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CONSULTORÍA Y ESTUDIOS

Balances de Energia

La realización de balances de masa y energía es una práctica común de gestión, principalmente en las industrias de procesos, ello permite tener un cuadro general del destino de los materiales procesados o en stock y la energía consumida en los procesos productivos. De este modo se puede saber cuan eficientes hemos sido en la realización de nuestros planes de producción. Las etapas metodológicas para la realización de un balance son:

  • Definir los límites de balances globales y parciales para aplicar las ecuaciones de balance.

  • Definir el período de tiempo en el cual se quiere hacer el balance.

  • Definir los”lotes” que intervendrán en el balance. Estos lotes están constituidos por acopios (inventarios) o el material o la energía que fluyó a través de los límites del balance durante el lapso considerado.

  • Plantear balances de masa o energía para el sistema considerado.

  • Determinación del error de cierre del balance, y su distribución de frecuencia, ya sea usando el cálculo matemático o el análisis de información histórica.

Si se estima necesaria la determinación experimental de errores, ello debe hacerse de acuerdo a métodos normalizados.
En esta etapa, la información obtenida es analizada en orden a tener una primera estimación de la confiabilidad que poseen los datos. Se analiza el set de datos reales para conocer:

Magnitud de los desajustes de balance, estimar el error de balance. Hay que emplear los valores originales que entregan los instrumentos, muestreos o análisis químico, libres de alteraciones (correcciones) que intuitivamente se hayan realizado. Luego se realizan los balances planteando las ecuaciones para un período fijo (tiempo):

  • e es el error de cierre o sea la diferencia entre entradas y salidas, considerando inventarios.

  • Esta ecuación rige para la masa total y para cada componente relevante. Además rige para cada subsistema de la planta que se quiera considerar.

  • El error de cierre del balance puede usarse como criterio global de precisión de las mediciones y muestreos. Se puede expresar como % de las entradas o salidas totales.

  • La importancia relativa de los flujos de entrada y salida. Esto es importante porque aquellos flujos mas cuantiosos tienen mayor impacto en los desajustes, por lo tanto es útil controlarlos con mayor atención.

  • Ubicación de los inventarios más importantes. Cualquier material estacionado dentro de los límites físicos del balance, es considerado inventario, sean estos pilas, estanques, silos, bodegas, stocks temporales, holdup de equipos de proceso (espesadores, molinos, hornos,  celdas electrolíticas, etc.).

  • Análisis de la metodología de las mediciones, determinación del orden de magnitud del error. Se estima el error de las mediciones y muestreos en forma de varianzas, aceptando que la banda de error es .

  • Ajustar los flujos e inventarios y cerrar los balances. El ajuste de balances es un artificio matemático usado para la contabilidad metalúrgica. Consiste en la estimación óptima del valor verdadero de flujos e inventarios tal que cierren el balance. La función objetivo sometida a minimización es la siguiente:

     con xi, y ; valores medidos y estimados respectivamente.

  • con la restricción :


  • La presencia de sesgos en las mediciones. Esta se percibe porque los errores de cierre no se pueden explicar por las bandas de error de las mediciones. Esto ocurre debido a que los errores aleatorios se miden a través de la varianza, es decir en forma relativa, no incluyendo los errores sistemáticos de las medias. Al intentar cerrar los balances, los valores sesgados se irán sistemáticamente fuera de los límites de confianza o bandas de error.

Se considera la ejecución de los balances de masa como un criterio para determinar la consistencia de los datos disponibles ya sean estos los originales, provenientes de las determinaciones en planta o bien de los determinados por cálculo.

Debe utilizar el mismo período de tiempo que la empresa usa para cerrar sus balances, sin embargo, si se obtienen ventajas al cambiar este período el resultado debe informarse.

Hay que tener en cuenta que se usan dos tipos de balances.

El primero, balance de control, considera las entradas, salidas e inventarios del proceso; usando los datos intactos de su fuente, sin hacer transformaciones de magnitud, arrojando un error al comparar las entradas con las salidas. Este es el que tiene como finalidad mejorar continuamente la gestión de materiales dentro de la planta y es en el cual se basa todo el presente enfoque.

El segundo, balance ajustado, se realiza con fines contables; usa los datos ajustados según los meses o períodos anteriores, con el objeto que al igualar las entradas con las salidas, resulte un error igual a cero. Este balance sólo sirve para cumplir con algunas exigencias tributarias y presupuestarias. El ajuste que se realiza a los datos depende de cada proceso en particular y por lo general depende del criterio de quienes lo realizan.

Es frecuente que en muchas empresas se realicen los dos balances, pero usan el balance de ajuste para realizar el control de materiales; introduciendo error, porque se da por supuesto que existe material que en la realidad no es así, y viceversa.

 

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