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asdfasdfasdf 1© ITC-AICE, 2011
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones. Ejemplos
Ana Mezquita MartíResponsable Unidad Energía AICE-ITC
Energía, Medio Ambiente e Industria 4.0
La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
SECTOR CERÁMICO
En 2016:
� 492 millones m2
� 4º productor mundial
� 15000 empleo directo + 7000 indirecto
� Ventas totales 3316 mill €
� 78 % exportación
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
PROCESO DE FABRICACIÓN BALDOSAS CERÁMICAS
Materias primas Preparación de materias primas SecadoPrensado
Producto final Esmaltado y decoraciónCocción
La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
Energía eléctrica10%
Energía térmica90% 85 % Cocción
15 % Secado
DISTRIBUCIÓN CONSUMO DE ENERGÍA EN UNA EMPRESA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
DISTRIBUCIÓN COSTES DE ENERGÍA EN UNA EMPRESA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS
ELECTRICIDAD GAS NATURAL
6,3 GWh/año
0,75 Millones €/año 1,71 Millones €/año
57 GWh/año
HORNOS: 1,45 Millones €/año
SECADEROS: 0,26 Millones €/año
En una empresa de tamaño medio: 3 millones de m2
La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
Aplicación de un modelo tecnológico basado en control automático delas etapas de fabricación, su interconexión y el tratamiento inteligente dela información para:
AUMENTAR LA COMPETITIVIDAD DE LA EMPRESA
OBJETIVO GENÉRICO
- reducir los costes de producción
- mejorar los índices de calidad
- flexibilizar la producción
- minimizar el impacto medioambiental
- mejorar la satisfacción del cliente
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
OBJETIVOS CONCRETOS
1. Conocer los costes de fabricación más importantes en tiempo real y por lotes
2. Tener información en tiempo real del rendimiento de las etapas de fabricación
3. Monitorizar en continuo el consumo de energía térmica y las emisiones de CO2
4. Relacionar la calidad del producto con las variables del proceso
La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
SISTEMA DE GESTIÓN ACTUAL DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
EJEMPLO: MEDIDA EN DISCONTINUO DEL CONSUMO DE GAS NATURAL EN UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS
¿COMO SE HACE EN LA ACTUALIDAD?
Consumo = Caudal combustible * PCI
Producción
Caudal (m3/h)
Presión (atm)
Temperatura (ºC)
Caudal (Nm3/h)
V0 = 2343,56
Vf = 2357,82
V = 14,36 (m3)
P = 2,5 atm
T = 35 ºC
La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
EJEMPLO: MEDIDA EN DISCONTINUO DE LA PRODUCCIÓN DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS
¿COMO SE HACE EN LA ACTUALIDAD?
Consumo = Caudal combustible * PCI
Producción
Masa de pieza (g/pieza)
Número de piezas (piezas/min)
Producción (kg/h) Masa pieza
Nºpiezas/min
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
EJEMPLO: MEDIDA EN DISCONTINUO DEL CONSUMO DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS
10/02/2010 - 11/02/2010
400
450
500
550
600
650
700
750
800
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48
tiempo (h)
Con
sum
o (
kcal/kg)
10/02/2015 11/02/2015
La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
o Se dispone de una información poco elaborada
o La información se obtiene de forma manual y discontinua
o La información está desfasada respecto de la producción: cuando se conoce no se puede actuar
o Muchas veces la información no se analiza por su difícil gestión
� Bajo rendimiento del proceso
� Aumento de los costes de fabricación
� Reducción de la calidad
SISTEMA DE GESTIÓN ACTUAL DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
SISTEMA DE GESTIÓN ACTUAL DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS
La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
EJEMPLO: MEDIDA EN CONTINUO DEL CONSUMO DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS
Entrada de piezas
Salida de piezas
Chimenea de humos
Chimenea de enfriamiento
Aire de enfriamiento Aire de
enfriamiento
Temperatura Presión VolumenCaudal másico de piezas (kg/h)
Receptor
Caudal de gas en CN
Caudal másico de piezas
Consumo específico del horno
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
EJEMPLO: MEDIDA EN CONTINUO DEL CONSUMO Y DE LAS EMISIONES DE CO2 DE UN HORNO MONOESTRATO DE RODILLOS
10/02/2010 - 11/02/2010
400
450
500
550
600
650
700
750
800
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48
tiempo (h)
Consu
mo (
kcal/kg)
∆∆∆∆max = 52.4%
∆∆∆∆max = 23.8%
10/02/2015 11/02/2015
La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
SISTEMA DE GESTIÓN EN CONTINUO DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
SISTEMA DE GESTIÓN FUTURO DE LA INFORMACIÓN ENERGÉTICA EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS
Centro de adquisición y tratamiento de datos
La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
Centros de adquisición y tratamiento de los datos
Tratamiento de la información, análisis y presentación de resultados para obtener información útil que facilite la toma de decisiones:
- Gestión de la producción
- Gestión de consumos de energía
- Trazabilidad de producción
SISTEMA DE GESTIÓN FUTURO DE LA INFORMACIÓN EN UNA PLANTA DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS
Consumos energéticos
Producción
Variables de proceso
Sistema de cálculo y presentación de
resultados
Reducción costes
Gestión inteligente
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
Beneficios económicos
Empresa de tamaño medio en las condiciones actuales: 3.000.000 m2/año
Coste medio de operación (porcelánico, gres y azulejo rojo): 3 - 5 €/m2
La implantación del sistema de gestión de la producción puede generar:
� Disminución del consumo energético (3 - 7%)
� Aumento de la producción
� Mejora de la calidad y reducción del rechazo
� Optimización de la compra de materias primas
Si se estima un ahorro en el coste de operación del 5% y si se añade una mejora de calidad entorno al 1%:
AHORRO POR EMPRESA: 800.000 €/año
La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
Proyectos en Desarrollo con participación del ITC
CEramic BRAin - Desarrollo e implementación de un piloto demostrativo de Industria 4.0 en el proceso de fabricación de baldosas cerámicasDuración: 3 años
Entidades implicadas: Colorker, Core e ITC
Entidad financiadora: Instituto Valenciano de la Competitividad Empresarial (IVACE)
Estado: En desarrollo
Activa Industria 4.0Duración: 1 año
Entidades implicadas: ITI, AIDIMME, AIMPLAS, AIJU, INESCOP, ITE e ITC
Entidad financiadora: Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MINECO) e IVACE
Estado: En desarrollo
ASEBEC 4.0: Desarrollo y puesta en marcha de una plataforma web de colaboración empresarial y su contenido para la dinamización de la Industria 4.0 dentro del sector cerámicoDuración: 2 años
Entidades implicadas: ASEBEC, ITC y 8 empresas fabricantes de Bienes de Equipo para la Industria
Cerámica
Entidad financiadora: IVACE
Estado: Pendiente de concesión
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
Proyectos en Desarrollo con participación del ITC
TECEM - Desarrollo de nuevas tecnologías para el análisis y la optimización energética y medioambiental del proceso de fabricación de baldosas cerámicas.
Duración: 3 añosEntidades implicadas: ITE e ITCEntidad financiadora: Instituto Valenciano de la Competitividad Empresarial (IVACE)Estado: En desarrollo
La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
Proyectos en Desarrollo con participación del ITCTECEMObjetivos
1. Diseño y desarrollo de una plataforma de gestión energética, que permita la
obtención de ratios de consumo y la identificación de opciones de ahorro
energético.
2. Estudio y análisis de la integración de energías renovables en el proceso de
fabricación de baldosas cerámicas.
3. Análisis de las posibilidades de aprovechamiento de la energía residual del proceso.
4. Desarrollo de membranas para la captura de CO2.
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La industria 4.0 en el sector cerámico: gestión de la energía y reducción de emisiones
Resultados obtenidos
Diseño de una herramienta informática para la gestión energética de los consumos de
energía en hornos de cocción de baldosas cerámicas, en la que se incorporan soluciones
tecnológicas innovadoras.
- Adquisición de consumos energéticos e información relativa a la producción.
- Incorporación de energía solar fotovoltaica
- Posibilidades de utilizar energía solar térmica como fuente de calor para el proceso
- Análisis de la recuperación de calor residual:
- Como aporte de calor en el mismo u en otros procesos
- Para la generación de electricidad
Proyectos en Desarrollo con participación del ITCTECEM
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Gracias por su atención