Línea de Base Energética en la implementación de la norma ISO 50001. Estudios de casos

Abstract

The enactment of the ISO 50001 standard has led the industry to its rapid deployment in production or service processes. This process has sometimes been limited by difficulties in the proper definition of
Base Line Energy. This paper addresses the process of drafting the Energy Base Line in three companies; a tourist hotel; a cement factory and an ice cream factory. The case studies show that the energy baseline, although it seemed appropriate, did not show a good correlation between energy
consumption and production done The introduction of the concept of Equivalent Production groups not initially considered other factors in production processes and transforms them into a unit equivalent production from the energy required for each product in the production process. The case studies show how useful is the concept of Equivalent Production times when the use of ISO 50001 expands.

Full text

El Hombre y la Máquina No. 46 • Enero - Junio de 2015
137
Línea de Base Energética
en la implementación de la
norma ISO 50001. Estudios
de casos
1
2
2
1
Resumen
La entrada en vigencia de la norma
ISO 50001 ha llevado al sector empre-
sarial a su rápida implementación en
los procesos productivos o de servi-
cios. Este proceso se ha visto limitado


Base Energética.
El presente trabajo aborda el pro-
ceso de elaboración de la Línea Base
Energética en tres empresas: un hotel
turístico, una fábrica de cemento y una
fábrica de helados. Los casos de estu-
dios muestran que dicha Línea, aunque
parecía adecuada, no presentaba una
buena correlación entre el consumo
de energía y la producción realizada.
La introducción del concepto de
producción equivalente agrupa otros
factores no considerados inicialmen-
te en los procesos productivos y los
transforma en una unidad de produc-
ción equivalente, a partir de la energía
requerida por cada producto en el
proceso de producción. Los estudios
de casos muestran cuán útil resulta el
concepto de producción equivalente en
los momentos en que se expande el uso
de la norma ISO 50001
(1) Grupo de Investigación en Energías (GIEN), Universidad Autónoma de Occidente, Cali, Colombia. Calle 25 Nº 11 - 85, km 2 vía Jamundí. PBX:

(2)   



R. P. Castrillón Mendoza • J. P. Monteagudo Yanes • A. Borroto Nordelo
• E. C. Quispe Oqueña Línea de Base Energética en la implementación de la norma
ISO 50001. Estudios de casos
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El Hombre y la Máquina No. 46 • Enero - Junio de 2015
Palabras clave: Línea de Base Energé-
tica, gestión energética, norma ISO 50001.
Abstract
The enactment of the ISO 50001 stan-
dard has led the industry to its rapid deplo-
yment in production or service processes.
This process has sometimes been limited

Base Line Energy.
This paper addresses the process of
drafting the Energy Base Line in three
companies; a tourist hotel; a cement fac-
tory and an ice cream factory. The case
studies show that the energy baseline,
although it seemed appropriate, did not
show a good correlation between energy
consumption and production done
The introduction of the concept of
Equivalent Production groups not initially
considered other factors in production
processes and transforms them into a unit
equivalent production from the energy re-
quired for each product in the production
process. The case studies show how useful
is the concept of Equivalent Production
times when the use of ISO 50001 expands.
Keywods
Energy baseline, energy management
standard ISO 50001.
1. Introducción
La experiencia internacional ha demostrado
que la implementación de un sistema de gestión
energética puede reducir el costo de facturación

en un lapso de 1-3 años, con períodos de recupera-
ción de la inversión típicos inferiores a 2 años [1].
Los sistemas de gestión para conducir los
programas de calidad y medio ambiente de las
empresas, establecidos por las normas ISO 9000

una amplia y creciente difusión a nivel internacio-
nal. Varios países han elaborado e implementado
normas nacionales de sistemas de gestión energé-
tica y actualmente se trabaja en la implementación
de la “Norma ISO 50001. Sistemas de Gestión
de la Energía - Requisitos con Orientación para
su Uso” [2] en diversas empresas e instituciones.
Si bien la norma establece qué hacer en el
proceso de implementación, no queda adecuada-


artículo que se presenta en una modesta contribu-
ción en este campo y en él se abordan tres casos

ser cuestionada al no mostrar una adecuada rela-
ción entre las variables usadas para su obtención.
2. Desarrollo

seguimiento, medición y análisis es que se hace
necesario contar con herramientas que posibili-

energética. Para ello la norma ISO 50001 propone

de Base Energética [3]. Al respecto la norma


de establecer la Línea de Base Energética, así
como la elección de los IDEns, corren a cargo
de la organización. La norma nos indica “el qué”
debe controlarse y sugiere “el cómo”, y es aquí
donde el trabajo que se presenta, a consideración
de los autores, puede contribuir a esclarecer las
vías para la formulación de la Línea de Base
Energética.
En los casos de estudios que se muestran, se
siguen los criterios establecidos por los sistemas
de gestión energéticos elaborados por la Univer-
sidad de Cienfuegos, Cuba [1], y la Universidad

-
gética los diagramas de dispersión correlación

los diagramas de consumo energético versus pro-
ducción o servicio. La Figura 1 muestra, a modo

producción de un proceso productivo. Además,
se ofrece la ecuación de consumo energético
versus producción de la empresa. El modelo de
mejor ajuste a los datos experimentales (Línea de
Base Energética) es en este caso una línea recta.
El valor de la energía no asociada al proceso
 
2) nos
muestra la calidad del ajuste del modelo a los
puntos experimentales.

Línea de Base Energética en la implementación de la norma
ISO 50001. Estudios de casos
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El Hombre y la Máquina No. 46 • Enero - Junio de 2015
Figura 1-
ducción de un proceso industrial
Fuente: elaboración propia.
La literatura y la experiencia acumulada por

pueden considerar adecuadas, a los efectos de los

de determinación R2 
indican una débil correlación entre los paráme-
tros representados en el diagrama de dispersión,
y, por tanto, el índice de consumo formado por
el cociente entre la energía y la producción no

las variables consumo energético y la actividad
productiva de la entidad.
Las causas más frecuentes de la baja correlación
entre el consumo energético y la producción
están dadas en:
1. Existen errores en la medición o en su proce-
samiento.
2. No existen manuales de buenas prácticas o se
incumple lo establecido en ellos.
3. La producción (P) y el consumo de energía
eléctrica (E) son medidos en diferentes períodos.
-
cuadamente establecido. Existe producción en
proceso que ha consumido energía y esta no ha
sido considerada.
5. La estructura de producción incluye productos
con diferentes requerimientos energéticos.

de energía y no han sido considerados.
7. En el proceso productivo o de servicios se
incluyen actividades que consumen energía y no

en el índice
En los casos en que la correlación sea débil
(R2< 0.75) y descartadas las causas anteriores,
se puede aplicar el criterio de considerar una

diagrama de dispersión correlación, establecer la

energético. El criterio de la producción equi-
valente se basa en incorporar al parámetro que
caracteriza la producción o el nivel de actividad
de servicios, factores y actividades que tienen

energía y que no son normalmente considerados.
Algunos ejemplos darán mayor claridad a la
aplicación de este concepto.
2.1 Caso 1. Denición de la Línea Base Ener-
gética en un hotel turístico enclavado en una
región tropical
Los datos que se presentan en la Tabla 1
corresponden a los consumos de energía (kWh),
ocupación habitacional (HDO) y días grados
(DG) de un hotel ubicado en una región tropical,
donde el efecto del clima tiene una fuerte inci-
dencia en el consumo energético.
Tabla 1. Datos de consumo energético, habitación día
ocupado (HDO) y los días grado (DG) correspondientes
a un año de explotación
Mes kWh HDO DG
Enero  1281 21,83
Febrero 59920  30,57
Marzo  1387 70,53
Abril   79,00
Mayo 70792  135,11
Junio   135,50
Julio 77121 1087 
Agosto   
Septiembre   
Octubre   
Noviembre   
Diciembre 57929  
Fuente: elaboración propia.
La obtención de la Línea Base Energética
-
da relacionando el consumo energético con la
principal variable de trabajo del hotel, que es la
ocupación habitacional.
En la Figura 2 se muestra la Línea Base
Energética propuesta para los datos de la Tabla 1.
Un análisis de la Figura 1 permite concluir que la
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Figura 3. Relación entre el consumo energético y
efecto del clima
Fuente: elaboración propia.
Como se observa en la Figura 3, la relación
entre el consumo energético y los Días Grados
(GD) es totalmente satisfactoria, pero no es po-
sible realizar el control del hotel a partir de un
factor climatológico. Una propuesta de utilidad
es colocar en la variable del eje de las abscisas el
efecto de la ocupación habitacional y el clima en
una sola variable que se integra como el producto

da el consumo de energía en función del producto
de la ocupación habitacional por los Días Grados
de los diferentes meses.
Figura 4. Consumo de energía en función del efecto
combinado de la ocupación habitacional y el climae-
fecto del clima
Fuente: elaboración propia.
 
Energética del hotel objeto de estudio, conside-
rando en la variable independiente el efecto de
la ocupación habitacional (HDO) y el efecto del

el modelo matemático dado por la línea recta
ajusta los valores experimentales de manera
propuesta no debe ser utilizada como Línea Base
Energética para el hotel, dado que:
1. No existe una adecuada relación entre
las variables. El modelo propuesto que es una
línea recta no se ajusta adecuadamente a los
puntos obtenidos de forma experimental. Ello

2
recordarse que es práctica universal considerar
como adecuado en el campo de la gestión de
energía valores de R2
2. La pendiente de la línea obtenida en la

en la ecuación dada en la Figura 1 y que indica
que, mientras menor es la ocupación habitacio-
nal, mayor es el consumo energético, lo cual no
resulta lógico.
3. Del intercepto de la línea recta con el eje
de las ordenadas, que muestra el consumo de
energía con ocupación cero del hotel, resulta el
valor máximo de consumo energético, lo cual se
aparta de la realidad.
Figura 2. Propuesta de Línea Base Energética del
hotel analizado
Fuente: elaboración propia.
Lo antes expuesto hace pensar que hay otros

que no han sido tomados en consideración, y, en
particular, para la región en que está enclavado el
hotel, el efecto del clima puede ser una variable
de peso a considerar.
Tomando en consideración los Días Grados
de la región para los diferentes meses del año y
los consumos energéticos del hotel que aparecen

Figura 3.
Línea de Base Energética en la implementación de la norma
ISO 50001. Estudios de casos
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Figura 6. Estimación de la Línea Base de Energía en el
proceso de crudo primario tomando como producción

Fuente: elaboración propia.
Se valoró como problema principal que el
actual esquema de producción no es constante.
En algunas áreas de este proceso se trabaja por
baches, debido a la planeación de la producción
y dimensionamiento de las máquinas. Se con-

correspondiente a la pasta bombeada, sin tener
en cuenta el inventario de producto en las etapas
intermedias del proceso.
Tomando en consideración la variación diaria
en los inventarios de material en las diferentes
etapas de producción y el consumo de energía
eléctrica en cada una de las áreas y en el total del
proceso, se realiza un procedimiento matemático

-
ducto equivalente, denominado en este caso pasta

Partiendo de esta premisa y aplicando las
ecuaciones 1 a la 3, se calcula la producción
equivalente.
Ppasta bombeada EQPpasta bombeada ±
Pcaliza EQ Pasta Bombeada ±
Ppasta alm eq pasta bombeada (1)
Donde:
PCaliza-di: variación en el inventario de caliza del
día en el depósito intermedio

de correlación R2=0,77.
2.2 Caso 2. Línea Base Energética con co-
rrección del bajo coeciente cuadrático de
correlación (R2) en la producción de crudo
primario de cemento
El proceso de producción de crudo primario
consta de cuatro etapas: trituración primaria,
trituración secundaria, molienda y bombeo de
pasta. Se conoce como crudo primario o pasta
al producto obtenido después de que la piedra
caliza pasa por estas cuatro etapas.
En la Figura 5 se observa el diagrama de
bloques de este proceso, indicando las etapas, el
requerimiento de energía eléctrica y las acumu-
laciones de material semiprocesado.
Figura 5. Diagrama energético - productivo del proceso
de producción de crudo primario
Fuente: elaboración propia.
La Línea de Base Energética del proceso

correspondiente a la pasta bombeada saliente en
el punto 10 del diagrama energético productivo.
Lecturas diarias de mediciones de pasta y consu-
mo de energía eléctrica del proceso, permitieron

producción, y se ajustó la tendencia de los puntos


(R2) entre el consumo de energía eléctrica y la
producción fue bajo R2=0,5 y el indicador de


Línea de Base Energética en la implementación de la norma
ISO 50001. Estudios de casos
TRITURACIÓN
PRIMARIA
TRITURACIÓN
SECUNDARIA MOLIENDA BOMBEO DE
PASTA
DEPOSITO
INTERMEDIO -
CALIZA
DEPOSITO
FINAL DE
CALIZA
ALMACENAMIE
NTO DE PASTA
1
23 45
6
7
89
10
E. ELÉCTRICA E. ELÉCTRICA E. ELÉCTRICA E. ELÉCTRICA
PASTA
CALIZA
R. P. Castrillón Mendoza • J. P. Monteagudo Yanes • A. Borroto Nordelo
• E. C. Quispe Oqueña

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PCaliza-df: variación en el inventario de caliza del

Ppasta-alm: variación en el inventario de pasta del
día en las balsas.
Tabla 2. Cálculo de producción equivalente para el
proceso de crudo primario
Aplicando la ecuación 3 y teniendo en cuenta
los parámetros de variación en los inventarios y
los factores de consumo de energía eléctrica que
se resumen en la Tabla 2, se calcula la producción
equivalente para el proceso.
Con los datos obtenidos se trazó nuevamente

frente a la producción equivalente para el periodo
de análisis y se obtuvo una correlación fuerte en-
tre las variables (R2 = 0,93). Ello demuestra que
la nueva ecuación base estimada es adecuada para

proceso y constituye la Línea de Base Energética
del proceso estudiado.
Figura 7. Línea base de energía estimada para el
proceso de crudo primario utilizando la producción
equivalente
Fuente: elaboración propia.
2.3 Caso 3. Denición de la Línea de Base
Energética en una fábrica de helados que
produce varios productos
La fábrica produce varios productos con di-

tproducto) y el índice utilizado, kWh/ttotales, no

de la fábrica [7].
Días Pasta Bombeada
[t]
INVENTARIOS [t] FACTORES DE CONSUMO Prod.
Eq.[t]
Caliza en el DI Caliza en el DF Pasta
PASTA_BOM
DI
kWh
kWh
PASTA_BOM
DF
kWh
kWh
PASTA_BOM
PASTA_ALMI
kWh
kWh
1    0,0190  
2   5.523 0,0212   
3 22.277 51.355     2.797
... … … … … … … … …
31  15.008      
Fuente: elaboración propia.
Mediante balances energéticos se determina
el consumo de electricidad necesario para pro-
ducir una tonelada de cada producto (helado en
masa, helado en paletas y mezcla para batidos)
y sobre esta base se encuentra un factor de con-
versión energético para expresar la producción
en toneladas equivalentes al helado en masa, por
ser el producto con mayor peso en la estructura

tonEQ=Fhelado masa×thelado masa+Fpaletas×tpaletas+
Fbatido×tbatido 
Los factores de conversión y la producción
equivalente se determinan a partir de:




tonEQ=1 ×tonhelado+1,149×tonpaletas+0,317×to
nbatido (5)
El uso de este nuevo criterio de producción

correlación cuadrático (R2) superior al obtenido
al sumar las toneladas totales de productos ela-
borador. Ello permitió obtener la Línea de Base
Energética de la fábrica de helados.
Línea de Base Energética en la implementación de la norma
ISO 50001. Estudios de casos
R. P. Castrillón Mendoza • J. P. Monteagudo Yanes • A. Borroto Nordelo
• E. C. Quispe Oqueña

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El Hombre y la Máquina No. 46 • Enero - Junio de 2015
Tabla 3.
Etapa del proceso
Consumo por etapa del proceso de cada producto (kWh/Ton)
Helado en masa Helados en paletas Mezcla para
batidos
Recibo de leche  -
Disolución de azúcar 2.893 59.02 2.893
Derretido de grasas 7.152 29.37 7.152
Agua helada
Vapor
Agua ambiente
Pasteurización
171.0 172.81 171.0
15.27  15.27
10.01 10.10 10.01
Envejecimiento   
Congelación  22.23 -
Máquina rolo - 503.23 -
Neveras 28.17 29.08 -
 805.8  255.9
Fuente: elaboración propia.
3. Conclusiones
1. Los estudios de caso presentados muestran
que resulta válido el concepto de producción

de correlación cuadrática (R2) en los diagramas
de dispersión que relacionan el consumo de
energía y la producción de la empresa, y que
posibilitan obtener la Línea de Base Energética
de la empresa analizada.
2. La aplicación del concepto de producción
equivalente prueba su validez en la obtención de
la Línea de Base Energética y con ello la posi-

energético en las empresas analizadas.
3. Los trabajos presentados son una muestra
de cómo actuar en los procesos industriales de
cierta complejidad productiva y poder obtener
la Línea de Base Energética, contribuyendo con
ello a facilitar el trabajo de aplicación de la norma
ISO 50001.
Referencias
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Empresarial. Cienfuegos. Cuba: Universo Sur.
Universidad de Cienfuegos. ISBN 959-257-
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[2] Secretaría Central de ISO en Ginebra, Suiza.
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Línea de Base Energética en la implementación de la norma
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• E. C. Quispe Oqueña