Estudio para la implementación de la estrategia de control operacional bajo la Norma NTC – ISO 50001 para el mejoramiento de la eficiencia energética en una planta de inyección de agua perteneciente al proceso de recobro secundario en el Magdalena Medio colombiano
En este trabajo se desarrolló una metodología para la implementación de un sistema de control operacional para el mejoramiento del desempeño energético en una Planta de Inyección de Agua (PIA) de un sistema de extracción de hidrocarburos por recobro secundario. La metodología de control operacional...
- Autores:
-
Guerrero Torres, Joaquín Enrique
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/17465
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/17465
- Palabra clave:
- Energy engineering
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Energía
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Desempeño energético
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En este trabajo se desarrolló una metodología para la implementación de un sistema de control operacional para el mejoramiento del desempeño energético en una Planta de Inyección de Agua (PIA) de un sistema de extracción de hidrocarburos por recobro secundario. La metodología de control operacional propuesta involucró varios componentes que están enmarcadas en el ciclo PHVA de la Norma NTC-ISO 50001:2019 estos componentes son: Planeación del control operacional, en esta fase se realizó el diagnostico, la recolección y el análisis de la información para establecer la estrategia de implementación en la PIA3, el segundo componente fue la implementación de criterios operacionales en los niveles operacionales, tácticos y estratégicos de la organización, el tercer componente es el seguimiento, medición, análisis y evaluación del desempeño energético establecido para el control operacional a través de indicadores, el cuarto componente la comunicación de los resultados de los indicadores del desempeño energéticos, la eficacia del control operacional, las recomendaciones operacionales, de mantenimiento y tecnológicas y por último el componente Toma de Acciones de Mejora, donde se consolidan las distintas acciones correctivas y/o proactivas. Los resultados de la implementación del control operacional en los primeros 5 meses del año 2021 en la Planta de Inyección de Agua PIA3 mostro un cumplimiento de 104,04 % con respecto a la línea meta que corresponde a 934,22 MWh de ahorro energético y una disminución de emisiones de 356 Ton de CO2. La tendencia de la PIA es al ahorro debido a las buenas prácticas implementadas y se recomienda mantener para continuar con un desempeño favorable. |
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Adenuga, O. T., Mpofu, K., & Ramatsetse, B. I. (2020). Exploring energy efficiency prediction method for Industry 4.0: a reconfigurable vibrating screen case study. Procedia Manufacturing, 51, 243–250. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.10.035 Ahmad, I., Arif, M. S., Cheema, I. I., Thollander, P., & Khan, M. A. (2020). Drivers and Barriers for Efficient Energy Management Practices in Energy-Intensive Industries: A Case-Study of Iron and Steel Sector. Sustainability, 12(18), 7703. https://doi.org/10.3390/su12187703 Campos, J., Valencia, G. E., & Cardenas, Y. D. (2018). Ten systemic steps for sustainable energy savings in small and medium enterprises. Journal of Physics: Conference Series, 1126, 012039. https://doi.org/10.1088/1742- 6596/1126/1/012039 Castrillón-Mendoza, R., Rey-Hernández, J. M., & Rey-Martínez, F. J. (2020). Industrial Decarbonization by a New Energy-Baseline Methodology. Case Study. Sustainability, 12(5), 1960. https://doi.org/10.3390/su12051960 Diaz C., J. L., & Ocampo-Martinez, C. (2019). Energy efficiency in discretemanufacturing systems: Insights, trends, and control strategies. Journal of Manufacturing Systems, 52, 131–145. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2019.05.002 García León, E. A., Campos Avella, J. C., & Vanegas Chamorro, M. C. (2019). Methodology for the implementation of a Maintenance system Centered on Energy Efficiency (MCEE) in industrial organizations through a computer tool. Revista Espacios, 40(11), 19–31. http://www.revistaespacios.com/a19v40n11/a19v40n11p19.pdf Plascencia, M. A., & Sousa Santos, V. (2018). A New Energy Performance Indicator for Energy Management System of a Wheat Mill Plant. International Journal of Energy Economics and Policy, 8(4), 324–330. https://econjournals.com/index.php Hashim, K. M., Hassim Mimi, H., & Ng, D. K. S. (2020). A Systematic Approach To Enhance Implementation Of Energy Management Systems At Leading Oil Companies. Journal of Energy and Safety Technology., 3(1), 29–43 Midor, K., Ivanova, T. N., Molenda, M., Biały, W., & Zakharov, O. v. (2021). Aspects of Energy Saving of Oil-Producing Enterprises. Energies, 15(1), 259. https://doi.org/10.3390/en15010259 Morales, A., Valencia, G. E., & Cardenas, Y. D. (2018). Identification of energy saving potential in steam boiler through an ISO 50001 standard. Journal of Physics: Conference Series, 1126, 012038. https://doi.org/10.1088/1742- 6596/1126/1/012038 Müller, E., Poller, R., Hopf, H., & Krones, M. (2013). Enabling Energy Management for Planning Energy-efficient Factories. Procedia CIRP, 7, 622– 627. https://doi.org/10.1016/j.procir.2013.06.043 Ozer, B., & Guven, B. (2019). Energy Efficiency Implementation in a Fabric Finishing Factory in Turkey. 2019 4th International Conference on Smart and Sustainable Technologies (SpliTech), 1–5. https://doi.org/10.23919/SpliTech.2019.8783010 Plugatyreva, O. A., Khusnutdinova, E. M., & Khusnutdinov, A. N. (2020). Energy saving in mechanical engineering through energy management. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 915, 012046. https://doi.org/10.1088/1757-899X/915/1/012046 Prias Caicedo, O. F., Campos Avella, J. C., Rojas Rodríguez, D. B., & Palencia Salas, A. (2019). Implementación de un sistema de Gestión de la Energía Guía con base en la norma ISO 50001 (Second Edition). https://www1.upme.gov.co/DemandaEnergetica/EEIColombia/Guia_estructura_ ISO50001.pdf Scripcariu, M., Bitir-Istrate, I. S., Gheorghiu, C., & Neniu, A. M. (2019). The Environmental Impact Reduction obtained by implementing an Energy Management System. The advantages of using Energy Management and Energy Savings Standards when performing Industrial Energy Audits. E3S Web of Conferences, 112, 04007. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201911204007 Tamboli, P. D., Kulkarni, S. S., & Thosar, A. G. (2020). Energy Efficiency in Manufacturing Industry and Analysis of Industrial Motors. 2020 4th International Conference on Electronics, Communication and Aerospace Technology (ICECA), 170–175. https://doi.org/10.1109/ICECA49313.2020.9297492 Yáñez, E., Ramírez, A., Uribe, A., Castillo, E., & Faaij, A. (2018). Unravelling the potential of energy efficiency in the Colombian oil industry. Journal of Cleaner Production, 176, 604–628. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.12.085 |
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La metodología de control operacional propuesta involucró varios componentes que están enmarcadas en el ciclo PHVA de la Norma NTC-ISO 50001:2019 estos componentes son: Planeación del control operacional, en esta fase se realizó el diagnostico, la recolección y el análisis de la información para establecer la estrategia de implementación en la PIA3, el segundo componente fue la implementación de criterios operacionales en los niveles operacionales, tácticos y estratégicos de la organización, el tercer componente es el seguimiento, medición, análisis y evaluación del desempeño energético establecido para el control operacional a través de indicadores, el cuarto componente la comunicación de los resultados de los indicadores del desempeño energéticos, la eficacia del control operacional, las recomendaciones operacionales, de mantenimiento y tecnológicas y por último el componente Toma de Acciones de Mejora, donde se consolidan las distintas acciones correctivas y/o proactivas. Los resultados de la implementación del control operacional en los primeros 5 meses del año 2021 en la Planta de Inyección de Agua PIA3 mostro un cumplimiento de 104,04 % con respecto a la línea meta que corresponde a 934,22 MWh de ahorro energético y una disminución de emisiones de 356 Ton de CO2. La tendencia de la PIA es al ahorro debido a las buenas prácticas implementadas y se recomienda mantener para continuar con un desempeño favorable.INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 18 PROCESO DE INYECCIÓN DE AGUA PIA3 ........................................................ 18 Sistema de tratamiento agua de producción ................................................... 19 Sistema de tratamiento de agua de captación ................................................. 23 Sistema de inyección de agua ......................................................................... 25 Sistema de drenajes ........................................................................................ 28 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................... 28 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................... 30 PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ........................................................................ 31 HIPÓTESIS DE INVESTIGACIÓN ......................................................................... 31 OBJETIVOS ........................................................................................................... 31 Objetivo General .............................................................................................. 31 Objetivos Específicos ...................................................................................... 32 ALCANCE .............................................................................................................. 32 LIMITACIONES ...................................................................................................... 33 1. ESTADO DEL ARTE ....................................................................................... 35 2. MARCO TEORICO .......................................................................................... 40 2.1 METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACION Y AJUSTE DE LÍNEA BASE ENERGÉTICA ................................................................................................. 40 2.1.1 Nociones conceptuales ...................................................................... 40 2.1.2 Pasos para la construcción de una Línea base. ................................. 42 2.1.3 Pasos para la construcción de la línea meta de consumo de energía. .. ........................................................................................................... 50 2.1.4 Pasos para la construcción de la línea base de índice de consumo. . 50 2.1.5 Potenciales de ahorro por gestión ...................................................... 52 2.2 METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE LOS INDICADORES DE DESEMPEÑO ENERGÉTICO – IDEN ................................................................... 53 2.2.1 Definición de Indicador de desempeño energético - IDEn. ................ 53 2.2.2 Selección de Indicadores de desempeño energético - IDEns. ........... 53 2.2.3 Cálculo de Indicadores de Desempeño Energético Operacionales. .. 54 2.2.4 Cálculo de Indicadores de desempeño energético productivos. ........ 58 5 2.2.5 Seguimiento a indicadores - revisión y evaluación de los resultados de los indicadores. .................................................................................. 62 2.2.6 Acciones para la mejora (correctivas). ............................................... 62 3. MARCO LEGAL Y NORMATIVO ..................................................................... 64 4. DISEÑO METODOLOGICO DEL CONTROL OPERACIONAL ....................... 66 4.1 SEGUIMIENTO, MEDICIÓN, ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO ................................................................................................. 67 4.2 IMPLEMENTACIÓN DE CRITERIOS OPERACIONALES .............................. 68 4.3 COMUNICACIÓN DE RESULTADOS ............................................................. 69 4.4 TOMA DE ACCIONES .................................................................................... 69 4.5 REPORTES DE DESEMPEÑO ENERGÉTICO .............................................. 70 4.6 PROCESO DE GESTIÓN DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO ....................... 70 4.6.1 Gestión a Nivel Operativo .................................................................. 71 4.6.2 Gestión a Nivel Táctico ...................................................................... 73 4.6.3 Gestión a Nivel Estratégico ................................................................ 75 5. DIAGNÓSTICO DE PROCESO, RECOLECCIÓN Y ANÁLISIS DE INFORMACIÓN ............................................................................................... 76 5.1 REPORTE DIAGNÓSTICO DE LA MEDICIÓN ............................................... 76 5.1.1 Metodología para el diagnóstico de la medición ................................ 76 5.2 DIAGNÓSTICO DE LA MEDICIÓN EN LA PIA3 ............................................. 79 5.3 OPORTUNIDADES DE MEJORA EN EL SISTEMA DE MEDICIÓN ............... 81 6. PLANIFICACIÓN ENERGETICA ..................................................................... 82 6.1 LINEA BASE ENERGETICA PIA3 ................................................................... 82 6.1.1 Definición del periodo base. ............................................................... 83 6.1.2 Definición de la muestra de datos mínima ......................................... 83 6.1.3 Identificación y clasificación de variables de proceso ........................ 84 6.1.4 Toma de datos ................................................................................... 85 6.1.5 Filtrado de datos................................................................................. 85 6.1.6 Establecer el modelo lineal de línea base. ......................................... 86 6.1.7 Determinar atributos estadísticos del modelo matemático ................. 87 6.2 CÁLCULO DE LA LÍNEA META ...................................................................... 89 6.2.1 Selección de datos para la elaboración de la línea meta ................... 89 6.2.2 Establecer el modelo lineal de línea meta .......................................... 89 6.2.3 Determinar atributos estadísticos del modelo - Línea Meta ............... 90 6.3 CÁLCULO DE LA LÍNEA BASE DE ÍNDICE DE CONSUMO .......................... 91 6.3.1 Selección de datos para la elaboración de la línea base de índice de consumo ............................................................................................. 92 6.3.2 Establecer el modelo de la línea base de índice de consumo ............ 92 6.4 POTENCIALES DE AHORRO POR GESTIÓN DE LA OPERACIÓN Y EL MANTENIMIENTO ................................................................................................. 93 6.5 POTENCIALES DE AHORRO POR GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN .......... 94 6.6 ANÁLISIS DE LAS LÍNEAS BASE, LÍNEA META E INDICE DE CONSUMO . 95 6.6.1 Energético primario: Energía Eléctrica - Proceso ............................... 95 6.6.2 Análisis de la línea base ..................................................................... 95 6.6.3 Análisis de la línea meta .................................................................... 97 6.6.4 Potenciales de ahorro identificados por gestión operacional ............. 98 7. IDENTIFICACIÓN DE LAS VARIABLES DE CONTROL OPERACIONAL ...... 99 7.1 IDENTIFICACIÓN DE LAS VARIABLES DE CONTROL DE PROCESO ........ 99 7.2 APLICACIÓN DEL MÉTODO P – VALUE PARA LA DETERMINACIÓN DE VARIABLES SIGNIFICATIVAS ..................................................................... 100 7.3 CLASIFICACIÓN VARIABLES SIGNIFICATIVAS IDENTIFICADAS ............. 103 7.4 ESTABLECIMIENTO DE LOS PARÁMETROS DE CONTROL OPERACIONAL ...................................................................................................................... 105 8. IMPLEMENTACION CONTROL OPERACIONAL EN EL PROCESO DE INYECCIÓN DE AGUA - PIA 3 ...................................................................... 108 8.1 GENERALIDADES ........................................................................................ 108 8.2 DESEMPEÑO ENERGÉTICO GENERAL MENSUAL ................................... 109 8.3 DESEMPEÑO ENERGÉTICO – ENERGÍA ELÉCTRICA .............................. 111 8.4 HALLAZGOS VARIABLES OPERACIONALES ............................................. 111 8.5 RESULTADOS DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL CONTROL OPERACIONAL ... ...................................................................................................................... 122 CONCLUSIONES ................................................................................................ 124 RECOMENDACIONES Y TRABAJO FUTURO ................................................... 125 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 128 ANEXOS .............................................................................................................. 130MaestríaIn this work, a methodology was developed for the implementation of an operational control system to improve energy performance in a Water Injection Plant (WIP) of a hydrocarbon extraction system by secondary recovery. The proposed operational control methodology involved several components that are framed in the PDCA cycle of the NTC-ISO 50001: 2019 Standard, these components are: Operational control planning, in this phase the diagnosis, collection and analysis of information was carried out to establish the implementation strategy in the PIA3, the second component was the implementation of operational criteria at the operational, tactical and strategic levels of the organization, the third component is the monitoring, measurement, analysis and evaluation of the energy performance established for the control operational through indicators, the fourth component the communication of the results of the Energy Performance Indicators (EnPI), the effectiveness of operational control, operational, maintenance and technological recommendations and finally the component Taking Improvement Actions, where the different corrective and/or proactive actions are consolidated. The results of the implementation of the operational control in the first 5 months of the year 2021 in the PIA3 Water Injection Plant showed a compliance of 104.04% with respect to the goal line that corresponds to 934.22 MWh of energy savings and a reduction in emissions of 356 tons of CO2. The trend of the PIA is towards savings due to the good practices implemented and it is recommended to maintain it in order to continue with a favorable performance.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Estudio para la implementación de la estrategia de control operacional bajo la Norma NTC – ISO 50001 para el mejoramiento de la eficiencia energética en una planta de inyección de agua perteneciente al proceso de recobro secundario en el Magdalena Medio colombianoStudy for the implementation of the operational control strategy under the NTC - ISO 50001 Standard for the improvement of energy efficiency in a water injection plant belonging to the secondary recovery process in the half colombian cupcakeThesisinfo:eu-repo/semantics/masterThesisTesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TMMagíster en Ingeniería en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaMaestría en Ingeniería en EnergíaEnergy engineeringTechnological innovationsEnergyEnergy savingsEnergy performanceEnergy efficiencyEnergy managementEnergy consumptionEnergetic resourcesEnergy distributionOperational controlIngeniería en energíaInnovaciones tecnológicasEnergíaConsumo energíaRecursos energéticosDistribución de energíaControl operacionalAhorros de energíaDesempeño energéticoEficiencia energéticaGestión de la energíaAdenuga, O. 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