Las actividades industriales de Galicia demandan un considerable volumen de materias primas, energía y agua, que generan residuos diversos, tratados en una pequeña proporción y, provocan importantes impactos ambientales. Además, la capacidad de autoabastecimiento de energía primaria ha desaparecido, dando paso a elevadas importaciones de recursos energéticos, atendiéndose las demandas industriales sin reducir las exportaciones de electricidad y derivados del petróleo. En este artículo se pretende profundizar en el conocimiento de dicha problemática, mediante la aplicación de modelos de flujos de materiales, energía, agua y residuos para la industria manufacturera y, en particular, para sectores con una producción significativa en el conjunto de la industria gallega, realizando una comparación de su comportamiento en 1992 y 2000. Se manifiesta, así, posibles tendencias del conjunto industrial, como puede ser una cierta desmaterialización relativa, acompañada de una rematerialización absoluta.

The increase in the average temperature of the Earth, the increase in the sea level and the scarcity of water resources are just some of the environmental phenomena that have demonstrated the importance of mitigating or compensating the impacts of human actions, such as those of industrial activities. However, industrial activities are also responsible for generating jobs, wealth and food. In Brazil, the dairy sector represents the second largest segment within the food industry. Thus, considering its relevance and, consequently, its ability to impact the environment, this thesis aimed to conduct an investigation on aspects of its sustainability: (i) analysis of the energy matrix and energy efficiency of the Brazilian dairy industry; and (ii) evaluation of the impact of charging for the bulk water use in the dairy industry. The first part of this thesis was conducted based on data collected through a questionnaire, applied to managers of Brazilian dairy industries. The data come from 37 cheese producing establishments, distributed among the Brazilian regions. They were analyzed using descriptive statistics and data envelopment analysis. In the second part of this thesis it was development a case study for a dairy industry that produces mozzarella cheese. In this case, the data were analyzed using descriptive statistics. Among the results obtained, it was observed that firewood is the most used fuel in the generation of thermal energy, while diesel is the most used in the generation of electricity. There was greater efficiency of scale (76.1%) than pure technical efficiency (48.4%). However, dairy products have a low level of energy efficiency (34.9%). Regarding the use of water, the price increase related to charging by its use was low (from 0.04 to 0.09% of production costs), indicating that this cost can be absorbed by the industries. However, it should be noted that these values are relevant to the implementation of several actions to improving the quantity and quality of water. There is a future perspective of a more rational use of the natural resources in the Brazilian dairy industry. However, it should occur gradually from the entry of new more competitive dairy establishments, and from the development of policies associated with the internalization of environmental impacts caused by users/polluters. Keywords: Energy matrix. Food industry. Milk processing. Natural resources. Water pricing. | O aumento da temperatura média da Terra, do nível do mar e a escassez de recursos hídricos são apenas alguns dos fenômenos ambientais que demonstram a importância de mitigar ou compensar os impactos provenientes de ações antrópicas, como aqueles das atividades industriais. No entanto, as atividades industriais também são responsáveis pela geração de empregos, riquezas e alimentos. No Brasil, o setor de laticínios representa o segundo maior segmento dentro da indústria de alimentos. Dessa forma, considerando a sua relevância e, consequentemente, a sua capacidade de impactar o meio ambiente, esta tese objetivou realizar uma investigação sobre aspectos de sua sustentabilidade: (i) análise da matriz energética e da eficiência energética da indústria de laticínios brasileira; e (ii) avaliação do impacto da cobrança pelo uso da água bruta na indústria de laticínios. A primeira parte desta tese foi conduzida a partir de dados coletados realizada por meio de um questionário, aplicado a gestores de indústrias de laticínios brasileiras. Os dados são provenientes de 37 estabelecimentos produtores de queijo, distribuídos entre as regiões brasileiras. Os dados foram analisados por estatística descritiva e análise de envoltória de dados. Já a segunda parte desta tese foi desenvolvida a partir de um estudo de caso para uma indústria de laticínios produtora de queijo muçarela. Neste caso, os dados foram analisados por estatística descritiva. Entre os resultados obtidos, observou-se que a lenha é o combustível mais utilizado na geração de energia térmica, enquanto o diesel o mais utilizado na geração de energia elétrica. Houve maior eficiência de escala (76,1%) do que eficiência técnica pura (48,4%). No entanto, os laticínios apresentam baixo nível de eficiência energética (34,9%). Com relação ao uso da água, o incremento de preço relacionado à cobrança pelo seu uso foi baixo (de 0,04 a 0,09% dos custos de produção), indicando que este custo pode ser absorvido pela indústria. Entretanto, cabe ressaltar que estes valores são relevantes para a implementação de diversas ações para a melhoria na quantidade e na qualidade da água. A perspectiva futura em relação à sustentabilidade na indústria leiteira brasileira é o uso mais racional dos recursos naturais. Isto deve ocorrer, gradualmente, a partir da entrada de novos estabelecimentos, mais competitivos, e do desenvolvimento de políticas associadas à internalização dos impactos ambientais causados pelos usuários/poluidores. Palavras-chave: Indústria de alimentos. Matriz energética. Preço da água. Processamento de leite. Recursos naturais. | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

O consumo de energia dispendido pelos sistemas de bombeamento apresenta valores elevados e que podem onerar a operação dos sistemas de abastecimento de água realizada pelas companhias de saneamento. Assim, esta pesquisa está centrada no desenvolvimento de uma metodologia para análise da eficiência energética desses sistemas. O procedimento metodológico foi desenvolvido para uma tipologia genérica de sistema composta de dois reservatórios, inferior e superior, um conjunto motobomba e uma adutora, responsável pelo transporte de água entre eles. Foram avaliadas 96 possibilidades geométricas para esse sistema, formadas a partir da combinação de diferentes alturas geométricas, comprimentos e diâmetros da linha adutora. Ainda, foram estudados três formatos de curva, com quatro volumes de consumo diário distintos, em duas situações, início e fim de projeto. O algoritmo Shuffled Complex Evolution – SCE-UA foi empregado para obter a regra de operação otimizada do sistema de bombeamento e a função-objetivo foi formulada para representar os custos de energia para 20 anos de operação somado aos custos de instalação do sistema de bombeamento (adutora, reservatório superior e conjunto motobomba). Além disso, foram calculados índices e indicadores para facilitar o entendimento e a avaliação da eficiência energética de sistemas de bombeamento. A partir da análise dos resultados dos sistemas cuja operação foi otimizada, e dos resultados dos índices e indicadores, foram estabelecidos critérios e equações que podem ser utilizados para análise da operação, dimensionamento e eficiência energética de sistemas de bombeamento de água. Também, foi desenvolvida uma metodologia para a estimativa da energia mínima que um sistema de bombeamento pode consumir se todos os critérios de eficiência energética forem satisfeitos, ou seja, quando todas as grandezas que compõem o cálculo da energia forem determinadas a partir de critérios otimizados. Essa metodologia foi aplicada em dois cenários: projetos de sistemas de bombeamento de água e diagnóstico de sistemas de bombeamento de água existentes. Na primeira abordagem, o indicador se mostrou útil para inferir sobre consumo de energia e, inclusive, definir o diâmetro ótimo da linha adutora com maior ponderação. Já na segunda abordagem, o indicador tem potencial para ser utilizado na definição da linha de base do sistema e pode auxiliar a tomada de decisão e gestão hidroenergética desses sistemas. | The energy consumed by the pumping systems has high values and can overload the operation of the water supply systems carried out by the sanitation companies. Thus, this research is focused on the development of a methodology to analyze the energy efficiency of these systems. The methodological procedure was developed for a generic system composed of two reservoirs, upper and lower, pumping system and a pipeline, responsible for transporting water between the reservoirs. It was evaluated 96 geometric possibilities for this system, formed from the combination of different static heights, lengths and diameters of the pipeline. Also, three curve formats were studied, with four distinct daily consumption volumes, in two situations, beginning and end of the project. The Shuffled Complex Evolution (SCE-UA) algorithm was employed to obtain the optimal operating rule for the pumping system and the objective function was formulated to represent the energy costs for 20 years of operation plus the pumping system installation costs (pipeline, upper reservoir and pumping system). In addition, indexes and indicators were calculated to facilitate the understanding and evaluation of the energy efficiency of pumping systems. Based on the analysis of the results of the systems whose operation was optimized, and the results of indexes and indicators, criteria and equations were established that can be used to analyze the operation, design and energy efficiency of water pumping systems. Also, a methodology was developed to estimate the minimum energy that a pumping system can consume if all the energy efficiency criteria are met, that is, when all the quantities that compose the energy calculation are determined from optimized criteria. This methodology was applied in two scenarios: projects of water pumping systems and diagnosis of existing water pumping systems. In the first approach, the indicator was useful to infer about energy consumption and, even, to define the optimum diameter of the most heavily weighted pipeline. In the second approach, the indicator has the potential to be used in the definition of the baseline of the system and may help decision making and hydropower management of these systems.

In the last decades, irrigated agriculture has undergone a significant expansion, increasing the requirements of a natural and essential resource for the activity development, such as water. This resource is increasingly precious and competition for its use tends to be more intense in the economic sectors. This competition intensifies the need to submit to irrigation, especially in arid and semi-arid areas, a process of modernization by improving their technological level and ensure sustainability of the agricultural sector as a whole. The Spanish government has approved two plans for improving irrigation, National Irrigation Plan (NIP) horizon 2005 and NIP horizon 2008, both of them mainly consisted of promoting the canal lining, pressurized irrigation networks and new automation technologies to improve management in the irrigated areas. This plan has improved water use efficiency, but the new pressurized irrigation networks require large amounts of energy for pumping water. Therefore, energy costs have risen sharply after the modernization, being aggravated by an exponential increment of energy unit prize and compromising the profitability of the sector. In the interests of sustainability and in a context of climate change, where evapotranspiration rate increases water resources decreases, due to the increase of the greenhouse gas (GHG) directly emissions or indirectly caused by the combustion of non-renewable resources, have increased the need to improve efficiency of both resources. This document consists of seven sections. The first one provides an introduction and frame work in which the present PhD thesis is developed. The specific objectives to achieve the main objective of improving the sustainable management of water and energy use are defined in sections 2. Studies to achieve the proposed objectives are developed in sections 3, 4, 5 and 6 correspond to publications in scientific journals included in the database of the Science Citation Index (SCI) Section 3 contains a first study in which the water and energy use was evaluated in Fuente Palmera irrigation district. To this end, the protocol for energy audits, proposed by IDAE, was adopted and applied and which concluded that this irrigation district is high energy consumer. The impact of organizing farmers in irrigation turns, as improvement measure, was outlined and evaluated resulting a potential energy savings of 12 %... | La agricultura de regadío ha sufrido una importante expansión en las últimas décadas, incrementándose así los requerimientos de un recurso natural y esencial para el desarrollo de la actividad, como es el agua. Este recurso es cada vez más preciado y la competencia en los diferentes sectores económicos por su uso tiende a ser más intensa. Esta competencia agudiza la necesidad de someter a los regadíos, principalmente en zonas áridas y semiáridas, a un proceso de modernización que mediante la mejora de su nivel tecnológico asegure su sostenibilidad y la del sector agrario en su conjunto. El Gobierno español ha aprobado varios planes para la mejora del regadío, Plan Nacional de Regadíos (PNR) horizonte 2005 y PNR horizonte 2008 que consistieron principalmente en la instalación de redes a presión en las zonas regables y la incorporación de nuevas tecnologías de automatización para mejorar su gestión. Dichos planes han conseguido mejorar la eficiencia en el uso del agua, sin embargo las nuevas redes a presión requieren elevados consumos de energía. Los costes energéticos que debe soportar el sector han crecido bruscamente tras la modernización, siendo agravados por un contexto de incremento exponencial del precio unitario de la energía y comprometiendo la rentabilidad del sector. En aras de la sostenibilidad y en un contexto de cambio climático, donde aumentan las tasas de evapotranspiración y disminuyen los recursos hídricos motivados por el incremento de las emisiones de gases de efecto invernadero, causados directa o indirectamente por la combustión de recursos no renovables, surge la necesidad de mejorar la eficiencia del uso de ambos recursos. Este documento consta de siete apartados. El primero de ellos proporciona una introducción y define el marco en el que se desarrolla la tesis doctoral. Los objetivos específicos para alcanzar el objetivo principal de mejorar la gestión sostenible de los recursos agua y energía, son definidos en el apartado 2. Los estudios realizados para la consecución de los objetivos propuestos se desarrollan en los apartados 3, 4, 5 y 6 y corresponden con publicaciones íntegras en revistas científicas incluidas en la base de datos del Science Citation Index (SCI) El apartado 3 contiene un primer estudio en el que se caracteriza el uso del agua y la energía en la zona regable de Fuente Palmera. Con este fin,...

[ES]Este proyecto nace de la creciente necesidad de apostar por las energías renovables. Cada vez más se invierte en mejorar el rendimiento de éstas, que no sólo son importantes porque son energías limpias, sino porque es una energía inagotable a escala humana. Tras hacer una pequeña introducción a las energías renovables, concretamente a la energía solar fotovoltaica, el primer tema que se plantea es la situación geográfica donde se realizará el estudio. En este proyecto se ha elegido la localidad de Lora del Río, que al tratarse de una zona rural en un lugar con elevados índice de radiación solar, hace que se convierta en un candidato que se amolda por completo al estudio que se quiere realizar.

Es contradictorio el hecho que en pleno siglo XXI y con tantos avances tecnológicos en la materia, existan regiones urbanas y rurales con carencias parciales e incluso totales en el suministro de Energía Eléctrica y de Agua potable.Por medio de esta monografía que consta de un estudio a fondo que permita describir en forma clara el principio de funcionamiento, ventajas, desventajas y avances tecnológicos en materia de Generación de Energía Eléctrica con el uso de tecnologías “LIMPIAS” como la Radiación Solar (Energía Solar Fotovoltaica) y la Fuerza del Viento (Energía Eólica), además de los métodos para purificar el agua como la Radiación Ultravioleta (UV), Ósmosis Inversa y Filtración con Membranas (micro y ultra).Se pretende recomendar algunas posibles soluciones o combinación de estas para combatir la carencia de energía eléctrica y/o purificación de agua en regiones aisladas y alejadas en su mayoría varios kilómetros de las cabeceras municipales. El método propuesto de solución, consiste en la instalación de sistemas fotovoltaicos capaces de transformar la radiación emitida por el Sol en Energía Eléctrica o con sistemas Eólicos capaces de transformar la fuerza del viento en Energía Eléctrica y en el peor o mejor de los casos (depende del punto de vista) implementar un sistema híbrido entre estas dos tecnologías (Eólicas y Solar Fotovoltaica).Al contar con la Energía Eléctrica, proveniente de estas fuentes naturales, se pueden utilizar sistemas y métodos de purificación del Agua como: La Ósmosis Inversa (para zonas costeras), la Radiación Ultravioleta (UV), sistemas de Micro y Ultra Filtración. Cruzando e integrando la información recopilada de las características geográficas, climáticas y de disponibilidad de agua, se lograra conjugar las variables de velocidad del viento, índice de radiación solar y los tipos de afluentes en Colombia. Además se podrá definir escenarios de utilización de una tecnología en particular o la combinación de varias para la generación de energía eléctrica y la purificación de agua. | The fact is contradictory that in the heat of 21st century and with so many technological advances in the matter, urban and rural regions with partial and even total deficiencies in the provision of Electrical Energy and potable Water exist.By means of this monograph that consists of a thorough study that allows to describe in clear from the technological principle of operation, advantages, disadvantages and advances in the matter of Electrical Energy Generation with “CLEAN” technology like the Solar radiation (Photovoltaic Solar Energy) and the Wind force (Aeolian Energy), besides the methods to purify the water like the Ultraviolet Radiation (UV), Reverse Osmosis and membranes filtration (Micro and Ultra). It is tried to recommend some possible solutions or combination of these to fight the deficiency of electrical energy and/or water purification in regions isolate and moved away in his majority several kilometers of the municipal heads.The proposed solution method, consists of the installation of photovoltaic systems able to transform the radiation emitted by the Sun in Electrical Energy or with Aeolian systems able to transform wind force the worse in Electrical Energy and or the best one of the cases (it depends on the point of view) of implementing a hybrid system between these two technologies (Aeolian and To pave Photovoltaic). When counting on the Electrical Energy, originating of these natural sources, systems and methods of purification of the Water can be used like: The inverse osmosis (for coastal zones), the ultraviolet radiation, micro systems of and Ultra filtration.Crossing and integrating the compiled information of the geographic, climatic characteristics and water availability, it would be managed to conjugate the variables of wind speed, index of solar radiation and the effluents types in Colombia. In addition it will be possible in particular to be defined scenes of a technology use or the combination of several for the electrical energy generation and the water purification. | Especialista en Gestión de Sistemas Energéticos Industriales | pregrado

[ES] Hasta hace pocos años, el nexo agua-energía se circunscribía a los aspectos técnicos, económicos y ambientales de la producción de energía hidroeléctrica. Con toda la importancia de esta fuente de energía renovable tiene y ha tenido desde hace décadas, las relaciones entre el sector energético y el sector del agua constituyen hoy en día un aspecto esencial para lograr mejoras en ambos sectores que contribuyan a un desarrollo económico y un uso de recursos más sostenibles. La constatación de que la gestión integral del agua es muy exigente en consumo energético, y consecuentemente, de que ambos sectores deben planificarse de manera conjunta y coordinada es muy reciente. Cualquiera que sea el escalón o la etapa del ciclo del agua, el consumo energético se destaca como el principal factor de coste variable. Las tecnologías de uso y tratamiento de aguas han evolucionado muy rápidamente en los últimos años para disminuir riesgos para la salud, aumentar la eficiencia y precisión con que se usa el agua y disminuir la carga de contaminantes con que se devuelve a las fuentes naturales o se reintegra en el ciclo de usos. En todas ellas el uso de energía es muy importante, y obviamente, en la potabilización de aguas o reutilización de aguas residuales, con un empleo creciente de membranas y en el tratamiento de los lodos y los materiales sólidos, el consumo energético es creciente.

En Colombia la cobertura en agua potable se encuentra establecida en la grandes ciudades; en sitios alejados de ellas los problemas para encontrar el líquido vital son numerosos esto debido principalmente a la distancia de las veredas y corregimientos de los centros urbanos, al mal estado de las vías de acceso, al inconstante o inexistente servicio de energía, la poca inversión del estado colombiano en tecnologías que permitan obtener el preciado líquido de forma segura y permanente etc. Por tal razón se presenta un problema de desabastecimiento de agua en municipios, localidades y zonas que no tienen acueductos, como se evidencia en la vereda de Apiay, en donde vemos la comunidad abasteciéndose del recurso hídrico extraído de los Jagüeyes y/o pozos subterráneos, extracción que se realiza utilizando infraestructura mecánica conectada a la red de distribución convencional de energía eléctrica de la región de Villavicencio, lo que genera altos consumos y pagos elevados por el servicio. En el presente proyecto se realiza un estudio económico para determinar la factibilidad de implementar un sistema solar fotovoltaico como fuente de alimentación de energía eléctrica para el sistema de bombeo utilizado para la extracción del recurso hídrico para los habitantes de la vereda de Apiay. Con la intención de mejorar la continuidad del abastecimiento del recurso hídrico y bajar el consumo de la energía eléctrica de la Vereda de Apiay en el Municipio de Villavicencio; se crea el proyecto con un planeamiento estratégico para el progreso y desarrollo en la comunidad, por esta razón, se realizan esfuerzos para superar esta situación, implementando soluciones tecnológicas e innovadoras en la comunidad de Apiay. | LISTA DE TABLAS 8 LISTA DE FIGURAS 9 LISTA DE GRÁFICOS 10 LISTA DE ANEXOS 11 INTRODUCCIÓN 12 1. ANTECEDENTES 15 1.1. Planteamiento Del Problema 16 2. MARCO TEÓRICO 18 2.1. El Agua Como Recurso. 18 2.1.1. Fuente y Captación del Agua 19 2.2. Recurso Energético 21 2.2.1. Radiación Solar 21 2.2.2. Factores Que Afectan La Intensidad De La Radiación Solar 22 2.2.3. Día Solar 23 2.2.4. Radiación Promedio De Villavicencio 23 2.2.5. Aplicaciones 27 2.3. Análisis de la Situación Actual 27 2.4. Sistema fotovoltaico 28 2.4.1. Paneles Fotovoltaicos. 29 2.4.2. Instalación de los Paneles Fotovoltaicos 34 2.4.3. Elementos de la Instalación de Paneles Fotovoltaicos 38 2.4.4. Mantenimiento 43 2.4.5. Ventajas y desventajas 44 2.5. Sistema de Bombeo 44 2.5.1. Clasificación de las bombas 45 2.5.2. Tipos de bombas 46 2.5.3. Ventajas y Desventajas 47 2.6. Motor 47 2.6.1. Tipos de Motores 48 2.7. Beneficios de los sistemas fotovoltaicos 50 3. ENTORNO POLITICO 51 3.1. Legislación Que Regula El Sector De Energía 51 3.2. Entidades Reguladoras 51 3.3. Principales Regulaciones 52 3.4. Fondos Especiales del Gobierno 53 4. MARCO CONTEXTUAL 54 4.1. Localización del Proyecto 54 4.1.1. Datos De Localización De La Vereda Apiay 55 4.2. Población De La Vereda Apiay 55 4.3. Análisis social de la vereda Apiay 55 4.4. Actividad Económica De La Vereda Apiay 56 4.4.1. Para convenciones, de tiempo compartido y similar. 57 4.4.2. Agroturismo 57 4.4.3. Ecoturismo 57 5. METODOLOGÍA 59 5.1. Soluciones Para El Abastecimiento De Agua 59 5.1.1. Acueductos 60 5.1.2. Extracción Manual 61 5.1.3. Mantener Lo Existente 61 5.1.4. Solución presentada al cliente 62 5.2. Población 62 5.2.1. Identificación y Características de la Población 63 5.3. Motobombas Existentes Actualmente 64 5.4. Calculo De la Necesidades De Agua 66 5.5. Consumo Energético Convencional por Motobomba Actualmente. 69 5.5.1. Determinación Del Consumo De Energía Actualmente. 69 5.5.2. Determinación Del Costo De Energía Eléctrica Actualmente. 70 5.5.3. Resultados Del Consumo Y Pago De Energía Eléctrica Actualmente. 71 5.6. Selección de la motobomba 71 5.7. Descripción General Del Sistema Propuesto 72 5.7.1. Captación 72 5.7.2. Tratamiento Físico Del Agua 73 5.7.3. Equipo De Bombeo 73 5.7.4. Línea De Impulsión 73 5.7.5. Depósito De Distribución 74 5.7.6. Desinfección Y Ajuste De PH Del Agua 74 5.7.7. Red de distribución del Recurso Hídrico 74 5.7.8. Canalización De Aguas Negras 75 5.7.9. Resumen General Del Sistema Para La Extracción Del Suministro De Agua 76 5.8. Características de los componentes 77 5.8.1. Paneles Solares 78 5.8.2. Motobomba 79 5.8.3. Controlador 81 5.8.4. Terceros Elementos 83 5.9. Topología del Sistema Fotovoltaicos 85 5.10. Fases Del Proyecto 86 6. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 87 7. COSTOS Y FINANCIACION DEL PROYECTO 88 7.1. Costo de los Equipos 88 7.2. Valor de la Inversión 90 7.3. Financiación de la Inversión 91 8. Análisis de la Factibilidad. 93 8.1. Recuperación de la Inversión del Cliente 93 8.2. Flujos de Caja del Proyecto 95 10. BIBLIOGRAFÍA 103 11. ANEXOS 109 | Especialización | In Colombia, drinking water coverage is established in large cities; In places far from them, the problems to find the vital liquid are numerous, mainly due to the distance from the sidewalks and townships of the urban centers, the poor condition of the access roads, the inconsistent or non-existent energy service, the little investment of the Colombian state in technologies that allow to obtain the precious liquid safely and permanently, etc. For this reason, there is a problem of water shortage in municipalities, localities and areas that do not have aqueducts, as evidenced in the Apiay village, where we see the community supplying itself with the water resource extracted from the Jagüeyes and / or underground wells, extraction that is carried out using mechanical infrastructure connected to the conventional electric power distribution network of the Villavicencio region, which generates high consumption and high payments for the service. In this project, an economic study is carried out to determine the feasibility of implementing a photovoltaic solar system as a source of electrical energy for the pumping system used to extract the water resource for the inhabitants of the Apiay village. With the intention of improving the continuity of the supply of water resources and reducing the consumption of electricity in the Vereda de Apiay in the Municipality of Villavicencio; The project is created with a strategic planning for the progress and development in the community, for this reason, efforts are made to overcome this situation, implementing technological and innovative solutions in the Apiay community. | Modalidad Presencial

En este trabajo se desarrolló una metodología para la implementación de un sistema de control operacional para el mejoramiento del desempeño energético en una Planta de Inyección de Agua (PIA) de un sistema de extracción de hidrocarburos por recobro secundario. La metodología de control operacional propuesta involucró varios componentes que están enmarcadas en el ciclo PHVA de la Norma NTC-ISO 50001:2019 estos componentes son: Planeación del control operacional, en esta fase se realizó el diagnostico, la recolección y el análisis de la información para establecer la estrategia de implementación en la PIA3, el segundo componente fue la implementación de criterios operacionales en los niveles operacionales, tácticos y estratégicos de la organización, el tercer componente es el seguimiento, medición, análisis y evaluación del desempeño energético establecido para el control operacional a través de indicadores, el cuarto componente la comunicación de los resultados de los indicadores del desempeño energéticos, la eficacia del control operacional, las recomendaciones operacionales, de mantenimiento y tecnológicas y por último el componente Toma de Acciones de Mejora, donde se consolidan las distintas acciones correctivas y/o proactivas. Los resultados de la implementación del control operacional en los primeros 5 meses del año 2021 en la Planta de Inyección de Agua PIA3 mostro un cumplimiento de 104,04 % con respecto a la línea meta que corresponde a 934,22 MWh de ahorro energético y una disminución de emisiones de 356 Ton de CO2. La tendencia de la PIA es al ahorro debido a las buenas prácticas implementadas y se recomienda mantener para continuar con un desempeño favorable. | INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 18 PROCESO DE INYECCIÓN DE AGUA PIA3 ........................................................ 18 Sistema de tratamiento agua de producción ................................................... 19 Sistema de tratamiento de agua de captación ................................................. 23 Sistema de inyección de agua ......................................................................... 25 Sistema de drenajes ........................................................................................ 28 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................... 28 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................... 30 PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ........................................................................ 31 HIPÓTESIS DE INVESTIGACIÓN ......................................................................... 31 OBJETIVOS ........................................................................................................... 31 Objetivo General .............................................................................................. 31 Objetivos Específicos ...................................................................................... 32 ALCANCE .............................................................................................................. 32 LIMITACIONES ...................................................................................................... 33 1. ESTADO DEL ARTE ....................................................................................... 35 2. MARCO TEORICO .......................................................................................... 40 2.1 METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACION Y AJUSTE DE LÍNEA BASE ENERGÉTICA ................................................................................................. 40 2.1.1 Nociones conceptuales ...................................................................... 40 2.1.2 Pasos para la construcción de una Línea base. ................................. 42 2.1.3 Pasos para la construcción de la línea meta de consumo de energía. .. ........................................................................................................... 50 2.1.4 Pasos para la construcción de la línea base de índice de consumo. . 50 2.1.5 Potenciales de ahorro por gestión ...................................................... 52 2.2 METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE LOS INDICADORES DE DESEMPEÑO ENERGÉTICO – IDEN ................................................................... 53 2.2.1 Definición de Indicador de desempeño energético - IDEn. ................ 53 2.2.2 Selección de Indicadores de desempeño energético - IDEns. ........... 53 2.2.3 Cálculo de Indicadores de Desempeño Energético Operacionales. .. 54 2.2.4 Cálculo de Indicadores de desempeño energético productivos. ........ 58 5 2.2.5 Seguimiento a indicadores - revisión y evaluación de los resultados de los indicadores. .................................................................................. 62 2.2.6 Acciones para la mejora (correctivas). ............................................... 62 3. MARCO LEGAL Y NORMATIVO ..................................................................... 64 4. DISEÑO METODOLOGICO DEL CONTROL OPERACIONAL ....................... 66 4.1 SEGUIMIENTO, MEDICIÓN, ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO ................................................................................................. 67 4.2 IMPLEMENTACIÓN DE CRITERIOS OPERACIONALES .............................. 68 4.3 COMUNICACIÓN DE RESULTADOS ............................................................. 69 4.4 TOMA DE ACCIONES .................................................................................... 69 4.5 REPORTES DE DESEMPEÑO ENERGÉTICO .............................................. 70 4.6 PROCESO DE GESTIÓN DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO ....................... 70 4.6.1 Gestión a Nivel Operativo .................................................................. 71 4.6.2 Gestión a Nivel Táctico ...................................................................... 73 4.6.3 Gestión a Nivel Estratégico ................................................................ 75 5. DIAGNÓSTICO DE PROCESO, RECOLECCIÓN Y ANÁLISIS DE INFORMACIÓN ............................................................................................... 76 5.1 REPORTE DIAGNÓSTICO DE LA MEDICIÓN ............................................... 76 5.1.1 Metodología para el diagnóstico de la medición ................................ 76 5.2 DIAGNÓSTICO DE LA MEDICIÓN EN LA PIA3 ............................................. 79 5.3 OPORTUNIDADES DE MEJORA EN EL SISTEMA DE MEDICIÓN ............... 81 6. PLANIFICACIÓN ENERGETICA ..................................................................... 82 6.1 LINEA BASE ENERGETICA PIA3 ................................................................... 82 6.1.1 Definición del periodo base. ............................................................... 83 6.1.2 Definición de la muestra de datos mínima ......................................... 83 6.1.3 Identificación y clasificación de variables de proceso ........................ 84 6.1.4 Toma de datos ................................................................................... 85 6.1.5 Filtrado de datos................................................................................. 85 6.1.6 Establecer el modelo lineal de línea base. ......................................... 86 6.1.7 Determinar atributos estadísticos del modelo matemático ................. 87 6.2 CÁLCULO DE LA LÍNEA META ...................................................................... 89 6.2.1 Selección de datos para la elaboración de la línea meta ................... 89 6.2.2 Establecer el modelo lineal de línea meta .......................................... 89 6.2.3 Determinar atributos estadísticos del modelo - Línea Meta ............... 90 6.3 CÁLCULO DE LA LÍNEA BASE DE ÍNDICE DE CONSUMO .......................... 91 6.3.1 Selección de datos para la elaboración de la línea base de índice de consumo ............................................................................................. 92 6.3.2 Establecer el modelo de la línea base de índice de consumo ............ 92 6.4 POTENCIALES DE AHORRO POR GESTIÓN DE LA OPERACIÓN Y EL MANTENIMIENTO ................................................................................................. 93 6.5 POTENCIALES DE AHORRO POR GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN .......... 94 6.6 ANÁLISIS DE LAS LÍNEAS BASE, LÍNEA META E INDICE DE CONSUMO . 95 6.6.1 Energético primario: Energía Eléctrica - Proceso ............................... 95 6.6.2 Análisis de la línea base ..................................................................... 95 6.6.3 Análisis de la línea meta .................................................................... 97 6.6.4 Potenciales de ahorro identificados por gestión operacional ............. 98 7. IDENTIFICACIÓN DE LAS VARIABLES DE CONTROL OPERACIONAL ...... 99 7.1 IDENTIFICACIÓN DE LAS VARIABLES DE CONTROL DE PROCESO ........ 99 7.2 APLICACIÓN DEL MÉTODO P – VALUE PARA LA DETERMINACIÓN DE VARIABLES SIGNIFICATIVAS ..................................................................... 100 7.3 CLASIFICACIÓN VARIABLES SIGNIFICATIVAS IDENTIFICADAS ............. 103 7.4 ESTABLECIMIENTO DE LOS PARÁMETROS DE CONTROL OPERACIONAL ...................................................................................................................... 105 8. IMPLEMENTACION CONTROL OPERACIONAL EN EL PROCESO DE INYECCIÓN DE AGUA - PIA 3 ...................................................................... 108 8.1 GENERALIDADES ........................................................................................ 108 8.2 DESEMPEÑO ENERGÉTICO GENERAL MENSUAL ................................... 109 8.3 DESEMPEÑO ENERGÉTICO – ENERGÍA ELÉCTRICA .............................. 111 8.4 HALLAZGOS VARIABLES OPERACIONALES ............................................. 111 8.5 RESULTADOS DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL CONTROL OPERACIONAL ... ...................................................................................................................... 122 CONCLUSIONES ................................................................................................ 124 RECOMENDACIONES Y TRABAJO FUTURO ................................................... 125 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 128 ANEXOS .............................................................................................................. 130 | Maestría | In this work, a methodology was developed for the implementation of an operational control system to improve energy performance in a Water Injection Plant (WIP) of a hydrocarbon extraction system by secondary recovery. The proposed operational control methodology involved several components that are framed in the PDCA cycle of the NTC-ISO 50001: 2019 Standard, these components are: Operational control planning, in this phase the diagnosis, collection and analysis of information was carried out to establish the implementation strategy in the PIA3, the second component was the implementation of operational criteria at the operational, tactical and strategic levels of the organization, the third component is the monitoring, measurement, analysis and evaluation of the energy performance established for the control operational through indicators, the fourth component the communication of the results of the Energy Performance Indicators (EnPI), the effectiveness of operational control, operational, maintenance and technological recommendations and finally the component Taking Improvement Actions, where the different corrective and/or proactive actions are consolidated. The results of the implementation of the operational control in the first 5 months of the year 2021 in the PIA3 Water Injection Plant showed a compliance of 104.04% with respect to the goal line that corresponds to 934.22 MWh of energy savings and a reduction in emissions of 356 tons of CO2. The trend of the PIA is towards savings due to the good practices implemented and it is recommended to maintain it in order to continue with a favorable performance.