empresas en

todo el mundo.

Los gases industriales y medicinales juegan un papel esencial en el desarrollo de la

sociedad actual, por tal razón el objetivo principal de LINDE ECUADOR S.A., es ofrecer

al mercado gases comprimidos y mezclas de gases de excelente calidad, de una manera

segura y eficaz, trabajando activamente para optimizar su uso y desarrollar nuevas técnicas

de aplicación. Los gases comprimidos se usan prácticamente en todas las industrias y en la

mayoría de los procesos industriales. LINDE ECUADOR S.A., también comercializa gases

medicinales en hospitales y clínicas, así como ofrece el servicio de entrega de oxígeno

medicinal al domicilio del paciente (HOME CARE). Los gases especiales, en forma de gases

de alta pureza y mezclas, se usan en laboratorios de desarrollo e investigación, en procesos

de control de calidad y para calibración de instrumentos de medición.

Después de haber sido pionera en la primera unidad de separación de aire en 1902, Linde

se basa en una larga y rica herencia en rectificación criogénica. A lo largo de los años, la

empresa ha proporcionado un flujo constante de innovaciones de ingeniería en este

campo. Hasta el día de hoy, sigue a la vanguardia del negocio de separación de aire y

continúa avanzando y afinando este proceso clave para los clientes en más de 90 países de

todo el mundo.

El liderazgo se basa en una combinación de tecnologías de procesos innovadores,

componentes de última generación y servicios de ingeniería de extremo a extremo que se

extienden desde el diseño y la planificación hasta la construcción y la operación. Se fabrican

todos los componentes clave internamente para garantizar operaciones confiables y a bajo

costos. El amplio portafolio está diseñado para ofrecer el ajuste perfecto para todas las

necesidades de volumen, pureza, producto y rendimiento. Escala desde ASU en

contenedores y modularizadas hasta plantas diseñadas a medida, produciendo desde unos

pocos cientos de toneladas por día (tpd) hasta 5.500 tpd. Los niveles de pureza van de bajo

a ultra alto.

Los clientes confían en que la empresa cumple con los más estrictos estándares de salud,

seguridad, medio ambiente y calidad (HSEQ). También se benefician del ecosistema de

socios de confianza que combina las capacidades de adquisición global con las ventajas del

mercado local. (ENGINEERING, n.d.)

1.1.2. Localización.

Linde Ecuador S.A. en la Provincia de Guayas, ciudad de Guayaquil, Parroquia Ximena

cuenta con una Planta ASU (Unidad Separadora de Aire) ubicada en la Cooperativa 10 de

agosto, Vía las Esclusas Mz 9 calle 1, pasaje 12C SE Av. Raúl Clemente Huerta.

1.2. Identificación según código internacional industrial uniforme

La empresa Linde Ecuador S.A. pertenece según la Clasificación Industrial Internacional

Uniforme (CIIU) C2011.11 de operación principal “Fabricación de gases industriales o

médicos inorgánicos, licuados o comprimidos: gases elementales, aire líquido o comprimido

(oxígeno), gases refrigerantes, mezclas de gases industriales (gases carbónicos), gases

inertes como el dióxido de carbono (anhídrido carbónico), gases aislantes” (“Sistema Portal

de Información Superintendencia de Compañías,” n.d.).

1.3. Producto (o servicio)

En esta planta se realiza la producción de Gases Industriales tales como:

LOX Oxigeno Liquido

LIN Nitrógeno Líquido

LAR Argón Líquido

1.4. Filosofía estratégica

1.4.1. Misión.

Vivimos haciendo nuestro mundo más productivo cada día. A través de nuestras

soluciones, tecnologías y servicios de alta calidad, estamos logrando que nuestros clientes

tengan más éxito y ayuden a conservar nuestro planeta.

Generalidades 4

1.4.2. Visión.

Nuestra visión nos da dirección, articula lo que queremos alcanzar y enfoca nuestras

energías en alcanzar nuestra aspiración.

Nuestros valores y principios expresan lo que defendemos y nos diferencia de nuestros

competidores. Éstos están bien embebidos en nuestra organización y resuenan en todo lo

que hacemos, sin importar en qué parte del negocio o de la geografía estemos

1.5. Descripción general del problema

“LINDE ECUADOR S.A.”, perteneciente a “The Linde Group”, es una de las principales

empresas a nivel mundial dedicada a la generación y distribución de gases industriales

principalmente, Argón (AR), Nitrógeno (N), Dióxido de Carbono (Co2), Oxígeno (O2),

entre otros.

Actualmente en Linde Ecuador S.A. para el trasvase de nitrógeno líquido del tanque

principal LIN al tanque Lin Backup que es utilizado como nitrógeno de instrumentación.

Este nitrógeno de instrumentación es para el accionamiento de válvulas y para

instrumentación neumática general durante una parada de planta.

Esto se realiza de manera manual y local el operador debe mantener la supervisión y

control continuo durante la operación. Uno de los principales problemas es el retraso en la

reposición del nivel del tanque esto ocasiona que el tiempo de duración de llenado del tanque

sea mayor y las condiciones de operación del operador en la mayoría de los casos cambie

como la presión y el tiempo de enfriamiento de la bomba.

Se explica las principales acciones para realizar la operación de trasvase y llenado de

forma general ya que actualmente los operadores realizan diferentes maniobras de las

válvulas para este proceso. El operador abre la válvula manual de succión de la bomba Lin

Backup luego abre la válvula de retorno al tanque Principal de LIN. El operador abre la

válvula manual HV7350D a un 25 % para enfriar la línea esperando de 15 a 30 minutos y

así la bomba P7387 alcance una temperatura -120°C esto lo realiza para reducir el tiempo

de enfriamiento, pero se pierde producto. Abre la válvula manual de descarga de la bomba

LIN Backup para posteriormente abrir las válvulas de llenado superior e inferior

respectivamente del tanque. Enciende la bomba de Lin Backup y verifica que suba la presión

de la bomba LIN Backup (15 bar). El operador debe bajar la presión del tanque LIN Backup

a 8 bar desde la presión inicial del tanque mientras sucede esto existen pérdidas de producto

(Nitrógeno Líquido) por purga para bajar la presión ya que va dependiendo del tiempo que

el operador vaya ejecute en la actividad.

Generalidades 5

Esto varía en un tiempo de entre 20 minutos a 45 minutos dado a las condiciones de

operación el operador o condiciones ambientales. Luego el operador cierra la válvula manual

del retorno al tanque principal y llena el tanque LIN Backup hasta 3400 mmwc. El operador

procede a apagar la bomba LIN Backup y cierra las válvulas de llenado superior e inferior.

Este proceso se realiza en el momento que el nivel del tanque sea < = 45 % según los

parámetros de control.

1.6. Formulación del problema

Se formula la siguiente interrogante:

¿De qué manera automatizar la línea de trasvase para el llenado de nitrógeno líquido

logrará a la empresa Linde Ecuador S.A. alcanzar la eficiencia productiva?

1.7. Objetivos

1.7.1. Objetivo general.

Automatizar la línea de trasvase para el llenado de nitrógeno líquido LIN BACKUP en

una planta criogénica, Linde Ecuador S.A.

1.7.2. Objetivos específicos.

Describir de manera clara el proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido LIN

Backup.

Calcular el impacto económico que representan dichas pérdidas para Linde Ecuador S.A.

Evaluar la factibilidad económica y financiera de la propuesta

Plantear la parte operativa de la automatización con los instrumentos necesarios para el

proceso óptimo.

1.8. Justificativos

El presente estudio para realizarse se da por la necesidad de conocer por parte de la

empresa productora y distribuidora de gases industriales, Linde Ecuador S.A. evaluar el

impacto económico del riesgo de pérdidas monetarias por la actual ineficiencia del proceso

manual y local del trasvase llenado de nitrógeno líquido al tanque LIN Backup.

La automatización de la línea de trasvase y llenado de nitrógeno líquido de LIN Backup

consiste en una serie de válvulas de control neumáticas, sensores, etc. para el proceso.

Permitiendo la oportuna e ininterrumpido suministro del nitrógeno líquido como gas de

instrumentación frente a las paradas de producción. Es por esto que permitirá mejorar

continuamente la eficiencia del proceso y calidad del producto que es utilizado en planta.

Generalidades 6

1.9. Marco teórico

1.9.1. Marco referencial.

En el último lustro se demuestra que la automatización industrial ha sido desarrollada

como el motor que impulsa y motiva a invertir en tecnología que serán usadas en los

procesos productivos para que alcancen una mayor competitividad a nivel local, nacional,

regional e internacional.

La principal razón de automatizar es el incremento de la productividad,

ello se logra racionalizando las materias primas e insumos, reduciendo los

costos operativos, reduciendo el consumo energético, incrementando la

seguridad de los procesos, optimizando el recurso humano de la empresa y

mejorando el diagnóstico, supervisión y control de calidad de la producción.

(Velásquez, n.d.)

Según el estudio realizado por los autores (Albuja Sánchez & Sánchez Gómez, 2014)

Albuja Sánchez Byron Mauricio, Sánchez Gómez Elizabeth Verónica en la ciudad de

Sangolquí en el año 2014 con el tema “Diseño e implementación de un sistema de

automatización y control para la purificadora de aceite de la unidad 3 de generación de la

central termoeléctrica Guangopolo”. En el cual planteó que el sistema de automatización y

control de la purificadora libera a los operadores estén en constante supervisión y

manipulación de esta, las alarmas instaladas permitirán una mayor confiabilidad del sistema

y tener un mayor ceñimiento de las posibles fallas del proceso. La automatización reducirá

las pérdidas de aceites no deseadas (desechos) como del impacto económico de la empresa.

El estudio realizado por el autor (Rincón Adame, 2016) Hugo Ernesto Rincón Adame

con el tema “Automatización De Un Sistema De Pruebas Para Válvulas En El Sector

Metalúrgico” en el año 2016, muestra que en la empresa Metacol S.A se realizan pruebas de

hidrostática en estructura y estanqueidad donde el operario en una actividad repetitiva

manipula pulsadores para realizar el cambio de giro de un motor eléctrico, de esta forma

puede abrir y cerrar cíclicamente una válvula. La intervención de la automatización a través

de un PLC con una interfaz gráfica permite al operario que tenga un control sobre las pruebas

ya que la pantalla almacena los datos mostrando y guardando información relevante durante

las pruebas como el número de ciclos y el tiempo de cerrado donde hay rangos de presión

para la detección de fallos. Dándole al operario mayor confiabilidad de las pruebas

presentadas. Del mismo modo la interacción hombre máquina con herramientas tecnológicas

Generalidades 7

dan beneficios a un mejor entorno laboral y mayor seguridad de las maniobras realizadas

desde la pantalla y así reduciendo los errores.

Por otro lado el estudio por el autor (Numpaque, 2016, p. 9) Andrés Mauricio Avendaño

Navarro, denominado “Diseño y propuesta de implementación de un sistema de

Automatización y Supervisión para el proceso de dosificación en la fabricación de

margarinas” explica que la implementación de la automatización y supervisión del proceso

de dosificación de materia prima para la fabricación de margarinas potencializara la

producción de margarinas, puesto que contara con líneas de proceso simultaneo que

minimizaran los tiempo de producción y triplicara la producción; estas cumplen con

estándares sanidad y de calidad. El sistema de supervisión SCADA permitirá tener reportes

en tiempo real del comportamiento del proceso de dosificación de materia prima para la

fabricación de margarina lo cual permite tener un control en cuanto a materias primas pues

determinara que tanto producto se ha fabricado y las materias utilizadas y se podrá realizar

con base en ello informes de gastos y ganancias en cada uno de los procesos de dosificación,

también permitirá establecer niveles de calidad necesarios para cada uno de los subprocesos

que se involucren para la producción, rápida y eficaz de la margarina.

1.9.2. Marco teórico.

Diagrama de Causa y Efecto.

El diagrama de causa y efecto sirve para realizar diagramas visuales permite organizar,

priorizar y procesar mejor las informaciones, de manera que se puedan integrar con más

facilidad en la base de conocimientos previos. Según (Pacheco, 2019) describe las diversas

aplicaciones del diagrama de Ishikawa en una variedad de contextos, como los siguientes:

Detectar causas que sean verdaderas sobre una cierta circunstancia y paralelamente

facilita que se logren agrupar por categorías

Contribuir a hacer mejor los procesos

Beneficiar la calidad de pensamiento por parte del conjunto, lo que es de gran

impulso en los aportes de ideas

Simplificar las relaciones que hay entre las causas y efectos de un proceso

Afianzar las ideas de los competidores en relación con ciertas ocupaciones enlazadas

a un desarrollo de calidad

Comprar una perspectiva globalizada y estructurada sobre una circunstancia, gracias

a la ejecución de identificación de un grupo de componentes básicos

Diagrama de Pareto.

Generalidades 8

El diagrama de Pareto su principio está representado como la regla 80/20, que concluye

que el 80% de las consecuencias se deben al 20% de las acciones totales. Este diagrama es

una gráfica que organiza valores, los cuales están separados por barras y organizados desde

el mayor valor al menor, en una posición que va de izquierda a derecha.

Esta gráfica facilita conceder un orden de preferencias para la toma de elecciones de una

organización y saber cuáles son los inconvenientes más graves que se tienen que solucionar

primero. Su finalidad, es llevar a cabo visibles los inconvenientes reales que afectan el lograr

los objetivos de la compañía y achicar las pérdidas que esta tiene.

Automatización

La automatización implica la utilización de técnicas y equipos para el

gobierno de un proceso industrial, de modo tal que el sistema funcione de

forma autónoma, con poca o ninguna intervención humana, mediante

mecanismos de medición y evaluación de las normas de producción que

permita asegurar las condiciones del proceso.(Br. Hernández & Br.

Rodríguez, 2004, p. 25)

Partes de la automatización

En tal sentido, un sistema automatizado consta de dos partes principales:

La Parte Operativa que son los elementos que actúan directamente sobre el

proceso, tales como los accionadores de las máquinas o motores,

compresores, válvulas, transmisores de presión, bombas, etc., y La Parte de

Mando la cual es el centro del sistema basado en la tecnología programada,

que se encarga de la toma de decisiones y de establecer el lazo de

comunicación con todos los constituyentes del proceso automatizado, un

ejemplo de ello son los autómatas programables.(Br. Hernández & Br.

Rodríguez, 2004, p. 25)

Diagrama de tuberías e instrumentación

Un P&ID es lo que se define como un diagrama de tuberías e instrumentación (DTI)

también conocido del idioma inglés como piping and instrumentation

diagram/drawing (P&ID) y es un diagrama que muestra el flujo del proceso en las

tuberías, así como los equipos instalados y el instrumental. Estos diagramas están

compuestos por una serie de símbolos que permitirán identificar todos los componentes

que conforman un proceso, como tuberías, número de líneas de tubería y sus

dimensiones, valvulería, controles, alarmas, equipos, niveles, presostatos, drenajes,

purgas, bombas, etc.(“Qué Es Un P&ID,” n.d., p. 1)

Generalidades 9

1.10. Marco conceptual

Productividad

Se refiere a la relación entre los recursos utilizados “tiempo” utilizados y

las unidades producidas por hora. Por lo tanto, se puede deducir que la

productividad no sólo se relaciona con el trabajador, sino también con otros

factores. Adicionalmente el principal indicador del mejoramiento de la

productividad es una relación decreciente entre el insumo y el producto

realizado, así como una calidad con que se realizan las

operaciones.(Chamba, 2019, p. 5)

Líquido criogénico

“Gas licuado con punto de ebullición menor a -90°C (-130°F) a 101 kPa (14.7 psi)”

(PUBLICA, 2004, Chapter XIX).

Presión

Presión es la fuerza aplicada a la unidad de área, en SI-sistema es N/m2, de

donde 1 N/m2 = 1 Pa (Pascal). En la industria de gas europea, se prefiere la

unidad de presión en bar, de donde 1 bar = 105 Pa = 100 kPa. La ventaja es

que la presión atmosférica es aproximadamente de 1 bar. En el Reino

Unido, sin embargo, se utiliza la unidad de presión psi, es decir, libras por

pulgadas al cuadrado. Un 1 bar = 14,5 psi (Lenneskog, 1995, p. 42).

Temperatura

“Es la condición de un cuerpo que determina la transferencia de calor a otros cuerpos”

(Gases, n.d.).

Tanque de almacenamiento o tanque estacionario

“Es un tanque criogénico estacionario, para almacenamiento de líquido criogénico”

(PUBLICA, 2004, Chapter XIX).

Venteo de producto

“Eliminación del producto gaseoso del envase abriendo la válvula de descarga del

producto” (PUBLICA, 2004, Chapter XIX).

Válvulas de control

En el control automático de los procesos industriales, la válvula de control

juega un papel muy importante en el bucle de regulación. Realiza la función

de variar el caudal de fluido de control que modifica, a su vez, el valor de la

variable medida, comportándose como un orificio de área continuamente

variable.(Creus Solé, 2010, p. 381)

Generalidades 10

Manómetros

“Es un instrumento de medida de la presión en fluidos (líquidos y gases) en circuitos

cerrados. Miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica,

llamándose a este valor, presión manométrica” (Areatecnologia, n.d.).

Actuador neumático

“El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para

activar a un elemento final de control como lo son las válvulas”(“Actuadores,” n.d., p. 1).

Posicionador

Un posicionador de válvula es básicamente un dispositivo que sensa tanto la señal de un

instrumento (controlador) como la posición del vástago de una válvula. Su función principal

es la de asegurar que la posición de este vástago corresponda a la señal de salida del

controlador o regulador.(“Los Posicionadores de Valvulas: Conceptos Claros y Definitivos,”

n.d.)

Solenoide

“Un solenoide es alambre conductor devanado en forma de bobina helicoidal apretada,

de muchas vueltas. Una corriente en este alambre producirá un fuerte campo magnético

dentro de la bobina”(“Solenoide,” n.d.).

1.11. Metodología del trabajo

La metodología aplicada en este estudio es, descriptiva explicativa y cuantitativa donde

se toma en consideración el estado de conocimiento alrededor del objeto de estudio para

saber los sucesos, y hábitos predominantes en cuestión a través de la descripción de las

acciones, procesos y personas de la línea de llenado para el trasvase de nitrógeno líquido.

Descriptivas: Según (Paneque & Habana, 1998, p. 12) sirven para analizar cómo es y

cómo se manifiesta un fenómeno y sus componentes. Permiten detallar el fenómeno

estudiado básicamente a través de la medición de uno o más de sus atributos.

Los hechos que conforman el problema de investigación, como:

1. Establecer las características demográficas de las unidades investigadas (número de

población, distribución por edades, nivel de educación, etc.).

2. Identificar formas de conducta, actitudes de las personas que se encuentran en el

universo de investigación (comportamientos sociales, preferencias, etc.)

3. Establecer comportamientos concretos.

4. Descubrir y comprobar la posible asociación de las variables de investigación.

https://www.areaciencias.com/fisica/propiedades-de-los-fluidos/

https://www.areaciencias.com/meteorologia/presion-atmosferica/

Generalidades 11

Explicativas: Los estudios explicativos parten de problemas bien identificados en los

cuales es necesario el conocimiento de relaciones causa- efecto. En este tipo de estudios es

imprescindible la formulación de hipótesis que, de una u otra forma, pretenden explicar las

causas del problema o cuestiones íntimamente relacionadas con éstas.

1.11.1. Fuentes para la recolección de datos.

La observación directa del fenómeno en estudio es una técnica bastante objetiva de

recolección; con ella puede obtenerse información aun cuando no existía el deseo de

proporcionarla y es independiente de la capacidad y veracidad de las personas a estudiar;

por otra parte, como los hechos se estudian sin intermediarios, se evitan distorsiones de los

mismos, sin embargo, debe cuidarse el entrenamiento del observador, para que la

observación tenga validez científica.(Bautista, 2009)

a. Observación Estructurada: Se observan los hechos estableciendo de antemano qué

aspectos se han de estudiar.

b. Observación no estructurada: Consiste en recoger y anotar todos los hechos que

sucedan en determinado momento sin poseer guía alguna de lo que se va a observar

(Bautista, 2009).

Según el medio utilizado se llevará una observación estructurada realizada en in situ de

la planta ASU en la línea de trasvase para el llenado de nitrógeno líquido. De esta manera

permitirá recolectar información respecto al proceso y conductas de los operadores.

Los aspectos para estudiar en la observación serán identificados con las tareas específicas

para el llenado control y operación de los tanques Backups soportados en el Instructivo

Llenado y Control Tanques Lin Backup y Lox Backup de la empresa Linde Ecuador S.A.

La ejecución de la observación permitirá verificar información que lleve a la preparación

de una entrevista donde se resuelvan interrogantes concernientes al proceso como la toma

del tiempo del método actual de trabajo.

Para consolidar la fundamentación teórica del presente estudio se utilizará como textos

de consulta tales son: tesis, revistas, artículos científicos y páginas web. Con el objetivo de

emplear las herramientas necesarias para el desarrollo del estudio propuesto.

Capítulo II

Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas

2.1. Distribución de planta

A continuación, se muestra la distribución de planta de la empresa Linde Ecuador S.A.

con la disposición de equipos para el proceso de producción de frio que se construyen dentro

de una caja con apariencia de torre, denominada caja fría, separación del aire, es decir, el

aire líquido se separa en oxígeno, argón y nitrógeno dentro de las columnas de destilación,

salas de controles de las variables del proceso, tanques de almacenamiento y espacios

comunes dentro de una instalación productiva.

Figura 1 Distribución de Planta. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por Autor

Se detalla el significado de cada señalización de la Distribución de Planta de la figura 1.

1. Filtrador de aire

2. Cuarto MAC/BAC

3. Spray Cooler

4. Tamices moleculares

5. Turbina

6. Doble columna Linde

7. Intercambiador de calor

8. LOX

9. LOX

10. LIN

11. GOX

12. LIN Backup

13. LAR

14. LOX Backup

15. Cisterna

16. Cuarto de balanza

17. Fan Ejector

18. Estación de llenado LOX

19. Estación de llenado LIN

20. Estación de llenado LAR

21. Salsa

22. Sistema de bombas

23. Sistema de bombas

24. MCC

25. Sala de control

26. Edificio Administrativo

27. Baños

28. Dormitorios

29. Taller mecánico

30. Garita

31. Subestación eléctrica

32. Centro de acopio

Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 14

2.2. Recursos productivos

Se describen a continuación en la tabla 1 los principales recursos productivos de la

empresa Linde Ecuador S.A.

Tabla 1 Recursos Productivos

Equipos y

Maquinarias

Procedencia/Fabricante Características

técnicas

Uso

COMPRESOR

MAC

CAMERON Modelo:

6R3MSGE-5AD

Fluido: Aire

Flujo: 15900

Nm3/h

Presión: 1-6.5

bar

Motor: LDW

Lloyd

Dynamowerke

Voltaje: 13800 V

Corriente: 180

Amp

Potencia: 3700

KW

RPM: 3583

Se utilizan para el

aire y reciclo

COMPRESOR

BAC

CAMERON Modelo:

6R3MSGE-5AD

Fluido: Aire

Flujo: 15900

Nm3/h

Presión: 1-6.5

bar

Motor: LDW

Lloyd

Dynamowerke

Voltaje: 13800 V

Corriente: 180

Amp

Potencia: 3700

KW

RPM: 3583

Se utilizan para el

aire y reciclo

TURBINA X3471 ACD.CRYO Modelo: TC-3000

Fluido: aire

Flujo: 12985

Nm3/h

Temperatura de

entrada: -61.5°C

Temperatura de

salida: -154.5°C

Se utilizan para

producir frio


Revoluciones:

64325 RPM

TAMICES

MOLECULARES

LINDE AG

ENGINEERING

DIVISION

Serie: 1319Y

Fluido: aire

Flujo: 15900 –

20400 Nm3/h

Presión: 5 bar

Temperatura max:

220°C

Temperatura min:

-29°C

Purificar el aire

de las impurezas

(polvo, dióxido de

carbono,

hidrocarburos,

etc.)

TANQUE

HORIZONTAL

INOXCVA Modelo:

H26104E

Producto: LIN

Max. Presión de

trabajo permitida:

4.1 kg/cm2(g)

Temp. De trabajo:

-196°C

Tanque de

almacenamiento

para productos

criogénicos

BOMBAS

CRIOGENICAS

CRYOSTAR S.A.S. Modelo:

FE930.01

Producto: LIN

Temp.: -196°C

Máxima presión

de trabajo a

temperatura

ambiente: 40 bar

Revoluciones:

7330 RPM

Densidad: 0.812

kg/dm3

Flujo: 380 l/min

Transporte de

líquidos

criogénicos

TANQUE

VERTICAL

INOXCVA Modelo:

V1018EC

Fluido de

operación: LIN

Presión: 18,633

kg/cm2(g)

Temperatura:

-196 + 40°C

Capacidad de

litros neto: 9.909

Capacidad de

litros bruto:

10.430

Tanque de

almacenamiento

para productos

criogénicos

Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborada por Autor


2.3. Capacidad instalada de producción

La capacidad instalada de producción de la planta ASU de la empresa Linde Ecuador

S.A. en condiciones óptimas es la siguiente:

Tabla 2 Capacidad instalada de producción

Aire

Nm3/h

Gan

Nm3/h

Lox

Nm3/h

Lin

Nm3/h

Lar

Nm3/h

Gox

Nm3/h

Total

líq.

15900 4900 1500 800 113 -84 2349 Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborada por Autor

Producción por día:

Lox: 1500 Nm3/h*24 horas = 36000 Nm3/día

Lin: 800 Nm3/h * 24 horas = 19200 Nm3/día

Lar: 113 Nm3/h * 24 horas = 2712 Nm3/día

Gox: 1416 Nm3/h * 24 horas = 33984 Nm3/día

Cuadro de producción en toneladas

Tabla 3 Producción en toneladas

Producción por día

Lox 51 tons/día

Lin 24 tons/día

Lar 5 tons/día

Gox 49 tons/día

Total 129 tons/día Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborada por Autor

Se presenta el caso de producción diaria siendo la capacidad real de producción bajo las

condiciones de ingreso de flujo de masa (aire) como la demanda del mercado.

Tabla 4 Caso de producción

Aire

Nm3/h

Lox

Nm3/día

Lin

Nm3/día

Lar

Nm3/día

Gox

Nm3/día

Gan

Nm3/día

13560 26400 31200 2280 1022 - Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborada por Autor

Producción en toneladas del caso diario de producción.

Tabla 5 Producción en toneladas

Producción por día

Lox 38 tons/día

Lin 39 tons/día

Lar 4 tons/día

Gox 35 tons/día

Total 116 tons/día Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborada por Autor


2.4. Descripción del proceso

El presente proceso consiste en el trasvase y llenado de Nitrógeno Líquido desde el tanque

Tanque LIN Principal D7331 al tanque LIN Backup D7332 de modo manual.

Posteriormente este se convertirá en GAN (nitrógeno gaseoso) es usado como nitrógeno

de instrumentación, el suministro del LIN Backup es para los dispositivos neumáticos de

planta y demás punto de consumo tales son:

- Cold Box Y3210 y para Cold Box de Intercambiador Principal Y3110

- Sellos en las bombas de: LOX IC P3568 A/B, de transferencia a Semitrailers P7167

(LOX) P7367 (LIN) y P7567 (LAR), de Argón P4565 – P4566.

- Cajas Frías en los ingresos de Productos a Tanques, y en las cajas frías de salida de

productos desde los tanques.

- Válvulas de Tamices Moleculares.

- Gas de purga para conservar las celdas de los analizadores AT9350 AT9351

AT9370.

- Gas de sello en turbina de expansión X3471

- Gas de sello en Compresor Principal C1161 y Reciclo de Aire C1461

- Gan en general para el accionamiento de válvulas y para instrumentación neumática.

El operador se dirige al tanque LIN Backup y verifica el nivel si este se encuentra en un

porcentaje < = 45 %, entonces el operador ejecuta la operación de trasvase y llenado.

El operador se dirige al área del tanque LIN principal abriendo la válvula manual de

succión HV 7391 de la bomba LIN Backup P7387 luego abre la válvula de retorno HV 7390

al tanque Principal de LIN D7331. El operador se dirige al sistema de válvulas del tanque

LIN Backup y abre la válvula manual HV7350D a un 25 % para enfriar la línea esperando

de 15 a 30 minutos y así la bomba P7387 alcance una temperatura -120°C. Verificando con

el sensor de temperatura infrarrojo posterior a esto cierra la válvula manual HV7350D.

El operador se dirige al área del tanque LIN principal y abre la válvula manual HV 7393

de descarga de la bomba LIN Backup P7387. Luego abre las válvulas de llenado superior e

inferior V7353, V7351 del tanque LIN Backup.

Estando en el sitio el operador verifica la presión inicial (PI7332) del tanque LIN Backup

si es > 8 bar bajar la presión abriendo la válvula HV7359 una vez alcanzada la presión cierra

la válvula. Se dirige el operador al área del tanque LIN principal y enciende la bomba de

LIN Backup P7387 verificando que suba la presión de la bomba (15 bar).


Luego el operador cierra la válvula manual HV 7390 del retorno al tanque D7331

principal y llena el tanque LIN Backup hasta 3400 mmwc. (LIT 7332.2). El operador durante

este tiempo verifica el nivel del llenado continuamente y procede apagar la bomba LIN

Backup P7387 y cierra las válvulas HV 7391 y finalmente se dirige al área del tanque LIN

Backup y cierra las válvulas manuales V7353 y V7351 de llenado del D7332 superior e

inferior.

Los controles del tanque LIN Backup por el operador cuando la planta está detenida y

cuando esté en funcionamiento es verificar que la presión del tanque se mantenga en 8 Bar

(PI7332=8Bar) y que el nivel se mantenga mínimo en 45% (LI7232, 2); de lo contrario

reponer el nivel.

2.4.1. Diagrama de proceso de operación.

Se presenta a continuación el diagrama de operaciones del proceso donde se muestran de

como suceden tan solo las principales operaciones e inspecciones.


Figura 2 Diagrama de proceso de operación. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado

por el autor

2.4.2. Diagrama de flujo de proceso.

A continuación, se muestra el diagrama de flujo de proceso para el trasvase y llenado de

nitrógeno líquido al tanque LIN Backup.


Figura 3 Diagrama de flujo de proceso. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el

autor


2.4.3. Diagrama de recorrido.

A continuación, se presenta el diagrama de recorrido de la línea de trasvase y llenado de

nitrógeno líquido del tanque LIN Backup.

Figura 4 Diagrama de recorrido. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor

2.5. Análisis Foda de la empresa

El análisis FODA tiene como objetivo el identificar, analizar y desarrollar los factores

internos como las Fortalezas y Debilidades de una empresa, así como los factores externos

como son las Oportunidades y Amenazas y de esta manera desarrollar el mejor plan

estratégico para maximizar el potencial de las Fortalezas y Oportunidades y minimizando

las Debilidades y Amenazas.

A continuación, se presenta en la figura 5 el análisis Foda de la empresa Linde Ecuador

S.A.


Figura 5 Análisis FODA. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor

2.5.1. Matriz Foda.

Se presenta el desarrollo de las principales estrategias del análisis Foda en la siguiente

matriz.


Figura 6 Matriz FODA. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor

2.6. Descripción específica del problema

El tanque LIN Backup D7332 es un tanque de almacenamiento de nitrógeno líquido con

la función de ser un nitrógeno de instrumentación que permita el accionamiento del sistema

de control neumático de la planta como una fuente ininterrumpida cuando se presentan las

paradas de planta.

La capacidad del tanque LIN Backup D7332 es de 8 toneladas teniendo una duración

aproximadamente de 24 horas como suministro de nitrógeno instrumentación para el

accionamiento de válvulas e instrumentación neumática de la planta. Uno de los controles

importantes del tanque LIN Backup es el nivel del llenado el mismo que debe tener una

reposición cuando alcance un nivel del 45%.

Actualmente el proceso de llenado del tanque LIN Backup D7332 es ejecutado por los

operadores de planta los cuales realizan diferentes maniobras para esta operación, teniendo

como factores importantes para este proceso el tiempo de duración y los parámetros de

trabajo.

El sistema de trasvase y llenado del tanque LIN Backup D7332 es manual lo que hace

incurrir en las fallas o errores humanos por lo que ciertas operaciones del proceso son de

forma concurrente. El operador debe mantener su atención prevista en cuanto al nivel del


tanque para su reposición oportuna actualmente este es una de las principales causas por el

cual es ineficiente el proceso de control y llenado del tanque.

Existen algunos eventos que se presentan al ejecutar la actividad, el operador establece

sus parámetros de trabajo como la presión del tanque. La presión de trabajo debe ser 8 bar

caso contrario el operador debe bajar la presión del tanque. Para esto el tiempo de duración

es muy variante es decir de acuerdo con las condiciones del operador y ambientales.

Durante este proceso se evidencia que existen pérdidas de producto (nitrógeno líquido)

como en los siguientes puntos: el operador debe esperar hasta que se enfrié la bomba P7387

hasta -120°C teniendo un tiempo aproximado de media hora. En este caso el operador enfría

la línea antes de encender la bomba abriendo la válvula manual HV 7350D en un 25% y así

reducir el tiempo en un aproximado de 15 minutos venteando producto al ambiente. Sino se

espera el tiempo especificado de la bomba para su enfriamiento puede causar fallas internas

en la bomba al no cumplir las condiciones seguras de funcionamiento.

Como se puede apreciar en la descripción de los detalles en base al problema a lo largo

de la operación de trasvase y llenado del nitrógeno líquido al tanque LIN Backup el operador

incurre en los errores o fallas cada vez que se realiza el llenado siendo un proceso poco

eficiente. Causando posibles problemas sino se mantiene el nivel del tanque en 3400 mmwc

(92,2%; 7364 kg) para suministrar el nitrógeno instrumentación al sistema neumático de la

planta general durante las paradas de planta como el gran impacto económico sino se

satisface la demanda.

2.7. Análisis de datos del problema

Mediante la descripción específica del problema para el trasvase y llenado del tanque

LIN Backup se registra las principales causas de una frecuencia de cinco llenados en base a

la investigación de campo y entrevista realizada en la planta ASU de Linde Ecuador S.A.

Tabla 6 Ineficiencia del control y llenado del tanque LIN Backup

Problema: Ineficiencia del control y llenado del tanque LIN Backup

Causas Frecuencia

Retrasos en la reposición del porcentaje de nivel del tanque 5

No bajar la presión del tanque a lo especificado 3

No se espera el tiempo de enfriamiento de la bomba

especificado

2

Fuga de producto 1

Condiciones climáticas en que se debe realizar el llenado 2

No se sigue el instructivo en el control del tanque LIN

Backup

4


Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor

2.8. Diagramas causa – efecto

El diagrama Causa – Efecto es una herramienta de análisis que permite organizar,

priorizar y procesar mejor las principales causas de la Ineficiencia del proceso de trasvase y

llenado del tanque LIN Backup. Agrupándolas por categorías en este caso Maquinarias,

Medio Ambiente, Mano de Obra y Método. A continuación, se presenta en la figura 7 el

diagrama Causa – Efecto.

2.9. Diagrama de pareto

En la siguiente matriz de frecuencia de Diagrama de Pareto se presenta las principales

causas de la ineficiencia del proceso de trasvase y llenado del tanque LIN Backup. Ordenado

de mayor a menor según el número de frecuencia con respectivo porcentaje en este caso los

presentados en los llenados del tanque LIN Backup.

Figura 7 Diagrama Causa-Efecto. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor


Tabla 7 Matriz de Frecuencia de Diagrama de Pareto

Causas Frecuencia %

Frecuencia

Frecuencia

acumulada

% Frecuencia

acumulada

Retrasos en la

reposición del

porcentaje de nivel del

tanque

5 29% 5 29%

No se sigue el

instructivo en el control

del tanque LIN Backup

4 24% 9 53%

No bajar la presión del

tanque a lo especificado

3 18% 12 71%

No se espera el tiempo

de enfriamiento de la

bomba especificado

2 12% 14 82%

Condiciones climáticas

en que se debe realizar

el llenado

2 12% 16 94%

Fuga de producto 1 6% 17 100%

Total 17 100%


Figura 8 Gráfico de Pareto. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor


En la figura 8 del Grafico de Pareto se puede visualizar casi el 80% de las consecuencias

están concentradas en; el retraso de la reposición del porcentaje de nivel del tanque (29%),

No se sigue el instructivo en el control del tanque LIN Backup (24%) y No se baja la presión

del tanque a lo especificado (18%). Perteneciente a la categoría Mano de Obra esto

demuestra que todos los esfuerzos de mejora deben estar enfocados a los operadores y su

operación.

2.9.1. Técnica de los 5 porqué.

Con el desarrollo de la técnica de los “5 porqué” a través de la entrevista realizada en

campo a los operadores de planta. Se profundiza en las razones de forma clara y especifica

del retraso en la reposición del nivel del porcentaje de nivel del tanque.

Tabla 8 Técnica de los "5 por qué"

Análisis Causa- raíz

Categoría Causa Técnica de los “5

porque”

Razones

Mano de

obra

Retrasos en la

reposición del porcentaje

de nivel del tanque

¿Por qué hay retrasos en

la reposición del porcentaje

del nivel del tanque?

Es una

operación

manual que se

ejecuta en

planta y

requiere del

operador para

la supervisión

y control.

Frente a un

diseño de

planta

automatizada


2.9.2. Impacto económico del problema.

El análisis del impacto económico se referencia en la investigación de campo de la Planta

ASU de Linde Ecuador S.A. del proceso manual de trasvase y llenado del tanque LIN

Backup que se realiza actualmente. Como se evidencia la causa- raíz es la operación manual

de la que requiere la supervisión y control del operador para el llenado del tanque LIN

Backup. Generando como consecuencias el no poder suministrar de forma ininterrumpida

el nitrógeno instrumentación a la planta cuando se presentan las paradas de planta.

Entre los principales puntos a desarrollar como evaluación del impacto económico son:

Demanda de producto (ANDEC):


Acerías Nacionales del Ecuador (ANDEC S.A.) es uno de los principales clientes de

Linde Ecuador S.A. al cual suministra Oxigeno Gaseoso (GOX) de forma ininterrumpida

desde la planta productora ASU. Esto con lleva que frente a las paradas de planta que

presente Linde Ecuador S.A. el nitrógeno instrumentación del tanque LIN Backup debe ser

suministrado de manera oportuna para el accionamiento de válvulas e instrumentación

neumática.

Mano de obra

Se calcula el costo de la mano de obra dentro de un promedio de 8 horas de planta parada

hasta el arranque de la planta de producción.

Energía eléctrica

Se calcula el costo de la energía eléctrica al arranque de la planta de producción.

Se presenta la tabla con la información de los costos durante una parada de planta

relacionada a la falta de suministro oportuna e interrumpida de nitrógeno de

instrumentación a la planta del tanque LIN Backup.

Tabla 9 Cuantificación de costos una parada de planta

Costos

Demanda de producto

(ANDEC)

$100.000,00

Mano de obra $552,08

Energía eléctrica $4.762,01

Total $ 105.314,09 Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor

Durante las horas de planta detenida se realizan los costos monetarios por pérdidas de

producción en relación con los tres productos.

Tabla 10 Costos de productos

Costo por producto

Unidad LOX LIN LAR

m3 $ 0,25 $ 0,16 $0,85 Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor

Tabla 11 Costos Totales

LOX $ 26.328,52

LIN $ 16.850,25

LAR $ 89.516,97

Total $ 132.695,75 Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor


2.9.3. Diagnóstico.

Para el presente estudio se ha realizado la cuantificación del impacto económico del

proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido al tanque LIN Backup a estos incurren

los costos por parada de planta como consecuencia de no poder suministrar el nitrógeno de

instrumentación a todo para el accionamiento sistema de válvulas y sistema neumáticos de

la planta. Al no realizar la reposición del nivel del tanque especificado a tiempo por ser

ejecutada como una operación manual que requiere mantener la supervisión y control de

proceso de llenado por parte de los operadores que en conjunto con las demás causas

presentadas de los posibles fallos o errores de la mano de obra dan lugar a la ineficiencia

del control y el llenado del tanque.

Analizando todos los aspectos presentados se concluye que el valor de los costos al no

poder suministrar el nitrógeno de instrumentación de forma oportuna e ininterrumpida en

caso de paradas de planta se presenta por un valor de $ 132.695,75 dólares.

Capítulo III


Conclusiones y Recomendaciones

3.1. Planteamiento de solución al problema

Con la descripción presentada en el capítulo anterior se puede verificar la situación actual

del proceso manual que realizan los operadores de planta para el trasvase y llenado de

nitrógeno líquido del tanque LIN Backup. Considerando los controles del tanque y del

proceso de trasvase como son el nivel, presión, temperatura de la bomba, presión de bomba

que se verifican visualmente en los manómetros analógicos instalados y sensor infrarrojo de

temperatura. En el proceso se han registrado algunas causas siendo la principal de acuerdo

con el número de concurrencia es el retraso de reposición del nivel del tanque dado que los

operadores indican que al ser un proceso manual requiere un monitoreo continuo durante el

tiempo de llenado que tome realizar la operación además de tener conciencia que al ser un

líquido criogénico por su naturaleza se debe cumplir condiciones específicas y no como un

bombeo normal de un líquido.

Alcanzando un posible alto riesgo en los casos de paradas de planta no suministrar el

nitrógeno instrumentación de forma oportuna e inmediata al sistema de válvulas e

instrumentación neumática general de la planta que pueden traer posibles problemas en el

suministro de Oxígeno Gaseoso (GOX) al cliente desde la planta productora Planta ASU.

Por lo cual ante lo expuesto se propone la automatización con el desarrollo de la parte

operativa del proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido del tanque LIN Backup

asegurando un mejor manejo, control y supervisión del proceso, la protección de los

dispositivos y equipo y seguridad de los operadores resultado un proceso eficaz y eficiente.

Es importante mencionar que para la automatización se ha desarrollado la parte operativa

Para esto se evaluó el proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido del tanque LIN

Backup para conocer la operación que se desarrolla para ello se consultaron los documentos

disponibles como el Instructivo y revisión del actual diagrama de tuberías e instrumentación

(P&ID) para comprender de manera clara la instrumentación y el manejo de las válvulas que

conforman la línea de trasvase y llenado. En conjunto con el soporte de los técnicos de

planta se realizó el seguimiento del llenado manual en planta en la cual se hicieron

anotaciones de las observaciones para entender mejor cada etapa del proceso y la revisión

del diagrama de tuberías e instrumentación basado en el Instructivo.

Se identificó la función de la instrumentación y control del proceso manual actual para el

proceso de llenado del tanque LIN Backup con esto se permitió saber el estado en el que se

encuentran las válvulas, bomba, indicadores de presión, nivel, etc. A continuación, se

presenta la tabla 12 con la descripción actual de la instrumentación.

Tabla 12 Condiciones actuales de la instrumentación

Tag Función Descripción Observaciones

HV 7391 Válvula manual de succión de

la bomba P7368

Válvula globo de

cuerpo de bronce con

unión de tubo de acero

inoxidable. DN 50,

presión de trabajo 725

psi

Buen estado

HV 7390 Válvula manual de retorno al

tanque LIN principal D7331

Válvula globo cuerpo

acero inoxidable y

encimera de bronce de

bronce. DN 25, presión

de trabajo 725 psi

Buen estado

HV 7393 Válvula manual para

enfriamiento de la bomba P

7368

Válvula globo de

cuerpo de bronce con

unión de tubo de acero

inoxidable. DN 40,

presión de trabajo 725

psi

Buen estado

V7353 Válvula manual para llenado

superior del tanque LIN

Backup


acero inoxidable y



de trabajo 725 psi

Buen estado

V7351 Válvula manual para llenado

inferior del tanque LIN

Backup


acero inoxidable y



de trabajo 725 psi

Buen estado

HV7359 Válvula manual de soplado de

gas


acero inoxidable y



de trabajo 725 psi

Buen estado

HV 7350

D

Válvula de venteo para

enfriamiento de la línea


acero inoxidable y



de trabajo 725 psi

Buen estado

HV 7392 Válvula manual de purga Válvula globo cuerpo

acero inoxidable y



de trabajo 725 psi

Buen estado


Conclusiones y Recomendaciones 32

I 7332 Indicador de presión del

tanque

Conjunto de

manómetro combinado

- Indicador de diferencial de

presión

0-8800mmwc

- Indicador de

presión

0-25 kg/cm2 (g)

Buen estado

LIT

7332.2

Indicador de nivel del tanque

PIT 7332 Transmisor de presión Rango de presión: -300

a 300 psi Salida del

transmisor: 4-20mA

Buen estado

LIT

73322

Transmisor de nivel Buen estado

PT 7387 Bomba criogénica Producto: LIN

Temp.: -196°C

Máxima presión de

trabajo a temperatura

ambiente: 40 bar

Revoluciones: 7330

RPM

Densidad: 0.812

kg/dm3

Flujo: 380 l/min

Buen estado

PI 7381.2 Indicador de presión a la

salida de la bomba

Rango de 0 a 60 psi /

kPa

1/4 pulg. NPT

Buen estado


Además, se describió de forma específica el proceso de llenado con el paso a paso según

lo soportado en el Instructivo con el manejo y control de válvulas, sensores, bomba, etc. Se

presenta a continuación el Instructivo actual en la imagen 3.



Figura 9 Instructivo de llenado de tanque D7332 LIN Backup. Información tomada de Linde Ecuador S.A.

Elaborado por el autor



La continua retroalimentación por parte de los técnicos permitió profundizar y desarrollar

un proceso más eficiente para el trasvase y llenado de nitrógeno líquido del tanque LIN

Backup, así como conociendo la función de cada elemento necesarios para el proceso de

llenado automático que permita reducir el tiempo al poder realizar de forma simultáneo el

manejo de las válvulas y ser un proceso estandarizado para cualquiera operador que requiera

realizar esta operación.

3.2. Costos de implementar la solución

Ver en el anexo 2 se presenta el listado de instrumentación necesaria para el desarrollo

de la parte operativa en la automatización para el trasvase y llenado del tanque LIN Backup.

A continuación, se detalla el valor de la implementación para la adquisición de los

materiales como es la instrumentación necesaria y el montaje de los mismos en planta.

Tabla 13 Costo de Implementación

Detalle Costos

Materiales

(instrumentación)

$ 8900

Mano de obra $ 500

Total $9412 Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor

3.3. Análisis y Beneficios de la propuesta de solución (Comparación de situación

actual versus propuesta)

Se presenta el siguiente cuadro comparativo del método para el proceso de llenado

manual actual realizado localmente y el método propuesto para el llenado remoto del tanque

LIN Backup desde el SCADA. A través del desarrollo de la parte operativa de la

automatización permite al operador desarrollar de forma más segura y oportuna el proceso

en el momento que se requiere reduciendo no solo el tiempo de llenado total sino el recorrido

in situ

Tabla 14 Cuadro Comparativo

Descripción Método actual Método propuesto

Para empezar el

proceso de llenado

después de verificar la

presión y el nivel del

tanque es el

enfriamiento de la línea

hacia el tanque y bomba

LIN Backup P7368

Abrir la válvula manual de

succión de la bomba HV 7391

Verificar que la válvula

automática 7391 se

mantenga abierto caso contrario abrirla.

Abrir la válvula manual de

retorno de la bomba HV 7390

hacia el tanque LIN principal

D7331.

Abrir la válvula

automática de retorno 7390

hacia el tanque principal

D7331.



Esperar hasta que de enfrié

la bomba alcanzando una

temperatura de -120°C. Para

esta operación el operador

abre la válvula HV7349D y

así reducir el tiempo de

enfriamiento. Verificar con el

sensor infrarrojo de

temperatura en sitio

Esperar media hora hasta

que se enfrié la bomba a -

120°C. Verificar el

transmisor de temperatura a

la salida de bomba P7368.

Para esto caso se instalará un

sensor de temperatura a la

salida de la bomba

localmente.

Abrir las válvulas

para que se proceda el

trasvase del nitrógeno

líquido. Además de

bajar la presión del

tanque según los

parámetros de

operación

Hasta eso abrir la válvula

manual 7393 de descarga de la

bomba LIN Backup

Mientras tanto abrir las

válvulas automáticas de

llenado superior e inferior

respectivamente V7353,

V7351 del tanque

Luego trasladarse al tanque

LIN Backup para abrir las

válvulas de llenado superior e

inferior respectivamente

V7353, V7351.

Abrir la válvula

automática 7349 para bajar

la presión del tanque LIN

Backup a 8 bar (PIT 7332).

Cerrar la válvula

automática 7349 una vez

alcanzada la presión. La

válvula automática 7349 es

con posicionador para

controlar la apertura del

venteo del tanque.

Bajar la presión del tanque

a 8 bar (PIT 7332) abriendo la

válvula HV7359 según la

operación del operador,

aunque no se especifica según

el instructivo.

Abrir la válvula

automática 7393 de descarga

de la bomba. Esta válvula

automática es con

posicionador para controlar

el cierre de válvula y llenar el

tanque.

Asegurarse de una

vez encendida la bomba

mantener la presión de

trabajo indicada

Trasladarse al tablero

eléctrico y encender la bomba

LIN Backup P7368

Encender la bomba LIN

Backup P7368.

Verificar que suba la

presión de la bomba a 15 bar

(PI 7381)

Cerrar la válvula

automática de retorno 7390

cuando la presión de la

bomba esté entre 8 a 10 bar.

Cerrar la válvula manual HV7390 de retorno al tanque

D7331

Para verificar que suba la presión de la bomba a 15 bar

(PIT 7381.2) y se controle

una vez encendida. El

control lógico hará que la

válvula automática 7393 se

cierre gradualmente

Llenado del tanque

LIN Backup

Trasladarse al tanque LIN

Backup y esperar el llenado

hasta 3400 mmwc.

Esperar que el nivel del

tanque llegue al 98% (LIT

7332)



Mantenerse en el sitio

verificando el indicador de

nivel LIT 7332.2

Apagar bomba y

válvulas que permiten el

trasvase del nitrógeno

liquido

Trasladarse al tablero

eléctrico y apagar la bomba

P7368

Apagar la bomba P7368

Cerrar las válvulas de

llenado superior e inferior del

tanque V7353, V7351 y la

válvula manual de succión

H7391.

Cerrar las válvulas

automáticas de llenado

superior e inferior V7335,

V7353. Y la válvula de

descarga de la bomba 7393. Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor

3.4. Implementación de propuesta de solución

A continuación, se presenta la descripción general del proceso propuesto para el paso a

paso del trasvase y llenado del tanque LIN Backup para la operación automática en conjunto

del diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) modificado con la instrumentación

necesaria.

Figura 10 Instructivo propuesto del proceso de llenado tanque D7332 LIN Backup. Información tomada

de investigación de campo. Elaborado por el autor

Diagrama de Tuberías E Instrumentación (P&ID) Actual



A continuación se presenta los diagramas de tuberías e instrumentación para identificar

los instrumentos que son partes del proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido con

un círculo verde.



Figura 11 Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup actual. Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborador por el autor



Figura 12 Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup actual parte 2. Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborador por el

autor



Diagrama De Tuberías E Instrumentación (P&ID) propuesto

En el siguiente diagrama de tubería e instrumentación propuesto se ha identificado los instrumentos que son partes del proceso y los cambios

realizados con tono turquesa con la respectiva señalización:

Figura 13 Señalización de instrumentación propuesta. Información tomada de investigación de campo. Elaborado por el autor



Figura 14 Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup propuesto. Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborador por el

autor

1

2 3

4

5 6



Figura 15 Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup propuesto parte 2. Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborador

por el autor.

7

8

9



3.5. Factibilidad de la propuesta de solución

La factibilidad de la propuesta de solución se evaluará de acuerdo con la relación del

costo-beneficio que permite obtener el rendimiento de un proyecto o negocio.

El análisis del costo-beneficio es un proceso que, de manera general, se refiere a la

evaluación de un determinado proyecto, de un esquema para tomar decisiones de cualquier

tipo. Ello involucra, de manera explícita o implícita, determinar el total de costos y

beneficios de todas las alternativas para seleccionar la mejor o más rentable. Este análisis se

deriva de la conjunción de diversas técnicas de gerencia y de finanzas con los campos de las

ciencias sociales, que presentan tanto los costos como los beneficios en unidades de

medición estándar usualmente monetarias para que se puedan comparar

directamente.(Aguilera, 2017)

Se determinará de la siguiente manera:

- Los costos relacionados a las pérdidas del impacto económico del proyecto con un valor

de $132.695,75

- Los beneficios relacionados a la inversión de implementación de la propuesta del

proyecto siendo un valor de $ 9.412

Si el costo-beneficio es > 1, es proyecto es viable.

Si el costo-beneficio es = 1, el proyecto ni gana ni pierde

Si el costo-beneficio es > 1, es proyecto no es viable.

Calculo:

132.695,75

9.412=14,10

Se evidencia que el valor de la relación costo-beneficio es de 14,10 siendo así superior a

1, por lo tanto, el proyecto es viable. Es decir, que por cada dólar invertido en la presente

propuesta la empresa obtiene $13.10 de ganancia.

3.6. TIR (tasa interna de retorno)

Se ha determinado los flujos de caja efectivo en la siguiente tabla 15 proyectado en 12

meses y de esta manera realizar los indicadores de factibilidad económica para el presente

proyecto.

Para lo cual los ingresos se han determinado para este proyecto en relación con minimizar

el posible riesgo de multa que enfrentaría la empresa Linde Ecuador S.A. por parte del



cliente y los egresos están relacionados a los gastos por concepto de mantenimientos

preventivos del proceso.

Tabla 15 Flujo de caja efectivo

Inversiones para el proyecto Flujo Neto

de Efectivo Meses de Ingresos Egresos Fija Diferid

a

Cap. de

trab.

operación totales* totales

0 -$9.412

1

200.000,0

1.500

$9.412,00 $189.088,0

2

200.000,0

1.500

$198.500

3

200.000,0

1.500

$198.500

4

200.000,0

1.500

$198.500

5

200.000,0

1.500

$198.500

6

200.000,0

1.500

$198.500

7

200.000,0

1.500

$198.500

8

200.000,0

1.500

$198.500

9

200.000,0

1.500

$198.500

10

200.000,0

1.500

$198.500

11

200.000,0

1.500

$198.500

12

200.000,0

1.500

$198.500

Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor

Constituye la tasa de interés a la cual se debe descontar los flujos de efectivos generados

por el proyecto a través de su vida económica para que estos se igualen con la inversión

(Canales, 2015).

Para calcular la tasa interna de retorno (TIR) se define a continuación:

Fn

(1+I)n

Donde,

Fn= flujo de caja en el periodo n



n= número de periodos

I= valor de la inversión inicial

Si el TIR es mayor a la tasa de descuento: TIR > k: se acepta el proyecto.

Si el TIR es menor a la tasa de descuento: TIR < k: se rechaza el proyecto.

Si el TIR es igual a la tasa de descuento: TIR = k: no pierde ni gana el proyecto.

Tabla 16 Cálculo de TIR

Flujo Neto

de Efectivo

-$9.412

$189.088,0

$198.500

$198.500

$198.500

$198.500

$198.500

$198.500

$198.500

$198.500

$198.500

$198.500

$198.500

20,13 % Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor

3.7. Tiempo de Recuperación de Inversión

El tiempo exacto que requiere una empresa para recuperar su Inversión inicial en un

proyecto. Se estima a partir de las Entradas de efectivo (Canales, 2015).

La fórmula está definida por:

PB Io

F

Tabla 17 Cálculo de PB

Flujo Neto

de Efectivo

Flujo Neto de

Efectivo

Acumulado Meses de

operación

0 -$9.412,00 -$9.412,00

1 $189.088,00 $179.676,00



2 $198.500,00 $378.176,00

3 $198.500,00 $576.676,00

4 $198.500,00 $775.176,00

5 $198.500,00 $973.676,00

6 $198.500,00 $1.172.176,00

7 $198.500,00 $1.370.676,00

8 $198.500,00 $1.569.176,00

9 $198.500,00 $1.767.676,00

10 $198.500,00 $1.966.176,00

11 $198.500,00 $2.164.676,00

12 $198.500,00 $2.363.176,00 Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor

El periodo de recuperación de la inversión es en 0,10 meses.

3.8. VAN (valor actual neto)

Muestra los beneficios netos generados por el proyecto durante su vida útil después de

cubrir la inversión inicial y obtenida la ganancia requerida de la inversión (Canales, 2015).

Para calcular el Valor Actual Neto (VAN) se determina de la siguiente manera:

VAN=-IoFn

(1+k)+

Fn

(1+k)2+…+

Fn

(1+k)n

Donde,

Fn= flujo de dinero

Io= Inversión inicial

n= número de periodos

k= tasa de interés activa anual (10%), (0,08% mensual)

Tabla 18 Cálculo de VAN

Meses

de

Costo

s

totale

s

Beneficio

s

totales

Factor de

actualizació

n

Costos

actualizad

os

Beneficios

actualizad

os

Flujo neto

de

Efectivo

act.

operació

n

($) ($) 0,08% ($) ($) ($)

0 0 0 1,000 0,00 0,00 0,00

1 10.91

2

200.000 0,999 10.903,28 199.840,13 188.936,85

2 1.500 200.000 0,998 1.497,60 199.680,38 198.182,78

3 1.500 200.000 0,998 1.496,41 199.520,77 198.024,36

4 1.500 200.000 0,063 93,90 12.520,00 12.426,10

5 1.500 200.000 0,996 1.494,01 199.201,92 197.707,90

6 1.500 200.000 0,016 23,61 3.147,56 3.123,95

7 1.500 200.000 0,994 1.491,63 198.883,58 197.391,95



8 1.500 200.000 0,994 1.490,43 198.724,60 197.234,16

9 1.500 200.000 0,993 1.489,24 198.565,74 197.076,50

10 1.500 200.000 0,993 1.489,24 198.565,74 197.076,50

11 1.500 200.000 0,992 1.488,05 198.407,02 196.918,96

12 1.500 200.000 0,991 1.486,86 198.248,42 196.761,56

Total 25.91

2

2.400.00

0

24.444,27 2.005.305,8

5 1.980.861,5

8 Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor

Al realizar la evaluación de los indicadores de factibilidad económica el análisis se lo ha

cuantificado en 12 meses, año calendario durante el año 2021. La inversión inicial es de $

9.412,00 con una tasa de interés activa del 10% tomada del Banco Central, 0.08% mensual.

Se concluye que el presente proyecto la Tasa Interna de Retorno (TIR) es 20,13% frente al

valor de tasa de descuento mensual 0,08% el proyecto es viable.

El Valor Actual Neto (VAN) es de 1.980.861,58 siendo este valor presentado superior al

valor de la inversión, es decir el proyecto de automatización de la línea de trasvase y llenado

de nitrógeno líquido del tanque LIN Backup de la empresa Linde Ecuador es favorable

obteniendo el tiempo de recuperación de la inversión en 0,10 meses es decir antes de cumplir

el primer mes debido a que el proyecto enfrenta reducir al mínimo riesgo las grandes

pérdidas monetarias por fallas del suministro a la demanda frente a una inversión favorable

y rentable.

3.9. Conclusiones

Mediante la investigación de campo realizado en la línea de trasvase y llenado de

nitrógeno del tanque LIN Backup se describió de forma clara el actual proceso manual y

local que ejecutan los operadores obteniendo así información específica de la función de

cada uno de los elementos (válvulas, sensores, bombas, etc.) que son parte del proceso.

Además del soporte de esta información con la guía del diagrama de tuberías e

instrumentación (P&ID) del tanque LIN Backup para la compresión e interpretación de la

ubicación de cada elemento.

La aplicación de las herramientas de análisis de causa- raíz se evaluó que la principal

causa en la que incurre la ineficiencia del proceso de trasvase y llenado en una frecuencia

como muestra de cinco llenados es el retraso en la reposición del nivel del tanque debido

que es un proceso manual y local que requiere de la supervisión y control continuo del

operador frente a un diseño de planta automatizado.

La evaluación de impacto económico del proyecto es de $132.695,75 dado al principal

factor que es alto riesgo de demanda por el cliente ANDEC al no poder suministrar el



nitrógeno instrumentación de forma oportuna e inmediata al sistema de válvulas e

instrumentación neumática general de la planta en casos de parada de planta y mantener el

suministro de Oxígeno Gaseoso (GOX) al cliente desde la planta productora Planta ASU.

Se realizó el actual proceso para el trasvase y llenado de nitrógeno líquido al tanque LIN

Backup de forma remota con la implementación del cambio de la instrumentación necesaria

como válvulas y sensores además de la especificación del tipo de válvulas y función. En el

diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque LIN Backup se realizó la

propuesta de la nueva instrumentación para el proceso.

El costo de implementación de la propuesta está valorado en $ 9.412,00, para esto se

determinó la evaluación de la factibilidad económica obteniendo la Tasa Interna de Retorno

(TIR) un valor de 20,13% superior al valor de tasa de descuento mensual 0,08% y el Valor

Actual Neto (VAN) de 1.980.861,58 siendo este valor presentado superior al valor de la

inversión como un tiempo de recuperación de la inversión de 0,10 meses es decir en el primer

mes.

3.10. Recomendaciones

Se recomienda que con el objetivo de mejorar y reducir al mínimo las pérdidas de

producto durante el proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido ubicar un asilamiento

como lana mineral en toda la línea de tuberías desde el tanque LIN principal al hasta LIN

Backup.

Además, realizar el mantenimiento preventivo de forma periódica en todo el sistema de

instrumentación de la línea como válvulas, sensores y bombas para así mantener la

confiabilidad del proceso de trasvase y llenado del tanque LIN Backup.

ANEXOS

Anexos 50

Anexo n° 1

Ubicación geográfica LINDE ECUADOR S.A.

Información tomada de Google Maps 2020. Elaborado por autor.

Anexos 51

Anexo n° 2

Proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido tanque LIN Backup


Anexos 52

Anexo n° 3

Listado de instrumentación

Instrumentación Descripción Tipo Material Size

Presión de

trabajo

Válvula

automática

UV 7391

Válvula de succión de

la bomba P7368

Válvula globo

on/off con

actuador

neumático

Acero

inoxidable

DN50 presión de

trabajo de

válvulas hasta

725 psi

Válvula

automática

UV 7390

Válvula de retorno al

tanque LIN principal

D7331

Válvula globo

on/off con

actuador

neumático

Acero

inoxidable

DN25 presión de

trabajo de

válvulas hasta

725 psi

Válvula

automática

UV 7393

Válvula para

enfriamiento de la

bomba P7368

Válvula globo

actuador

neumático con

posicionador

Acero

inoxidable

DN40 presión de

trabajo de

válvulas hasta

725 psi

Válvula

automática

UV 7353

Válvula para llenado

superior del tanque

LIN Backup

Válvula globo

on/off con

actuador

neumático

Acero

inoxidable

DN25 presión de

trabajo de

válvulas hasta

725 psi

Válvula

automática

UV 7351

Válvula manual para

llenado inferior del

tanque LIN Backup

Válvula globo

on/off con

actuador

neumático

Acero

inoxidable

DN25 presión de

trabajo de

válvulas hasta

725 psi

Válvula

automática

UV 7349

Válvula de detección

de nivel de liquido

Válvula globo

actuador

neumático con

posicionador

Acero

inoxidable

DN15 presión de

trabajo de

válvulas hasta

725 psi

Anexos 53

Sensor de

temperatura

Sensor de temperatura a la salida de la bomba

P7368

RTD (PT100) N/A N/A


Anexos 54

Anexo n° 4

Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) propuesto del tanque LIN Backup


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