La gerencia de la energía y gestión energética en la industria cementera

I. Introducción

La Gerencia moderna debe ser integral. Ya no solo se deben gerenciar las personas, los procesos y los recursos productivos en las organizaciones. En la estructura de costos de producción industrial, la energí­a cada vez más tiene una participación importante. Hoy en dí­a, la participación de la de la energí­a en la estructura de costos de una industria como la cementera supera los costos de mano de obra, incluso de la materia prima.

Nótese que un 46% de los costos de producción está dado por los recursos energéticos, tanto eléctrico como térmico, mientras que la mano de obra y la materia prima se sitúan en un 15 y 12% respectivamente. Lo anterior es una muestra clara que la energí­a debe gerenciarse con el mismo í­mpetu y dedicación que los otros componentes, tanto fijos como variables, de la torta productiva. Esta situación pone en evidencia a la Gestión Energética como Herramienta útil y esencial para administrar la energí­a, desde su presupuestación, adquisición y uso final. Sin duda, una industria cementera competitiva por la eficiencia energética, será una industria que minimice el impacto en la canasta energética nacional, ayudando a la preservación del medio ambiente y la seguridad y disponibilidad de los recursos energéticos en el paí­s.

II. Sistemas de Gestión de la Energí­a en el marco de la gerencia de la energí­a

Definición
Un Sistema de Gestión de la Energí­a (SGEn) es una metodologí­a para lograr la mejora sostenida y continua del desempeño energético en las organizaciones en una forma costo-efectiva. La implementación de un SGEn no debe entenderse como un objetivo por sí­ mismo, sino que el objetivo es la mejora del desempeño energético, a partir de los resultados de las acciones implementadas en todo el sistema. Entendida de este modo, la efectividad de un SGEn dependerá en gran medida del compromiso y disponibilidad de todos los actores involucrados en la organización para gestionar el uso y el costo de la energí­a, además de realizar los cambios que sean necesarios en el dí­a a dí­a para facilitar estas mejoras y la reducción en los costos.

Etapas
La implementación de un SGEn se compone de las siguientes etapas:

Planificar: Se refiere a las actividades asociadas a conducir el diagnóstico de desempeño energético y establecer la lí­nea base, los indicadores de desempeño energético (IDEn), los objetivos, las metas y planes de acción necesarios para lograr los resultados que pretenden mejorar el desempeño energético de acuerdo con la polí­tica energética de la organización.
Hacer: Considera las actividades relacionadas con la implementación de los planes de acción en materia de gestión de la energí­a.
Verificar: Consiste en realizar el seguimiento y la medición de los procesos y de las caracterí­sticas claves de las operaciones que determinan el desempeño energético en relación con las polí­ticas y objetivos energéticos informando los resultados alcanzados.
Actuar: Implica la toma de acciones para mejorar en forma continua el desempeño energético y el SGEn.

III. Implementación de la etapa de planeación de SGEn en la industria cementera

El primer ejercicio a desarrollar en la implementación de un SGEn es la Caracterización Energética dentro de la etapa de planeación energética. En una industria cementera tipo, la Caracterización Energética nos va a permitir determinar los Usos de Energí­a Significativos (USEn), los cuales se desagregan de acuerdo al diagrama de Pareto de la figura 1 para energí­a eléctrica y también para gas natural.

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Posteriormente, y luego de identificar los más importantes consumidores de la industria, se procede a determinar cuáles son procesos más importantes y los flujos de energí­a y producción, plasmados en un Diagrama Energético Productivo. Esta herramienta es clave para estructurar la arquitectura de medición de energéticos, que será el pilar para la construcción de las Lí­nea Bases del Desempeño Energético (LB). Es este diagrama el que nos indicará donde instalar los medidores de energí­a necesarios para aplicar el control y verificación de la etapa de Monitoreo del Desempeño Energético.  La figura 2 muestra la aplicabilidad de esta herramienta al permitir ubicar los medidores de energí­a para controlar, mí­nimo, el 80% de la energí­a.

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Luego de definir las áreas claves de la empresa para el control operacional de la eficiencia energética, se deben definir las Lí­neas Bases del Desempeño Energético tanto a nivel de empresa como los USEn claves. El estándar ISO 50.006, perteneciente a la familia de normas ISO 50.001 dedicadas a la Gestión Energética, define las directrices para estructurar Lí­neas Bases que reflejen fielmente el comportamiento del consumo de energí­a en función de las variables más representativas del desempeño energético. La Lí­nea Base más utilizada, es aquella que relaciona de forma lí­nea la energí­a con la producción mediante un modelo del tipo:

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Donde E es Consumo Energético, P es la producción del proceso, m es la pendiente de la relación E y P, la cual refleja el Índice de Consumo Tecnológico (ICT) y E0 es la Energí­a No Asociada a la Producción (ENAP).

Este modelo matemático indica que tanto varí­a el consumo energético con respecto a las variaciones en la producción. De esta forma una correlación fuerte (R2), refleja una gran dependencia del consumo energético con las variaciones de producción, por el contrario, una baja correlación significa que el consumo energético no depende principalmente de la producción, sino de otras variables como la eficiencia energética, por ejemplo, o en su defecto el tipo de producto terminado o ambas. La figura 3 muestra la Lí­nea Base (Roja) de energí­a eléctrica a nivel de empresa de una cementera. La regresión lineal para la obtención de este modelo, se construye a partir de una nube de datos donde se refleja la dispersión de diferentes consumos energéticos para diferentes niveles de producción. Esta dispersión refleja la falta de control sobre el consumo de energí­a para diferentes niveles de producción. Nótese en esta figura que la Lí­nea Verde, conocida como Target, es aquella que representa las mejores operaciones registradas para los mismos niveles o rangos de producción que la lí­nea roja. Estas operaciones deberí­an convertirse en un estándar gracias a la implementación de un SGEn.

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La lí­nea base que recoge todas las prácticas de operación, tanto las buenas y malas, se representa por el siguiente modelo:

• E(P) = 34.01P + 282.510 (kWh/dí­a)

Mientras que la lí­nea objetivo o target (verde), que representa solo las mejores prácticas se representa por:

• E(P) = 34.01P + 263.890 (kWh/dí­a)

La diferencia entre las ENAP de cada expresión, es el potencial de ahorro energético que solo con gerenciar la energí­a gracias a un SGEn se puede lograr con muy bajas inversiones. En este caso el potencial de ahorro está dado por 18.620 kWh/dí­a o 6.702.000 kWh/año.
Teniendo en cuenta la tarifa regulada de la empresa de $162/kWh, el potencial de ahorro económico diario es de $3.025.750/dí­a, equivalentes a
$ 1.104.398.750/ años.

Haciendo un ejercicio similar para energí­a térmica, es decir, aquella energí­a utilizada por los hornos de clinkerización como principales consumidores, el potencial de ahorro energético alcanzable con gestión energética es de 5.215 GJ/mes, 62.580 GJ/año, equivalentes a $230.416.384/año.

El presente ejercicio muestra, como solo gerenciando la forma que se utiliza la energí­a, podrí­amos lograr ahorros energéticos que se fundamentan en operar y mantener de forma eficiente los equipos y sistemas crí­ticos. 

De acuerdo a lo anterior, la siguiente tabla resume para esta empresa, el potencial de ahorro energético global y ambiental por aplicar un SGEn.

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IV. Presupuesto de energí­a

Luego de obtener los potenciales de ahorro energético mediante el análisis estadí­stico explicado anteriormente, se recomienda verificar la forma como se presupuesta la energí­a en la organización. Tradicionalmente, la energí­a se presupuesta basado en los consumos históricos promedio, y sobre estos aplicar un porcentaje de reducción estimado del benchmarking realizado con empresas del sector. Con esta nueva meta de consumo energético proyectado, y con la proyección de la tarifa mensual según los históricos, se obtiene un estimado del presupuesto energético que se debe estipular y luego controlar en el año fiscal siguiente. Esta metodologí­a tiene grandes desventajas:

• No tiene en cuenta el nivel de eficiencia del proceso.
• Se puede comprometer con el cumplimiento de una meta energética que simplemente el proceso de producción no puede cumplir, al menos que se cambie la tecnologí­a productiva
• Puede subvalorar el rendimiento energético del proceso, y por el contrario comprometerse con un presupuesto que puede aún optimizarse para mejorar los resultados del ejercicio financiero de la empresa.

Otro problema que existe con el método actual para el presupuesto de consumo de energí­a de la empresa es que no se puede determinar cuando la desviación ocurrida se debe a variaciones de la producción realizada y cuando se debe a variaciones de la eficiencia. Esto último solo puede determinarse cuando se presupuesta en función de una lí­nea base y cuando se analiza la desviación en función de la lí­nea base presupuestada.

Para solventar esto, la Gerencia Energética sugiere elaborar el presupuesto de energí­a con base a la Capacidad Media de Eficiencia (CME) del proceso productivo, o lo que es lo mismo, la Lí­nea Base ya conocida del proceso, para cada uno de los energéticos.

V. Medición y verificación del desempeño energético

Una tarea crucial de la Gerencia Energética en el marco de la implementación de un SGEn es la Medición y Verificación (M&V) del Desempeño, desarrollar un Diagnóstico Energético para identificar las oportunidades de ahorro energético de nula, media y alta inversión. No es objeto de este artí­culo técnico ahondar en diagnósticos, más sí­ en la metodologí­a para evaluar la efectividad de la implementación de estas medidas. Para esto, se ha incorporado una nueva norma ISO, la 50.015 para la Medición y verificación del Desempeño Energético de una organización, que complementa la norma ISO 50.006 para la elaboración de Lí­neas Bases, vistas al inicio del presente artí­culo. El estándar ISO 50.015 define

La Medición y Verificación (M&V) es un proceso que consiste en realizar un seguimiento de la medida para establecer de forma fiable el ahorro generado en una instalación dentro de un programa de gestión de la energí­a. El propósito de utilizar la M&V varí­a según los propietarios del proyecto y los promotores de eficiencia energética, pero a grandes rasgos, dentro de sus principales caracterí­sticas sirve para:

• Incrementar el ahorro de energí­a
• Referencia y apoyo a la realización de pagos
• Incentiva mejoras en el diseño, explotación y mantención
• de las instalaciones
• Incentiva mejoras en la gestión de los presupuestos de gasto energético

El ahorro no se puede medir de forma directa, puesto que representa la ausencia del consumo de energí­a. Por ese motivo, el ahorro se tiene que determinar comparando el consumo antes y después de la implementación de un proyecto de eficiencia energética, a la vez que se realizan los ajustes oportunos según la variación de las condiciones iniciales de consumo energético.

VI. Conclusión

La Gerencia Energética debe incluirse como unidad de control estratégica de las organizaciones, especialmente las energointensivas como la industria del cemento.  Los Sistemas de Gestión de la Energí­a son un procedimiento organizado, estructurado y trazable para lograr un adecuada Gerencia de la Energí­a. No tiene ninguna utilidad implementar proyectos de eficiencia energética sin la estructuración de unas Lí­neas Bases confiables y dicientes de la Capacidad Media de Eficiencia Energética de los procesos productivos. Los SGEn con la estructura de ISO 50.001 y el complemento de su familia de normas conexas; entre esas la 50.006 para Lí­neas Bases y la 50.015 para Monitoreo del Desempeño Energético; son los garantes que los proyectos de ahorro sean sostenibles en el tiempo, y facilitan la inserción en la implementación de los SGEn de Empresas de Servicios Energéticos (ESCO´s) que asuman riesgos al implementar proyectos de ahorro cobrados por los resultados del mismo Desempeño Energético. Las empresas del sector cementero son intensivas en uso de gas natural y carbón, principalmente en hornos. La falla de cualquiera de estos equipos, sin duda afectarí­a la confiabilidad de estos procesos de producción y por ende su competitividad. El M&V es el preámbulo a la implementación de una novedosa técnica de Mantenimiento que complementa perfectamente técnicas de mantenimiento como Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM por sus siglas en inglés) y el Mantenimiento Productivo Total (TPM por sus siglas en inglés). De manera integral, los SGEn como pilar de la Gerencia Energética, permiten definir planes de eficiencia energética cumplibles, de bajo costo, que apalanquen proyectos de inversión posteriores, y que garanticen una mayor confiabilidad de los procesos de producción a través de la garantí­a de reducción de costos de producción por la Eficiencia Energética.