ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

80
1 ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE PRODUCCIÓN EN LA EMPRESA INDUSTRIAS HERVARAL S.A.S. Andrés Felipe Cuestas Sandino PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE PROCESOS PRODUCTIVOS INGENIERÍA INDUSTRIAL BOGOTÁ D.C 2014

Transcript of ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

Page 1: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

1

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE PRODUCCIÓN EN LA EMPRESA INDUSTRIAS HERVARAL S.A.S.

Andrés Felipe Cuestas Sandino

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE PROCESOS PRODUCTIVOS

INGENIERÍA INDUSTRIAL

BOGOTÁ D.C

2014

Page 2: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

2

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE PRODUCCIÓN EN LA EMPRESA INDUSTRIAS HERVARAL S.A.S.

Andrés Felipe Cuestas Sandino

Director

Néstor Coronado

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE PROCESOS PRODUCTIVOS

INGENIERÍA INDUSTRIAL

BOGOTÁ D.C

2014

Page 3: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

3

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a mis padres, Roberto Cuestas y Nacha Sandino por apoyarme y guiarme durante todos estos años para formarme como persona, como profesional en Ingeniería

Industrial de la Pontificia Universidad Javeriana.

A mis profesores, a mi director de tesis Néstor Coronado por apoyarme en la realización de este trabajo de grado.

A Hervaral S.A.S por abrirme las puertas para realizar este estudio, siempre dispuestos a brindarme cualquier información y/o aclaración que tuve.

A mis compañeros, amigos y colegas que estuvieron a mi lado para lograr la consecución de mis metas.

Page 4: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

4

CONTENIDO

AGRADECIMIENTOS .......................................................................................................... 3

CONTENIDO ........................................................................................................................ 4

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 10 1.

DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA ............................................................................. 11 2.

2.1 Historia ................................................................................................................. 11

2.2 Misión ................................................................................................................... 11

2.3 Visión ................................................................................................................... 11

OBJETIVOS ................................................................................................................ 12 3.

3.1 Objetivo General .................................................................................................. 12

3.2 Objetivos Específicos ........................................................................................... 12

MARCO TEÓRICO ..................................................................................................... 13 4.

4.1 Marco teórico ....................................................................................................... 13

4.1.1 Teoría calórica y la combustión .................................................................... 13

4.2 Conceptos Generales .......................................................................................... 14

4.2.1 Energía Eólica .............................................................................................. 14

4.2.2 Energía Solar ................................................................................................ 14

4.2.3 Energía por Turbinas de Gas ........................................................................ 15

4.2.4 Ferroaleación ................................................................................................ 15

4.2.5 Chatarra ........................................................................................................ 15

4.2.6 Contracción ................................................................................................... 16

4.2.7 Fundición ...................................................................................................... 16

4.2.8 Colada .......................................................................................................... 17

4.2.9 Mazarotas o Bebedores ................................................................................ 18

4.2.10 Rebaba ......................................................................................................... 18

4.2.11 Pigman .......................................................................................................... 18

4.2.12 Espectroscopio ............................................................................................. 19

4.2.13 Compactación ............................................................................................... 20

4.2.14 Machos ......................................................................................................... 20

4.2.15 Horno de Inducción de Alta frecuencia ......................................................... 20

Page 5: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

5

4.2.16 Horno de tratamiento térmico ....................................................................... 22

DIAGNÓSTICO DEL PROCESO ................................................................................ 23 5.

5.1 Mapa de procesos................................................................................................ 23

5.2 Proceso de fabricación de piezas y repuestos ..................................................... 24

5.2.1 Seleccionar material para fundir ................................................................... 24

5.2.2 Diseño del modelo ........................................................................................ 25

5.2.3 Fabricación del modelo ................................................................................. 25

5.3 Diagrama de Bloques........................................................................................... 27

5.4 Diagrama de Flujo ANSI ...................................................................................... 29

5.5 Diagrama de Flujo ................................................................................................ 30

5.6 Máquinas que intervienen en el proceso ............................................................. 31

5.7 Análisis de los costos por máquina ...................................................................... 36

5.8 Análisis costos de producción .............................................................................. 41

5.9 Distribución de costos mensuales por máquina ................................................... 43

EVALUACIÓN DE ENERGÍAS ALTERNAS ................................................................ 45 6.

6.1 Tipos de Energías Alternas .................................................................................. 45

6.1.1 Centrales térmicas convencionales .............................................................. 45

6.1.2 Centrales térmicas no convencionales ......................................................... 46

6.1.3 Cogeneración ............................................................................................... 46

6.1.3.1 Energías primarias no renovables de origen fósil ..................................... 47

6.1.4 Energías renovables y valorización energética de residuos ......................... 47

PROPUESTA DE ENERGÍA ALTERNA FACTIBLE ................................................... 49 7.

7.1 Descripción y condiciones Ideales para los hornos de tratamiento térmico e inducción. ........................................................................................................................ 49

7.1.1 Horno de Tratamiento Térmico ..................................................................... 49

7.1.2 Horno de Inducción ....................................................................................... 49

7.2 Tipos de energía que cumplen con las condiciones ideales de los hornos de tratamiento térmico e inducción. ..................................................................................... 49

7.2.1 Energía Eólica .............................................................................................. 50

7.2.1.1 Recurso Eólico en Colombia ..................................................................... 50

7.2.2 Energía Solar ................................................................................................ 50

7.2.2.1 Energía solar activa ................................................................................... 50

Page 6: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

6

7.2.2.2 Energía solar pasiva .................................................................................. 51

7.2.2.3 Energía solar térmica ................................................................................ 51

7.2.2.4 Energía solar fotovoltaica .......................................................................... 51

7.2.2.5 Energía solar termoeléctrica ..................................................................... 51

7.2.3 Energía hidráulica ......................................................................................... 51

7.2.4 Turbinas de gas ............................................................................................ 51

7.2.5 Hornos de Gas - Quemadores ...................................................................... 52

7.2.6 Cuadro comparativo de energías evaluadas ................................................ 53

7.2.7 Definición de alternativa................................................................................ 55

7.3 Descripción del proceso de implementación de la nueva tecnología. ................. 58

7.3.1 Requerimientos de Instalación ...................................................................... 58

7.3.2 Balance de Energía Horno TT con quemadores de Gas .............................. 60

7.4 Impacto ambiental ............................................................................................ 61

7.5 Indicadores de gestión ambiental ..................................................................... 61

7.5.1 Eficiencia del Horno de Gas ......................................................................... 61

7.5.2 Porcentaje de variación Consumo de Energía Mensual ............................... 62

7.5.3 Reducción de Emisión de CO2 ..................................................................... 63

7.5.4 Reducción de Emisión de NO2 ..................................................................... 63

Aplicaciones en la Industria ........................................................................................ 64 8.

8.1 Acería de los Andes LTDA ................................................................................... 64

8.2 Industrias Magma S.A .......................................................................................... 64

ANÁLISIS FINANCIERO ......................................................................................... 65 10.

10.1 Beneficios de la propuesta ................................................................................... 65

10.2 Costo de Implementación de la propuesta ........................................................... 68

10.3 Flujos de Caja ...................................................................................................... 69

10.3.1 Flujo de Caja Actual ...................................................................................... 69

10.3.2 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Esperado) .......................................... 71

10.3.3 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Optimista) ............................................. 73

10.3.4 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Pesimista) ............................................. 74

10.4 Análisis de la viabilidad económica de la propuesta ............................................ 75

CONCLUSIONES .................................................................................................... 76 11.

RECOMENDACIONES............................................................................................ 77 12.

Page 7: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

7

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 78 13.

ANEXOS .................................................................................................................. 80 14.

Page 8: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

8

Tabla de Tablas

Tabla 1. Descripción Torno Fuente: Elaboración propia .................................................... 31 Tabla 2. Descripción Alesadora Fuente: Elaboración propia ............................................. 31 Tabla 3. Descripción Pulidora Portátil Fuente: Elaboración propia .................................... 32 Tabla 4. Descripción Taladro Radial Fuente: Elaboración propia ...................................... 32 Tabla 5. Descripción Equipo de Soldadura Fuente: Elaboración propia ............................ 33 Tabla 6. Descripción Esmeril Fuente: Elaboración propia .................................................. 33 Tabla 7. Descripción Compresor Fuente: Elaboración propia ............................................ 34 Tabla 8. Descripción Puente Grúa Fuente: Elaboración propia ......................................... 34 Tabla 9. Descripción Horno Eléctrico TT Fuente: Elaboración propia ................................ 35 Tabla 10. Descripción Horno de Inducción Fuente: Elaboración propia ............................ 35 Tabla 11. Costo HM Torno y Alesadora Fuente: Elaboración propia ................................. 36 Tabla 12. Costo HM Pulidora, Taladro y Equipo de Soldadura Fuente: Elaboración Propia ........................................................................................................................................... 37 Tabla 13. Costo HM Esmeril, Compresor y Puente Grúa Fuente: Elaboración propia ...... 38 Tabla 14. Costo HM Horno Eléctrico TT y Horno de Inducción Fuente: Elaboración propia ........................................................................................................................................... 39 Tabla 15. Resumen Costo HM Fuente: Elaboración propia ............................................... 40 Tabla 16. Costo de Producción Torno, Alesadora, Pulidora, Taladro y Equipo de Soldadura Fuente: Elaboración Propia .............................................................................. 41 Tabla 17. Costo de Producción Esmeril, Compresor, Puente Grúa, Horno Eléctrico TT y Horno de Inducción Fuente: Elaboración propia ................................................................ 42 Tabla 18. Resumen Costos de Energía Eléctrica y Agua Fuente: Elaboración Propia ...... 43 Tabla 19. Resumen de Ventajas y Desventajas de las Energías Alternativas Fuente: Elaboración propia ............................................................................................................. 54 Tabla 20. Criterios de Calificación de Energías Alternativas Fuente: Elaboración propia . 55 Tabla 21. Tabla de Calificación de propuestas Fuente: Elaboración propia ...................... 55 Tabla 22. Resultados de Calificación de propuestas Fuente: Elaboración propia ............. 55 Tabla 23 Turbinas de gas Costo Maquina/Hora ................................................................. 56 Tabla 24 Costo Maquina Hora (Horno con quemadores de gas) ....................................... 57 Tabla 25. Emisiones por tipo de combustible Fuente: Innergy Soluciones ........................ 61 Tabla 26. Resumen consumo de Energía Eléctrica mensual proyectado Fuente: Elaboración propia ............................................................................................................. 66 Tabla 27. Consumo proyectado de Energía Eléctrica con la nueva propuesta Fuente: Elaboración propia ............................................................................................................. 67 Tabla 28. Costo de implementación de la nueva propuesta Fuente: Elaboración propia .. 68 Tabla 29. Flujo de Caja Actual Fuente: Elaboración propia (PyG Ene-Dic de 2012) ......... 69 Tabla 30 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Esperado) ................................................ 71 Tabla 31 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Optimista) ................................................. 73 Tabla 32 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Pesimista) ................................................ 74 Tabla 33. Resumen de Indicadores Financieros Fuente: Elaboración Propia ................... 75

Page 9: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

9

Tabla de Gráficos

Gráfica 1. Costo Máquina / Hora ........................................................................................ 40 Gráfica 2. Máquina / Costo Agua/ Costo Energía Eléctrica ................................................ 43 Gráfica 3. Costo Energía Eléctrica / Mes ........................................................................... 44 Gráfica 4. Comportamiento del consumo de Energía ........................................................ 65 Gráfica 5. Consumo de KW / Mes ...................................................................................... 66 Gráfica 6. Consumo de KW / Mes ...................................................................................... 67

Tabla de Ilustraciones

Ilustración 1 ........................................................................................................................ 16 Ilustración 2 ........................................................................................................................ 17 Ilustración 3 ........................................................................................................................ 17 Ilustración 4 ........................................................................................................................ 18 Ilustración 5 ........................................................................................................................ 19 Ilustración 6 ........................................................................................................................ 19 Ilustración 7 ........................................................................................................................ 20 Ilustración 8 ........................................................................................................................ 22 Ilustración 9 ........................................................................................................................ 22 Ilustración 10. Mapa de Procesos ...................................................................................... 23 Ilustración 11. Proceso de Fabricación de Piezas y Repuestos ......................................... 24

Tabla de Diagramas

Diagrama 1. Diagrama de Bloques del Proceso ................................................................ 27 Diagrama 2. Diagrama de Flujo ANSI del proceso............................................................. 29 Diagrama 3. Diagrama Flujo del Proceso .......................................................................... 30

Page 10: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

10

INTRODUCCIÓN 1.

El sector metalúrgico en el país es fundamental para la economía, ya que es una fuente de empleo y en adición, proporciona soluciones de repuestos y maquinarias para todos los sectores. Esta actividad se basa en la industria, identificando su necesidad para calcular, diseñar, fundir, mecanizar y fabricar repuestos o maquinaria que cumpla con las necesidades del mercado, con el objetivo de producirlos con la más alta tecnología y calidad, a buen precio.

Industrias Hervaral S.A.S. es una empresa que se desenvuelve en el sector metalmecánico y cuenta con más de 22 años de experiencia en la fabricación de maquinaria y repuestos para el procesamiento de agregados pétreos. Dentro de sus procesos de fundición, tratamiento térmico y mecanizado, se ve reflejado el mayor consumo de energía.

El presente trabajo de grado, plantea la propuesta con la cual se busca minimizar el consumo de energía en los diferentes procesos, para disminuir los costos de producción, manteniendo la calidad, productividad y utilidad de la empresa. Mediante la misma, se exponen los tipos de energía alterna evaluados y se plantea cuál de éstos es el más factible para la implantación en la empresa.

Page 11: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

11

DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA 2.

2.1 Historia

HEVARAL S.A.S. es una empresa metalmecánica dedicada al diseño y la fabricación de máquinas y repuestos metálicos para la industria pesada, así como calderería en general. Fue constituida por una sociedad limitada de capital privado en el año 1991, desde entonces está dedicada a fabricar y comercializar los diferentes repuestos y máquinas para la trituración de materiales agregados, vinculada al gobierno Colombiano en cumplimiento de la ley y estatutos reglamentarios conformes al ministerio de trabajo.

En la actualidad, la empresa cuenta con dos bodegas en el barrio Santa Paz de Bogotá D.C. y cuenta con un personal conformado por cuarenta empleados en total, entre la parte administrativa y de planta.1

2.2 Misión

Prestar servicio con calidad y lograr que nuestros productos sean competitivos, cumpliendo con todas las especificaciones técnicas de manera que los proyectos que ejecutemos sean la buena imagen de Colombia, impulsando el desarrollo de nuestro país.

2.3 Visión

Ser la empresa líder en la ejecución de obras logrando posicionamiento en el mercado, basado en la tecnología de punta para obtener reconocimiento a nivel nacional en ventas, productos y servicios.

1 Información suministrada por la empresa [Febrero 2013].

Page 12: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

12

OBJETIVOS 3.

3.1 Objetivo General

Desarrollar una propuesta para lograr identificar de manera medible, cuál es la mejor opción para que INDUSTRIAS HERVARAL S.A.S pueda bajar sus costos de producción sin afectar la calidad de sus productos, mejorando la capacidad y eficiencia de sus máquinas.

3.2 Objetivos Específicos

• Evaluar cuál de las energías alternativas podría aportar a la demanda de la empresa, de acuerdo con la disponibilidad del recurso energético correspondiente en la zona del proyecto, cuáles son sus alcances y capacidades en la industria.

• Realizar los análisis respectivos, (Determinar en cada una de las energías alternativas sus materias primas, maquinarias y equipos, qué tan fácil consecución e implementación tienen en la localidad, y cuál presenta menor costo consumo y su viabilidad al proyecto), para definir con claridad cuál de las energías alternas estudiadas es la más factible para INDUSTRIAS HERVARAL S.A.S. y cómo aprovechar esta fuente al máximo.

• Documentar y evaluar los beneficios ambientales y técnicos que la propuesta trae para la empresa.

• Realizar el análisis financiero consecuente con la implementación de esta nueva tecnología.

Page 13: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

13

MARCO TEÓRICO 4.

4.1 Marco teórico

4.1.1 Teoría calórica y la combustión La teoría calórica fue un modelo con el cual se explicó, las características y comportamientos físicos del calor. La teoría explica el calor como un fluido hipotético, el calórico, que impregnaría la materia y sería responsable de su calor.

Según Antoine Laurent de Lavoisier, las moléculas de todos los cuerpos de la naturaleza están en un estado de equilibrio, entre la atracción que tiende a aproximarlas, y la acción del calórico, que tiende a separarlas. Según su mayor o menor cantidad de calórico, los cuerpos son gas, líquido o sólido.

El calórico se difunde entre los cuerpos, pasando de uno a otro por contacto, incluso entre los seres vivos. Las quemaduras producidas por congelación se explicaban porque el calórico causaría los mismos daños en la piel, tanto al entrar en el cuerpo como al salir.

El calórico se haría visible en las llamas, que estarían formadas en su mayor parte por dicho calórico desprendiéndose de los cuerpos. Las distintas sustancias presentarían distintas solubilidades para el calórico, lo que explicaría su distinto calor específico.

En la actualidad, el calor es considerado como energía en tránsito, que cumple las leyes de la termodinámica.

En toda combustión existe un elemento que arde (combustible) y otro que produce la combustión (comburente), generalmente oxígeno en forma de O2 gaseoso. La combustión es una reacción química de oxidación, en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de energía, en forma de calor y luz, manifestándose visualmente como fuego, Los tipos más frecuentes de combustible son los materiales orgánicos que contienen carbono e hidrógeno (hidrocarburos). En una reacción completa todos los elementos tienen el mayor estado de oxidación. Los productos que se forman son el dióxido de carbono (CO2) y el agua, el dióxido de azufre (SO2) (si el combustible contiene azufre) y pueden aparecer óxidos de nitrógeno (NOx), dependiendo de la temperatura y la cantidad de oxígeno en la reacción.

En la combustión incompleta los productos que se queman pueden no reaccionar con el mayor estado de oxidación, debido a que el comburente y el combustible no están en la proporción adecuada, dando como resultado compuestos como el monóxido de carbono (CO). Además, pueden generarse carbón.

Para el estudio se ha decidido analizar, cual es la opción más viable y eficaz de combustión en donde se tenga en cuenta la relación calórica necesaria para la fabricación optima de las piezas, respetando el medio ambiente, presentando una combustión limpia

Page 14: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

14

que no produzca malos olores ni residuos como Hollín, ni humos, siendo más rentable para la organización.

4.2 Conceptos Generales

4.2.1 Energía Eólica

Energía producida por el viento la cual esta ocasionada por las diferencias térmicas en la atmósfera. La energía eólica ha sido siempre utilizada por el hombre en forma secundaria, para la navegación y en 1a utilización local como los molinos de viento. El viento es una fuente inagotable y no contaminante, pero es irregular y el sistema de almacenaje en baterías ha sido desarrollado, pero necesita mayor perfección.

El viento es una manifestación indirecta de la energía del sol, el 0.7 % de esta relación es transmitida en energía cinética de los vientos.

La energía del viento se deriva del calentamiento diferencial de la atmósfera por el sol, y las irregularidades de la superficie terrestre. Aunque sólo una pequeña parte de la energía solar que llega a la tierra se convierte en energía cinética del viento, la cantidad total es enorme. La potencia de los sistemas conversores de energía eólica es proporcional al cubo de la velocidad del viento, por lo que la velocidad promedio del viento y su distribución en un sitio dado son factores muy importantes en la economía de los sistemas. El recurso energético eólico es muy variable tanto en el tiempo como en su localización. La variación con el tiempo ocurre en intervalos de segundos y minutos (rachas), horas (ciclos diarios), y meses (variaciones estaciónales).2

4.2.2 Energía Solar

Energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión. Llega a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones, que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres.

En lo que se refiere a aspectos técnicos de la energía solar, podemos observar dos vertientes:

Por un lado, tenemos la Energía Solar Fotovoltaica que, es el aprovechamiento del efecto fotovoltaico para transformar la radiación solar en energía eléctrica. Por otro lado, la Energía Solar Térmica, que es la forma de aprovechar el calor solar directamente (sin transformaciones intermedias) para beneficio y disfrute del Ser Humano: calefacción, agua caliente, procesos industriales,… También hay que señalar la relevancia que tiene en nuestros días el aprovechamiento pasivo de la radiación que nos llega del sol, que 2 ENRIQUEZ HARPER, GILBERTO. Tecnologías de generación de energía eléctrica. 1 Edición. Ed. Limusa. 2009. Pág. 237 – 240.

Page 15: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

15

consiste en aprovechar de una forma pasiva las cualidades tanto climáticas como lumínicas de la radiación solar para el acondicionamiento de espacios, con una visión arquitectónica y constructiva más respetuosa con el medio ambiente (y a la vez más inteligente), con la que se logrará ahorrar gran cantidad de energía.3

4.2.3 Energía por Turbinas de Gas

Una turbina de gas es un motor térmico rotativo de flujo continuo con una baja relación peso-potencia y velocidad de giro muy elevada. La turbina está formada por un compresor, una cámara de combustión y la turbina propiamente dicha, El modelo termodinámico de las turbinas de gas corresponde con el ciclo termodinámico.

Nota: Se da claridad solo a estos tres tipos de recursos energéticos alternos pues son los más viables de acuerdo a los procesos realizados por la empresa y acorde a la Ubicación geográfica de la misma. 4

4.2.4 Ferroaleación5 Son productos siderúrgicos que contienen además del hierro uno o varios elementos (metales o metaloides) que los caracterizan. Las ferroaleaciones encuentran su empleo en la metalurgia para la fabricación de aceros que han de responder a ciertas condiciones:

• Ferromanganesos: que se utilizan en la obtención de aceros al manganeso. • Ferrocromos: que se emplean en la obtención de aceros al cromo. • Ferrosilicios: utilizados en la obtención de aceros al silicio. • Ferrotungstenos: sirven para la obtención de aceros rápidos para

herramientas y aceros para imanes. • Ferrovanadios y ferromolibdenos: que se emplean para la fabricación de aceros

al vanadio y al molibdeno, respectivamente.

4.2.5 Chatarra Retal, despunte, piezas o parte de piezas metálicas en des uso6. A continuación se muestra una imagen de lo que este concepto hace referencia:

3 ENRIQUEZ HARPER, GILBERTO. Tecnologías de generación de energía eléctrica. 1 Edición. Ed. Limusa. 2009. Pág. 299 – 320. 4 ENRIQUEZ HARPER, GILBERTO. Tecnologías de generación de energía eléctrica. 1 Edición. Ed. Limusa. 2009. Pág. 362 – 367. 5 MOTT, ROBERT L. Resistencia de Materiales. Quinta edición. Mexico: Pearson Educación. 2009. Pág. 70 – 72. 6 LASHERAS, JOSÉ MARÍA., ESTEBAN, J. M. Tecnología del Acero. 3 Edición. España: Ediciones Cedel. 1978. Pág. 173

Page 16: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

16

Ilustración 1 Fuente: Hervaral S.A.S

4.2.6 Contracción

Esta se produce en direcciones paralelas a las fibras y cuyo valor es equiparable al 2% de la contracción radial. Disminución de las dimensiones de un material ante una disminución de temperatura.7

4.2.7 Fundición

Derretir y licuar los metales u otros cuerpos sólidos, dar forma al metal fundido. El concepto también se utiliza para nombrar al establecimiento en que se funden los metales.

El proceso de fundición suele consistir en la fabricación de piezas a partir de derretir un material e introducirlo en un molde. Allí el material derretido se solidifica y adquiere la forma del molde.

El proceso más habitual es la fundición en arena, que consiste en la colocación de un metal fundido en un molde de arena para que, una vez solidificado el metal, se pueda romper el molde y extraer la pieza fundida. Si el metal es muy pesado (como el hierro o el plomo), se cubre el molde con una chapa gruesa.

En la metalurgia, la aleación hierro carbono comprende tanto los aceros como los hierros fundidos la única diferencia presente está en el porcentaje de Carbono, que para los aceros va hasta el 1,76% y para el hierro fundido o hierro colado va del 1,76% hasta el 3%.8

7 KARSAY, STEVEN. Fundamentos de metalurgia de la fundición con Grafito Esferoidal. Montreal, Canadá: Qit-fer et titane inc., Montreal, P.Q., Canada. 1976. Pág. 208. 8 MARTÍNEZ GÓMEZ, LORENZO. Acero, La ciencia para todos. 2 Edición. México: Fondo de Cultura Económico. 1997. Pág. 82 – 92.

Page 17: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

17

Ilustración 2 Fuente: Hervaral S.A.S

Ilustración 3 Fuente: Hervaral S.A.S

4.2.8 Colada Se produce cuando el acero líquido se vierte sobre un molde de fondo desplazable cuya sección tiene la forma que se desea que tenga el producto final, ya sea cuadrados, redondos, triangulares, planchas, entre otros.9

9 LASHERAS, JOSÉ MARÍA., ESTEBAN, J. M. Tecnología del Acero. 3 Edición. España: Ediciones Cedel. 1978. Pág. 218

Page 18: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

18

Ilustración 4. Fuente: Hervaral S.A.S

4.2.9 Mazarotas o Bebedores Se conoce en fundición y metalurgia a los depósitos de metal fundido que se colocan en los sitios del molde (rebosando por encima) que son críticos (es decir, que tienden a generar rechupes) y aportan material para evitarlos. Las mazarotas se eliminarán después del desmolde por medio de oxicorte o limado.10

4.2.10 Rebaba Porción de materia sobrante que sobresale irregularmente en las uniones de los moldes; como la argamasa que forma resalto en los ladrillos al sentarlos en obra.11

4.2.11 Pigman Pieza principal de una trituradora con forma de cajón rectangular en donde una de sus esquinas termina en forma de buje redondo, por donde, pasa el eje y sus rodamientos, que le dan un movimiento de quijada humana el cual le permite triturar la piedra, en el pigman se fija una mandíbula móvil.

10 SCHUTZE, ALONSO. Tratado práctico de Moldeo y Fundición.3 Edición Barcelona: Gustavo Gili, S.A. 1972. Pág. 70 – 79. 11 LASHERAS, JOSÉ MARÍA., ESTEBAN, J. M. Tecnología del Acero. 3 Edición. España: Ediciones Cedel. 1978. Pág. 228

Page 19: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

19

Ilustración 5 Fuente: Hervaral S.A.S

4.2.12 Espectroscopio La espectroscopia de absorción atómica (a menudo llamada AA) es un método instrumental de la Química analítica que determina una gran variedad de elementos al estado fundamental como analitos. Es un método químico analítico que está basado en la atomización del analito en matriz líquida y que utiliza comúnmente un nebulizador pre-quemador (o cámara de nebulización) para crear una niebla de la muestra y un quemador con forma de ranura que da una llama con una longitud de trayecto más larga, en caso de que la transmisión de energía inicial al analito sea por el método "de llama". La niebla atómica es desolvatada y expuesta a una energía a una determinada longitud de onda emitida ya sea por la dicha llama, o una Lámpara de Cátodo hueco construida con el mismo analito a determinar o una Lámpara de Descarga de Electrones (EDL).12

Ilustración 6. Fuente: Hervaral S.A.S

12 GUZMÁN DÍAZ, DAVID., ZAMUDIO, RUBÉN J., HURTADO POLANCO, M. V., & CASTILLEJOS ULLOA, E. Introducción a la Técnica Instrumental. México: Instituto Politécnico Nacional. 2007. Pág. 99.

Page 20: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

20

4.2.13 Compactación Dar firmeza o solidez a la arena de moldeo, o rigidez a los machos o corazones en el moldeo.13

4.2.14 Machos Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer machos, también llamados corazones que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades. Los machos se elaboran con arenas especiales debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan. Siempre que sea posible, se debe prescindir del uso de estos corazones ya que aumentan el tiempo para la fabricación de una pieza y también su coste.14

Ilustración 7 Fuente: Hervaral S.A.S

4.2.15 Horno de Inducción de Alta frecuencia15

El Horno de Inducción sin núcleo se basan en la ley física según la cual los cuerpos metálicos sometidos a la acción de un campo magnético de corriente alterna se calienta tanto más cuanto más intenso es el campo magnético y cuando más elevada es la frecuencia.

13 DUPONCHELLE, J. Manual del Fundidor de Metales. 6 Edición. Barcelona: Gustavo Gili, S.A. 1989. Pág. 99 14 NICOLET, ROBERTO, NICOLET, ANDRÉS & BRODBECK, JORGE. Manual del Modelista. 3 Edición. España: Santa Ana. 1972. Pág. 123 15 CAPELLO, EDUARDO. Tecnología de la Fundición.1 Edición. Barcelona: Gustavo Gili S.A. 1971. Pág. 182 – 185.

Page 21: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

21

Están constituidos por una espiral cilíndrica (Enfriada por circulación interior de agua) de tubo de cobre de sección rectangular o cuadrada, dentro de la cual va instalado un crisol que contiene el metal que se ha de fundir.

Por efecto del campo magnético generado por la espiral se induce una corriente a la masa metálica y la energía eléctrica absorbida se transforma en calor. El crisol refractario no impide la acción del campo magnético.

En los Hornos de alta frecuencia puede variar de 500 a 3000 Hz pudiendo llegar a 20000 y más en pequeños hornos experimentales.

En los Hornos de tipo Industrial, la corriente de alta frecuencia es obtenida con grupos giratorios motor-alternador de alta frecuencia. Siendo bajísimo, sin embargo, el factor de potencia, hace falta disponer en serie o en paralelo una batería de condensadores de capacidad tal que equilibren la corriente desfasada.

El revestimiento del horno se forma con una masa de granalla de cuarcita en diversos tamaños que se hace plástica con la Aplicaciones:

Los hornos de Inducción de alta frecuencia poseen notables ventajas, su producción es de gran calidad, con oxidaciones muy reducidas y análisis constantes. Se obtiene también la supresión de los electrodos, una economía en los gastos de funcionamiento y un menor consumo de corriente eléctrica. Sin embargo los gastos de instalación son muy elevados. Se emplea n particularmente en las fundiciones de aceros aleados especiales o de aleación de hierro colado y en menor escala en las fundiciones de hierro colado gris

Consideramos la potencia en vatios desarrollada en el interior de la carga adición del 6 al 8% de caolín.

𝑊 = 𝑁𝐼22𝜋𝐴𝐷�𝜌𝑓

Dónde:

N=número de espirales por centímetro

I=intensidad de corriente primaria

A=altura del cilindro

D=diámetro del cilindro

f=frecuencia en Hz

ρ=resistencia especifica de la carga

Page 22: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

22

Ilustración 8 Fuente: Hervaral S.A.S

4.2.16 Horno de tratamiento térmico

Los Hornos de tratamientos térmicos son aquellos que mediante operaciones de calentamiento a temperaturas y condiciones determinadas, someten aceros para conseguir de ellos las propiedades y características más adecuadas a su empleo o transformación. No modifican la composición química pero sí otros factores tales como los constituyentes estructurales, cada material tiene su estructura cristalina, por ejemplo el hierro en estado puro tiene estructura cubica de cuerpo centrado, y como consecuencia las propiedades mecánicas.16

Ilustración 9 Fuente: Hervaral S.A.S

16 OBERG, ERIK., JONES, FRANKLIN. D., & HORTON, HOLBROOK. L. Manual Universal de Técnica Mecánica. España: Labor, S.A. 1984. Pág. 135 – 136.

Page 23: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

23

DIAGNÓSTICO DEL PROCESO 5.

5.1 Mapa de procesos

Ilustración 10. Mapa de Procesos Fuente: Elaboración propia

PROCESOS DE APOYO

• Financiero: permite realizar un seguimiento a la empresa a nivel contable por medio de los estados financieros. • Gestión del talento humano: es el área encargada de organizar y llevar a cabo capacitaciones y jornadas de integración

para el personal que trabaja en la empresa tanto en el área administrativa como productiva. • Tecnología de Información: donde se provisiona a la compañía de los equipos tecnológicos que permiten mejorar la

toma de decisiones administrativas.

Page 24: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

24

PROCESOS CLAVE

• Comercialización y Distribución: se realiza toda la comercialización de las piezas y repuestos para la industria de la construcción, trituración y plantas de concreto. Una vez se ha finalizado el proceso comercial, se procede a realizar la distribución del producto a cada uno de los clientes.

• Producción: se hace toda la transformación de la chatarra en los diferentes productos que ofrece la compañía (Piezas, Repuestos).

• Gestión de Calidad: el área de asegurar la calidad del producto final entregado al cliente, tras realizar las pruebas y estudios correspondientes.

PROCESOS ESTRATÉGICOS

• Incrementar Satisfacción del Cliente: uno de los mayores enfoques que tiene la compañía es incrementar la satisfacción del cliente, a través de la búsqueda de un producto de excelente calidad acompañado de un excelente servicio de atención al cliente, buscando

• Investigación y desarrollo: la empresa busca el mejoramiento continuo de los procesos y los productos, manteniendo como constante la calidad de los mismos, manteniendo los acuerdos de servicio y expectativas del cliente.

5.2 Proceso de fabricación de piezas y repuestos

Ilustración 11. Proceso de Fabricación de Piezas y Repuestos Fuente: Elaboración Propia

5.2.1 Seleccionar material para fundir Es la primera parte del proceso, consiste en seleccionar el material a fundir lo cual se realiza a través del espectroscopio. Se toma una pequeña muestra de la ferroaleación y se calienta hasta la incandescencia, en donde emite una luz cuyo espectro depende de la configuración atómica del material. Cada grupo de frecuencias de luz hace aparecer bandas claramente definidas, huella característica de su composición (Como decir las huellas digitales de los seres humanos). Por ejemplo, el sodio tiene una banda doble amarilla muy característica conocida como las líneas-D del sodio a 588,9950 y 589,5924 nanómetros.

Selección de material

• Chatarra • Arena • Madera o Icopor

Diseño del modelo

• Moldeo

Fabricación del modelo

• Pieza desmoldada • Rebaba

Page 25: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

25

Esta selección de material revela la composición química de la muestra, es decir cuánto porcentaje de Hierro, Manganeso, Carbono y Silicio tiene. El objetivo es encontrar materiales que contengan Manganeso entre el 12% y 14%, ya que estos materiales son los más resistentes al desgaste.

5.2.2 Diseño del modelo El modelo es la pieza que se pretende reproducir, pero con algunas modificaciones derivadas de la naturaleza del proceso de fundición. Éste debe ser ligeramente más grande que la pieza final, ya que se debe tener en cuenta la contracción del material una vez se haya enfriado hasta temperatura ambiente. El porcentaje de reducción depende del material empleado para la fundición.

A esta dimensión se debe dar una sobre medida en los casos en el que se dé un proceso adicional de maquinado (acabado por arranque de viruta). Algunas de las cosas a tener en cuenta en este proceso son las siguientes:

• Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de desmolde (La dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Este ángulo se denomina ángulo de salida y se recomienda que esté entre 0.5º y 2º.

• Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios para el llenado del molde con el metal fundido.

• Incluir printos, en caso de ser necesario, los cuales son prolongaciones que sirven para la colocación del macho (Un alma en arena aglomerada usando gas CO2 que se utiliza en el molde para que quede un orifico o hueco en la pieza final).

5.2.3 Fabricación del modelo En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde Madera o plásticos como el Uretano, hasta metales como el Aluminio o el Hierro fundido.

Usualmente se fabrican dos semimodelos correspondientes a sendas partes del molde que es necesario fabricar. A continuación se describen cada una de las etapas de este proceso:

• Compactación: se compacta la arena alrededor del modelo. Para ello, primero se coloca cada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán perfectamente. Actualmente se realiza el llamado moldeo mecánico, el cual consisten en la compactación de arena por medios automáticos, generalmente mediante uno o varios pistones hidráulicos o neumáticos, eliminando la mano de obra en esta parte del proceso.

• Colocación del Macho: si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer machos que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades. Los

Page 26: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

26

machos se elaboran con arenas especiales (Arena con presencia de CO2 para endurecer), debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan.

• Colada: vertido del material fundido. • Mazarota: es un molde de sección similar a la de la parte superior de la pieza y

revestido de una gruesa pared refractaria que disminuye la velocidad de enfriamiento del metal contenido en él y, por tanto, el tamaño del rechupe.

• Enfriamiento y Solidificación: esta etapa es la más crítica de todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza e incluso la aparición de grietas, mientras que si es demasiado lento disminuye la productividad.

• Desmolde: rotura del molde y extracción de la pieza. En esta etapa también debe retirarse la arena del macho, la cual se recicla para la construcción de nuevos moldes. Esta arena recogida se cierne y se mezcla con arena nueva y se le adicionan silicato y bentonita, lo cual le da la plasticidad, permeabilidad y compactación.

• Desbarbado: consiste en la eliminación de los conductos de alimentación, mazarota y rebarbas procedentes de la junta de ambas mitades del molde.

• Acabado y Limpieza: donde se limpian los restos de arena adheridos. Se aclara que posteriormente la pieza puede requerir mecanizado, tratamiento térmico u otros tratamientos para terminar de pulirla.

Nota: se aclara que no a todas las piezas se les hace el mismo tratamiento térmico, pues dependiendo del trabajo que va a realizar se altera su estructura cristalina, variando la temperatura y tiempo de permanencia en éstas; al igual que el enfriamiento, puede ser al aire, ventilado o en agua para obtener la estructura ideal.

Page 27: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

27

5.3 Diagrama de Bloques

Diagrama 1. Diagrama de Bloques del Proceso Fuente: Elaboración propia

Análisis del Diagrama de Bloques

En el diagrama de bloques se busca hacer una representación gráfica del funcionamiento interno del proceso de producción de la empresa INDUSTRIAS HERVARAL S.A.S., este se hizo mediante el usos de bloques para identificar cada uno de los procesos que se llevan a cabo y sus relaciones, definiendo la organización de todo el proceso interno y resaltando en cada uno de procesos las entradas y sus salidas.

Se definen también en este diagrama tres fases en las que se clasifica el proceso:

• Fase 1. Preparación: esta comprende el proceso desde la recepción de materiales para el producto y para el molde, hasta el vaciado del material en el molde para la formación de la pieza. Es la primera etapa del proceso donde se busca cumplir con la formación básica de la pieza.

• Fase 2. Moldeo: esta fase representa el proceso más significativo para la elaboración de la pieza, ya que es aquí donde la pieza toma su forma final, sus características y sufre su mayor transformación quedando así lista para su proceso final y posterior entrega.

• Fase 3. Moldeo: en esta fase se recibe la pieza ya formada y terminada. En este proceso se busca su perfeccionamiento, realizando cortes, pulidos, tratamientos y controles de calidad para que la pieza quede en óptimas condiciones y sea presentada al cliente de la mejor forma cumpliendo todos sus requerimientos.

Page 28: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

28

Descripción de las piezas fabricadas

• Martillos en acero al manganeso o alto cromo de forma regular (rectangular) de 25Kg a 350Kg.

• Mandíbulas en acero al manganeso de forma irregular (rectangular con parte superior dentada) de 50Kg a 1500Kg.

• Pigman en acero al carbón de forma irregular (piezas rectangulares y circulares) de 1.000Kg a 2.000Kg (la definición de este se concepto se encuentra especificada en el marco teórico).

• Chumaceras en acero al carbón de forma irregular (cilíndrica y rectangular) de 20Kg a 120Kg.

• Emplacado en acero al manganeso de forma regular (rectangular) de 20Kg a 80Kg.

• Volantes en hierro colado de forma regular (cilíndrico) de 50Kg a 1.000kg. • Fusibles en hierro colado o acero 10/70 forma irregular (rectangular en forma de

ese ”S”) de 50Kg a 200Kg. • Barras de choqueen acero al manganeso forma irregular (rectangular con

ondulaciones) de 80Kg a 150Kg.

Nota: los anteriores son los principales repuestos fabricados en la empresa. Sin embargo, hay que aclarar que ésta está en capacidad de calcular, diseñar y fabricar cualquier repuesto para la industria de hasta 2000kg.

Page 29: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

29

5.4 Diagrama de Flujo ANSI

Diagrama 2. Diagrama de Flujo ANSI del proceso Fuente: Elaboración propia

Page 30: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

30

5.5 Diagrama de Flujo

Diagrama 3. Diagrama Flujo del Proceso Fuente: Elaboración propia

Diagramó: Andrés Felipe Cuestas Sandino Actual Propuesto Economía

Aprobó:___________________________________________

Fecha

Método: Actual x

La gráfica termina en: _ Ubicación en Bodega 6896,00

No. Descripción de la actividad

Oper

ación

Tran

spor

te

Inspe

cción

Demo

ra

Alma

cena

mien

to

Tiempo (min)

Distancia (m) Cantidad Lugar Persona Observaciones

1 Recepción Materia Prima 30,00

2 Selección de Chatarra 15,00 Se devuelve material si no cumple con los requisitos

3 Ubicación de Materia Prima 10,00 7,00

4 Transporte de Materia Prima

5,00 36,00 Se traslada para ser clasificada por tamaño

5 Clasificación de Materia Prima

120,00

6 Control de Calidad Pesa 20,00 Se pesa la materia prima

7 Troquelado 30,00

8 Diseño de Molde 15,00

9 Creación Molde 60,00

10 Transporte de Material al Horno

2,00 19,00

11 Fundición por Inducción 60,00

12 Transporte de Muestra al Laboratorio

5,00 21,00

13 Control de Calidad Propiedades Material

20,00 Este proceso se realiza en la Bodega 2

14 Colada 25,00

15 Vaciado 15,00

16 Moldeado 15,00

17 Enfriado 20,00

18 Transporte Área de Pulido y Corte

4,00 33,00

19 Desmolde 540,00

20 Corte 10,00 Se realiza en Zona de Moldeo

21 Pulido 15,00

22 Control de Calidad y Dimensiones

30,00

23 Tratamiento Térmico Horno 20,00

24 Tratamiento Térmico Piscina

20,00

25 Control de Calidad 20,00 Se toman las últimas muestras de dimensiones

26 Ensamble 5740,00

27 Transporte de Producto Terminado

10,00 16,00

28 Ubicación en Bodega 20,00

Símbolo TOTAL

Demora 120,00La gráfica comienza en: Recepción de Materia Prima

Almacenamiento 65,00

Transporte 21,00 _Agosto de 2013 __

Inspección 90,00Propuesto ___

Página 1 de 1

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DE MARTILLO EN LA EMPRESA HERVARAL S.A.S

Proceso: Fabricación de Martillo ResumenOperario/ Material / Máquina

Operación 6600,00

Page 31: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

31

5.6 Máquinas que intervienen en el proceso Una vez caracterizado el proceso de fabricación de piezas y repuestos de la empresa Hervaral S.A.S, se procedió a identificar las máquinas que intervienen en el proceso, su respectivo uso y especificaciones. A continuación se muestra el resultado de esta identificación17:

MÁQUINA USO TORNO

Cilindrar, Refrentar, Rebordear, Roscar y dar ajustes a piezas.

ESPECIFICACIONES

Marca: Pinacho. Voleo sobre Bancada 600 mm Volteo con Escote: 800 mm Distancia entre puntos: 2000 mm

Tabla 1. Descripción Torno Fuente: Elaboración propia

MÁQUINA USO ALESADORA

Operación de ensanchamiento cilíndrico de un agujero hasta llevarlo a una determinada dimensión diametral.

ESPECIFICACIONES

Marca: Pinacho Voleo sobre Bancada 600 mm Volteo con Escote: 800 mm Distancia entre puntos: 2000 mm

Tabla 2. Descripción Alesadora Fuente: Elaboración propia

17 Información y fotos suministradas por Hervaral S.A.S.

Page 32: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

32

MÁQUINA USO PULIDORA PORTÁTIL

Pulir y refrentar piezas.

ESPECIFICACIONES

Marca: Dewalt 2100 W 15 Amperios Velocidad sin carga 6500 rpm Eje: 5/8 Disco 9 pulgadas

Tabla 3. Descripción Pulidora Portátil Fuente: Elaboración propia

MÁQUINA USO TALADRO RADIAL

Perforar Piezas

ESPECIFICACIONES

Marca: Roper Bandera de 1,50 Mesa giratoria 360º Escualizable 45º

Tabla 4. Descripción Taladro Radial Fuente: Elaboración propia

Page 33: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

33

MÁQUINA USO EQUIPO SOLDADURA

Unir piezas, armar máquinas y montajes.

ESPECIFICACIONES

Marca: Lincoln Alimentador 8 pulgadas Araña porta rollo 60 Libras Antorcha de 400 amperios

Tabla 5. Descripción Equipo de Soldadura Fuente: Elaboración propia

MÁQUINA USO ESMERIL

Esmerilar y pulir una pieza.

ESPECIFICACIONES

Marca: Makita 2100 W Piedra: 8 Pul Día x 1 Pul 220 V 2 Hp 2850 rpm

Tabla 6. Descripción Esmeril Fuente: Elaboración propia

Page 34: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

34

MÁQUINA USO COMPRESOR

Se utiliza para darle presión a las pistolas de pintura.

ESPECIFICACIONES

Marca: Sullair Tanque de 300 Galones Secador de Aire 440 V

Tabla 7. Descripción Compresor Fuente: Elaboración propia

MÁQUINA USO PUENTE GRÚA

Mover piezas de gran peso.

ESPECIFICACIONES

Marca: Demag Brazo: 14 mts Potencia de Elevación: 10 Toneladas

Tabla 8. Descripción Puente Grúa Fuente: Elaboración propia

Page 35: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

35

MÁQUINA USO HORNO ELÉCTRICO TT

Tratamiento térmico para homogenización de propiedades físicas de las piezas.

ESPECIFICACIONES

Fabricado por HERVARAL S.A.S. Capacidad: 2 Toneladas Voltaje: 440 V Resistencia alambre Cu-Ni de 4 mm Temperatura alcanzada 1100ºC

Tabla 9. Descripción Horno Eléctrico TT Fuente: Elaboración propia

MÁQUINA USO HORNO DE INDUCCIÓN

Fundir chatarra para producir acero.

ESPECIFICACIONES

Marca: Eges Capacidad: 750 Kg Potencia: 450 (KW) Velocidad de Fusión (Kg/h) Hierro a 1480ºC: 756 y Acero a 1.650ºC: 693 Tabla 10. Descripción Horno de Inducción

Fuente: Elaboración propia

Page 36: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

36

5.7 Análisis de los costos por máquina Con el fin de determinar la distribución de los costos para el funcionamiento de las máquinas descritas en el punto anterior, se procedió a determinar los costos de cada uno de los insumos que requieren y de esta manera calcular el costo por hora de cada una de ellas18:

Tabla 11. Costo HM Torno y Alesadora Fuente: Elaboración propia

18 Suministro de información por parte de la Asistencia de Gerencia General de Hervaral S.A.S

Page 37: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

37

Tabla 12. Costo HM Pulidora, Taladro y Equipo de Soldadura

Fuente: Elaboración Propia

Page 38: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

38

Tabla 13. Costo HM Esmeril, Compresor y Puente Grúa Fuente: Elaboración propia

Máquina Ubicación Valor máquina Concepto Unidad Cantidad / Mes Costo / Unidad Costo Máquina /Mes

Costo Máquina /Hora

Energía kwh 82,8 $ 338 $ 27.986 Piedra und 4 $ 625 $ 2.500 Depreciación a 10 años COP $ 50.000 $ 208 $ 50.000 Gastos administrativos COP $ 228.261 $ 951 $ 228.261

Total $ 308.747 $ 1.930 Energía kwh 41,4 $ 338 $ 13.993 Pintura Gal 40 $ 10.000 $ 400.000 Mano Obra $ 1.037.833

Salario $ 800.000 Subsidio transporte $ 70.500

Cesantías $ 66.667 Vacaciones $ 33.333

Prima $ 66.667 Intereses de Cesantías $ 667

Depreciación a 5 años COP $ 125.000 $ 125.000 Gastos administrativos COP $ 228.261 $ 228.261

Total $ 1.805.088 $ 11.282 Energía kwh 110 $ 338 $ 37.180 Depreciación a 10 años COP $ 666.667 $ 2.778 $ 666.667 Gastos administrativos COP $ 228.261 $ 951 $ 228.261

Total $ 932.108 $ 5.826

Puente Grúa Bodega 1Bodega 2

$ 80.000.000

Compresor Bodega 2 $ 15.000.000 COP $ 1.037.833

Esmeril Bodega 2 $ 3.000.000

Page 39: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

39

Tabla 14. Costo HM Horno Eléctrico TT y Horno de Inducción Fuente: Elaboración propia

Máquina Ubicación Valor máquina Concepto Unidad Cantidad / Mes Costo / Unidad Costo Máquina /Mes

Costo Máquina /Hora

Agua m3 13,3 $ 6.546 $ 87.055 Energía kwh 27869 $ 338 $ 9.419.722 Ladrillos und 20 $ 2.500 $ 50.000 Mano Obra $ 1.763.333

Salario $ 1.400.000 Subsidio transporte $ 70.500

Cesantías $ 116.667 Vacaciones $ 58.333

Prima $ 116.667 Intereses de Cesantías $ 1.167

Depreciación a 10 años COP $ 2.083.333 $ 2.083.333 Gastos administrativos COP $ 228.261 $ 228.261

Total $ 13.631.704 $ 85.198 Agua m3 19,9 $ 6.546 $ 130.255 Energía kwh 41745,9 $ 338 $ 14.110.114 Chatarra kg 50000 $ 600 $ 30.000.000 Revestimiento und 1 $ 4.375 $ 4.375 Mano Obra $ 3.284.833

Salario $ 1.300.000 Subsidio transporte $ 70.500

Cesantías $ 108.333 Vacaciones $ 54.167

Prima $ 108.333 Intereses de Cesantías $ 1.083

Depreciación a 10 años COP $ 10.000.000 $ 10.000.000 Gastos administrativos COP $ 228.261 $ 228.261

Total $ 57.757.839 $ 360.986

COP $ 1.763.333

Horno de Inducción Bodega 1 $ 1.200.000.000 COP $ 3.284.833

Horno Eléctrico TT Bodega 1 $ 250.000.000

Page 40: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

40

Máquina Costo Máquina /Hora

Horno de Inducción $ 360.986 Horno Eléctrico TT $ 85.198

Taladro Radial $ 13.517 Equipo de Soldadura $ 12.515

Torno $ 12.185 Compresor $ 11.282

Puente Grúa $ 8.974 Puente Grúa $ 5.826

Pulidora Portátil $ 5.611 Esmeril $ 1.930

Tabla 15. Resumen Costo HM Fuente: Elaboración propia

Gráfica 1. Costo Máquina / Hora Fuente: Elaboración propia

Como se puede evidenciar en la gráfica, la máquina que posee el mayor costo por hora es el Horno de Inducción, seguido del Horno Eléctrico TT. Las máquinas restantes tienen un costo promedio inferior a $20.000 pesos.

$0$50.000

$100.000$150.000$200.000$250.000$300.000$350.000$400.000

Costo Máquina /Hora

Costo Máquina /Hora

Page 41: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

41

5.8 Análisis costos de producción Teniendo en cuenta que en el punto anterior se calculó el costo de la hora de cada una de las máquinas, se continuó con el análisis del costo de producción de cada una de las piezas (Producto final) que se fabrican por máquina así19:

Tabla 16. Costo de Producción Torno, Alesadora, Pulidora, Taladro y Equipo de Soldadura Fuente: Elaboración Propia

19 Suministro de información por parte de la Asistencia de Gerencia General de Hervaral S.A.S.

Page 42: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

42

Tabla 17. Costo de Producción Esmeril, Compresor, Puente Grúa, Horno Eléctrico TT y Horno de Inducción Fuente: Elaboración propia

Page 43: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

43

5.9 Distribución de costos mensuales por máquina Como se pudo observar en los dos puntos anteriores, el 86% de las máquinas incluyen el servicio de Energía como uno de sus insumos principales y el 28% de las máquinas el Agua. Es por esta razón, que se dispuso a hacer un análisis del costo mensual de estos dos servicios por cada una de las máquinas que intervienen en el proceso así20:

Máquina Energía Eléctrica/mes Agua/mes Horno Inducción $ 10.474.703 $ 251.384

Horno Eléctrico TT $ 6.993.389 $ 167.418 Torno $ 142.944 $ 64.391

Lesadora $ 23.522 $ 15.969 Taladro Radial $ 23.522 $ 15.969

Equipo Soldadura $ 356.455 Pulidora Portátil $ 14.475

Compresor $ 16.285 Puente Grúa $ 27.141

Esmeril $ 19.904 Tabla 18. Resumen Costos de Energía Eléctrica y Agua

Fuente: Elaboración Propia

Gráfica 2. Máquina / Costo Agua/ Costo Energía Eléctrica Fuente: Elaboración Propia

20 Información suministrada por la empresa. [Agosto 2013]

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Agua/mes

Luz/mes

Page 44: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

44

Para hacer un mejor análisis del costo del servicio de Energía, se procedió a realizar una gráfica con los costos de este servicio para cada una de las máquinas:

Gráfica 3. Costo Energía Eléctrica / Mes Fuente: Elaboración Propia

Con base en esta gráfica, se define que el 57,9% del consumo total de energía mensual corresponde al Horno Inducción, el 38,7% al Horno Eléctrico TT y el 3,5% restante en el resto de máquinas.

$ -

$ 2.000.000

$ 4.000.000

$ 6.000.000

$ 8.000.000

$ 10.000.000

$ 12.000.000

Energía Eléctrica/mes

Page 45: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

45

EVALUACIÓN DE ENERGÍAS ALTERNAS 6.

Una vez identificados los costos de cada servicio y la incidencia que la utilización del Horno de Inducción y el Horno Eléctrico TT tiene en los costos mensuales, se pretende hacer un estudio de factibilidad de utilización de energías alternas para disminuir los costos de producción asociados a alguna de estas máquinas. Es por ello, que se analizarán los beneficios de las energías alternas como fuente de sustento principal para los hornos de fundición, según aspectos técnicos y productivos de cada máquina, y recomendar si la organización debe o no utilizar una fuente de energía diferente a la actual que resulte más efectiva. Para esto se definen los siguientes parámetros:

• Investigar los tipos de energía existentes capaces de satisfacer las necesidades de los hornos de fundición.

• Descripción y condiciones Ideales para los Hornos de Tratamiento Térmico e Inducción.

• Tipos de Energía que cumplen con las condiciones Ideales de Los Hornos de Tratamiento Térmico e Inducción.

• Identificar la viabilidad en la implementación de cada tipo de energía para determinar cuál es la apropiada (aspectos técnicos).

6.1 Tipos de Energías Alternas

El sistema eléctrico, que es conjunto de medios necesarios para la generación, transporte y distribución de la energía eléctrica, es complejo y está constituido por numerosas empresas que realizan sus funciones de forma integrada y dirigidas por un sistema de control centralizado, para garantizar una explotación racional de los diferentes recursos de generación distribuidos por toda la geografía.

En la parte principal del sistema eléctrico se encuentra el subsistema de generación, el cual se compone de una multitud de centrales eléctricas desarrolladas por varias tecnologías, entre las cuales se encuentran las siguientes:

6.1.1 Centrales térmicas convencionales Son aquellas que producen electricidad a partir de la energía química almacenada en un combustible (Petróleo, carbón, gas natural o combustibles nucleares). Se trata de energía primaria no renovable procedente de combustibles fósiles y es el sistema de generación de energía eléctrica más extendido hoy en día.

En estas grandes centrales, el combustible se quema en una caldera para producir vapor recalentado a alta presión, y al expandirse en una turbina acoplada con un alternador, se

Page 46: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

46

consigue generar la energía eléctrica. Se realiza por tanto, la sucesiva transformación de energía química en térmica, mecánica y, finalmente, en eléctrica.

La energía eléctrica obtenida es tan sólo del orden del 30% de la energía primaria consumida, disipando a la atmósfera en forma de calor el 70% restante y además, por razones de economía de escala, las centrales térmicas son de gran tamaño y alejadas de los centros de consumo debiendo disponer de sistemas de transporte de la electricidad que originan nuevas pérdidas del orden del 8 al 10%.

6.1.2 Centrales térmicas no convencionales En contrapartida con las anteriores, la energía primaria procede de fuentes renovables, tales como biomasa y biogás en diversas formas, o bien del sol en las centrales solares-termoeléctricas. Este tipo de centrales son generalmente de menor tamaño que las convencionales y, cuando no es posible el aprovechamiento de la energía térmica para usos industriales o de calefacción, tienen también bajo rendimiento. Su principal ventaja es que no contribuye con la emisión de CO2 (Dióxido de Carbono) y su naturaleza como fuente de energía renovable. Dentro de estas, se destacan los siguientes ejemplos:

• Centrales hidroeléctricas: producen electricidad a partir de energía mecánica primaria renovable del agua almacenada en un embalse.

• Centrales solares fotovoltaicas: producen electricidad por transformación de la energía radiada por el sol, por tanto procedente de energía primaria renovable.

• Centrales eólicas: producen electricidad a partir de la energía mecánica primaria y renovable del viento.

• Centrales mareomotrices: aprovechan la energía mecánica de las mareas. • Centrales geotérmicas: aprovechan la energía térmica del interior de la Tierra. • Centrales de trigeneración: cuando simultáneamente se genera electricidad y calor

utilizable para procesos industriales o para calefacción, centrales de cogeneración y además, un proceso de conversión del calor en agua refrigerada. Con esto se pueden conseguir rendimientos significativamente superiores con relación a las centrales térmicas convencionales, que sólo generan electricidad.

6.1.3 Cogeneración La cogeneración es una tecnología que permite transformar un tipo de energía primaria en electricidad y calor simultáneamente, en un único proceso al presentarse el calor en forma de vapor de agua o de agua caliente.

Una central de cogeneración de electricidad - calor funciona con motores térmicos, turbinas o motores de combustión interna, los cuales convierten la energía química primaria de un combustible, en energía mecánica a través de un movimiento rotativo de un eje. Hay aplicaciones directas de esta energía mecánica, aunque es más frecuente acoplar un alternador para su transformación en energía eléctrica.

Page 47: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

47

Algunos de los motores térmicos o tecnologías consideradas en cogeneración, sobre fomento a la cogeneración, pueden ser las siguientes:

• Turbina de gas de ciclo combinado con recuperación del calor. • Turbina de contrapresión sin condensado. • Turbina con extracción de vapor de condensación. • Turbina de gas con recuperación del calor. • Motor de combustión interna. • Micro turbinas. • Motores Stirling. • Pilas de combustible. • Motores de vapor. • Ciclos Rankin con fluido orgánico.

Algunos de los ejemplos que se tienen de energías primarias utilizadas para este tipo de técnica de generación de energía son las siguientes:

6.1.3.1 Energías primarias no renovables de origen fósil • Gas natural, es la energía primaria más utilizada para hacer funcionar las centrales

de cogeneración. • Gases licuados del petróleo (GLP), principalmente butano y propano. • Otros combustibles fósiles, gasóleo, fueloil, carbón.

6.1.4 Energías renovables y valorización energética de residuos • Biogás de procedente de digestión anaerobia de residuos orgánicos. • Biogás de vertederos de residuos sólidos urbanos (RSU). • Biogás de depuradoras de aguas residuales urbanas o industriales (EDAR). • Gasificación de la biomasa. • Combustión de biomasa. • Tratamiento energético directo de residuos sólidos urbanos (RSU). • Energía solar termoeléctrica.

Los gases de escape de la cogeneración pasan por un proceso de enfriamiento antes de ser evacuados por la chimenea y transmiten su energía a un circuito de agua caliente o de vapor. La cogeneración además de ahorrar energía, mejora la seguridad del abastecimiento y disminuye las pérdidas de la red eléctrica, ya que las centrales de cogeneración suelen situarse más cerca del lugar de consumo, proporcionando al sistema un aspecto de generación distribuida de electricidad.

Esta tecnología constituye, por tanto, un claro avance en la eficiencia energética respecto a la generación de electricidad en las centrales tradicionales, porque en estas últimas el rendimiento es inferior al 35%.

Page 48: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

48

En las grandes centrales de ciclo combinado funcionando con gas natural, el rendimiento es del orden del 50%, también muy inferior al obtenible en las centrales de cogeneración, dado que el potencial de la cogeneración con vistas al ahorro energético está siendo infrautilizado actualmente en la Unión Europea (UE) y que esta tecnología puede alcanzar un rendimiento energético del orden del 90%.

Page 49: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

49

PROPUESTA DE ENERGÍA ALTERNA FACTIBLE 7.

7.1 Descripción y condiciones Ideales para los hornos de tratamiento térmico e inducción.

Una vez descritos cada uno de los tipos de energías alternas, se procede a realizar una descripción de qué es un horno de tratamiento térmico y un horno de inducción, exponiendo cuáles son las condiciones ideales para cada uno.

7.1.1 Horno de Tratamiento Térmico El proceso de tratamiento térmico consiste básicamente en efectuar el calentamiento de los aceros al carbono a determinadas temperaturas, para luego efectuar el enfriamiento brusco del metal mediante elementos como aguas, aceites o sales, generando de esta forma modificaciones importantes en la estructura cristalina del metal variando visiblemente su dureza, flexibilidad y resistencia al desgaste o solicitudes determinadas.

Las condiciones ideales para su funcionamiento son una fuente de energía de 440 Voltios, un amperaje de 500 Amperios de Intensidad Eléctrica y una elevación de temperatura hasta de 1100°C.

7.1.2 Horno de Inducción El Horno de Inducción es un horno eléctrico en el que el calor es generado por calentamiento por la inducción eléctrica de un medio conductivo (un metal) en un crisol, alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnéticas. Es un proceso de fundición y de tratamiento de metales más controlable que con la mayoría de los demás modos de calentamiento y se destaca por su capacidad de generar una gran cantidad de calor de manera rápida.

Las condiciones ideales para su funcionamiento son una fuente de energía superior o igual a 220 Voltios, 800 Amperios de Intensidad Eléctrica para formar un campo magnético que conlleve a una elevación de la temperatura hasta de 1700°C.

7.2 Tipos de energía que cumplen con las condiciones ideales de los hornos de tratamiento térmico e inducción.

Dadas las condiciones que deben tener los hornos, se exponen los tipos de energía alterna evaluados para el reemplazo de la energía eléctrica: Energía Eólica, Energía Solar, Energía Hidráulica y Turbinas de Gas.

Page 50: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

50

7.2.1 Energía Eólica21 La energía eólica es obtenida por la corriente del viento mediante aerogeneradores, molinos de viento, aeromotores, máquinas eólicas o turbinas eólicas en su acepción moderna, son dispositivos que convierten la energía cinética del viento en energía mecánica.

La energía eólica utiliza el viento para la generación de energía, el cual es un recurso abundante, renovable limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero, lo cual lo posibilita para reemplazar termoeléctricas que funcionan a base de combustibles fósiles.

7.2.1.1 Recurso Eólico en Colombia En Colombia la implantación de este tipo de energía es muy escasa debido a la ubicación geográfica de las grandes ciudades, las corrientes de viento son muy variables lo que hace que este tipo de energía no sea óptimo para su implementación.

Actualmente este tipo de tecnología se encuentra ubicado en la Península de Guajira, Santanderes, Piedemonte Llanero y San Andrés.22 Para poder aprovechar la energía eólica se debe conocer la variación de la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en espacios de tiempo breves, y valores máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de veinte años así como conocer la velocidad máxima del viento.

Para poder utilizar la energía del viento, es necesario que éste alcance una velocidad mínima, que depende del aerogenerador que se vaya a utilizar, pero que suele empezar entre los 3 m/s (10 km/h) y los 4 m/s (14,4 km/h), y que no supere los 25 m/s (90 km/h), velocidad llamada.

7.2.2 Energía Solar23 La energía solar es la obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética que proviene del sol por medio de captadores como células fotovoltaicas, helióstatos o colectores térmicos, que pueden transformarla en energía eléctrica o térmica.

7.2.2.1 Energía solar activa La energía solar activa se refiere a aquella que es generada por el sol, pero que requiere de algún tipo de equipamiento (mecánicos o eléctricos tales como bombas y ventiladores) para su utilización y transformación en calor.

21 MORAGUES, JAIME A., RAPALLINI ALFREDO. Aspectos ambientales de la energía eólica. 2000. Pág. 3. 22 NORIEGA, CARLOS JAVIER, DÍAZ BUSTOS, GERSON. Recurso Eólico en Colombia. 2011. Pág. 45 – 48. 23 PONGUTÁ HURTADO, JUAN JOSÉ. Guía para el manejo de energías alternativas. 1 Edición. Ed. Convenio Andrés Bello. 2003. Pág. 8 – 10.

Page 51: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

51

7.2.2.2 Energía solar pasiva La energía solar pasiva se refiere a aquella que es generada por el sol directamente pero que no requiere de algún tipo de equipamiento para su utilización y transformación en calor. Esta incluye sistemas con ganancia directa e indirecta para el calentamiento de espacios o sistemas de calentamiento de agua.

7.2.2.3 Energía solar térmica24 La energía solar térmica o energía termosolar consiste en el aprovechamiento de la energía del sol para calentar algún tipo de fluido que circula al interior de un captador solar térmico. Hoy en día es utilizado para el agua caliente sanitaria, calefacción de piscinas e incluso para consumo de agua doméstica.

7.2.2.4 Energía solar fotovoltaica Este tipo de energía se obtiene de la conversión de la radiación del sol en energía de corriente continua mediante paneles solares compuestos por semiconductores. Posteriormente se transforma en corriente alterna y con el uso de transformadores se libera en las redes eléctricas para su distribución.25

7.2.2.5 Energía solar termoeléctrica La energía solar termoeléctrica, conocida también como energía termosolar, es la tecnología que usa el calor del sol para generar electricidad, proceso que se lleva a cabo en las centrales solares termoeléctricas.26

7.2.3 Energía hidráulica La energía hidráulica es aquella que a través de la construcción de presas o molinos, aprovecha los saltos, corrientes de agua y mareas para la generación de energía eléctrica. La forma de utilización más conocida de este tipo de energía son las plantas hidroeléctricas. 27

7.2.4 Turbinas de gas28 Una turbina de gas es una turbomáquina motora que trabaja con gas como fluido en vez de agua o vapor como lo hacen otro tipo de fuentes de energía. La operación básica de la turbina comienza con la entrada de aire a través de un compresor, el cual se eleva a una alta presión. Se adiciona energía al dispersar combustible en el mismo, y se quema de modo que la combustión genera un flujo de alta temperatura. Cuando este gas de alta

24 MÉNDEZ MUÑIZ, JAVIER MARÍA, CUERVO GARCÍA, RAFAEL – ECA. 2008. 1 Edición. Ed. FC. Pág. 31 -34. 25 ALLPE INGENIERÍA Y MEDIO AMBIENTE. Energías renovables y medio ambiente. 2001. Pág. 3. 26 ENERGÍA SOLAR TERMOELÉCTRICA. [En Línea] Disponible en: http://www.solarweb.net/termosolar.php [Consultado en Febrero 2014] 27 ALLPE INGENIERÍA Y MEDIO AMBIENTE. Energías renovables y medio ambiente. 2001. Pág. 12. 28MASTRÁNGELO SABINO. Conceptos de Generación Termoeléctrica: Combustibles Utilizados e Impactos Ambientales. 2013.

Page 52: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

52

presión y temperatura entra a la turbina, se expande para producir el movimiento del eje durante el proceso. Es éste el que mueve el compresor y los otros componentes generadores de electricidad. La energía que no es utilizada sale por emisión de gases, los cuales pueden salir a altas presiones o altas temperaturas.

7.2.5 Hornos de Gas - Quemadores29 Los hornos de gas, los cuales están clasificados dentro de los hornos industriales, son aquellos que permiten calentar los materiales, piezas y/o elementos colocados en su interior por encima de la temperatura ambiente. Dentro de sus objetivos está entre otros, alcanzar altas temperaturas para producir reacciones químicas, cambios de estado, realizar tratamiento térmico o recubrir piezas con otros elementos. La energía calorífica requerida para el calentamiento de los hornos puede proceder de gases calientes (Combustibles) o Energía eléctrica.

Por otro lado, el quemador es el dispositivo que permite realizar la reacción de combustión entre el combustible y el comburente de manera controlada, es decir, poner en contacto las cantidades necesarias de aire y gas para realizar la combustión. Adicionalmente, es el que encargado de que se asegure la mezcla de aire y gas proporcionalmente, la regulación de los caudales de gas y aire, dar la llama a las dimensiones apropiadas.30

29 HORNOS INDUSTRIALES. [En Línea] Disponible en: http://www.solarweb.net/termosolar.php Pág. 1 – 5. [Consultado en Febrero 2014] 30 BORRÁS BRUCART, ENRIQUE. Gas natural: características, distribución y aplicaciones industriales. 1 Edición. Editores Técnicos Asociados. 1987. Pág. 125 – 128.

Page 53: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

53

7.2.6 Cuadro comparativo de energías evaluadas

ENERGÍA VENTAJAS DESVENTAJAS

Eólica

Reducción de la emisión de CO2 al ambiente. Generación de ruido por parte de las turbinas eólicas o autogeneradores.

Tipo de Energía renovable que no genera ningún tipo de residuo peligroso.

La Interferencia electromagnética que pueden generar, ocasionando impacto en las comunicaciones alrededor.

Ahorro en el uso de reservas fósiles para la generación de energía. Alta disposición de espacio para su implantación.

La generación de una unidad (kwh) producida con turbinas eólicas reemplaza la misma unidad generada con una fuente de energía menos limpia.

Afectación ambiental, generación de ruido y afectación de fauna si aves tienen tránsito en la zona.

Solar

Energía limpia y renovable. Implantación a través de paneles - Energía Solar Fotovoltaica.

Ahorro en el uso de reservas de petróleo, gas y/o carbón para la generación de energía.

No hay garantía sobre la radiación solar para la producción de la empresa.

Diversos tipos de utilización: tecnologías activas y pasivas. Disponibilidad de espacio para la implantación de paneles solares.

Disminución en emisión de gases al medio ambiente. Pérdida de flora y fauna al implantar los parques solares.

Page 54: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

54

ENERGÍA VENTAJAS DESVENTAJAS

Hidráulica

Energía limpia y renovable. Amplia inversión en infraestructura para la generación de energía.

Ahorro en el uso de reservas de petróleo, gas y/o carbón para la generación de energía.

Disponibilidad de espacio para la construcción de las presas.

Vida útil de las instalaciones que soportan la generación de energía.

Afectación en el clima, dada la acumulación de masas de agua.

Disminución en emisión de gases al medio ambiente. Posible daño en el suelo con la construcción de las presas.

Turbinas de Gas

Utilización de combustibles limpios y renovables (Gas Natural). Alta velocidad de rotación.

Disminución en emisión de gases al medio ambiente. Puede llegar a tener un bajo rendimiento frente a otras fuentes de energía de combustibles de tipo fósil.

Disponibilidad de consecución de las turbinas y su implantación como fuente de energía alterna.

Pérdida de calor al ambiente, debido a la alta temperatura con la que salen los gases.

Alta disponibilidad de operación y fiabilidad en la misma. El compresor axial demanda mucha potencia generada por la turbina.

Utilización de combustibles limpios y renovables (Gas Natural).

Riesgo de explosión, en caso de que no esté controlado.

Horno de Gas - Quemadores Instalación sencilla y con alta disponibilidad de soporte. Calentamiento de piezas enteras.

Ahorro en los costos de producción, al ser sustituto del Horno de tratamiento térmico. Mantenimiento de limpieza más frecuente.

Alcance de las temperaturas requeridas para realizar tratamiento térmico de piezas.

Menor rendimiento energético que los hornos eléctricos.

Tabla 19. Resumen de Ventajas y Desventajas de las Energías Alternativas Fuente: Elaboración propia

Page 55: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

55

7.2.7 Definición de alternativa

Para definir cuál es la mejor alternativa de los tipos de energías alternas evaluados, se analizaron todos los hallazgos encontrados en la etapa de diagnóstico del proceso. Así mismo, se definió su viabilidad de implementación con base en los siguientes cuatro criterios de decisión:

VARIABLE DESCRIPCIÓN GRADO DE IMPORTANCIA

PESO PORCENTUAL

Tiempo El tiempo que lleva poner en marcha la propuesta de energía alterna.

5 40%

Costo El costo en el que incurre la empresa para implantar la propuesta de energía alterna.

4 30%

Espacio La empresa cuenta con el espacio para la implantación de la propuesta.

2 20%

Impacto El impacto ambiental asociado a la implantación de la propuesta.

1 10%

Tabla 20. Criterios de Calificación de Energías Alternativas Fuente: Elaboración propia

Con base en estos criterios de selección y los rangos de calificación definidos, se procedió a calificar cada una de las energías alternativas en conjunto con la empresa Hervaral S.A.S, obteniendo como resultado lo siguiente31:

Calificación 5 Significativo 3 Medianamente significativo 1 Muy significativo

Tabla 21. Tabla de Calificación de propuestas Fuente: Elaboración propia

ENERGÍA TIEMPO COSTO ESPACIO IMPACTO RESULTADO Eólica 1 1 3 5 1,8 Solar 1 3 3 5 2,4

Hidráulica 1 1 1 1 1 Turbinas de Gas 5 3 5 3 4,2 Horno de Gas - Quemadores

5 5 5 3 4,8

Tabla 22. Resultados de Calificación de propuestas Fuente: Elaboración propia

31 Calificación dada bajo los criterios analizados previamente.

Page 56: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

56

La energía eólica posee varios limitantes para su implementación en la empresa, dado que la ubicación de la empresa no es una zona en donde las corrientes de aire sean las adecuadas, no se cuenta con el terreno disponible para ubicar los aerogeneradores y trasladar la ubicación de la empresa representa una gran inversión.

La energía solar fotovoltaica requiere así como la eólica, un espacio muy amplio para su implementación, dado que cada una de las celdas necesarias para generar una energía promedio de 120 v/m2 debe tener como mínimo un área de 1 m2.

La energía hidráulica requeriría el traslado obligatorio de la empresa a otra locación, además de la inversión asociada a las centrales hidroeléctricas y tendidos eléctricos que se hacen necesarios para su implementación.

Por otro lado, las turbinas de gas cumplen con las especificaciones necesarias para el funcionamiento de los hornos, no requiere de cambios en el espacio de trabajo y su tiempo de implementación es razonable. Sin embargo, su costo de implementación es superior al de los hornos de gas. (Resumen Cuadro de Costo Maquina/Hora)

Finalmente, el horno de gas con sistema de quemadores resulta el más adecuado para la empresa, ya que no requiere cambios en los espacios de trabajo, su tiempo y costo de implementación son razonables, además de satisfacer las necesidades técnicas del proceso para el tratamiento térmico de las piezas.

De igual forma se decide realizar las comparaciones del Horno TT actual con las dos propuestas más viables:

El Costo de la Turbina es de aproximadamente $60´000.000 (Solo la Turbina) obteniendo un costo Maquina /hora de $ 31.429; $ 53.769 por debajo del costo actual, aunque es un indicador favorable la empresa considera que es un costo muy elevado en comparación a la propuesta de quemadores de gas la cual analizaremos más a fondo.

Tabla 23 Turbinas de gas Costo Maquina/Hora

Fuente: Elaboración Propia

Page 57: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

57

La propuesta de quemadores de gas representa una inversión aproximada de $50´000.000 con un costo Maquina/hora de $30.340; $54.858 por debajo del costo actual y debido a que la inversión es más baja y los costos son menores comparando la información con las turbinas de gas, la empresa decide implementar el Horno con quemadores de gas.

Tabla 24 Costo Maquina Hora (Horno con quemadores de gas)

Fuente: Elaboración Propia

Comparando el costo total del Horno eléctrico de TT vs el Horno con quemadores de gas se encontró lo siguiente:

Costos Totales (Horno TT Eléctrico-Actual) Costos Totales (Horno TT Q.G-Propuesta)

$ 82.883.831 mes $ 74.105.579 mes

$ 994.605.971 Año $ 889.278.949 Año

Page 58: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

58

Existe una diferencia total en los costos de la situación actual vs la propuesta de $105.327.022.

7.3 Descripción del proceso de implementación de la nueva tecnología.

Una vez definido que el horno de gas con sistema de quemadores es la propuesta de nueva tecnología a implementar en Hervaral S.A.S, es necesario identificar cada una de las etapas que hacen parte de su implementación.

En primera instancia, es importante aclarar que el horno de gas reemplazaría el Horno de Tratamiento Térmico TT, el cual interviene en el proceso de Tratamiento térmico de las piezas donde se modifican las propiedades de las mismas (Dureza, Resistencia a la tensión, Compactación de las propiedades físico - químicas).

7.3.1 Requerimientos de Instalación Para implementar esta nueva tecnología es necesario adecuar un espacio dentro de la Bodega 1 donde será instalada así como la compra de los quemadores que permitirán realizar el proceso de combustión dentro del horno. A continuación se describen cada una de las partes necesarias para la instalación del horno:

• Espacio Bodega 1 Con el fin de mantener el proceso de tratamiento térmico en una misma locación, el horno a implementar se ubicaría en la Bodega 1, donde actualmente se encuentra también ubicado el horno de inducción.

• Obra Civil Es necesario adecuar el espacio donde será ubicado el Horno de Gas, siendo la primera opción, la construcción de éste por parte de Hervaral S.A.S. con el fin de garantizar que las dimensiones satisfacen las necesidades de demanda del mercado actual.

• Consultoría para la Implementación Dado que la implementación de esta nueva tecnología representa para la empresa la oportunidad de aumentar su competitividad en el mercado, ésta considera necesario contar con el apoyo de una persona y/o empresa que posea el conocimiento y la experiencia necesaria para apoyar el proceso de implementación de los Hornos de Gas.

Page 59: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

59

• Quemadores Siendo los quemadores los encargados de garantizar el proceso de combustión dentro del horno de gas, se hace necesaria su compra para permitir que el horno alcance la temperatura adecuada para realizar el tratamiento térmico a las piezas.

• Tanques de Gas Se hace necesaria su compra para el correcto funcionamiento del Horno y los quemadores, siendo de éstos últimos el insumo principal para generar la combustión.

• Reguladores de Presión Se hace necesario contar con éstos, para monitorear la operación y verificar que los niveles de presión necesarios para el tratamiento térmico de las piezas, no se excedan y cumplan con las especificaciones correspondientes.

• Tablero Eléctrico El cual permite controlar el horno, desde la entrada de gas hasta el aumento de la temperatura.

• Transformador Se requiere para regular toda la instalación eléctrica del nuevo Horno.

• Termopares Sirven para controlar la temperatura a la que se está elevando el horno.

• Vaporizador Se requiere para regular la emisión de gases al medio ambiente. Si bien con la nueva tecnología se reduce, no se mitiga la emisión en su totalidad.

Page 60: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

60

7.3.2 Balance de Energía Horno TT con quemadores de Gas GAS LP

PROPANO 70%

C₃H₂ + 5,5 O₂ + 20,68 N₂ = 3 CO₂ + 4 H₂O + 0,5 O₂ + 20,68 N₂

BUTANO 30%

C₄H₁₀ + 7,15 O₂ + 26,88 N₂ = 4 CO₂ + 5 H₂O + 0,65 O₂ + 26,88 N₂

Balance de Energía Calor Total = Calor Almacenado Pieza + Calor Almacenado en las Paredes del Horno + Calor

Perdido en las Paredes del Horno + Calor Perdido por Gases (Chimenea) Qt=Qap+Qaph+Qpph+Qpgc

Para calentar 1 Tonelada de Acero Temperatura ambiente a 1100 o 1200 °C Se necesita 1´246.500 Kcal (Hornos Industriales w.trinks - M.H. Mawhinney)

1 Btu = 0,252 Kcal 1.246.500 Kcal 4.946.429 btu/h

4.946.429 60% 8.244.048 100%

En Unidades btu tenemos Qt=Qap+Qaph+Qpph+Qpgc 8.244.048 Qt = 4.946.429 Qap + 1.236.607 Qaph + 412.202 Qpph + 1.648.810 Qpgc

Page 61: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

61

7.4 Impacto ambiental Dentro de las ventajas de implementar este tipo de tecnología, está la reducción de la emisión de gases al medio ambiente que producen efecto invernadero. Para dar claridad a esto, a continuación se cita un cuadro comparativo de las emisiones de los diferentes combustibles32:

COMBUSTIBLE MP (MATERIAL

PARTICULADO)

SOX (ÓXIDO DE SULFURO)

NOX (ÓXIDO DE

NITRÓGENO) GAS NATURAL 1 1 1

GLP 1,24 23 2 KEROSENE 3,4 269 1,5

DIESEL 3,3 1209 1,5 CARBÓN 157 5283 6

Tabla 25. Emisiones por tipo de combustible Fuente: Innergy Soluciones

Como se puede observar, el gas natural con respecto al carbón, el que posee mayor emisión al medio ambiente, tiene una emisión del 157% menor de material particulado, no representa ni el 1% de emisión de óxido de sulfuro y corresponde al 16% de la emisión de óxido de nitrógeno del carbón.

7.5 Indicadores de gestión ambiental

7.5.1 Eficiencia del Horno de Gas

• Descripción Este indicador mide la eficiencia del Horno de Gas mensualmente.

• Fórmula 𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝐼𝑛𝑡𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜

• Frecuencia Mensual

• Responsable Ingeniero de Planta

32 MINISTERIO DE ENERGÍA Y MINAS. [En Línea] Disponible en: http://intranet2.minem.gob.pe/web/archivos/dgh/publicaciones/gasnatural/gasindustrial.pdf Pág. 18. [Consultado en Febrero 2014]

Page 62: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

62

7.5.2 Porcentaje de variación Consumo de Energía Mensual

• Descripción Este indicador mide el porcentaje de variación que el consumo de energía tiene mensualmente.

• Fórmula 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐾𝑤 𝑀𝑒𝑠 𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 − 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐾𝑤 𝑀𝑒𝑠 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐾𝑤 𝑀𝑒𝑠 𝐴𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟

• Frecuencia Mensual

• Responsable Ingeniero de Planta

Page 63: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

63

7.5.3 Reducción de Emisión de CO2

• Descripción Este indicador mide el porcentaje de variación en emisión de Dióxido de Carbono del proceso de producción.

• Fórmula 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 𝑀𝑒𝑠 𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 − 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝐶𝑂2 𝑀𝑒𝑠 𝐴𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟

𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝐶𝑂2 𝑀𝑒𝑠 𝐴𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟

• Frecuencia Mensual

• Responsable Ingeniero de Planta

7.5.4 Reducción de Emisión de NO2

• Descripción Este indicador mide el porcentaje de variación en emisión de Óxido de Nitrato del proceso de producción.

• Fórmula 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑁𝑂2 𝑀𝑒𝑠 𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 − 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝑁𝑂2 𝑀𝑒𝑠 𝐴𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟

𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝑁𝑂2 𝑀𝑒𝑠 𝐴𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟

• Frecuencia Mensual

• Responsable Ingeniero de Planta

Page 64: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

64

Aplicaciones en la Industria 8.

8.1 Acería de los Andes LTDA

Acería de los Andes (Aceandes), industria colombiana dedicada a la fabricación y comercialización de piezas y montajes metalmecánicos, competencia directa de Hervaral S.A.S cuenta con el mismo sistema de tratamientos térmicos para sus piezas, basado en quemadores que alimentan hornos de gas. En la actualidad se implementó un horno de gas para realizar el mejoramiento de las propiedades físicas y mecánicas de sus productos.33

8.2 Industrias Magma S.A

Esta empresa colombiana hace parte del sector metalúrgico e industrial con gran reconocimiento a nivel nacional al igual que Hervaral S.A.S y Aceandes. Actualmente Industrias Magma cuenta con un Horno de Gas en donde se realizan los procesos de Tratamiento Térmico para modificar las propiedades técnicas de las piezas y productos que ofrecen.34

Como se observa en las empresas mencionadas se ratifica que los hornos de gas son una solución viable y confiable para reducir costos en el proceso de fundición, mejorando los estándares de calidad y ayudando a bajar las emisiones contaminantes en el medio ambiente.

33ACEANDES. [En Línea] Disponible en: http://www.aceandes.com/termico.html [Consultado en Febrero 2014]. 34INDUSTRIAS MAGMA. [En Línea] Disponible en: http://www.industriasmagma.com/index.php/Fabricacion-de-Maquinas/ [Consultado en Febrero 2014].

Page 65: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

65

ANÁLISIS FINANCIERO 10.

10.1 Beneficios de la propuesta Para describir y cuantificar los beneficios de la propuesta de implementación de los hornos de gas, se realizó una estimación de lo que sería el consumo de energía, teniendo en cuenta que el Horno Eléctrico TT ya no se utilizaría.

Para ello, se procedió a estimar el consumo de energía promedio para los siguientes doce meses así:

Gráfica 4. Comportamiento del consumo de Energía Fuente: Elaboración propia

Se analizó la tendencia del consumo de Energía, y con base en esta se utilizó el método de Regresión Lineal para calcular el pronóstico de consumo de los siguientes meses, obteniendo como resultado lo siguiente:

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

90.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Cantidad (Kw/h)

Cantidad (Kw/h)

Lineal (Cantidad (Kw/h))

Page 66: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

66

Energía Eléctrica Mes Cantidad (Kw/h) Valor (COP) Enero 70.870 $ 20.438.088

Febrero 71.063 $ 20.760.478 Marzo 71.256 $ 21.084.318 Abril 71.449 $ 21.409.608 Mayo 71.643 $ 21.736.349 Junio 71.836 $ 22.064.540 Julio 72.029 $ 22.394.182

Agosto 72.223 $ 22.725.274 Septiembre 72.416 $ 23.057.817

Octubre 72.609 $ 23.391.811 Noviembre 72.802 $ 23.727.254 Diciembre 72.996 $ 24.064.149

Tabla 26. Resumen consumo de Energía Eléctrica mensual proyectado Fuente: Elaboración propia

Gráfica 5. Consumo de KW / Mes Fuente: Elaboración propia

Se estima que con la implementación de la nueva propuesta, la reducción del consumo de energía esté alrededor del 35% mensual, teniendo en cuenta que el 38% del consumo de éste servicio correspondía al Horno Eléctrico TT. Es por esta razón, que se procedió, con base en el pronóstico anterior, a estimar cuánto sería el consumo de energía luego de implementada la propuesta:

69.50070.00070.50071.00071.50072.00072.50073.00073.500

Cantidad (Kw/mes)

Cantidad (Kw/h)

Page 67: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

67

Energía Eléctrica Mes Cantidad (Kw/h) Valor (COP) Enero 46.065 $ 13.284.757

Febrero 46.191 $ 13.494.311 Marzo 46.317 $ 13.704.806 Abril 46.442 $ 13.916.245 Mayo 46.568 $ 14.128.627 Junio 46.693 $ 14.341.951 Julio 46.819 $ 14.556.218

Agosto 46.945 $ 14.771.428 Septiembre 47.070 $ 14.987.581

Octubre 47.196 $ 15.204.677 Noviembre 47.322 $ 15.422.715 Diciembre 47.447 $ 15.641.697

Tabla 27. Consumo proyectado de Energía Eléctrica con la nueva propuesta Fuente: Elaboración propia

Gráfica 6. Consumo de KW / Mes Fuente: Elaboración propia

Como se puede observar en la gráfica, el consumo máximo promedio estaría alrededor de 47500 kW por mes. Lo que representa una disminución del consumo del 35% con un promedio mensual de disminución en el valor de la energía de $7’783.238 pesos.

45.000

45.500

46.000

46.500

47.000

47.500

48.000

Cantidad (Kw/mes)

Cantidad (Kw/h)

Page 68: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

68

10.2 Costo de Implementación de la propuesta

Tabla 28. Costo de implementación de la nueva propuesta Fuente: Elaboración propia

Concepto Cantidad Costo (COP) Tiempo (Días) Total Inversión1. Obra Civil 37.013.000$ 1.1 Construcción base de concreto (8m x 4m) 1 400.000$ 400.000$ 1.2 Construcción de cajón (3m x 2m x 3m) 1 1.200.000$ 1.200.000$ 1.3 Mano de Obra

Operarios 3 34.567$ 90 9.333.000$ 1.4 Motoreductores - Apertura puerta escualizable 3 360.000$ 1.080.000$ 1.5 Estructura Metálica 1 10.000.000$ 10.000.000$ 1.6 Base de ladrillos refractaria 1 15.000.000$ 15.000.000$ 1.7 Riel 2 -$

Cantidad Costo (COP)2. Dispositivos necesarios 21.863.000,00$ 2.1 Tablero 1 1.100.000$ 1.100.000$ 2.2 Termopares 3 780.000$ 2.340.000$ 2.3 Transformador de 440 v 1 120.000$ 120.000$ 2.4 Vaporizador (Incluida instalación) 1 6.000.000$ 6.000.000$ 2.5 Regulador de presión 2 77.500$ 155.000$ 2.6 Quemadores 2 2.000.000$ 4.000.000$ 2.7 Tanque Decantador 1 7.000.000$ 7.000.000$ 2.8 Tanque de Gas 2 1.148$ 500 Gal 1.148.000$

Costo Mensual (COP) Cantidad (Mes)3. Consultoría3.1 Ingeniero Gabriel Pérez 1 5.000.000,00$ 3 15.000.000$

4. Capacitación 1.375.925$ 4.1 Persona encargada de dictar la capacitación* 1 -$ 4.2 Refrigerios 20 3.500$ 70.000$ 4.3 Cantidad de personas en capacitación 20

Operarios 15 4.321$ 6 25.925,00$ Administrativos 3 5.000$ 6 30.000,00$

Jefes 2 208.333$ 6 1.250.000,00$

75.251.925,00$

COSTO DE IMPLEMENTACIÓN DEL HORNO DE GAS COMO ENERGÍA ALTERNATIVA

*La capacitación ya estaba incluida dentro de la consultoría a brindar por parte del Ingenierio Gabriel Pérez.

TOTAL IMPLEMENTACIÓN PROPUESTA

Page 69: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

69

10.3 Flujos de Caja

En las Siguientes tablas de Flujos Proyectados se evaluara la viabilidad del proyecto, comparando el estado actual de la empresa (Horno Eléctrico TT), Vs la implementación de la propuesta, para esto se plantearon tres posibles escenarios.

10.3.1 Flujo de Caja Actual

Tabla 29. Flujo de Caja Actual Fuente: Elaboración propia (PyG Ene-Dic de 2012)

Page 70: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

70

El Flujo de caja actual tiene unos ingresos aproximados año de $ 1.359 millones unos costos totales de $ 663 millones y unos gastos operativos de $ 538 millones reflejando una utilidad Neta promedio de $ 311 millones; lo que se espera con la implementación de la propuesta es que la Utilidad aumenta dado a que sus costos disminuirán en un 11% aproximadamente.

Page 71: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

71

10.3.2 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Esperado)

Tabla 30 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Esperado)

Fuente: Elaboración Propia

Análisis:

• La empresa considera un escenario esperado si el nivel de satisfacción de demanda cumple con al menos un 80% sobre los ingresos actuales, creando así un pequeño colchón y evitando que el proyecto pueda ser cancelado por no tener en cuenta las demás variables que lo respaldan (Inversión, Costos, Utilidad entre los más importantes).

Page 72: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

72

• La utilidad neta actual está alrededor de $ 105 millones; Con la implementación de la propuesta y con solo el 80% de cumplimiento en la satisfacción de la demanda la utilidad aumenta alcanzando alrededor de $ 200 millones, esto se debe a que bajan los costos en aproximadamente 105 millones y la brecha existente entre los ingresos y los costos se amplia.

• El VPN ($ 494 millones) y la TIR (42%) son valores positivos indicadores que demuestran que la inversión en el proyecto es favorable y con una recuperación de la inversión aproximadamente en 5,5 meses.

Page 73: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

73

10.3.3 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Optimista)

Tabla 31 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Optimista)

Fuente: Elaboración Propia

Análisis:

• En el escenario optimista se supone que el Nivel de Satisfacción de la demanda es el 100% es decir que la empresa recibe los mismos ingresos que con el flujo de caja actual; La utilidad neta incrementa en una cifra aproximada a los $250 millones debido a la brecha de incremento entre los costos y los ingresos.

• El VPN (1.000 millones) y la TIR (69%) incrementan haciendo que la propuesta sea más atractiva para los socios y creando expectativa a largo plazo, la recuperación de la inversión es de 3,5 meses.

Page 74: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

74

10.3.4 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Pesimista)

Tabla 32 Flujo de Caja Proyectado (Escenario Pesimista)

Fuente: Elaboración Propia

Análisis:

• Aunque la rentabilidad está sujeta a un nivel de satisfacción muy por debajo de lo esperado (65%) la utilidad neta sigue siendo muy positiva para el resultado de la implementación de la propuesta pues pasa de $105 millones (actual) a $130 millones (propuesta).

• Los indicadores VPN ($ 111 millones) y TIR (21%) reafirman la viabilidad del proyecto, con una recuperación de la inversión en 8,5 meses.

Page 75: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

75

10.4 Análisis de la viabilidad económica de la propuesta

Para determinar la viabilidad de la propuesta se hizo necesario hacer una proyección del flujo de caja de la empresa con diferentes escenario para determinar el posible comportamiento, teniendo en cuenta la inversión de la propuesta en un periodo y en un escenario normal de operación de la producción, y el ahorro en los costos mensuales de la empresa con la implementación de la propuesta.

Adicionalmente, para evaluar esta propuesta se calcularon los indicadores financieros TIR (Tasa interna de retorno) y el VPN (Valor presente neto), los cuales ayudan a determinar si la propuesta es o no viable.

A continuación se muestra el cuadro resumen con el escenario esperado:

RENTABILIDAD35 VPN TIR 10% $494.508.771 42%

Tabla 33. Resumen de Indicadores Financieros Fuente: Elaboración Propia

Con base en los resultados obtenidos, se puede concluir que el proyecto es viable, ya que genera una rentabilidad superior a la esperada, sustentado en los valores positivos que presentan los indicadores VPN y TIR.

35 La rentabilidad esperada se definió por parte de la empresa.

Page 76: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

76

CONCLUSIONES 11.

• El 86% de las máquinas utiliza como recurso principal la energía eléctrica. Este 86% está representado en el Horno de Inducción (58%), el Horno Eléctrico TT (39%) y el 3% restante en el resto de máquinas.

• Entre las energías alternativas más favorables para reemplazar la energía eléctrica se encontraron las turbinas de gas y los quemadores de gas al realizar el estudio a fondo se determinó que las turbinas necesitan una inversión de $ 60.000.000 con un costo maquina/hora de $31.429 mes mientras que los quemadores necesitan una inversión de $ 49.543.000 y genera costos por maquina hora de $30.340 mes; por lo cual se decide enfocar el trabajo de tesis a los quemadores de Gas.

• La implementación de la propuesta genera un ahorro del 35% en el consumo de energía mensual, lo que generaría un promedio de ahorro anual en este servicio de $ 93.398.856.

• Debido a las altas temperaturas y a la intensidad Calorífica presente en el Horno de Inducción, la implementación de la propuesta solo se enfoca en el Horno de Tratamiento Térmico.

• La implementación de la propuesta genera un ahorro total del 11% mes, en los costos de producción con un promedio anual de $ 105.327.022

• La propuesta general es viable económicamente debido a que los indicadores financieros de valor presente neto y tasa interna de retorno generan un resultado positivo.

• La propuesta planteada permitirá que Hervaral S.A.S siga siendo una empresa competitiva en el mercado, disminuyendo los costos mensuales y manteniendo la calidad de sus productos.

• La propuesta planteada está enmarcada dentro de una de las energías alternas que contribuye con la diminución del impacto ambiental del sector de producción en el que se encuentra Hervaral S.A.S.

Page 77: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

77

RECOMENDACIONES 12.

• Se sugiere a Hervaral S.A.S a realizar un seguimiento de la propuesta planteada, dados los resultados obtenidos.

• Se sugiere a la empresa la realización de jornadas 5’s con el fin de garantizar que haya orden y limpieza en las instalaciones.

• Se sugiere a la empresa continuar con los planes de capacitación a los empleados, incursionándolos en la implementación de mejoras y la utilización de fuentes alternativas de energía para los procesos de producción.

• Se sugiere a la empresa realizar un proceso de señalización y demarcación de las zonas de trabajo, para que todas las personas que trabajan conozcan donde se llevan a cabo cada una de las etapas del proceso de producción.

• Se sugiere implementar charlas de seguridad Industrial, para generar conciencia en los empleados de los riesgos constates que corren en el desempeño de su labor.

• Colocar más extractores de gases tóxicos, para mejorar el ambiente interno de las bodegas pensando en el bienestar de los trabajadores y por su puesto en el de la empresa.

• Se sugiere evaluar la posibilidad de automatización de los procesos que son riesgosos para los trabajadores, con el fin de disminuir los tiempos de producción y las exposiciones a riesgos de los trabajadores a futuro.

Page 78: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

78

BIBLIOGRAFÍA 13.

• ENRIQUEZ HARPER, GILBERTO. Tecnologías de generación de energía eléctrica. 1 Edición. Ed. Limusa. 2009.

• O.I.T / KANAWATY GEORGE. Introducción al estudio del trabajo. 4 Edición. Ed. Limusa. 2002.

• MOTT, ROBERT L. Resistencia de Materiales. 2009. Quinta edición. Mexico: Pearson Educación.

• LASHERAS, JOSÉ MARÍA., ESTEBAN, J. M. Tecnología del Acero. 3 Edición. España: Ediciones Cedel. 1978.

• KARSAY, STEVEN. Fundamentos de metalurgia de la fundición con Grafito Esferoidal. Montreal, Canadá: Qit-fer et titane inc., Montreal, P.Q., Canada. 1976.

• MARTÍNEZ GÓMEZ, LORENZO. Acero, La ciencia para todos. 2 Edición. México: Fondo de Cultura Económico. 1997.

• SCHUTZE, ALONSO. Tratado práctico de Moldeo y Fundición.3 Edición Barcelona: Gustavo Gili, S.A. 1972.

• GUZMÁN DÍAZ, DAVID., ZAMUDIO, RUBÉN J., HURTADO POLANCO, M. V., & CASTILLEJOS ULLOA, E. Introducción a la Técnica Instrumental. México: Instituto Politécnico Nacional. 2007.

• DUPONCHELLE, J.. Manual del Fundidor de Metales. 6 Edición. Barcelona: Gustavo Gili, S.A. 1989.

• NICOLET, ROBERTO, NICOLET, ANDRÉS & BRODBECK, JORGE. Manual del Modelista. 3 Edición. España: Santa Ana. 1972.

• CAPELLO, EDUARDO. Tecnología de la Fundición.1 Edición. Barcelona: Gustavo Gili S.A. 1971.

• OBERG, ERIK., JONES, FRANKLIN. D., & HORTON, HOLBROOK. L. Manual Universal de Técnica Mecánica. España: Labor, S.A. 1984.

• BARREIRO APAIZ, JOSÉ. Tratamientos térmicos de los Aceros. 8 Edición. Madrid: Dossat. Ed. CIE 1968.

Page 79: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

79

• CUESTAS, ROBERTO. Entrevista al Ingeniero Roberto Cuestas, Asistente de Gerencia General. (Andrés Felipe Cuestas, Entrevistador). 2013 – 2014.

• BORRÁS BRUCART, ENRIQUE. Gas natural: características, distribución y aplicaciones industriales. 1 Edición. Editores Técnicos Asociados. 1987.

Page 80: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA REDUCCION DE COSTOS DE ...

80

ANEXOS 14.