Energía, Medio Ambiente e Industria 4.0

Transcripción

1 Energía, Medio Ambiente e Industria 4.0 La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones. Ejemplos Ana Mezquita Martí Responsable Unidad Energía AICE-ITC UJI- ITC-AICE, 2018 SECTOR CERÁMICO En 2016: 492 millones m 2 4º productor mundial empleo directo indirecto Ventas totales 3316 mill 78 % exportación asdfasdfasdf 1

2 PROCESO DE FABRICACIÓN BALDOSAS CERÁMICAS Materias primas Preparación de materias primas Prensado Secado Producto final Cocción Esmaltado y decoración DISTRIBUCIÓN CONSUMO DE ENERGÍA EN UNA EMPRESA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS Energía térmica 90% 85 % Cocción Energía eléctrica 10% 15 % Secado asdfasdfasdf 2

3 DISTRIBUCIÓN COSTES DE ENERGÍA EN UNA EMPRESA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS En una empresa de tamaño medio: 3 millones de m 2 ELECTRICIDAD 6,3 GWh/año GAS NATURAL 57 GWh/año 0,75 Millones /año 1,71 Millones /año HORNOS: 1,45 Millones /año SECADEROS: 0,26 Millones /año OBJETIVO GENÉRICO Aplicación de un modelo tecnológico basado en control automático de las etapas de fabricación, su interconexión y el tratamiento inteligente de la información para: - reducir los costes de producción - mejorar los índices de calidad - flexibilizar la producción - minimizar el impacto medioambiental - mejorar la satisfacción del cliente AUMENTAR LA COMPETITIVIDAD DE LA EMPRESA asdfasdfasdf 3

4 OBJETIVOS CONCRETOS 1. Conocer los costes de fabricación más importantes en tiempo real y por lotes 2. Tener información en tiempo real del rendimiento de las etapas de fabricación 3. Monitorizar en continuo el consumo de energía térmica y las emisiones de CO 2 4. Relacionar la calidad del producto con las variables del proceso SISTEMA DE GESTIÓN ACTUAL DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS asdfasdfasdf 4

5 EJEMPLO: MEDIDA EN DISCONTINUO DEL CONSUMO DE GAS NATURAL EN UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS Consumo = Caudal combustible * PCI Producción COMO SE HACE EN LA ACTUALIDAD? Caudal (m 3 /h) Presión (atm) Temperatura (ºC) V 0 = 2343,56 V f = 2357,82 V = 14,36 (m 3 ) P = 2,5 atm T = 35 ºC Caudal (Nm 3 /h) EJEMPLO: MEDIDA EN DISCONTINUO DE LA PRODUCCIÓN DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS Consumo = Caudal combustible * PCI Producción COMO SE HACE EN LA ACTUALIDAD? Masa de pieza (g/pieza) Número de piezas (piezas/min) Masa pieza Nºpiezas/min Producción (kg/h) asdfasdfasdf 5

6 EJEMPLO: MEDIDA EN DISCONTINUO DEL CONSUMO DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS /02/ /02/ /02/ /02/ Consumo (kcal/kg) tiempo (h) SISTEMA DE GESTIÓN ACTUAL DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS o Se dispone de una información poco elaborada o La información se obtiene de forma manual y discontinua o La información está desfasada respecto de la producción: cuando se conoce no se puede actuar o Muchas veces la información no se analiza por su difícil gestión Bajo rendimiento del proceso Aumento de los costes de fabricación Reducción de la calidad asdfasdfasdf 6

7 SISTEMA DE GESTIÓN ACTUAL DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS EJEMPLO: MEDIDA EN CONTINUO DEL CONSUMO DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS Chimenea de humos Aire de enfriamiento Chimenea de enfriamiento Aire de enfriamiento Entrada de piezas Salida de piezas Caudal másico de piezas (kg/h) Receptor Temperatura Presión Volumen Caudal de gas en CN Consumo específico del horno Caudal másico de piezas asdfasdfasdf 7

8 EJEMPLO: MEDIDA EN CONTINUO DEL CONSUMO Y DE LAS EMISIONES DE CO 2 DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS /02/ /02/ /02/ /02/2010 Consumo (kcal/kg) max = 52.4% max = 23.8% tiempo (h) SISTEMA DE GESTIÓN EN CONTINUO DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS asdfasdfasdf 8

9 SISTEMA DE GESTIÓN FUTURO DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS Centro de adquisición y tratamiento de datos SISTEMA DE GESTIÓN FUTURO DE LA INFORMACIÓN EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS Centros de adquisición y tratamiento de los datos Consumos energéticos Producción Variables de proceso Sistema de cálculo y presentación de resultados Gestión inteligente Reducción costes Tratamiento de la información, análisis y presentación de resultados para obtener información útil que facilite la toma de decisiones: - Gestión de la producción - Gestión de consumos de energía - Trazabilidad de producción asdfasdfasdf 9

10 Beneficios económicos Empresa de tamaño medio en las condiciones actuales: m 2 /año Coste medio de operación (porcelánico, gres y azulejo rojo): 3-5 /m 2 La implantación del sistema de gestión de la producción puede generar: Disminución del consumo energético (3-7%) Aumento de la producción Mejora de la calidad y reducción del rechazo Optimización de la compra de materias primas Si se estima un ahorro en el coste de operación del 5% y si se añade una mejora de calidad entorno al 1%: AHORRO POR EMPRESA: /año Proyectos en Desarrollo con participación del ITC CEramic BRAin - Desarrollo e implementación de un piloto demostrativo de Industria 4.0 en el proceso de fabricación de baldosas cerámicas Duración: 3 años Entidades implicadas: Colorker, Core e ITC Entidad financiadora: Instituto Valenciano de la Competitividad Empresarial (IVACE) Estado: En desarrollo Activa Industria 4.0 Duración: 1 año Entidades implicadas: ITI, AIDIMME, AIMPLAS, AIJU, INESCOP, ITE e ITC Entidad financiadora: Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MINECO) e IVACE Estado: En desarrollo ASEBEC 4.0: Desarrollo y puesta en marcha de una plataforma web de colaboración empresarial y su contenido para la dinamización de la Industria 4.0 dentro del sector cerámico Duración: 2 años Entidades implicadas: ASEBEC, ITC y 8 empresas fabricantes de Bienes de Equipo para la Industria Cerámica Entidad financiadora: IVACE Estado: Pendiente de concesión asdfasdfasdf 10

11 Proyectos en Desarrollo con participación del ITC TECEM - Desarrollo de nuevas tecnologías para el análisis y la optimización energética y medioambiental del proceso de fabricación de baldosas cerámicas. Duración: 3 años Entidades implicadas: ITE e ITC Entidad financiadora: Instituto Valenciano de la Competitividad Empresarial (IVACE) Estado: En desarrollo Proyectos en Desarrollo con participación del ITC TECEM Objetivos 1. Diseño y desarrollo de una plataforma de gestión energética, que permita la obtención de ratios de consumo y la identificación de opciones de ahorro energético. 2. Estudio y análisis de la integración de energías renovables en el proceso de fabricación de baldosas cerámicas. 3. Análisis de las posibilidades de aprovechamiento de la energía residual del proceso. 4. Desarrollo de membranas para la captura de CO 2. asdfasdfasdf 11

12 Proyectos en Desarrollo con participación del ITC TECEM Resultados obtenidos Diseño de una herramienta informática para la gestión energética de los consumos de energía en hornos de cocción de baldosas cerámicas, en la que se incorporan soluciones tecnológicas innovadoras. - Adquisición de consumos energéticos e información relativa a la producción. - Incorporación de energía solar fotovoltaica - Posibilidades de utilizar energía solar térmica como fuente de calor para el proceso - Análisis de la recuperación de calor residual: - Como aporte de calor en el mismo u en otros procesos - Para la generación de electricidad Gracias por su atención UJI- ITC-AICE, 2018 asdfasdfasdf 12