Sesion 5 metrica manufactura limpia
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28 de oct de 2011 11
SEMINARIO DE MANUFACTURA SUSTENTABLE
SESIÓN 5
PARAMETRIZACIÓN DE LA MANUFACTURA SUSTENTABLE
Y LIMPIA
Héctor Domínguez Aguirre
28 de oct de 2011 22
28 de oct de 2011 33
Factores críticos en Manufactura Sustentable
1. Negocios: Como los diferentes factores afectan el tipo del negocio: alcance de objetivos, modelos económicos, ganancias, casos de estudio, y nuevos productos sustentables.2. Eco-innovación: Promoción de innovación ecológica3. Métrica: Formas de desarrollar métricas basadas en modelos sólidos, casos y buenos datos para validación de modelos.
28 de oct de 2011 44
Factores críticos en Manufactura Sustentable
4. Herramientas: Definición de problemas con una metodología tal como el LCA y los casos de negocios para herramientas.
5. Energía: Formas de reducción del consumo de la energía para el crecimiento sustentable.
6. Estándares: Formas de estrategias para aplicar estándares como incentivos positivos para el cambio a la sustentabilidad.
28 de oct de 2011 55
Componentes de una estrategia de manufactura sustentable
1) Selección y aplicación de la métrica apropiada para medir la sustentabilidad de la manufactura
2) Integración de un análisis del ciclo de vida comprensivo, transparente y repetible
3) Ajuste/optimización del sistema para minimizar los impactos ambientales y del costo basado en la elección de la métrica y el ciclo de vida.
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Selección de la métrica
La selección de la métrica y su desarrollo es un componente crítico en manufactura sustentable ya a que permite la toma de decisiones en todos los aspectos, desde la elección de la herramienta mas adecuada hasta el tipo específico de la configuración del sistema.
28 de oct de 2011 77
La Sustentabilidad de una organización es a menudo analizado desde tres perspectivas multidimensionales:
AmbientalSocial
y económica
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INDICADORES Y RECOMENDACIONES
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Hay muchas propuestas en compañías, centros de investigación tecnológica, organizaciones internacionales y no gubernamentales para medir y analizar el desempeño desde estas tres perspectiva ya sea con indicadores cualitativos o cuantitativos y reportes de Sustentabilidad.
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Conjunto de indicadores Componentes Referencia
Global Report Initiative (GRI) 70 Indicadores http://www.globalreporting.org/ReportingFramework/ReportingFrameworkDownloads/
Dow Jones Sustainability Index(DJSI)
12 criterios basados en un soloindicador
http://www.sustainability-index.com/07_htmle/publications/guidebooks.html
2005 Indicadores Ambientalesde Sustentabilidad
76 bloques para conformarlo http://www.yale.edu/esi/ESI2005.pdf
2006 Indicadores deRendimiento Ambiental
19 Indicadores http://sedac.ciesin.columbia.edu/es/epi/downloads/2006EPI_Report_Full.pdf
Comité de las naciones Unidasen Indicadores de DesarrolloSustentable
50 Indicadores http://www.un.org/esa/sustdev/natlinfo/indicators/guidelines.pdf
Indicadores nucleares OECD 46 Indicadores http://www.oecdbookshop.org/oecd/display.asp?sf1=identifiers&st1=972000111E1
28 de oct de 2011 1111
Conjunto de indicadores Componentes Referencia
Base de Datos de Indicadores 409 Indicadores http://www.Sustainablemeasures.com
Indice de la Sustentabilidad deProductos de Ford
8 Indicadores http://www.ford.com/doc/sr07-ford-psi.pdf
Métrica para la ManufacturaSustentable de General Motors
46 métricas http://actionlearning.mit.edu/s-lab/files/slab_files/Projects/2009/GM,%20report.pdf
Evaluación del DesempeñoAmbiental ISO 14031
155 Indicadores de Ejemplo http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_ics/catalogue_ics_browse.htm?ICS1=13&ICS2=20&ICS3=10
Indice de Sustentabilidad deProductos de Wal-mart
15 preguntas http://walmartstores.com/download/3863.pdf
Indicadores Ambientales para laComunidad Europea
60 Indicadores http://biogov.cpdr.ucl.ac.be/communication/papers/tepi99rp_EN105.pdf
Eco-indicadores 1999 3 factores principales basadosen un solo indicador
http://www.pre.nl/eco-indicator99/ei99-reports.htm
28 de oct de 2011 1212
Uno de los mas conocidos indicadores internacionales para la evaluación del desempeño de la sustentabilidad es el desarrollado por la Iniciativa para el Reporte Global (GRI de sus siglas en inglés).
28 de oct de 2011 1313
El GRI es una iniciativa voluntaria para proveer una herramienta de asistencia en la toma de decisiones a multi-nivel para la administración, operación y comunicación.
28 de oct de 2011 1414
La iniciativa GRI provee un formato estándar para el reporte de desempeño de sustentabilidad de manera que manufactureros puedan hacer comparaciones de rendimiento de sus procesos.
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Otro marco de trabajo internacional para la evaluación del desempeño sustentable es el proceso de asentamiento de la Eco-eficiencia desarrollado por el Consejo de Negocios Mundial para el Desarrollo Sustentable (WBCSD de sus siglas en inglés) en el 2000.
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El Estándar ISO 14031 provee recomendaciones para compañías de como desarrollar sus propios indicadores para el desempeño ambiental.
28 de oct de 2011 1717
Los marcos de trabajo de desarrollo de indicadores podrían resumirse con algunas metodologías:
a) Lista de categorías o situacionesb) Matrices indicadoras orientadas a metasc) Modelo de respuesta a orígenes de presión
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Repositorios de indicadores de Sustentabilidad
Los repositorios de indicadores de sustentabilidad contienen todos los índices multidimensionales específicos a cada sector necesarios para representar la sustentabilidad de los sistemas de manufactura, métrica para comparación de rendimiento de indicadores seleccionados en estrategias de negocio eco-innovadoras.
28 de oct de 2011 1919
Características de Indicadores
Medibles: Debe de ser capas de ser medido cuantitativamente o cualitativamente en una perspectiva multidimensional (por ejemplo, económica, social, técnica, etc.)
Relevante: Mostrar ser útil para el proceso de manufactura en evaluación y satisfacer el propósito del rendimiento del desempeño.
Entendible: Fácil de entender por la comunidad, específicamente por aquellos que no son expertos.
28 de oct de 2011 2020
Características de Indicadores
Ser confiable y Utilizable: La información del indicador debe de ser de fiar y utilizable.
Datos accesibles: La información necesita estar disponible o puede ser obtenida cuando sea necesario.
Flexible: Compatible con expresiones estándares como Ontologías y documentos XML, para soportar almacenamiento a largo plazo y flexibilidad para generaciones futuras.
28 de oct de 2011 2121
Eco-indicador 99
El Eco-indicador 99 es una metodología tipo top-down (de arriba a abajo) para la asignación de pesos de impacto dentro del ciclo de vida de un producto. Divide el daño ambiental en tres puntos:
● Salud humana● Calidad del ecosistema● Recursos
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Los daños en la salud humana son expresado en términos de lo que se conoce como la Discapacidad Ajustada en Años de Vida.
En donde se han desarrollado modelos para los efectos respiratorios y cancerígenos, efectos en cambio climático, destrucción de la capa de ozono y radiación ionizante.
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Hay cuatro pasos en daños a salud humana:
Análisis de consecuencias, enlazando una emisión con un cambio temporal en la concentración.Análisis de exposición, enlazando esta concentración temporal a una dosis.Análisis de efectos, enlazando la dosis a efectos en la salud, como el número y tipos de cáncer.Análisis de Daños, enlazando efectos en la salud a la discapacidad ajustada en años, usando un estimador del número de años de vida discapacitada y el número de años perdidos.
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Los daños en la calidad del ecosistema son expresados como el porcentaje de especies que ha desaparecido en una cierta área debido a una carga ambiental. Esta definición no es homogénea a la definición de salud humana.
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Ecotoxicidad es expresada como el porcentaje de todas las especies presentes en un ambiente vivo bajo estrés tóxico. Acidificación y Eutroficación se modela el daño a especies identificadas en áreas naturales.Uso y transformación de la tierra está basado en datos empíricos de la ocurrencia de plantas vasculares como una función del tipo de uso de tierra y el tamaño del área.
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28 de oct de 2011 2727
ReCiPe 2008
El documento llamado ReCiPe 2008. Un método para el asentamiento del impacto del ciclo de vida el cual incluye categorías de indicadores armonizados en niveles medios y finales, y realizado en Holanda en el 2009.
Incluye 18 categorías en nivel medio y tres categorías en nivel final como se muestra en la siguiente figura
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Abreviación de lacategoría del impacto
Unidades Nombre del factor de caracterización
CC Kg (CO2 a aire) Potencial calentamiento global
OD Kg (CFC-115 a aire) Potencial liberación de ozono
TA Kg (SO2 a aire) Potencial acidificación terrestre
FE Kg (P a agua fresca) Potencial eutroficación de agua fresca
ME Kg (N a agua fresca) Potencial eutroficación de agua marina
HT Kg (14 DCB a aire urbano) Potencial toxicidad humana
POF Kg (NMVOC a aire) Potencial formación de oxidantesfotoquímicos
PMF Kg (PM10 a aire) Potencial formación de materia enpartículas
TET Kg (14DCB a suelo industrial) Potencial formación de ecotoxicidadterrestre
FET Kg 14DCB a agua fresca) Potencial formación de ecotoxicidad deagua fresca
MET Kg (14-DCB a agua marina) Potencial formación de ecotoxicidadmarina
IR Kg (U235 a aire) Potencial radiación iónica
ALO M2x año (Tierra agrícola) Potencial ocupación de tierra agrícola
ULO M2x año (Tierra urbana) Potencial ocupación de tierra urbana
NLT M2 (Tierra natural) Potencial transformación de tierra natural
WD M3 (Agua) Potencial liberación de agua
MRD Kg (Fe) Potencial liberación mineral
FD Kg (petroleo) Potencial liberación fósil
28 de oct de 2011 3030
Métrica usada por General Motors
28 de oct de 2011 3131
Índice de Rendimiento Ambiental
El Índice de Rendimiento Ambiental (EPI) es un documento que ofrece un índice compuesto de la protección ambiental actual a nivel nacional, aunque su marco de trabajo puede implementarse a diferentes niveles.
28 de oct de 2011 3232
Índice de Rendimiento Ambiental
1. Se calculan los índices indicadores dentro de seis políticas clave: Salud ambiental, calidad de aire, Recursos hídricos, Biodiversidad y hábitat, Recursos naturales productivos, y energía sustentable.
2. Después se calculan los índices dentro de dos objetivos más amplios: Salud ambiental y vitalidad del ecosistema.
3. Se calcula un índice de rendimiento ambiental el cual es el promedio de los dos objetivos mayores.
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Mientras que los parámetros sociales y agregados son valuables para hacer una toma de decisiones mas amplia, éstos no permiten una revisión granular y mas específica a procesos de manufactura en tomas de decisiones empresariales.
Se puede argumentar que disminuyendo los impactos ambientales también estamos mejorando parámetros sociales.
28 de oct de 2011 3636
Cálculo de la huella de Carbono PAS2050
El cálculo de las emisiones de carbono es uno de los análisis mas comunes dentro del impacto ambiental de productos y procesos.
Una norma hecha por la organización de estándares Británicos y diferentes organizaciones no gubernamentales, la PAS 2050, fue desarrollada para proveer un método estándar para el asentamiento de la huella de carbono de un producto.
28 de oct de 2011 3737
De acuerdo con esta norma, hay cinco pasos básicos para el cálculo de la huella de carbono:
●Crear un mapa del proceso (Diagrama de flujo)●Verificar fronteras y prioridades●Colección de datos●Cálculo de la huella●Verificación de la incertidumbre
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Creación del mapa del proceso
El objetivo es identificar todos los materiales, actividades y procesos que contribuyen al ciclo de vida de un producto.
El mapa del proceso sirve como una herramienta a través de la generación de la huella, dando de un punto de inicio para entrevistas y una referencia gráfica para guiar a la colección de los datos y el cálculo de la huella.
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El desarrollo del mapa del procesos inicia separando las unidades funcionales del producto en sus partes constituyentes (por ejemplo, materia prima, empaquetados).
Se identifican las entradas significativas, procesos de manufactura, condiciones de almacenamiento y requerimientos de transporte.
28 de oct de 2011 4040
El análisis puede ser:
Del negocio al Consumidor.
Estos procesos incluyen desde la materia prima, manufactura, distribución, venta, uso del consumidor y, finalmente, desecho o reciclado.
28 de oct de 2011 4141
De Negocio a Negocio.
Las huellas de carbono de negocio a negocio para en el punto en que se entrega al otro manufacturero, lo cual es consistente con la aproximación llamada 'de la cuna a la puerta' descrita en la ISO 14040.
28 de oct de 2011 4242
Construcción del mapa del procesos para hacer croissants
28 de oct de 2011 4343
Verificación de fronteras y prioridades
El sistema de fronteras definen el objetivo de la huella de carbono. La determinación de las fronteras del sistema del ciclo de vida de un producto debería de ser consistente con la Regla de Categorías de Productos (RCP) como se describe en BS ISO 14025, Declaraciones y etiquetas ambientales.
28 de oct de 2011 4444
Colección de datos
Todos los datos para hacer el análisis de la huella de carbono deben de cumplir con las Reglas de Calidad de Datos. Esto asegura precisión, reproducibilidad y huellas de carbono que pueden compararse mejor.
Hay dos tipos de datos para calcular la huella de carbono: Datos de actividad y factores de emisión.
28 de oct de 2011 4545
Los datos de actividad se refieren a todas las cantidades de los materiales y energía involucrada en el ciclo de vida de un producto: Entradas y salidas de material, energía usada, transporte, etc.
Los factores de emisión proveen un enlace que convierte estas cantidades en emisiones resultantes de gases de efecto invernadero.
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Los tipos de bases de datos que pueden ser usadas para calcular la hulla de carbono de un producto son:
●Bases de datos de ciclos de vida multisectoriales, comerciales o públicas.●Bases de datos específicas para la industria.●Fuentes de datos específicas por país.
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Calculando la huella
La ecuación de una huella de carbono de un producto es la suma de todos los materiales, energía y desperdicios a lo largo de todas las actividades en el ciclo de vida multiplicado por sus factores de emisión.
La huella de carbono de una actividad = datos de la actividad (masa/volumen/kWh/km)
x Factor de Emisión (CO2 por unidad)
28 de oct de 2011 4848
Cuando las emisiones de gases de efecto invernadero son calculadas para cada actividad, se convierten en CO2e con factores de potencial de calentamiento global (GWP).
Normalmente se requiere un balance de masa para asegurar que todas las entradas, salidas y desperdicio se cuenten.
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28 de oct de 2011 5050
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Primera fase de cálculo de emisiones de carbono
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Después de calcular las emisiones en cada paso, hay que deducir cualquier carbono almacenado durante el ciclo de vida.
La cantidad neta representa las emisiones totales de gases de efecto invernadero causado por cada material y proceso a lo largo del ciclo de vida, y la huella de carbono final del producto.
28 de oct de 2011 5353
En este caso para el Croissant es de 1,200 kg CO2e o 1.2 Kg CO2e por paquete de 12 croissants.
28 de oct de 2011 5454
Verificando incertidumbreEl análisis de incertidumbre en la huella de carbono de productos es una medida de precisión.
El objetivo es medir y minimizar incertidumbre en el resultado de la huella y mejorar la confianza en comparaciones y decisiones que son hechas en base a esta información.
28 de oct de 2011 5555
Cálculo del consumo de energía
Muchos procesos de manufactura son demandantes de altas cantidades energéticas, además de producción de CO2. Particularmente acero y aluminio demandan el 10% de la energía global.
La mayoría de los procesos demandantes en energía ocurren al inicio de la cadena de suministros: Producción de metales líquidos, ya sea de minerales o de desecho reciclado.
28 de oct de 2011 5656
El rendimiento (yield) describe la relación entre la cantidad de entrada y la de salida de un proceso.
El rendimiento en metales es la relación entre la cantidad de metal entrando al proceso con respecto a la que sale del mismo debido a operaciones secundarias.
Cualquier metal que no continua en la cadena de suministro es pérdida o requiere energía adicional para su procesamiento.
28 de oct de 2011 5757
Milford presenta un estudio con cuatro productos analizados desde el punto de vista energético:
1. 500 Kgs de acero para crear una barra de perfil tipo 'I'2. Un panel para la puerta de un auto3. Una lata de una bebida (sin la tapa)4. Un panel de aluminio de la cubierta del ala de un aeroplano.
28 de oct de 2011 5858
Tomando como ejemplo el caso de la lata de aluminio.
La hoja original del aluminio tiene menos de 0.3 milímetros de espesor y es enrollada y enviada a la línea de producción. La hoja es conformada en el cuerpo de la lata antes de ser lavada, recubierta y decorada.
Las latas de aluminio son internamente laqueadas antes del procesamiento final para el cuello y la base de la lata y las pruebas.
28 de oct de 2011 5959
Las etapas para conformado y recortado se consideran con ciertas pérdidas de corte planeadas; el lavado y decorado se consideran como procesos con pérdidas no planeadas.
El rendimiento total se estimó en 97% sin incluir pérdidas en vaciado ni suajado.
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Proceso Rendimiento % Energía final desalidaGJ/t
Energía primariade SalidaGJ/t
Emisiones desalida t CO2/t
Los procesos anteriores son los mismos que para el panel de un auto
Corte en cintas 96 0 0.1 0
Desenlazado ylubricación
100 0.4 1.1 0.06
Ahuecamiento 85 0.6 1.6 0,09
Construcción delcuerpo y recortado
98 3.6 11 0.61
Lavado 99 2.1 4.2 0.24
Recubrimiento 99.8 0.7 2 0.12
Decorado 99 4.4 8 0.46
Laqueado 99.8 4.1 6.8 0.39
Cuello 99.8 0.7 2 0.12
Reformado debase
99.8 0.2 0.5 0.03
Prueba 99.8 0.2 0.4 0.03
Empaquetado 99.8 0.4 0.9 0.05
28 de oct de 2011 6161La energía acumulada y la eficiencia acumulada del aluminio
28 de oct de 2011 6262
Resultados de casos de estudioespecificaciones
ResultadosGenerales
Producto Masa(Kg)
Entradareciclada(%)
EnergíaTotal(GJ)
Energía –Del metallíquido alproductofinal (GJ)
Emisiones de CO2- totales
Emisiones de CO2– Delmetallíquido alproductofinal (kgCO2)
Energía(GJ/tproducto)
Emisiones CO2
(t CO2/t)
Viga deperfil 'I'
500 20 11 1.4 790 110 23 1.6
Panel deaceropara lapuerta deuna auto
5.4 20 90.3 0.09 19 6 54 3.6
Panel dealuminiopara lapuerta deun auto
4.4 50 1 0.13 51 7 220 12
Lata dealuminio
13 50 2.7 0.5 140 20 210 11
Panel delala de unaeroplano
140 40 210 33 11000 1700 1500 78
28 de oct de 2011 6363
28 de oct de 2011 6464
Palabras Finales
La métrica aplicada a la sustentabilidad de procesos de manufactura proviene de los análisis de los ciclos de vida de productos y servicios globales y la determinación de los impactos ambientales.
Hay muchas recomendaciones, tanto de organizaciones internacionales, pública, privadas y no gubernamentales. Lo conveniente es contextualizar localmente.
28 de oct de 2011 6565
Aún hay mucho por hacer en la creación de modelos, estudios y análisis basados en metodologías y métricas de ingeniería, ambientales, sociales y económicas.
Involucra estudios físicos de materiales, energéticos y termodinámicos; además de manejo y creación de bases de datos confiables de acceso global y desarrollo de algoritmos para su análisis y visualización de resultados.
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●Corinne Reich-Weiser, Athulan Vijayaraghavan y David A Dornfeld. Metrics for sustainable manufacturing. Proceedings of the 2008 International Manufacturing Science And Engineering Conference. MSEC2008. October 7-10, 2008, Evanston, Illinois, USA
●Esty, Daniel C., Marc A. Levy, Tanja Srebotnjak, Alexander de Sherbinin, Christine H. Kim, and Bridget Anderson (2006). Pilot 2006 Environmental Performance Index. New Haven: Yale Center for Environmental Law & Policy.
●Global Reporting Initiative. Guía para la elaboración de Memorias de Sostenibilidad. Amsterdam, Holanda. 2006.
●"ISO 14001:2004, Environmental management systems -- Requirements with guidance for use," ISO, International Organization for Standardization (ISO), Geneva, Switzerland, 2004
Referencias
28 de oct de 2011 6767
Referencias
● Mark Goedkoop y Rnilde Spriensma. The Eco-indicator 99. A damage orientes method for Life Cycle Impact Assessment. Methodology Report. 22 Junio 2001.
● Mark Goedkoop et al. ReCiPe 2008. A life impact assessment method which comprises harmonised category indicators at the midpoint and the end level. Report I: Characterisation. First Edition. 2008
● PAS 2050:2008. Specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas emissions of goods and services. British Standards Initiative. 2008.
● Rachel L. Milford. The effects of yield on embodied energy and CO2 in four case study metal products. February 14, 2011
● Sha C. Fong and Che B. Joung. An Overview of a Proposed Measurement Infrastructure for Sustainable Manufacturing. The 7th Global Conference on Sustainable Manufacturing. National Institute of Standards and Technology.
28 de oct de 2011 6868
¡Gracias!