empresa impuche

USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA

CARACTERIZACIÓN ENERGÉTICA

EMPRESA IMPUCHE

BELTRÁN GONZÁLEZ JAISON

ROMERO NAVARRO OSVALDO

Profesor.

JUAN CARLOS CAMPO

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ÁREA DE MECÁNICA

BARRANQUILLA

2014 - 2

y = 6,5596x + 36274 R² = 0,9546

40.000,00

49.000,00

58.000,00

67.000,00

76.000,00

85.000,00

94.000,00

1.500,00 2.500,00 3.500,00 4.500,00 5.500,00 6.500,00 7.500,00

Co

nsu

mo

KW

h

Producción unidades/mes

Series1

Lineal (Series1)

1. RECOLECCIÓN DE DATOS Y LÍNEA BASE

En la tabla 1. Se encuentran los valores de consumo en kW y producción en unidades de la

empresa IMPUCHE; dichos valores fueron recolectados durante 18 meses. A partir de estos

datos se realizara la línea base para su posterior filtrado de datos.

Meses Consumo KWh PRODUCCIÓN UNIDADES

ENERO 45.896,00 2.076,00

FEBRERO 58.962,00 3.109,00

MARZO 67.367,68 4.720,00

ABRIL 62.458,00 4.338,00

MAYO 67.151,36 4.508,00

JUNIO 65.309,44 4.304,00

JULIO 70.224,64 4.542,00

AGOSTO 73.538,56 5.634,00

SEPTIEMBRE 76.597,76 6.001,00

OCTUBRE 80.052,48 6.906,00

NOVIEMBRE 79.971,84 6.945,00

DICIEMBRE 69.839,36 4.864,00

ENERO 58.652,00 3.507,00

FEBRERO 75.518,72 6.003,00

MARZO 80.023,04 6.833,00

ABRIL 72.145,00 5.681,00

MAYO 83.456,00 6.725,00

JUNIO 79.236,00 6.825,00

Figura 1 Línea base del consumo de energía con todos los datos sin filtra

Tabla 1. Consumo de energía respecto la producción dada por mes de trabajo

De acuerdo con los datos de la tabla 1 se obtiene:

Consumo kWh total: 1.266.39988

Producción de unidades total: 93.52100 Consumo kWh promedio: 70355.54889 Producción de unidades promedio: 5195.611111

2. FILTRADO DE DATOS

De acuerdo con la figura 1, el consumo de energía en kWh corresponde al eje dependiente (eje

Y), y la producción de unidades corresponde a la variable independiente (eje X). Para encontrar

la desviación estándar de los datos de la tabla 1, se utiliza la siguiente ecuación:

√∑ ∑ ∑

( )

En donde de acuerdo con los datos de la tabla 1 se obtuvo:

∑

∑

∑

n = número de datos

Siendo “a” el punto de corte de la recta de la figura 1. (Línea base), con el eje Y (36274), o bien

la energía de consumo que no depende de la producción; por tanto “b” corresponde a la

pendiente de dicha gráfica (6,5596).

Por tanto la desviación estándar es:

2125,752282

El consumo de energía calculado con la producción de unidades debe dar una dar datos con

una recta de R2 igual a la unidad. Para determinar tal consumo, se utiliza la siguiente ecuación.

( )

2.1 FILTRADO PARA 3 DESVIACIONES ESTÁNDAR

Tomando los datos de la producción de unidades de la tabla 1, y obteniendo la energía

calculada en la tabla 2; en donde se grafican dos rectas para +3 y -3 desviaciones estándar con

el fin de obtener un primer barrido de los datos que te posiblemente salgan de dicho intervalo.

Dicho en otras palabras, cualquier dato de consumo de energía no sea se mantenga dentro del

siguiente rango:

Meses PRODUCCION UNIDADES

E calculado

E calculado +3 D std E calculado - 3D std

ENERO 2.076,00 49.891,73 56268,98644 43514,47276 FEBRERO 3.109,00 56.667,80 63045,05324 50290,53956

MARZO 4.720,00 67.235,31 73612,56884 60858,05516 ABRIL 4.338,00 64.729,54 71106,80164 58352,28796 MAYO 4.508,00 65.844,68 72221,93364 59467,41996 JUNIO 4.304,00 64.506,52 70883,77524 58129,26156 JULIO 4.542,00 66.067,70 72444,96004 59690,44636

AGOSTO 5.634,00 73.230,79 79608,04324 66853,52956 SEPTIEMBRE 6.001,00 75.638,16 82015,41644 69260,90276

OCTUBRE 6.906,00 81.574,60 87951,85444 75197,34076 NOVIEMBRE 6.945,00 81.830,42 88207,67884 75453,16516 DICIEMBRE 4.864,00 68.179,89 74557,15124 61802,63756

ENERO 3.507,00 59.278,52 65655,77404 52901,26036 FEBRERO 6.003,00 75.651,28 82028,53564 69274,02196

MARZO 6.833,00 81.095,75 87473,00364 74718,48996 ABRIL 5.681,00 73.539,09 79916,34444 67161,83076 MAYO 6.725,00 80.387,31 86764,56684 74010,05316 JUNIO 6.825,00 81.043,27 87420,52684 74666,01316

De la figura2. Se observa que ninguno de los datos se encuentra fuera del intervalo

Tabla 2. E calculado +3 y -3 desviación estándar

R² = 1

R² = 1

R² = 0,9546

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

1.500,00 2.500,00 3.500,00 4.500,00 5.500,00 6.500,00 7.500,00

E calculado +3 DstdE calculado - 3DstdEi

Lineal (E calculado+3 D std)

Figura 2. E calculado +3 y -3 desviación estándar

2.2 FILTRADO PARA 2 DESVIACIONES ESTÁNDAR

En el mismo sentido, se vuelve a repetir el procedimiento del inciso anterior pero para dos

desviaciones estándar.


E calculado

E calculado +2 D std

E calculado - 2D std

ENERO 2.076,00 49.891,73 54143,23416 45640,22504 FEBRERO 3.109,00 56.667,80 60919,30096 52416,29184

MARZO 4.720,00 67.235,31 71486,81656 62983,80744 ABRIL 4.338,00 64.729,54 68981,04936 60478,04024 MAYO 4.508,00 65.844,68 70096,18136 61593,17224 JUNIO 4.304,00 64.506,52 68758,02296 60255,01384 JULIO 4.542,00 66.067,70 70319,20776 61816,19864



ENERO 3.507,00 59.278,52 63530,02176 55027,01264 FEBRERO 6.003,00 75.651,28 79902,78336 71399,77424


Se observa que ningún dato se sale del intervalo.

R² = 0,9546

40000

45000

50000

55000

60000

65000

70000

75000

80000

85000

90000

1.500,00 2.500,00 3.500,00 4.500,00 5.500,00 6.500,00 7.500,00

E calculado +2 DstdE calculado - 2DstdSeries3


Figura 3. E calculado +2 y -2 desviación estándar

2.3 Filtrado para 1.5 desviaciones estándar

De la misma manera, se vuelve a repetir el procedimiento del inciso anterior pero para 1.5

desviaciones estándar.


E calculado

E calculado +1.5 D std

E calculado – 1.5D std

ENERO 2.076,00 49.891,73 52017,48188 47765,97732

FEBRERO 3.109,00 56.667,80 58793,54868 54542,04412 MARZO 4.720,00 67.235,31 69361,06428 65109,55972 ABRIL 4.338,00 64.729,54 66855,29708 62603,79252 MAYO 4.508,00 65.844,68 67970,42908 63718,92452

JUNIO 4.304,00 64.506,52 66632,27068 62380,76612 JULIO 4.542,00 66.067,70 68193,45548 63941,95092

AGOSTO 5.634,00 73.230,79 75356,53868 71105,03412

SEPTIEMBRE 6.001,00 75.638,16 77763,91188 73512,40732

OCTUBRE 6.906,00 81.574,60 83700,34988 79448,84532

NOVIEMBRE 6.945,00 81.830,42 83956,17428 79704,66972

DICIEMBRE 4.864,00 68.179,89 70305,64668 66054,14212 ENERO 3.507,00 59.278,52 61404,26948 57152,76492

FEBRERO 6.003,00 75.651,28 77777,03108 73525,52652 MARZO 6.833,00 81.095,75 83221,49908 78969,99452 ABRIL 5.681,00 73.539,09 75664,83988 71413,33532 MAYO 6.725,00 80.387,31 82513,06228 78261,55772

JUNIO 6.825,00 81.043,27 83169,02228 78917,51772


Figura 4. E calculado +1.5 y -1.5 desviaciones estándar

De acuerdo con el último filtrado se seleccionaron los siguientes datos que se salen los límites

de +1.5 o -1.5 desviaciones estándar.


E calculado

E calculado +1.5 D std

E calculado – 1.5 D std

Consumo KWh

ENERO 2076 49891,7296 53080,35802 46703,10118 45896 JULIO 4542 66067,7032 69256,33162 62879,07478 70224,64

Por tanto eliminando los datos de la tabla 5 se tiene:

Meses Consumo KWh

PRODUCCION UNIDADES

FEBRERO 58.962,00 3.109,00

MARZO 67.367,68 4.720,00

ABRIL 62.458,00 4.338,00

MAYO 67.151,36 4.508,00

JUNIO 65.309,44 4.304,00

AGOSTO 73.538,56 5.634,00

SEPTIEMBRE 76.597,76 6.001,00

OCTUBRE 80.052,48 6.906,00

NOVIEMBRE 79.971,84 6.945,00

DICIEMBRE 69.839,36 4.864,00

ENERO 58.652,00 3.507,00

FEBRERO 75.518,72 6.003,00

MARZO 80.023,04 6.833,00

ABRIL 72.145,00 5.681,00

MAYO 83.456,00 6.725,00

JUNIO 79.236,00 6.825,00

MARZO 67.367,68 4.720,00

Tabla 5.datos por fuera del intervalo establecido a +1 y -1 desviación estándar

Tabla 6. Datos filtrados para +1.5 y -1.5 desviaciones estándar

Como se puede ver en la figura 5, R2 aumentó en un 0.922 % (de 0.9546 a 0.9634), con una

fiabilidad de 88.89 %. Ahora la pendiente tiene un valor de 6.1557 y el punto de corte en el eje

(Y) vale 38458.

3. ATRIBUTOS LÍNEA BASE

De acuerdo con los datos de la tabla 6 se tiene:

Consumo kWh promedio: 63904,40222

Producción de unidades promedio: 4827,944444

3.1 Porcentaje de consumo de energía asociado

3.2 Porcentaje de consumo de energía no asociado

3.3 Energía promedio por unidad de producto

∑

∑

3.4 Incertidumbre

(

)

⁄

√∑[ ( )]

(

)

⁄

√

Figura 5. Datos filtrados para +1 y -1 desviación estándar

Se compara el valor de la incertidumbre con el valor promedio de consumo de energía, para

obtener el valor porcentual de dicha incertidumbre respecto a los datos de energía real como

sigue.

3.5. Índice de consumo

∑

⁄

⁄

4 POTENCIAL DE AHORRO POR UNIDAD PROMEDIO 4.1 Identificación de todas las buenas operaciones de más datos.

En donde:

( )

Para identificar las buenas operaciones se toman los datos de la tabla 6 y se comparan con los

obtenidos en la ecuación 3.

Meses Consumo KWh

PRODUCCION UNIDADES

m*P+Eo Ei -(m*p+E0)

FEBRERO 58.962,00 3.109,00 57596,0713 1.365,93 MARZO 67.367,68 4.720,00 67512,904 -145,22 ABRIL 62.458,00 4.338,00 65161,4266 -2.703,43 MAYO 67.151,36 4.508,00 66207,8956 943,46 JUNIO 65.309,44 4.304,00 64952,1328 357,31

AGOSTO 73.538,56 5.634,00 73139,2138 399,35 SEPTIEMBRE 76.597,76 6.001,00 75398,3557 1.199,40

OCTUBRE 80.052,48 6.906,00 80969,2642 -916,78 NOVIEMBRE 79.971,84 6.945,00 81209,3365 -1.237,50 DICIEMBRE 69.839,36 4.864,00 68399,3248 1.440,04

ENERO 58.652,00 3.507,00 60046,0399 -1.394,04 FEBRERO 75.518,72 6.003,00 75410,6671 108,05

MARZO 80.023,04 6.833,00 80519,8981 -496,86 ABRIL 72.145,00 5.681,00 73428,5317 -1.283,53 MAYO 83.456,00 6.725,00 79855,0825 3.600,92 JUNIO 79.236,00 6.825,00 80470,6525 -1.234,65

En donde de acuerdo con el criterio se obtiene los siguientes datos:

Meses Consumo KWh

PRODUCCION UNIDADES

m*P+Eo Ei -(m*p+E0)

MARZO 67.367,68 4.720,00 67512,904 -145,22 ABRIL 62.458,00 4.338,00 65161,4266 -2.703,43

OCTUBRE 80.052,48 6.906,00 80969,2642 -916,78 NOVIEMBRE 79.971,84 6.945,00 81209,3365 -1.237,50

ENERO 58.652,00 3.507,00 60046,0399 -1.394,04 MARZO 80.023,04 6.833,00 80519,8981 -496,86 ABRIL 72.145,00 5.681,00 73428,5317 -1.283,53 JUNIO 79.236,00 6.825,00 80470,6525 -1.234,65

A partir de la tabla 8, la sumatoria de (Ei -(m*p+E0))^2 igual a 15063531.88

4.2 Determinación de la varianza.

∑( )

4.3 Determinación de la desviación estándar.

√∑( )

√

4.4 Determinación del valor E0’ de línea meta.

4.5 Determinación de la ecuación de la línea meta

Tabla 7. Identificación de buenas operaciones.

Tabla 8. Operaciones identificadas

A partir de la ecuación de la línea meta, se obtienen los siguientes datos calculados de .

4.6 Determinación del potencial de ahorro.

4.7 Porcentaje de ahorro.

5 POTENCIAL POR GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN

5.1 Índice de consumo

A partir de la ecuación se desarrolla la segunda derivada para determinar la producción crítica,

en el cual la energía base no afecta la producción.

50000

55000

60000

65000

70000

75000

80000

85000

3.000,00 3.500,00 4.000,00 4.500,00 5.000,00 5.500,00 6.000,00 6.500,00 7.000,00 7.500,00

Co

nsu

mo

kW

h

Producción de unidades

Figura 6. Línea meta.

A partir de las dos últimas ecuaciones se tiene la tabla 9.

Meses Consumo KWh

PRODUCCION UNIDADES

Índice de

consumo

IC crítico

FEBRERO 58.962,00 3.109,00 18,5256 2,5595E-06

MARZO 67.367,68 4.720,00 14,3036 7,3146E-07

ABRIL 62.458,00 4.338,00 15,0211 9,42211E-07

MAYO 67.151,36 4.508,00 14,6868 8,39586E-07

JUNIO 65.309,44 4.304,00 15,0911 9,64717E-07

AGOSTO 73.538,56 5.634,00 12,9818 4,30097E-07

SEPTIEMBRE 76.597,76 6.001,00 12,5643 3,55915E-07

OCTUBRE 80.052,48 6.906,00 11,7245 2,33527E-07

NOVIEMBRE 79.971,84 6.945,00 11,6932 2,29615E-07

DICIEMBRE 69.839,36 4.864,00 14,0624 6,68399E-07

ENERO 58.652,00 3.507,00 17,1218 1,78324E-06

FEBRERO 75.518,72 6.003,00 12,5622 3,55559E-07

MARZO 80.023,04 6.833,00 11,7840 2,41092E-07

ABRIL 72.145,00 5.681,00 12,9253 4,1951E-07

MAYO 83.456,00 6.725,00 11,8744 2,52895E-07

JUNIO 79.236,00 6.825,00 11,7906 2,41941E-07

A partir de la figura 7 se estima que la producción crítica se estima en 17000 unidades, hecho

que se corrobora mediante la gráfica de la figura 8, en donde el índice de consumo crítico toca

aproximadamente en el mismo punto el eje de producción.

Tabla 9. Índice de consumo y producción crítica.

Figura 7. Producción crítica.

A continuación se determina la producción promedio como sigue.

∑

El índice de consumo promedio se encuentra.

∑

El índice de consumo a la producción crítica.

Por lo tanto el potencial de ahorro que puede obtenerse a partir de la producción crítica es.

( ) ( )

Para lograr tal ahorro, la empresa debe operar con la siguiente rata de producción.

⁄

⁄

6 INDICADORES DE DESEMPEÑO ENERGÉTICO

Figura 8. Producción crítica con el índice de consumo crítico.

El indicador de base es una relación entre el consumo de energía calculado y el real, tomando

este último como referencia, para lo cual se trabajó con la línea base y no con la línea meta

para evitar la segregación de los datos.

A partir de tal indicador se determina de acuerdo a lo esperado si mejora o empeora la

eficiencia en el consumo de la siguiente manera.

Si Mejora la eficiencia.

Si Empeora la eficiencia.

Los indicadores de desempeño de la empresa son.

Meses Consumo KWh

PRODUCCION UNIDADES

m*P+Eo Indicador de Base

FEBRERO 58.962,00 3.109,00 57596,0713 97,6833745 MARZO 58.652,00 3.507,00 60046,0399 102,376799 ABRIL 65.309,44 4.304,00 64952,1328 99,4529011 MAYO 62.458,00 4.338,00 65161,4266 104,328391 JUNIO 67.151,36 4.508,00 66207,8956 98,5950182



ENERO 75.518,72 6.003,00 75410,6671 99,8569191 FEBRERO 83.456,00 6.725,00 79855,0825 95,6852503


En donde se identifica claramente que los meses de marzo, mayo, agosto y noviembre del

primer año así como marzo, abril mayo y junio de los meses del año siguiente se aprecia que la

eficiencia mejora, mientras que en los meses restantes la eficiencia empeora. De la tabla 10 se

realiza el gráfico de la figura 9 en donde se aprecia con mayor detalle los meses en donde

mejora o empeora la eficiencia.

Tabla 10. Indicadores de desempeño energético.

Para registrar el gráfico de la tendencia de registros de desempeño se es necesario calcular la

energía de base de acuerdo los datos reales con el método de los mínimos cuadrados, luego

encontrar la diferencia entre el consumo real y el esperado, para finalmente mediante una

suma acumulativa registrar la tendencia del registro de desempeño sumando la diferencia del

mes actual y restando lo ocurrido en el mes anterior, con lo que se obtiene la siguiente tabla.

Meses Consumo Producción E calculado Ei - E calculado Suma acumulativa

FEBRERO 58.962,00 3.109,00 57596,0713 1365,9287 1365,9287 MARZO 58.652,00 3.507,00 60046,0399 -1394,0399 -28,1112 ABRIL 65.309,44 4.304,00 64952,1328 357,3072 329,196 MAYO 62.458,00 4.338,00 65161,4266 -2703,4266 -2374,2306 JUNIO 67.151,36 4.508,00 66207,8956 943,4644 -1430,7662

AGOSTO 67.367,68 4.720,00 67512,904 -145,224 -1575,9902 SEPTIEMBRE 69.839,36 4.864,00 68399,3248 1440,0352 -135,955

OCTUBRE 73.538,56 5.634,00 73139,2138 399,3462 263,3912

NOVIEMBRE 72.145,00 5.681,00 73428,5317 -1283,5317 -1020,1405 DICIEMBRE 76.597,76 6.001,00 75398,3557 1199,4043 179,2638

ENERO 75.518,72 6.003,00 75410,6671 108,0529 287,3167 FEBRERO 83.456,00 6.725,00 79855,0825 3600,9175 3888,2342

MARZO 79.236,00 6.825,00 80470,6525 -1234,6525 2653,5817 ABRIL 80.023,04 6.833,00 80519,8981 -496,8581 2156,7236 MAYO 80.052,48 6.906,00 80969,2642 -916,7842 1239,9394 JUNIO 79.971,84 6.945,00 81209,3365 -1237,4965 2,4429

Figura 9. Indicadores de desempeño energético graficados.

Tabla 11. Registro de la tendencia de desempeño.

Con base en la tabla 11 se obtiene el gráfico de la tendencia de desempeño.

7 PRESUPUESTO DE ENERGÍA COMO INDICADOR DE DESEMPEÑO

Para calcular tal presupuesto primero se debe seguir una serie de pasos, entre los cuales

tenemos la determinación para los todos los meses de estudio se tiene que tener el índice de

consumo y la energía calculada obteniéndose además los totales para la producción y el

consumo los cuales son. Para el ejercicio se utiliza la tabla 9.

Consumo total 1150279.24 Kwh

Producción total 86903 unidades

Luego se selecciona solamente los meses del año próximo los cuales son enero, febrero,

marzo, abril, mayo y junio. Para los cuales se tienes los siguientes totales en consumo de

energía y producción.

Consumo total 478258.08 Kwh

Producción total 40237 unidades

Luego la producción diaria es estimada como sigue.

⁄

Ahora se encuentra la producción planificada de la siguiente manera.

Figura 10. Registro de la tendencia de desempeño.

Y se calcula el consumo de energía mediante el método de los mínimos cuadrados, con cual se

obtiene la siguiente tabla.

Mes Consumo KWh PRODUCCION UNIDADES

Producción planificada

E calculada con producción planificada

ENERO 75.518,72 6.003,00 6.891,42 75.410,67

FEBRERO 83.456,00 6.725,00 6.224,51 79.855,08

MARZO 79.236,00 6.825,00 6.891,42 80.470,65

ABRIL 80.023,04 6.833,00 6.669,12 80.519,90

MAYO 80.052,48 6.906,00 6.891,42 80.969,26

JUNIO 79.971,84 6.945,00 6.669,12 81.209,34

De la tabla 9 se determina el índice de consumo promedio para los meses del primer año, el

cual es de 14.73 y el consumo promedio de energía con producción planificada es de 79739

kWh y total de 478434.9 kWh.

Manteniéndose constante el precio de la energía en 210 pesos por kWh, se determina a través

del método convencional los consumos estimados de energía anual y mensual de la siguiente

manera.

$ 1.479.777.728,22

$ 246.629.621,37

Mientras que con el método correcto se utilizan los valores reales totales y promedio del

consumo de energía para tal período, los cuales son 478258.08 y 79709.68 respectivamente.

$ 1.479.230.829,1

$ 246.538.471,51

Con base en lo anterior se obtiene las siguientes diferencias en presupuesto respecto al

método convencional.

Tabla 12. Producción y energía planificadas.

empresa impuche

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