Ciencias tcnicas y aplicadas

Artculos de investigacin

 

Estado del arte de la gestin energtica en la industria

 

State of the art of energy management in industry

 

O estado da arte da gesto de energia na indstria

Jean Carlos Sornoza-Bravo I

[email protected]

https://orcid.org/0000-0001-5009-9190

 

Luis Felipe Sabando-Piguabe II

[email protected]

https://orcid.org/0000-0001-7492-7472

 

Correspondencia: [email protected]

*Recibido: 16 de marzo de 2021 *Aceptado: 22 de abril de 2021 * Publicado: 10 de mayo de 2021

 

 

 

 

       I.            Ingeniero Mecnico, Maestrante de Investigacin en Mecnica, Mencin Eficiencia Energtica/ Instituto de Posgrado/ Universidad Tcnica de Manab, Portoviejo, Manab Ecuador.

    II.            Magster en Gestin y Desarrollo Social, Magster en Ingeniera Mecnica, Docente del Instituto de Posgrado de la Universidad Tcnica de Manab, Docente de la Carrera de Mecnica de la Facultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y Qumicas, Universidad Tcnica de Manab, Portoviejo, Manab, Ecuador.

 

 

 

 

 

 

 

Resumen

Hoy en da el problema energtico es una situacin de gran importancia y actualidad tanto para las investigaciones como para la vida cotidiana, por las implicaciones que tiene esto en todas las esferas, en el cual el sector industrial se constituye en uno de los principales consumidores de energa, y por ende generadores de gases de efecto invernadero, existen varias tendencias de sistemas de gestin y evaluacin de la energa en el que cada uno tiene distintos puntos de vistas, en tal sentido el trabajo tiene por objetivo analizar el estado de unos componentes relacionados con energa como: el concepto, los sistema de gestin, la Norma ISO 50001, ciclo de mejora continua y otros, para evaluar el estado del desarrollo y su tendencia. El presente artculo se realiz a partir de la revisin y el anlisis documental, para ello se realiz un estudio bibliogrfico de ms de 40 obras usando el mtodo de gestin documental, con el propsito de presentar la visin fenomenolgica de la gestin energtica en el sector industrial. Bajo estos postulados, se concluye que la gestin energtica persigue sacar el mayor aprovechamiento posible a las cantidades de energa que la empresa necesita. En este sentido, la implementacin de los SGEn, a travs de las normas ISO 50001:2018 y UNEEN ISO 50001:2018, constituye una herramienta til y eficaz para mejorar el rendimiento energtico, ahorrar costos y, por tanto, mejorar la competitividad de las industrias.

Palabras Clave: Eficiencia Energtica; ISO 50001; Mejora Continua; Auditora Energtica; Gestin Energtica.

 

Abstract

Today the energy problem is a situation of great importance and relevance both for research and for daily life, due to the implications this has in all spheres, in which the industrial sector is one of the main consumers of energy, and therefore generators of greenhouse gases, there are several trends in energy management and evaluation systems in which each one has different points of view, in this sense the work aims to analyze the state of some related components with energy such as: the concept, the management system, the ISO 50001 Standard, continuous improvement cycle and others, to evaluate the state of development and its trend. This article was made from the review and documentary analysis, for this a bibliographic study of more than 40 works was carried out using the document management method, with the purpose of presenting the phenomenological vision of energy management in the industrial sector . Under these postulates, it is concluded that energy management seeks to make the best possible use of the amounts of energy that the company needs. In this sense, the implementation of the EnMS, through the ISO 50001: 2018 and UNEEN ISO 50001: 2018 standards, constitutes a useful and effective tool to improve energy performance, save costs and, therefore, improve the competitiveness of the industries.

Keywords: Energy Efficiency; ISO 50001; Continuous Improvement; Energy Audit; Energy Management.

 

Resumo

Hoje o problema energtico uma situao de grande importncia e relevncia tanto para a investigao como para o quotidiano, pelas implicaes que tem em todas as esferas, nas quais o sector industrial um dos principais consumidores de energia e, portanto, gerador de gases de efeito estufa , existem vrias tendncias em sistemas de gesto e avaliao de energia em que cada um tem diferentes pontos de vista, neste sentido o trabalho visa analisar o estado de alguns componentes relacionados com a energia tais como: o conceito, o sistema de gesto, a ISO 50001 Ciclo padro, ciclo de melhoria contnua e outros, para avaliar o estado de desenvolvimento e sua tendncia. Este artigo foi elaborado a partir da reviso e anlise documental, para isso foi realizado um estudo bibliogrfico de mais de 40 trabalhos utilizando o mtodo de gesto documental, com o objetivo de apresentar a viso fenomenolgica da gesto energtica no setor industrial. Sob esses postulados, conclui-se que a gesto de energia busca fazer o melhor uso possvel das quantidades de energia de que a empresa necessita. Nesse sentido, a implantao do EnMS, por meio das normas ISO 50001: 2018 e UNEEN ISO 50001: 2018, constitui uma ferramenta til e eficaz para melhorar o desempenho energtico, economizar custos e, portanto, melhorar a competitividade das indstrias.

Palavras-chave: Eficincia Energtica; ISO 50001; Melhora contnua; Auditoria Energtica; Gerenciamento de energia.

 

Introduction

En el devenir histrico, el desarrollo de la actividad humana ha estado signada por el uso y consumo de energa, evolucionando desde el uso de la fuerza muscular, a la incorporacin del fuego, la traccin animal, hasta el dominio de tecnologas en la produccin y uso del vapor, la electricidad y los derivados de los combustibles fsiles para la satisfaccin de sus necesidades. En este contexto, el aumento de la poblacin mundial trae consigo el crecimiento acelerado de la actividad humana, especialmente la industrializacin, permitiendo a grandes volmenes de personas acceder a bienes y servicios, que a su vez se traduce, en mayor consumo de energa para cubrir sus requerimientos.

Tomando en consideracin que el modelo energtico actual se basa esencialmente en el manejo de combustibles fsiles (carbn, petrleo y gas natural) que son altamente contaminantes generando profundos deterioros en el ambiente planetario, y comprendiendo que el sector industrial de acuerdo con la IEA 2010 Citado por (Estrada, 2019) constituye uno de los principales consumidores de energa, y por ende generadores de gases de efecto invernadero as como otros gases contaminantes, cada vez son ms frecuentes las iniciativas de gestin energtica en este sector orientadas a potenciar la eficiencia energtica junto con el impulso de energas renovables y ahorro energtico que garanticen la sostenibilidad tanto ambiental como de la economa global, para lograrlo, estas propuestas deben ir acompaadas de sistemas de gestin energtica en las industrias.

Sobre este particular, la Organizacin Internacional para la Estandarizacin u Organizacin Internacional de Normalizacin (ISO) desarroll una normativa internacional (ISO 50001, 2018) que tiene como objetivo mantener y mejorar un sistema de gestin de energa en una organizacin, cuyo propsito es el de permitirle una mejora continua en la utilizacin, seguridad y eficiencia energtica, con un enfoque sistemtico. Este estndar apunta a permitir a las organizaciones mejorar continuamente la eficiencia, los costos relacionados con energa, y la emisin de gases de efecto invernadero. (ISO 50001, 2018)

Existen diversos modelos de Gestin Energtica, actualmente muchos pases asumen la Norma Estndar Internacional (ISO) donde se propone la implementacin de medidas de ahorro de energa, que pueden incluir o no inversiones de manera que, cumpliendo con un ciclo de mejora continua, la evaluacin y monitoreo se convierten en un proceso de retroalimentacin para redefinir la poltica energtica de las industrias o implementar mejoras en las propuestas de ahorro de energa. Sin embargo, expertos opinan que la norma ISO 50001 no es suficiente para lograr la eficiencia energtica en una empresa bajo el enfoque de concientizacin, por lo que es necesario complementarla con ms elementos que optimicen el empleo de los recursos energticos.

En este sentido, se pueden complementar con nuevas tecnologas de control como una alternativa factible y viable para la solucin de los problemas de abastecimiento energtico de un pas, puesto que influye en la reduccin del consumo energtico del lado de la demanda y de esta forma, disminuye la necesidad de invertir en nuevas fuentes de generacin y modera la presin en la toma de decisiones de planificacin energtica y de seleccin de las fuentes de suministro. Considerando los planteamientos anteriores, el presente artculo plantea una revisin del estado del arte de la gestin energtica en la industria desde una perspectiva internacional y regional.

 

Materiales y Mtodos

Fundamento Terico

La energa

La energa es el motor de la vida en la Tierra y la evolucin de los seres vivos va relacionada con la explotacin y el mayor aprovechamiento que se haga de ella. En los ltimos aos se han convertido en un asunto de gran inters global, temas relacionados con la energa que impactan a las sociedades de forma directa como son: el precio del petrleo, las consecuencias del cambio climtico, la eficiencia y el ahorro energtico. (Correa, 2019)

En la historia reciente podemos observar la evolucin de las fuentes de energa usadas por el hombre, por ejemplo, la madera fue el combustible bsico durante largos periodos de la humanidad, siendo reemplazada poco a poco por el carbn y este a su vez por el petrleo. En el siglo XX aparece la energa nuclear, y finales del mismo el uso de energa renovables hasta actualidad del siglo XXI.

Las sociedades humanas han ido evolucionando en base a las innovaciones tecnolgicas que permiten mejoras en la explotacin de las fuentes de energa, (Club Espaol de la Energa., 2010) El uso dado a la energa junto a su evolucin tecnolgica, puede tomarse como un indicador del avance de estas sociedades hacia una situacin de bienestar. Esta evolucin industrial, tecnolgica y energtica ha propiciado un anlisis crtico de los medios utilizados, para conseguir la calidad de vida de la que actualmente disfrutan los seres humanos.

Se cuestiona el uso de la energa nuclear o la produccin masiva de gases de efecto invernadero (GEI), esto produce una mayor concienciacin del trato que se le est dando al medio ambiente. (Montes, 2021) En este orden de ideas, el (Club Espaol de la Energa., 2010) refleja:

La unin de economa, tecnologa y medio ambiente da origen a la cultura del desarrollo sostenible como un medio para mejorar la calidad de nuestra sociedad, respetando la naturaleza. (p.53)

Estas premisas dan cuenta de la importancia de generar sistemas de gestin de energa armnicos dirigidos a la sostenibilidad ambiental y la sustentabilidad del desarrollo de la actividad humana.

 

 

 

Gestin Energtica

Los sistemas de gestin de la energa enmarcan un cmulo de elementos relacionados entre s, que tienen por objeto establecer polticas, objetivos energticos, procesos y procedimientos que le permitan al sistema funcionar de manera coherente y prctica. (Conuee y GIZ, 2018)

En esta perspectiva, los sistemas de gestin de la energa parten de la definicin de una poltica energtica, que se define como la declaracin por parte de la direccin de sus intenciones y direcciones globales en relacin con su desempeo energtico. Esta poltica se traduce en objetivos y planificaciones para el cumplimiento de la organizacin con la mejora del desempeo energtico. As destaca (Romo, 2021) que este tipo de sistemas en el mbito industrial usan modelos de gestin, definidos como conjunto de procedimientos y actividades, conceptuados para ser integrados al modelo de gestin organizacional de la empresa, como gua para ser implementados.

Por lo que, cada organizacin requiere el desarrollo de un sistema diseado particularmente tanto para sus procesos como para su cultura organizacional, de manera que con ayuda de agentes externos como equipos de consultora en fases iniciales del desarrollo del programa y con la intervencin diferentes reas de la compaa, pueda iniciarse un proceso de implementacin de un modelo o programa de gestin de energa.(Cagno, et al., 2016) Sin embargo, para que el programa de gestin de la energa est bien planificado, organizado y ejecutado se requiere un fuerte compromiso por parte de la alta direccin.

La gestin energtica puede concebirse como un esfuerzo organizado y estructurado para conseguir la mxima eficiencia en el suministro, conversin y utilizacin de los recursos energticos. Esto es, lograr un uso ms racional de la energa, que permita reducir el consumo de la misma sin perjuicio de la comodidad, productividad, calidad de los servicios y, de un modo general, sin reducir el nivel de vida. Puede considerarse como el mejor de los caminos para conseguir los objetivos de conservacin de energa y medio ambiente, tanto desde el punto de vista de la propia empresa como en el nivel general.

En este contexto, (OLADE, 2019) la Gestin Energtica implica la potenciacin de la eficiencia energtica que puede alcanzarse a travs de dos elementos fundamentales, no excluyentes entre s:

1.      Incorporar mtodos de ahorro, administracin, medidas tcnicas y organizativas que se traduzcan en mejores prcticas de consumo.

2.      Incorporacin de Tecnologas y equipos de alta eficiencia en remodelaciones de instalaciones existentes o en instalaciones nuevas que faciliten la aplicacin de modelo de gestin energtica.

Tomando en cuenta lo anterior, La primera opcin, aunque tiene un menor costo, los resultados son ms difciles de conseguir y mantener. La segunda, por su parte, requiere mayores inversiones, pero el potencial de ahorro es ms alto y asegura mayor permanencia de los resultados. Sin embargo, cualquiera de las dos permite reducir el consumo especfico, pero la combinacin de ambas es lo que posibilita alcanzar el resultado ptimo.

 

Norma EN ISO 50001

Ante los innegables efectos en el cambio climtico del consumo masivo de energa del sector industrial a nivel mundial, la Organizacin de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI), en el ao 2007, reconoci que la industria mundial necesitaba una respuesta efectiva ante esta realidad, por lo que solicit a la ISO desarrollar un estndar internacional para la gestin energtica. (ONUDI, 2018). Este estndar ha sido publicado por ISO en junio de 2011 y actualizado en agosto de 2018. Adems, es aplicable para cualquier tipo de organizacin, independientemente de su tamao, sector, o ubicacin geogrfica. (ISO 50001, 2018)

La Norma EN ISO 50001, referente a Sistemas de Gestin de la Energa tiene como objetivo facilitar a las organizaciones establecer los sistemas y procesos necesarios para mejorar su desempeo energtico. Como se observa en la figura 1, se basa en el modelo de Sistema de Gestin de Mejora Continua:

 


Figura 1: (ISO 50001, 2018)

 

Eficiencia energtica

La Eficiencia energtica hace referencia al consumo inteligente de la energa, es decir, atender una necesidad con la menor cantidad de energa, es una de las polticas que llevan a mejorar el medio ambiente el uso y ahorro de energa. (Cooremans, 2012)

Sin embargo, cada da se consumen grandes cantidades de energa en todos los mbitos de la sociedad. Si la necesidad de energa contina como hasta ahora, la demanda energtica mundial alcanzar niveles ilimitados, y en consecuencia seguirn aumentando los niveles de emisin de CO2 lo que tendr un gran impacto ambiental. (European climate foundation, 2016) Bajo esta perspectiva, hablar de eficiencia energtica implica la obtencin bienes y servicios energticos, pero con mucha menos energa, sin perjuicio de la calidad de vida, con menos contaminacin, a un precio inferior al actual, y enmarcada en la sostenibilidad y sustentabilidad de la vida planetaria.

Se observa, que la preocupacin por el impacto del consumo de energa en el cambio climtico es una realidad latente, de all que diversos pases especialmente los ms industrializados sean llamados a asumir la responsabilidad por la emisin de gases con efectos invernadero y otros contaminantes, con el objetivo de garantizar la supervivencia de la vida en el planeta.

En este contexto, con polticas energticas adecuadas, se podrn fijar como objetivos: asegurar el suministro energtico necesario para cubrir los requerimientos de los usuarios mediante la diversificacin de fuentes y la utilizacin de tecnologas limpias que garanticen la sostenibilidad, tanto ambiental como econmica. Estas polticas deben estar fundamentadas en sistemas para gestionar la energa junto con la potenciacin del ahorro energtico y el crecimiento del manejo de energas renovables o energas limpias.

La conciencia sobre la importancia de la eficiencia energtica a nivel global sigue en aumento. Es comprobado que la eficiencia energtica tiene la capacidad real de incidir de forma efectiva sobre la demanda mundial de energa, y ms an cuando se producen reordenamientos econmicos a nivel global y muchas economas emergentes se incorporan fuertemente al escenario de demanda. Es por esto que la eficiencia energtica pasa gradualmente a tomar un rol en la poltica energtica de las naciones brindndole al sector energa la dimensin necesaria para actuar del lado de la demanda. (OLADE, 2019)

Para los pases desarrollados, la eficiencia energtica se relaciona directamente con acciones para mitigar el cambio climtico. Pero por otro lado, en las economas emergentes, la eficiencia energtica tiene otros motivadores adicionales: reduce la dependencia de combustibles fsiles, reduce las importaciones, permite la conservacin de los recursos escasos, mejora la competitividad de los sectores productivos, brinda una mejor asignacin de los recursos para infraestructura, aumenta la seguridad y acceso a la energa, contribuye a la reduccin de emisiones de gases de efecto invernadero (GHG), permite el acceso al financiamiento internacional y la necesidad para responder a barreras no arancelarias. (Hernndez, 2018)

En este contexto, promover el desarrollo de la eficiencia energtica en un pas tiene una clara justificacin, sin embargo, para lograr acceder al potencial existente de eficiencia energtica es necesario derribar distintas barreras; polticas, institucionales, culturales, econmicas, regulatorias, tecnolgicas, de informacin y de financiamiento que bloquean el desarrollo de un mercado de bienes y servicios de eficiencia energtica.

(Trianni et al., 2018) han analizado Algunos elementos como potenciales razones para la baja adopcin de sistemas de eficiencia energtica:

         El gasto de energa en muchas de las actividades industriales es inferior al 5% de los costos de produccin, por lo que las inversiones en mejorar la eficiencia energtica no se consideran estratgica.

         No se reconoce completamente la ventaja competitiva de la implementacin de planes y actividades de eficiencia en energa, con respecto al contexto.

Aunque La eficiencia energtica es reconocida por diferentes sectores como un mecanismo de mejora de la productividad e incremento de la competitividad empresarial, la (ICONTEC Internacional, 2020) refleja estudios realizados en sectores relacionados con los consumos energticos, identificando las que presentan mayores consumos y el anlisis resalta que no se ha iniciado de manera activa por parte de las empresas un movimiento hacia la adopcin de tecnologas que permitan hacer racional el uso de la energa.

 

Mejores prcticas en eficiencia energtica en el sector industrial

El sector industrial utiliza la energa como materia prima para poder desarrollar productos y servicios. Sin ella, la maquinaria necesaria para tal fin no podra funcionar y el equipamiento tecnolgico perdera todo su valor. La eficiencia energtica en el sector industrial es esencial para optimizar el uso de la maquinaria pesada mientras se asegura la sostenibilidad. (IngenieraEficiente, 2021) Para conseguirlo es posible seguir una serie de pasos a nivel general:

Reduccin de la demanda energtica, es decir, la carga que se exige a una fuente de suministro durante un tiempo determinado.

Diversidad energtica, Este concepto hace referencia a las distintas fuentes energticas que hay disponibles. Todas las fuentes renovables y no renovables entran en este mbito, pero hay que seleccionar las ms indicadas en cada caso.

Innovacin tecnolgica, utilizar menos energa para generar productos o servicios es fundamental para la innovacin tecnolgica.

 

Energa renovable (ER)

Ante la crisis ambiental que enfrenta el mundo debido al efecto invernadero ocasionado por la liberacin de diferentes gases a la atmsfera, especialmente el dixido de carbono (CO2), asociado adems, directamente al sector energtico debido a la demanda de combustibles fsiles (carbn, gas, petrleo) que se utilizan para la generacin de energa de forma tradicional, la necesidad de implementar estrategias innovadoras para el uso y produccin de energa es cada vez ms notable. (Cerd, 2018)

En este marco, las energas limpias o energas renovables han marcado pauta para el desarrollo de la actividad humana sin impactar el ambiente planetario. En este sentido, en criterio de (Estrada, 2019) las fuentes de energa renovables son aquellas que por su cantidad en relacin a los consumos que los seres humanos pueden hacer de ellas son inagotables y su propio consumo no afecta el ambiente. En tanto, las energas renovables comprenden todas aquellas que se extraen de fuentes que se regeneran de manera natural, lo que garantiza que no se agoten y que se consideren en principio limpias o verdes, porque contaminan muy poco, y no emiten los gases que producen el efecto de invernadero.

De la definicin anterior de energas renovables se resaltan varios elementos a saber:

1.      Se extraen de fuentes que se regeneran de manera natural.

2.      Son inagotables.

3.      Son en su mayora energas limpias

4.      No emiten gases de efecto invernadero

 

Energa y emisiones globales

Para tener una referencia de la relacin simbitica entre el uso y el consumo de energa con las emisiones de gases efecto invernadero en el ambiente (Climate Action Network International et al., 2018) reflejo en su estudio que 1/3 de la energa global es utilizada en la industria para la fabricacin de materiales, y son el cemento, acero, papel, plstico y aluminio los que mayor energa consumen, 1/3 est relacionado con el transporte y el 1/3 restante representa el consumo elctrico.

A nivel mundial, las energas renovables representan hoy casi un 20%. De stas un 37% es elica, 30% solar, 25% hidrulica, el 8% restante est cubierto por otras menos convencionales como la geotermal, marina y bioenerga. Hay condiciones que favorecen a las opciones energticas de bajas emisiones de CO2, pues la extraccin del petrleo y del gas es cada vez ms cara, mientras que los costes de las renovables y de las tecnologas de uso final ms eficiente siguen bajando. En ese sentido, el sector elctrico est liderando la lucha contra la eliminacin de las emisiones de CO2.

 

Ahorro energtico

El Ahorro Energtico es la reduccin del consumo de energa mediante la minoracin del servicio o utilidad proporcionada, sin alterar la eficiencia energtica. (IEA, 2020)

Un aspecto importante, que se destaca en los anlisis es la preocupacin del sector para aplicar mtodos para el ahorro energtico es que se vea afectada la productividad de la empresa, o los costos que implica la operazionalizacin de estos, sin embargo, existen variadas experiencias exitosas que dan muestra que asumir estas propuestas pueden generar ganancia desde el punto de vista econmico, as como competitividad en el sector. Un ejemplo de ahorro energtico en el sector industrial sera la utilizacin de variadores de velocidad en los procesos productivos.

Cuando un equipo es accionado mediante un variador de velocidad, utiliza menos energa elctrica que si el equipo fuera activado a una velocidad constante, ya que no utiliza ms energa de la necesaria. Se puede regular la velocidad en funcin de las necesidades. Cintas transportadoras, bombas y compresores son ejemplos de ello.

 

Auditoria energtica

Una Auditora energtica es una inspeccin, estudio y anlisis de los flujos de energa que permite identificar e implantar medidas de ahorro de energa adaptadas a cada industria. (IDAE, 2020) Gracias a ellas se rentabiliza el uso de la energa en las empresas, reduciendo tambin el impacto ambiental de las instalaciones.

Su fundamento es que, si no puede medirse el consumo energtico, no es posible controlar, por lo que tampoco se podr administrar. Este es el motivo por el que se realizan. La aplicacin de sistemas de gestin energtica supone la auditoria energtica puesto que es un eslabn fundamental para el logro de los objetivos de la organizacin. En este sentido, tienen como propsito:

1.      Obtener un conocimiento fiable de los consumos energticos de las empresas.

2.      Identificar donde y como se producen los consumos de energa y los factores que afectan a dicho consumo.

3.      Mejorar el suministro de energa.

4.      Identificar el coste energtico.

5.      Mejorar la contratacin de energa elctrica y combustibles.

6.      Eliminar las prdidas de energa.

7.      Mejorar la eficiencia de las instalaciones.

8.      Reducir emisiones por cada unidad de produccin

9.      Detectar y evaluar las posibilidades de ahorro y de mejora de la Eficiencia Energtica

10.  Analizar la posibilidad del uso de energas renovables.

 

Metodologa

El presente artculo se realiz a partir de la revisin y el anlisis de la bibliografa disponible sobre la gestin energtica en la industria, atendiendo criterios de artculos cientficos indexados en bases de datos como: Scopus, Scielo, RedAlyC, entre otros. De igual manera, se realiz consultas en artculos, informes y documentos pblicos con el propsito de presentar la visin fenomenolgica de la gestin energtica en el sector industrial reflejando los modelos de sistema de gestin ms utilizados tomando en consideracin las variables intervinientes como la eficiencia energtica, el ahorro de energa y las energas renovables reflejando el estado del arte en la gestin energtica en la industria. El periodo que abarco el estudio es del 2012 hasta la actualidad.

En el total se revisaron 41 bibliografas, de las cuales el 70% son artculos de bases de primer nivel, por lo tanto refleja los ltimos avances de la energa en este campo. En funcin de lo anterior el trabajo se realiz o se desarroll siguiendo las siguientes lgicas o etapas:

Concepto de Energa y su evolucin, Gestin energtica, Norma ISO 50001, Eficiencia Energtica en el sector industrial, Energas renovables, Ahorro y auditora energtica, en las cuales se desarroll un pequeo anlisis de cada uno de ellas.

Del anlisis de las fuentes consultadas se pudo observar que concuerdan en que el sector industrial en el mundo, y en cualquier pas, constituye uno de los principales sectores consumidores de energa y generadores de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), tales como CO2, N2O y CH4, y de otros gases contaminantes (NOx y SO2).

En este contexto, aproximadamente un tercio de la demanda global de energa y casi un 40% de las emisiones globales de CO2 son atribuidas a actividades industriales, (IEA, 2020). La mayor parte de estas emisiones estn relacionadas con las grandes industrias de materias primas, tales como las industrias qumicas y petroqumicas, hierro y acero, cemento, pulpa y papel y aluminio (IEA, 2020)

As mismo, El consumo de energa en la industria ha aumentado de forma significativa desde el ao 1971, con un fuerte crecimiento en las industrias qumicas y petroqumicas, hierro y acero y minerales no metlicos, (Figura 2).

Los principales sectores que utilizan fuentes de energa primaria incluyen energa elctrica, transporte, calefaccin y refrigeracin, industrial y otros, como la cocina. Los datos de la (IEA, 2020) muestran que la demanda de electricidad casi se triplic de 1971 a 2002 y se cuadruplic en 2011. Esto no es inesperado ya que la electricidad es una forma de energa muy conveniente para transportar y usar.

En este orden de idea tambin destaca la IEA (2015 citado por (Blanco, 2020) que los cinco sectores industriales que consumen las mayores cantidades de energa son el hierro y el acero, la produccin de cemento, el qumico y petroqumico, la pulpa y el papel y el aluminio, que en su conjunto constituyen el 67% del consumo total de energa en la industria y alrededor del 77% del total, de las emisiones directas de CO2 en el sector industrial. (Observe figura 2)

 


Figura 2: Evolucin del consumo de energa en los diferentes sectores industriales a nivel mundial (IEA, 2020).

 

Las industrias del hierro y el acero, las cementeras y las industrias qumicas y petroqumicas son las mayores emisoras de CO2, cuyas emisiones representan aproximadamente el75% de las emisiones del sector industrial (IEA, 2020) tal como se puede observar en la Figura 3. En aos ms recientes, por ejemplo, en el ao 2015, el sector industrial continu con las tendencias observadas en aos anteriores, con aumentos de los niveles de consumo de energa (143 EJ) y emisiones directas de 8.4 Gt CO2 (IEA, 2020)

 

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Figura 3: Emisin de CO2 (IEA, 2020)

 

Es relevante destacar, que el crecimiento en la demanda de ciertos materiales ha desplazado el consumo de energa en el sector industrial hacia sectores consumidores de gran cantidad de energa, los que ahora constituyen el 67% del consumo de energa en el sector industrial, comparado con el 57% existente en 1990 (IEA, 2015) Este desplazamiento ha aumentado el consumo de energa en el sector industrial, a pesar de la compensacin parcial por la mejora en la eficiencia energtica.

De forma general, la intensidad energtica total en el sector industrial por unidad de valor aadido se ha incrementado un 2% desde 2011, y un 12% desde el ao 2000 (IEA, 2015). Por otra parte, existe un consenso general en que para poder asegurar un futuro sostenible es imprescindible racionalizar el uso de la energa a escala mundial y disminuir las emisiones globales de GEI y contaminantes y, en particular, las emisiones de CO2. De los datos expuestos anteriormente resulta evidente que el sector industrial, a nivel mundial, se enfrenta a un reto muy importante: disminuir simultneamente el consumo de energa y las emisiones de CO2.

Para lograrlo, no solo basta con medidas de ahorro y eficiencia energtica y la mejora en los procesos industriales a travs de la introduccin de nuevas tecnologas, sino que es imprescindible la implementacin de los Sistemas de Gestin Energtica (SGEn) en la industria.

Desde 2014 sealan por ejemplo en el ecuador a travs de Ministerio de Electricidad y Energas Renovables que los agentes econmicos, a travs de sus decisiones de produccin y consumo, emiten gases de efecto invernadero que se van acumulando en la atmsfera y que originan el calentamiento global al atrapar calor. Este calentamiento mantenido da lugar al cambio climtico, que afecta a las personas, animales y plantas de diferentes maneras. (MEER, 2014)

As mismo, (Taylor & Francis Group, 2016) resaltan casi el setenta por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero proceden del sector de la energa, en el que el noventa por ciento de dichas emisiones son de dixido de carbono, que es con mucha diferencia el gas que ms contribuye al calentamiento global, principalmente el que procede de la quema de combustibles fsiles y procesos industriales.

Esta concentracin de dixido de carbono en la atmsfera, que era de 280 partes por milln (ppm) en la era preindustrial, pas a ser de 379 ppm en el ao 2005 y a 403 ppm en 2016. Proyecciones de emisiones para diferentes escenarios llevan al clculo de las correspondientes concentraciones, para las que existen estimaciones bastante precisas de incrementos de temperatura, que llevan aparejados los correspondientes riesgos.

 

Sistema de Gestin Energtica

El permanente avance de la tecnologa y con ella la industrializacin para la satisfaccin de las necesidades de una poblacin global cada vez ms creciente, emerge la disyuntiva sobre el uso y consumo de energa y su impacto en el ambiente, en este sentido, desde hace ms de 15 aos diversas organizaciones de normalizacin de diferentes pases e instituciones que promueven el uso racional de la energa han estado trabajando para desarrollar documentos que orienten a las organizaciones, empresas e industrias sobre cmo gestionar eficazmente la energa.

stas han reconocido el papel fundamental que desempean los SGEn y han establecido diferentes normas para promover su implementacin. En este sentido, las normas ISO 50001:2011(ISO, 2011) y UNE-EN ISO 50001:2011 (AENOR, 2020) describen los requerimientos para la implementacin de los SGEn. Esta armonizacin internacional constituye un paso muy importante para hacer que los SGEn sean ms atractivos para las empresas e industrias.

Los elementos comunes son una poltica, auditoras internas, acciones correctivas y preventivas, revisin por la direccin, control de documentos, etc. Estos elementos son parte de una estrategia de mejora continua de la calidad en cuatro pasos, que se basa en la metodologa conocida como Crculo de Deming o Crculo PHVA (del ingls Plan-Do- Check-Act, es decir, Planificar-Hacer-Verificar-Actuar). (ISO 50001, 2018)

 


Figura 4: Crculo de Deming o Crculo PHVA

 

Un SGEn es una parte del Sistema Integrado de Gestin (SIG) de una empresa u organizacin, tal como se puede apreciar en la Figura 5, que se ocupa de desarrollar e implementar su poltica energtica y de organizar los aspectos energticos de la misma. El Sistema Integrado de Calidad en una organizacin o empresa se alimenta de las relaciones sinrgicas entre la Gestin Ambiental (familia ISO 14000), la Gestin de Calidad (familia ISO 9000) y la Gestin Energtica (familia ISO 50001)

 


Figura 5: Modelo de Sistema de Gestin Energtica (SGEn) (ISO 50001, 2018)

 

De acuerdo a la norma UNE-EN-ISO 50001:2011 (AENOR, 2011 citado por (Castro, 2020) un SGEn es un conjunto de elementos interrelacionados mutuamente o que interactan para establecer una poltica y objetivos energticos, y los procesos y procedimientos necesarios para alcanzar dichos objetivos. (p.32)

En un SGE se contempla la poltica de la entidad sobre el uso de la energa, y cmo van a ser gestionadas las actividades, productos y servicios que interactan con este uso, normalmente bajo un enfoque de sostenibilidad y eficiencia energtica, ya que el sistema permite realizar mejoras sistemticas del rendimiento energtico.

Las normas ISO 50001:2011 y UNE-EN ISO 50001:2011 pueden ser implantadas por cualquier organizacin, independientemente de su tamao, sector de actividad y ubicacin; y entre sus objetivos fundamentales estn: fomentar la eficiencia energtica, el ahorro de energa y la mejora en el desempeo energtico de las empresas e industrias; disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero; garantizar el cumplimiento de la legislacin energtica; incrementar el aprovechamiento de energas renovables o excedentes y mejorar la gestin de la demanda.

 

Resultados y Discusin

Como se viene reflejando en el estudio, el sector industrial es uno de los mayores consumidores de energa, en este sentido, el foco de este estudio se centra en los modelos de gestin energtica en este sector dirigidos a la eficiencia energtica con nfasis en Latinoamrica.

En este orden de ideas, del anlisis documental, se destacan los siguientes resultados: (Prez, 2018) proponen el Modelo de Gestin Integral de la Energa, el cual lo conforman una serie de etapas consecutivas, que inician con el compromiso de la alta direccin de la empresa para la asignacin de recursos y la insercin del modelo en su gestin organizacional, luego se instala el modelo y finalmente su operacin.

Se observa en anlisis del documento que la gestin energtica debe contemplar mtodos de evaluacin del consumo de energa y definir los indicadores para evaluar el consumo de energa especfico en las instalaciones, de forma tal, que se pueda controlar y reducir las prdidas energticas para valorar su reduccin. Todo ello con el propsito de aumentar la productividad, dado que la gestin de la energa permite a las empresas una mayor eficiencia en su utilizacin y, por ende, ser ms competitivas.

Por su parte, Hurtado y Escarrilla (2019 citado por (Castrilln, 2020) Plantean el Modelo de Evaluacin Integral de la demanda energtica basado en la gestin desde la optimizacin de los sistemas de energa, esta incluye la configuracin del ndice de evaluacin, el clculo del peso de ndices y la evaluacin de los proyectos de eficiencia energtica. Bajo estos postulados, (Castro, 2020), aplic un sistema de gestin energtica basados en el ahorro de energa en una central azucarera en Cuba, determinando la factibilidad tcnica- econmica resultando en mejoras en la eficiencia del suministro, la conversin y la utilizacin de la energa. En este orden de ideas, de acuerdo con el Modelo de Xiang (2015 citado por (Blanco, 2020), se puede lograr ahorros de energa con lo que l denomina acomodos de la carga, que permite un beneficio econmico por la reduccin de la generacin durante las horas picos, al tiempo que las descargas en las horas punta y la carga en las horas no punta para mejorar las curvas de carga.

Otro modelo para consolidar la eficiencia energtica es el propuesto por (Fernndez, 2020) quien plantea una herramienta metodolgica fundamentada en una organizacin en la empresa que facilite la gestin energtica unida al uso de herramientas que cuantifiquen datos de consumo y produccin y con esta informacin desarrollar indicadores energticos de comparacin empleando estadsticas y grficos para presentar oportunidades de ahorro de energa.

Bajo el mismo paradigma relacionado con el cambio de cultura de consumo e innovacin, (Prias & Montaa, 2014) proponen una estrategia de innovacin para la gestin integral de la energa, que se basa en la sistematizacin, seleccin, organizacin y divulgacin del conocimiento, y el desarrollo en las empresas de herramientas que permitan un nuevo concepto en la forma de administrar los recursos energticos a travs de los SGIE, que en el modelo planteado comprometen a la universidad, a la empresa y al Estado.

Tambin, existen propuestas de modelos de gestin relacionados con un proceso de mejora continua. Segn (Vidal, 2019) la mayora de los modelos de gestin energtica (MGE) estn estructurados para la mejora continua y se componen por un conjunto de pasos lgicos que permiten la implementacin de un sistema de gestin energtica, identificado por las siglas SGEn. La mejora continua como filosofa de gestin energtica est consignada en las normas ISO. En este sentido, (L. Ramrez, 2020) menciona que la norma ISO 14001 establece los requisitos que debe satisfacer una organizacin para demostrar que opera con una filosofa de mejora continua de la norma o de lo que se conoce como ciclo Deming, el cual involucra la planificacin, la implementacin, el control y la mejora continua en los procesos; de igual forma, se expresa (Cruz, 2020)

En el rea de gestin de energa, la norma ISO 50001 contiene tambin la filosofa de mejora continua. (Restrepo, 2019) expresa que la norma ISO 50001 facilita a las organizaciones la implementacin de un SGIE, que contiene un ciclo de mejora continua. Conjuntamente, existen otros planteamientos de modelo de gestin como la propuesta de (Morato, 2020) del mtodo Seis Sigmas, el cual el autor proponente considera como un modelo de gestin energtica que genera mejoramiento continuo, optimiza el consumo energtico eficiente y fortalece la cultura de preservacin.

El mtodo Seis Sigmas se basa en la metodologa de solucin de problemas llamada DMAMC, que comprende la definicin del problema, la medicin de defectos y documentacin del proceso, el anlisis de datos y encuentro de factores vitales. Por otro lado, Rojas y Pras (2014 citado por (Zuiga, 2020) refieren a las herramientas basadas en los principios LEAN para lograr mejoras energticas en la industria, identificando la manera en que pueden apoyar la planeacin, la implementacin y la operacin de un sistema de gestin de la energa.

Los principios LEAN se basan en la reduccin de desperdicios. Igualmente, el modelo de Gestin Multiagente y Multinivel, desarrollado en etapas, incluye la caracterizaron socioeconmica, cultural y energtica de las empresas, la seleccin de alternativas tecnolgicas para el uso eficiente de energa, la sensibilizacin y capacitacin en el tema de uso eficiente de energa, y la evaluacin de algunas de alternativas tecnolgicas viables y de mayor impacto para la eficiencia energtica, (Castao, 2019).

Existen otras propuestas de modelos basados en la simulacin de la gestin energtica. (Ventura, 2020) propone un modelo matemtico multiobjetivo como herramienta computacional de ayuda a la planificacin energtica, que utiliza tcnicas de programacin lineal y mediante el cual se desarroll una aplicacin para la toma de decisiones en el diseo de esquemas de cobertura energtica en localidades rurales aisladas de Cuba. En este mismo sentido, (Cortez, 2020) emplearon un modelo matemtico multicriterio conocido como el mtodo de Saaty, y tambin como mtodo de Jerarqua Analtica, para la seleccin de fuentes de energa para una poblacin rural de Cuba y as ahorrar recursos energticos y disminuir la afectacin al medio ambiente.

Existen tambin modelos de gestin que integran sistemas informticos de control de demanda energtica. (Yunyoung, 2013), proponen la gestin de la energa usando un modelo del patrn de uso energtico humano, de estndares de conductas y el modelo de Jerarqua Oculta de Markov (HMM). El modelo de gestin de la energa se basa en un sistema que logra la gestin de la energa mediante el uso de dispositivos de control de los patrones de actividad humana y los datos de posicionamiento de energa en tiempo real.

Por su parte, Castagnetti (2013 citado por ((J. Ramrez, 2019)) proponen un modelo de simulacin que permite describir y simular la recoleccin de energa para luego emplearla cuando es necesario en un esquema de autosuministro para ahorrar energa elctrica. La eficiencia energtica es una alternativa factible y viable para la solucin de los problemas de abastecimiento energtico de un pas, puesto que influye en la reduccin del consumo energtico del lado de la demanda y de esta forma, disminuye la necesidad de invertir en nuevas fuentes de generacin y modera la presin en la toma de decisiones de planificacin energtica y de seleccin de las fuentes de suministro, de forma tal que la eficiencia energtica posibilita las mismas actividades productivas o los mismos servicios con una reduccin en los recursos energticos empleados.


Figura 6: Modelos de Sistemas de Gestin Energtica

 

Conclusiones

La revisin y anlisis de la informacin permiten aseverar que los SGEn son una herramienta muy importante para alcanzar una reduccin simultnea y sostenible del consumo de energa y de las emisiones de GEI y de otros gases contaminantes en la industria.

Dentro de esta perspectiva, la implementacin de los SGEn, a travs de las normas ISO 50001:2011 y UNEEN ISO 50001:2011, constituye una herramienta til y eficaz para:

a)      Dar cumplimiento de forma continua y sistemtica a la legislacin energtica vigente y a los compromisos medioambientales de las empresas e industrias.

b)      Mejorar el rendimiento energtico, ahorrar costes y, por tanto, mejorar la competitividad de las empresas e industrias.

c)      Disminuir el consumo de energa primaria, las emisiones de gases de efecto invernadero, fundamentalmente las de CO2, la dependencia energtica exterior y la intensidad energtica.

d)     Facilitar la funcin de los Gestores Energticos.

e)      Implantar y realizar el seguimiento de actuaciones procedentes de auditoras energticas.

Bajo esos postulados podemos inferir que el objetivo fundamental de la gestin energtica es sacar el mayor aprovechamiento posible a las cantidades de energa que la empresa necesita.

Dentro de esta idea general, el sector industrial debe considerar los siguientes aspectos:

         Optimizar la calidad de las energas disponibles. No siempre es ms idneo adquirir las energas de mejor calidad. Para cada uso habr una calidad de energa ptima.

         Mantener e incluso aumentar la produccin, reduciendo el consumo de energa. Es necesario demostrar que la produccin de los procesos y servicios puede mantenerse, e incluso aumentarse reduciendo el consumo y costo de la energa.

         Conseguir, de modo inmediato, los ahorros que no requieren inversin apreciable. Demostrar que existen importantes posibilidades de ahorros energticos. Lograr los ahorros posibles con inversiones rentables. Demostrar que se pueden acometer importantes mejoras, que se paguen con el ahorro que ellas generan.

         Demostrar que se puede ahorrar energa sin necesidad de culpar a ineficiencias o incapacidades de situaciones anteriores. Si no se cuida permanentemente este aspecto, puede fracasar cualquier plan de ahorro de energa.

 

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