Introducción
El crecimiento del consumo de energía en el mundo, principalmente en los países en vías de desarrollo, ha intensificado la preocupación por el gran número de problemas asociados a su producción, distribución y utilización. Tanto los combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural) como la energía nuclear, tienen un ciclo de formación de millones de años, lo que implica que si el ritmo de consumo es similar al actual, terminarán por agotarse en un plazo bastante cercano (Romero, 2011).
La gestión eficiente de la energía es una solución a ese problema. Hasta el momento explotar el recurso eficiencia energética se ha visto de una forma muy limitada, fundamentalmente mediante la realización de diagnósticos energéticos para detectar áreas de oportunidad, y posteriormente definir medidas o proyectos de ahorro o conservación energética (Borroto et al., 2005; Monteagudo y Gaitan, 2005).
Los análisis realizados en numerosas empresas ponen de manifiesto el insuficiente nivel de gestión energética existente en muchas de ellas, así como las posibilidades de reducir los consumos y costos energéticos mediante la creación en las empresas de las capacidades técnico organizativas para administrar eficientemente la energía (Raña et al., 2004; Borroto et al., 2005; Ramos et al., 2010; González et al., 2011; de la Rosa et al., 2014; Macías et al., 2015).
El transporte es una de las actividades más importantes dentro del sistema económico. En efecto, los beneficios económicos que genera el transporte de personas y/o mercancías en una economía basada en el intercambio han sido ampliamente documentados. Sin embargo, existen también externalidades negativas asociadas al transporte, como es el caso de las emisiones de contaminantes a la atmósfera. Así, por ejemplo, el transporte automotor es considerado como el mayor emisor de Gases de Efecto Invernadero (GEI) (CO2, CH4, N2O) y de contaminantes del aire como el CO, los NOx, los COVDM, y el SO2 (Hu et al., 2010; Aranda et al., 2011; Lindsey et al., 2011; Barbero y Rodríguez, 2012; Solís y Sheinbaum, 2013; Marletto, 2014; Macías et al., 2015).
La Empresa de Transporte de la Construcción de Granma (EMTRAC), perteneciente al Grupo Empresarial de la Construcción, es la encargada de garantizar el suministro estable de los materiales de construcción que demandan todas las obras en ejecución y los que se comercializan en los Puntos de Ventas del MINCIN en la provincia. Para ello, cuenta conun parque de equipos que consumen un volumen considerable de portadores energéticos, siendo este uno de los gastos financieros más importantes de la entidad.
De ahí que en los momentos actuales la disminución de los gastos asociados al consumo de estos portadores energéticos sea una de las prioridades más importantes de esta empresa. Para lograrlo, es necesario aplicar las herramientas metodológicas necesarias que permitan identificar los factores que inciden en el consumo de estos portadores y posibiliten además elaborar las medidas organizativas para lograr mayores niveles de eficiencia.
Basados en lo anteriormente expuesto, el presente trabajo tiene como objetivo realizar una evaluación de la eficiencia energética en la Empresa de Transporte de la Construcción de Granma.
Métodos
El trabajo se realizó en la Empresa de Transporte y Comercialización de la Construcción de Granma (EMTRAC), sito en Augusto Márquez No. 12, entre Calle José Martí y Alfredo Uset, Reparto San Juan, Bayamo, Granma. Esta empresa pertenece al Grupo Empresarial de la Construcción y su Objeto Social está avalado por la Resolución No. 656 del 12 de noviembre de 2013 del Ministerio de Economía y Planificación.
Los servicios que brinda la empresa se garantizan con un parque de 43 equipos: ocho camiones plancha, 11 cuñas tractoras con semirremolques planchas, cinco cuñas tractoras con semirremolques de volteo, nueve camiones volteo, siete cuñas tractoras con autosilos, dos cuñas tractoras con semirremolques paneleras y un camión furgón.
Se realizó una caracterización de la empresa de acuerdo con la Tecnología de Gestión Total de la Eficiencia Energética en la Gestión Empresarial (TGTEE) Borroto (2002). La misma consiste en un paquete de procedimientos, herramientas técnico-organizativas y software especializados, que aplicado de forma continua y con la filosofía de la gestión total de la calidad, permite establecer nuevos hábitos de dirección, control, diagnóstico y uso de la energía, dirigidos al aprovechamiento de todas las oportunidades de ahorro, conservación y reducción de los costos energéticos en una empresa. Su objetivo no es sólo diagnosticar y dejar un plan de medidas, sino esencialmente elevar las capacidades técnico-organizativas de la empresa, de forma tal que esta sea capaz de desarrollar un proceso de mejora continua de la eficiencia energética.
La metodología que se aplicó para la investigación se rige por la guía establecida por el MITRANS, (2005), donde se definen algunos conceptos e indicadores que determinan la eficiencia del trabajo de los camiones de carga. A través de la misma se calcularon los siguientes indicadores:
Coeficiente de aprovechamiento del parque de vehículos(αa); Coeficiente de disponibilidad técnica (αt); Coeficiente de vehículos en reparación (αr); Distancia total recorrida (Lt); Distancia promedio de un viaje con carga (Lm); Coeficiente de aprovechamiento del recorrido (β); Coeficiente de aprovechamiento de la capacidad de carga estática (γest); Distancia media de una tonelada (Lmt); Tráfico realizado (Pr);Tráfico posible (Pp); Coeficiente de aprovechamiento de la capacidad de tráfico (α); Rotación (R), Índice de consumo real (ICr); Rendimiento energético (Re); Intensidad energética (Ie).
Se determinó un índice de consumo real por línea de equipos y se propone un índice de consumo en función de un potencial de ahorro existente. Como datos primarios se emplearon los registros de los consumos de los portadores energéticos de la empresa durante el período comprendido entre los años 2014 y 2015. La información se procesó estadísticamente en la herramienta computacional Statistic versión 10.0.5 (IBM Corporation, 1999), con la cual se realizaron los análisis de correlación, ajuste de líneas, de tendencias y de comportamiento de las variables en el tiempo para realizar la evaluación energética de esta entidad.
Resultados y Discusión
Análisis de los resultados de la aplicación de las herramientas de la TGTEE en la empresa
Como resultado del procesamiento de los registros de los consumos de los portadores energéticos durante los años 2014 y 2015, se puede apreciar en la Figura 1, los diagramas de Pareto. Ellos muestran que el portador de mayor peso en la entidad es el combustible diésel, debido a que la actividad fundamental de la empresa es el transporte de diversos tipos de materiales para la construcción. De acuerdo con los resultados, se debe concentrar el estudio en el combustible diésel por ser el portador que representa más del 80% del consumo total de portadores.
FIGURA 1. Estructura del consumo energético de la empresa en los años a) 2014y b) 2015. a) Izquierda, b) Derecha.
Una vez determinado el portador energético donde se debe centrar la atención, se pasó a la estratificación, con el objetivo de buscar la causa particular del efecto. En la Figura 2 se puede apreciar cómo se comportó el consumo de diésel para el periodo analizado, observándose que dentro de las actividades de transporte la de mayor consumo de este portador fue la transportación de áridos, seguida de la transportación de carga general.
FIGURA 2. Consumo de diésel por actividades en la empresa en los años a) 2014 y b) 2015. a) Izquierda, b) Derecha.
Utilizando la misma herramienta se determinó que los medios de transporte que representaban el 80% en la ejecución de estas actividades fueron las rastras plancha (RP) y rastras volteo (RV). Atendiendo a la misma ley de Pareto se deberán de analizar estos dos modos de transporte. Para ello, se utilizan los gráficos de consumo y producción en el tiempo, comportamiento del consumo y los kilómetros recorridos.
Análisis del consumo de diésel en las rastras plancha (RP)
En la Figura 3, se muestra el comportamiento del consumo de diésel y los kilómetros recorridos por las rastras planchas para los años analizados; observándose cómo ambas variables siguen patrones similares, lo cual se ajusta a lo planteado por varios investigadores como de la Rosa et al. (2014). Esto corrobora que el diésel no se emplea en actividades ajenas a la transportación de áridos, mercancías y carga general.
FIGURA 3. Comportamiento del consumo de diésel y distancia recorrida RP en los años a) 2014 y b) 2015. a) Izquierda, b) Derecha.
En la investigación, se comenzó el análisis utilizando como indicador el consumo de combustible contra la cantidad de toneladas de carga transportada. Sin embargo, se apreció que existían elementos que afectaban los análisis, tales como, el bajo aprovechamiento de las capacidades de carga, el recorrido y la disponibilidad técnica; razón que conllevo a utilizar los kilómetros recorridos contra el consumo de combustible. También se determinó que en muchos casos la transportación se realiza en vacío para el viaje de retorno, lo cual afecta los parámetros de explotación, aunque en los análisis de gestión energética los mismos se encuentren en rango (≥0,75). En el transporte de cargas con las RP siempre se debe gestionar el 100% del recorrido, pues al ser un transporte para cargas generales se puede optimizar este coeficiente y con ello se eleva la eficiencia en el uso del combustible.
Los gráficos de consumo de diésel y distancia recorrida muestran un comportamiento similar para los años analizados, pudiéndose afirmar que en el período analizado el consumo de combustible diésel mantuvo estrecha relación con la distancia recorrida. Esto se corroboró con la utilización de las herramientas mencionadas anteriormente, las cuales confirman que existe una relación estrecha entre consumo de combustible (L) y la distancia recorrida (km), lo cual permite que se tomen estos elementos para conformar el índice de consumo propuesto para estos medios de transporte, con las condiciones de trabajo y explotación de la entidad. Para ello se aplicó un gráfico de control para la variable consumo de diésel con vistas a evaluar su estado dentro de un proceso, que en el caso de estudio es el transporte.
En la Figura 4, se observa como la variable se encuentra dentro de los de los límites de control, sin mostrar anormalidades ni sesgos, por lo se puede afirmarque ambos años cumplen con los requerimientos para procesos controlados y en todos se puede reducir a (2∙σest, límites de control para que el proceso sea eficiente) ambos límites, ratificando la eficiencia del proceso.
FIGURA 4. Gráfico de control consumo de diésel RP en el año a) 2014 y b) 2015. a) Izquierda, b) Derecha.
Después de comprobar que el proceso es controlable y por lo tanto susceptible a modificaciones para obtener resultados cada vez mejores, se pasa a utilizar los gráficos de dispersión o de consumo versus producción; en él se realiza un ajuste lineal para corroborar la relación lineal entre el consumo y la producción.
La Figura 5a, permite comprobar el análisis que se realizó con el gráfico de consumo y producción en el tiempo. En ella se observa que el ajuste muestra un coeficiente de determinación de 0,992, el cual sigue lo propuesto por Borroto (2002).
FIGURA 5. a) Gráfico de consumo de diésel vs. distancia recorrida RP 2014. b) Índice de consumo de diésel RP 2014. a) Izquierda, b) Derecha.
En este caso, al tener un valor mayor que 0,75 nos permite afirmar que la relación lineal entre el consumo de diésel y los kilómetros recorridos es fuerte, por lo tanto se puede utilizar las variables propuestas (consumo diésel y distancia recorrida) para confeccionar el índice de consumo específico para el medio de transporte analizado, expresado en L∙km-1. Este indicador se puede confeccionar utilizando la expresión matemática del ajuste lineal, por lo que se tendría un índice teórico basado en el modelo y un índice real, el cual se muestra en el gráfico de la figura 5b.
De igual forma se realizó este análisis sobre el consumo de las RP en el año 2015, el cual se muestra en la figura 6a con coeficiente de determinación de 0,971 lo que demuestra que la relación lineal es fuerte. También se obtuvo un índice de consumo índice para este año, el cual se aprecia en el gráfico de la Figura 6b, observando una similitud con los resultados del año anterior. Validando la posibilidad de una disminución del 5 % del consumo para los próximos años, acorde con los índices propuestos obtenidos.
Análisis del consumo de diésel en las rastras volteo (RV)
El análisis de los resultados se realizó siguiendo la metodología utilizada en la evaluación de las rastras planchas. De igual forma se inició tomando como indicador el consumo de combustible contra la cantidad de carga en toneladas transportadas, pero también existieron elementos que afectan el estudio, razón por la que se utilizó las distancias recorridas contra consumo de combustible. En este caso, los indicadores de explotación muestran que al transportar áridos desde la cantera hasta su destino final, el retorno se realiza sin carga, siendo el coeficiente que lo define de 0,51. No obstante, en los análisis de gestión energética los mismos se encuentran en rango (≥0,75).
En la Figuras 7, se aprecia el comportamiento del consumo de diésel en las rastras volteos para los dos años analizados; observándose cómo ambas variables siguen patrones similares, lo cual se ajusta a lo planteado por Borroto (2002). Ello muestra que el consumo de diésel se emplea en la actividad de tiro de áridos, para lo cual está consignado y no se destina a actividades ajenas a la transportación de estos productos.
Las herramientas anteriores confirman que existe una relación estrecha entre consumo de combustible y la distancia recorrida, lo que permite tomar estos elementos para conformar el índice de consumo propuesto para estos medios de transporte con las condiciones de trabajo y explotación de la entidad. De igual forma que para las rastras planchas, se aplica un gráfico de control para la variable consumo de diésel con vistas a evaluar su estado dentro de un proceso, en este caso el transporte de áridos.
FIGURA 7. Comportamiento del consumo de diésel y distancia recorrida RV en los años a) 2014 y b) 2015. a) Izquierda, b) Derecha.
Como se puede apreciar en la Figura 8, la variable consumo de combustible se encuentra dentro de los límites de control y no muestra anormalidades ni sesgos, lo que conlleva a afirmar que la misma cumple con los requerimientos para procesos controlados; además, también se puede apreciar que los límites inferior y superior pueden reducirse a (2∙σest) lo cual evidencia la eficiencia del proceso.
FIGURA 8. Gráfico de control consumo de diésel RV en los años a) 2014 y b) 2015. a) Izquierda, b) Derecha.
Después de comprobar que el proceso es controlable y por lo tanto susceptible a modificaciones para obtener resultados cada vez mejores, pasamos a aplicar los gráficos de dispersión o de consumo versus producción, en el cual se realiza un ajuste lineal para corroborar la relación lineal entre el consumo y la producción. La Figura 9 nos muestra los ajustes de las RV en los dos años evaluados. En ella se aprecia el coeficiente de determinación de los dos años analizados con valores de 0,971 y 0,994; respectivamente. Resultado que según Borroto (2002), son buenos, puesto a que los mimos están por encima de 0,75. Esto indica que la correlación entre el consumo de combustible y la distancia recorrida por las RV, es fuerte.
FIGURA 9. Consumo de diésel vs. distancia recorrida RV en los años a) 2014 y b) 2015. a) Izquierda, b) Derecha.
Por lo tanto, se pueden utilizar las variables propuestas (consumo diésel y distancias recorridas) para confeccionar el índice de consumo específico para el medio de transporte analizado, expresándose el mismo en L∙km-1. Para ello puede utilizarse la expresión matemática el ajuste lineal, de igual forma que para las Rastras Planchas; se puede obtener un índice teórico basado en el modelo y evaluar la posibilidad de proponer un índice que nos permita reducir el consumo de combustible diésel.
En la Figura 10, se muestra el comportamiento del índice similar en los dos años, lo que indica que existió un potencial energético disponible que permitía la disminución de los índices de consumo de las RV hasta un 5%. El análisis de los dos años ofrece la posibilidad de establecer esta meta de reducción del índice proyectado para el 2016.
Análisis de los Coeficientes de explotación del transporte para amabas líneas de transporte
Coeficientes de Aprovechamiento de la Capacidad de Carga
FIGURA 11. Coeficiente de Aprovechamiento de la Capacidad de Carga a) RP y b) RV. a) Izquierda, b) Derecha.
La Figura 11, muestra el comportamiento del Coeficiente de Aprovechamiento de la Capacidad de Carga (γ) para las dos líneas de transporte. Para el caso de las rastras planchas RP (Figura 11a), el mismo estuvo por debajo del 100% en los dos años analizados; en el año 2015 existió una tendencia a la disminución en los primeros seis meses, lo que provocó una reducción del aprovechamiento de la capacidad disponible de las planchas utilizadas y, por consiguiente, un descenso en la eficiencia del uso del combustible con respecto al año 2014. Este coeficiente es reflejo del estado técnico en que se encuentran los equipos, razón por la que los conductores prefieren subutilizar la capacidad para evitar roturas. Al analizar el comportamiento de este coeficiente para las Rastras Volteo RV (Figura 11b), se observa que el mismo en el período analizado se encuentra por encima del 90%, lo cual es favorable. Para el año 2015 se alcanzó una valor promedio del 97,10%, lo que ha permitido un aprovechamiento óptimo de las capacidades de los volteos en el tiro del árido y el incremento de la eficiencia del uso del combustible con respecto a los años anteriores.
Coeficiente de Aprovechamiento del Recorrido RP y RV
En la Figura 12, se observa el Coeficiente de Aprovechamiento del Recorrido tanto para las rastras planchas RP como para las rastras volteo RV. Mostrándose en la Figura 12a que en el período analizado su comportamiento solo asciende al 71% en el mes de abril del 2015. Este comportamiento para las rastras planchas que no tipifican como transporte especializado se puede considerar bajo, pues estos equipos deberían aprovechar el 100% del recorrido y de esta forma duplicar el tráfico, mejorar la eficiencia del uso del combustible e incrementar la productividad de la actividad.
El gráfico señala que no se gestiona carga para completar el recorrido, la cual no necesariamente debe ser del organismo, pues en cada municipio hay gestores de carga, que facilitan esta gestión. Para el caso específico de las rastras volteo RV este fue coeficiente fue inferior al 60%, valor que refleja una nula utilización de estos medios en los viajes de retorno, pero este tipo de transporte se clasifica como especializado porque no existen molinos en todos los municipios de la provincia y la empresa le planifica un 50% de aprovechamiento; de acuerdo con el plan, el valor obtenido es aceptable. No obstante, aunque se disminuya la rotación de los equipos se debe valorar la gestión de cargas en los retornos para los casos en que se transporta áridos desde el Molino “El Cacao” hasta los municipios de Yara, Bartolomé Masó y Pilón, los cuales cuentan con establecimientos donde se puede cargar árido de retorno. Esta medida permitirá aprovechar eficientemente el recorrido y el tráfico, mejorando la eficiencia del uso del combustible y la productividad de la actividad.
Analizando los gráficos anteriores referidos a los indicadores de explotación de la entidad se pone de manifiesto que en sentido general es posible una mejora en lo referente a las RP. En las RV según Fuentes y Millo (2002), los indicadores de explotación se encuentran en rangos permisibles, aunque para las RP dichos indicadores se encuentran ligeramente fuera de dichos parámetros debido a una incorrecta planificación del tráfico 1.
Este coeficiente se tuvo en cuenta en la investigación para tener una idea más precisa de cómo se encontraba el aprovechamiento vehicular en la entidad. Se puede corroborar que existe una relación directa entre dichos parámetros y la eficiencia energética más solo se puede en esta investigación expresar una relación cualitativa y no cuantitativa. Así es posible expresar que el potencial de eficiencia tiene en los indicadores de explotación su base cuantitativa.
Análisis económico de los resultados
En la Tabla 1, se reflejan los consumos de combustible diésel en las dos actividades analizadas en los dos años en estudio, ascendiendo el consumo total a 400526,5 L de diésel, aumentando en el 2015 en 1915,5 L respecto al año 2014.
TABLA 1. Consumo de combustible por actividad (RP - RV)
Partiendo del análisis de los índices reales y teóricos determinados, se demostró que mediante un índice que pudiera ser llamado “propuesto”, las dos actividades analizadas durante los dos años pudiera lograr una disminución de un 5% del consumo de diesel debido a que existe un potencial de eficiencia. En la Tabla 2, se reflejan los valores del ahorro de combustible que se pudieran obtener en las actividades del transporte de áridos y carga general utilizando RV y RP respectivamente.
TABLA 2. Posibilidad de ahorro de combustible por actividad (RP - RV)
Considerando que el precio del litro de diésel en los años analizados se mantuvo sin variación a 0,99 CUC/L, se puede determinar el costo que representaría para la entidad el ahorro del 5 % del combustible en las dos actividades evaluadas, que constituyen aproximadamente el 82 % del consumo de diésel de la empresa.
La Tabla 3 cuantifica el gasto financiero que tuvo la empresa durante los años analizados en ambas actividades, incrementándose anualmente hasta llegar a un total de 19826,0 CUC en los dos años.
TABLA 3. Potencial del 5 % del combustible expresado en dinero por actividad (RP - RV)
El análisis anterior manifiesta la importancia de hacer evaluaciones periódicas a la eficiencia energética de empresas transportistas con un significativo consumo de combustible, pues permitiría proponer índices de consumo que promuevan la eficiencia energética de los procesos de mayor costo energético, mejorando los resultados económicos y financieros, independientemente de la disminución de los impactos ambientales que favorece el ahorro de combustibles fósiles.
Conclusiones
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Aplicando la Tecnología de Gestión Total Eficiente de la Energía se determinó la estructura de consumo de los portadores energéticos de la empresa, siendo el combustible diésel el principal portador y las dos actividades de mayor influencia energética.
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Existe una correlación muy fuerte, en los años estudiados, entre el consumo de combustible diésel y las distancias recorridas para las dos líneas de equipos evaluadas (RP y RV), lo que permite obtener las curvas de índices teóricos y proponer una disminución del índice de consumo de ambas líneas en un 5%, sin afectar la productividad.
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El coeficiente de aprovechamiento de la capacidad de carga, en los años estudiados, en las RP es bajo, pues no supera el 90% y el coeficiente de aprovechamiento del recorrido no supera el 70%.Ambos valores indican una pérdida de eficiencia en la explotación de los equipos y el uso del combustible, pues en este tipo de transporte se pueden lograr aprovechamientos de hasta un 100% para los dos coeficientes.
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El coeficiente de aprovechamiento de la capacidad de carga en las RV es bueno, llegando en ocasiones a superar el 100%, lo que manifiesta una sobrecarga de los medios, que aunque mejora la eficiencia, puede provocar roturas. El coeficiente de aprovechamiento del recorrido en las RV, se manifiesta acorde con esta tipología de transporte especializado (50%).
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Con la determinación y control de los índices de consumos reales de las RP y RV, en los años evaluados la empresa tuvo la posibilidad de ahorrar 20 026,2 L de combustible diésel, lo que representaba 19 826,0 CUC de disminución a sus gastos.