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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
TRABAJO DE TITULACIÓN
PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE
INGENIERO INDUSTRIAL
AREA
SISTEMAS PRODUCTIVOS
TEMA
“AUTOMATIZACIÓN DE LA LÍNEA DE TRASVASE
PARA EL LLENADO DE NITRÓGENO LÍQUIDO LIN
BACKUP EN UNA PLANTA CRIOGÉNICA, LINDE
ECUADOR S.A.”
AUTOR
MONSERRATE AMAIQUEMA MABEL JOSELYNE
DIRECTOR DE TESIS
ING. IND. CORREA MENDOZA PEDRO GUSTAVO, MSc.
GUAYAQUIL, MARZO 2021
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ANEXO XI.- FICHA DE REGISTRO DE TRABAJO DE TITULACIÓN
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TRABAJO DE TITULACIÓN
TÍTULO Y SUBTÍTULO: Automatización de la línea de trasvase para el llenado
de nitrógeno líquido Lin Backup en una planta
criogénica, Linde Ecuador S.A.
AUTOR(ES)
(apellidos/nombres):
Monserrate Amaiquema Mabel Joselyne
TUTOR(ES) (apellidos/nombres): Ing. Ind. Correa Mendoza Pedro Gustavo, MSc.
INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
UNIDAD/FACULTAD: INGENIERÍA INDUSTRIAL
MAESTRÍA/ESPECIALIDAD:
GRADO OBTENIDO: INGENIERÍA INDUSTRIAL
FECHA DE PUBLICACIÓN: MARZO 2021 No. DE PÁGINAS: 72
ÁREAS TEMÁTICAS: SISTEMAS PRODUCTIVOS
PALABRAS CLAVES/
KEYWORDS:
Automatización, nitrógeno líquido, instrumentación,
neumática, válvulas.
RESUMEN/ABSTRACT (150-250 palabras): El objetivo del presente trabajo de investigación es
la automatización de la línea de trasvase para el llenado de nitrógeno líquido LIN Backup en una
planta criogénica, Linde Ecuador S.A. para mejorar la ineficiencia del control y llenado del
tanque LIN Backup que se ejecuta de forma manual y local en planta en el desarrollo de la parte
operativa de la automatización. Mediante una metodología de trabajo descriptiva, explicativa y
observación estructurada de esta manera se describió de forma clara la situación actual para el
llenado del tanque LIN Backup y así diagnosticando las principales causas-raíces de la
ineficiencia del proceso de llenado, a través del Diagrama de Pareto se permitió conocer la
principal causa del problema siendo el retraso en la reposición del porcentaje de nivel del tanque
y así profundizar en el impacto económico de la importancia del suministro de nitrógeno de
instrumentación para el accionamiento de válvulas e instrumentación neumática obteniendo un
costo de $132.695,75 dólares. La inversión de la propuesta de solución es de $9.412,00 la
evaluación de la factibilidad económica del proyecto se lo cuantificó en un periodo de 12 meses
con un valor de la Tasa de retorno del 20,13% que es superior a la tasa descuento mensual y un
Valor Actual Neto de $1.980.861,58 que está por encima del valor de la inversión con un tiempo
de recuperación de la inversión de 0,10 considerando los flujos de efectivo es decir en el primer
mes.
ADJUNTO PDF: SI X NO
CONTACTO CON AUTOR/ES: Teléfono:
0991733790
E-mail:
CONTACTO CON LA
INSTITUCIÓN:
Nombre: ING. IND. MAQUILÓN NICOLA RAMÓN,
MG.
Teléfono: 04 2658478
E-mail: [email protected]
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ANEXO XII.- DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y DE AUTORIZACIÓN DE LICENCIA
GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO COMERCIAL
DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS
FACULTAD: INGENIERÍA INDUSTRIAL
CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL MODALIDAD SEMESTRAL
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO COMERCIAL DE LA OBRA
CON FINES NO ACADÉMICOS
Yo, MONSERRATE AMAIQUEMA MABEL JOSELYNE con C.I. No. 0932327992,
certifico que los contenidos desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es
AUTOMATIZACIÓN DE LA LÍNEA DE TRASVASE PARA EL LLENADO DE
NITRÓGENO LÍQUIDO LIN BACKUP EN UNA PLANTA CRIOGÉNICA, LINDE
ECUADOR S.A. son de mi absoluta propiedad y responsabilidad, en conformidad al
Artículo 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS
CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN*, autorizo la utilización de una
licencia gratuita intransferible, para el uso no comercial de la presente obra a favor de la
Universidad de Guayaquil.
Monserrate Amaiquema Mabel Joselyne
C.I. No. 0932327992
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ANEXO VII.- CERTIFICADO PORCENTAJE DE SIMILITUD
FACULTAD: INGENIERÍA INDUSTRIAL
CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL MODALIDAD SEMESTRAL
Habiendo sido nombrado ING. IND. CORREA MENDOZA PEDRO GUSTAVO, MSc. tutor del
trabajo de titulación certifico que el presente trabajo de titulación ha sido elaborado por
MONSERRATE AMAIQUEMA MABEL JOSELYNE, con mi respectiva supervisión como
requerimiento parcial para la obtención del título de INGENIERÍA INDUSTRIAL.
Se informa que el trabajo de titulación: AUTOMATIZACIÓN DE LA LÍNEA DE TRASVASE
PARA EL LLENADO DE NITRÓGENO LÍQUIDO LIN BACKUP EN UNA PLANTA
CRIOGÉNICA, LINDE ECUADOR S.A., ha sido orientado durante todo el periodo de ejecución
en el programa antiplagio URKUND quedando el 4% de coincidencia.
https://secure.urkund.com/old/view/93441482-502439-667025
Firmado electrónicamente por:
PEDRO GUSTAVO CORREA MENDOZA
Ing. Ind. Correa Mendoza Pedro Gustavo, MSc.
C.I. 0905846606
Fecha: 10/03/2021
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ANEXO VI. - CERTIFICADO DEL DOCENTE-TUTOR DEL TRABAJO DE
TITULACIÓN
FACULTAD: INGENIERÍA INDUSTRIAL CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL MODALIDAD SEMESTRAL
Guayaquil, 10 de marzo de 2021
Sr.
Ing. Ind. Marcos Santos Méndez, Mg.
DIRECTOR (A) DE LA CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Ciudad. -
De mis consideraciones:
Envío a Ud. el Informe correspondiente a la tutoría realizada al Trabajo de Titulación
AUTOMATIZACIÓN DE LA LÍNEA DE TRASVASE PARA EL LLENADO DE
NITRÓGENO LÍQUIDO LIN BACKUP EN UNA PLANTA CRIOGÉNICA, LINDE
ECUADOR S.A. del estudiante MONSERRATE AMAIQUEMA MABEL JOSELYNE,
indicando que ha cumplido con todos los parámetros establecidos en la normativa vigente:
El trabajo es el resultado de una investigación.
El estudiante demuestra conocimiento profesional integral.
El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento.
El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.
Adicionalmente, se adjunta el certificado de porcentaje de similitud y la valoración del
trabajo de titulación con la respectiva calificación.
Dando por concluida esta tutoría de trabajo de titulación, CERTIFICO, para los fines
pertinentes, que el estudiante está apto para continuar con el proceso de revisión final.
Atentamente,
Firmado electrónicamente por:
PEDRO GUSTAVO
CORREA MENDOZA
Ing. Ind. Correa Mendoza Pedro Gustavo, MSc.
C.I. 0905846606
Fecha: 10/03/2021
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ANEXO VIII.- INFORME DEL DOCENTE REVISOR
Guayaquil, 10 de marzo de 2021
Sr.
Ing. Ind. Marcos Santos Méndez, Mg.
DIRECTOR (A) DE LA CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Ciudad. -
De mis consideraciones:
Envío a Ud. el informe correspondiente a la REVISIÓN FINAL del Trabajo de Titulación
AUTOMATIZACIÓN DE LA LÍNEA DE TRASVASE PARA EL LLENADO DE
NITRÓGENO LÍQUIDO LIN BACKUP EN UNA PLANTA CRIOGÉNICA, LINDE
ECUADOR S.A. de la estudiante MONSERRATE AMAIQUEMA MABEL JOSELYNE. Las
gestiones realizadas me permiten indicar que el trabajo fue revisado considerando todos los
parámetros establecidos en las normativas vigentes, en el cumplimento de los siguientes aspectos:
Cumplimiento de requisitos de forma:
El título tiene un máximo de 21 palabras.
La memoria escrita se ajusta a la estructura establecida.
El documento se ajusta a las normas de escritura científica seleccionadas por la Facultad.
La investigación es pertinente con la línea y sublíneas de investigación de la carrera.
Los soportes teóricos son de máximo 5 años.
La propuesta presentada es pertinente.
Cumplimiento con el Reglamento de Régimen Académico:
El trabajo es el resultado de una investigación.
El estudiante demuestra conocimiento profesional integral.
El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento.
El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.
Adicionalmente, se indica que fue revisado, el certificado de porcentaje de similitud, la valoración
del tutor, así como de las páginas preliminares solicitadas, lo cual indica el que el trabajo de
investigación cumple con los requisitos exigidos.
Una vez concluida esta revisión, considero que el estudiante está apto para continuar el proceso de
titulación. Particular que comunicamos a usted para los fines pertinentes.
Atentamente,
Firmado electrónicamente por:
LUCY KATHERINE
Ing. Ind. Borja Mora Lucy Katherine, Mg
C.I. 0916369267
Fecha: 10/03/202
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Dedicatoria
A mi Dios Todopoderoso merecedor de toda la Gloria, la Honra y Alabanza porque todo
fue creado por medio de él y para él.
A mi familia, mis amados padres Ricardo Monserrate y Lorena Amaiquema a los cuales
honro por su amor, guía, consejo y sabiduría durante todo este proceso de mi formación
profesional. Quienes me han inculcado la honestidad y fidelidad a mis principios y valores.
A mi querido hermano, Ricardito por ser mi cómplice, compañero y mejor amigo en
darme su apoyo incondicional y motivación en todo momento.
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Agradecimiento
A mi Dios de la gloria quien reina con poder por su gran misericordia, gracia y amor
derramado sobre mí. A mi Señor Jesús por otorgarme la sabiduría, inteligencia y
entendimiento para poder culminar esta etapa de mi carrera profesional, sosteniéndome con
su mano poderosa para renovar mis fuerzas, ser mi seguridad y calmar mis miedos ante toda
dificultad.
A mi familia, mis padres, hermano, tíos, primos por enseñarme a estar firme con carácter
y a pesar de los duros momentos la gran familia que somos. Y no desmayar y perseverar en
mis metas y sueños para alcanzarlos.
A todos mis docentes que fueron parte de mi formación académica gracias a su empeño
y esfuerzo como profesionales en brindar lo mejor en sus conocimientos científicos y
herramientas de trabajo.
A mis amigos con quienes he formado una gran amistad a lo largo de la carrera
profesional, compartiendo bueno y felices momentos.
Y en especial mención al Ing. Joffre Haro, Ing. Diego Tipán y Téc. Gustavo Valencia por
darme la oportunidad y confianza en poder realizar el concerniente trabajo de titulación.
Además del apoyo y soporte técnico necesario que requerí dentro de la empresa Linde
Ecuador S.A.
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Índice General
No. Descripción Pág.
Introducción 1
Capítulo 1
Generalidades
No. Descripción Pág.
1.1. Antecedentes 2
1.1.1. Datos generales de la empresa. 2
1.1.2. Localización. 3
1.2. Identificación según código internacional industrial uniforme 3
1.3. Producto (o servicio) 3
1.4. Filosofía estratégica 3
1.4.1. Misión. 3
1.4.2. Visión. 4
1.5. Descripción general del problema 4
1.6. Formulación del problema 5
1.7. Objetivos 5
1.7.1. Objetivo general. 5
1.7.2. Objetivos específicos. 5
1.8. Justificativos 5
1.9. Marco teórico 6
1.9.1. Marco referencial. 6
1.9.2. Marco teórico. 7
1.10. Marco conceptual 9
1.11. Metodología del trabajo 10
1.11.1. Fuentes para la recolección de datos 11
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Capítulo II
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas
No. Descripción Pág.
2.1. Distribución de planta 12
2.2. Recursos productivos 14
2.3. Capacidad instalada de producción 16
2.4. Descripción del proceso 17
2.4.1. Diagrama de proceso de operación. 18
2.4.2. Diagrama de flujo de proceso. 19
2.4.3. Diagrama de recorrido. 21
2.5. Análisis foda de la empresa 21
2.5.1. Matriz foda. 22
2.6. Descripción específica del problema 23
2.7. Análisis de datos del problema 24
2.8. Diagramas causa – efecto 25
2.9. Diagrama de pareto 25
2.9.1. Técnica de los 5 porqué. 27
2.9.2. Impacto económico del problema. 27
2.9.3. Diagnóstico. 29
Capítulo III
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones
No. Descripción Pág.
3.1. Planteamiento de solución al problema 37
3.2. Costos de implementar la solución 34
3.3. Análisis y beneficios de la propuesta de solución (comparación de situación actual
versus propuesta) 34
3.4. Implementación de propuesta de solución 36
3.5. Factibilidad de la propuesta de solución 43
3.6. Tir (tasa interna de retorno) 43
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3.7. Tiempo de recuperación de inversión 45
3.8. Van (valor actual neto) 46
3.9. Conclusiones 47
3.10. Recomendaciones 48
Anexos 49
Bibliografías 55
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Índice de tablas
No. Descripción Pág.
1. Recursos productivos 14
2. Capacidad instalada de producción 16
3. Producción en toneladas 16
4. Caso de producción 16
5. Producción en toneladas 16
6. Ineficiencia del control y llenado del tanque LIN Backup 24
7. Matriz de frecuencia de diagrama de pareto 26
8. Técnica de los "5 por qué" 27
9. Cuantificación de costos una parada de planta 28
10. Costos de productos 28
11. Costos totales 28
12. Condiciones actuales de la instrumentación 38
13. Costo de implementación 34
14. Cuadro comparativo 34
15. Flujo de caja efectivo 44
16. Cálculo de TIR 45
17. Cálculo de PB 45
18. Cálculo de VAN 46
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Índice de figuras
No. Descripción Pág.
1. Distribución de planta. 12
2. Diagrama de proceso de operación. 19
3. Diagrama de flujo de proceso. 20
4. Diagrama de recorrido. 21
5. Análisis Foda. 22
6. Matriz Foda. 23
7. Diagrama causa-efecto. 25
8. Gráfico de pareto. 26
9. Instructivo de llenado de tanque D7332 LIN Backup. 33
10. Instructivo propuesto del proceso de llenado tanque D7332 LIN Backup. 36
11. Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup actual.
38
12. Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup actual
parte 2. 39
13. Señalización de instrumentación propuesta. 40
14. Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup
propuesto. 41
15. Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup
propuesto parte 2. 42
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Índice de anexos
No. Descripción Pág.
1. Ubicación geográfica Linde Ecuador S.A. 50
2. Proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido tanque Lin Backup 51
3. Listado de instrumentación 52
4. Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) propuesto del tanque Lin Backup 54
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ANEXO XIII.- RESUMEN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN
(ESPAÑOL) FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL MODALIDAD SEMESTRAL
“AUTOMATIZACIÓN DE LA LÍNEA DE TRASVASE PARA EL LLENADO
DE NITRÓGENO LÍQUIDO LIN BACKUP EN UNA PLANTA CRIOGÉNICA,
LINDE ECUADOR S.A.”
Autor: Monserrate Amaiquema Mabel Joselyne
Tutor: Ing. Ind. Correa Mendoza Pedro Gustavo, MSc.
Resumen
El objetivo del presente trabajo de investigación es la automatización de la línea de trasvase
para el llenado de nitrógeno líquido LIN Backup en una planta criogénica, Linde Ecuador
S.A. para mejorar la ineficiencia del control y llenado del tanque LIN Backup que se ejecuta
de forma manual y local en planta en el desarrollo de la parte operativa de la automatización.
Mediante una metodología de trabajo descriptiva, explicativa y observación estructurada de
esta manera se describió de forma clara la situación actual para el llenado del tanque LIN Backup y así diagnosticando las principales causas-raíces de la ineficiencia del proceso de
llenado, a través del Diagrama de Pareto se permitió conocer la principal causa del problema
siendo el retraso en la reposición del porcentaje de nivel del tanque y así profundizar en el
impacto económico de la importancia del suministro de nitrógeno de instrumentación para
el accionamiento de válvulas e instrumentación neumática obteniendo un costo de
$132.695,75 dólares. La inversión de la propuesta de solución es de $9.412,00 la evaluación
de la factibilidad económica del proyecto se lo cuantificó en un periodo de 12 meses con un
valor de la Tasa de retorno del 20,13% que es superior a la tasa descuento mensual y un
Valor Actual Neto de $1.980.861,58 que está por encima del valor de la inversión con un
tiempo de recuperación de la inversión de 0,10 considerando los flujos de efectivo es decir
en el primer mes.
Palabras claves: Automatización, nitrógeno líquido, instrumentación, neumática, válvulas.
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ANEXO XIV.- RESUMEN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN (INGLÉS)
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
CARRERA INGENIERÍA INDUSTRIAL
“AUTOMATION OF THE TRANSFER LINE FOR THE FILLING OF LIQUID
NITROGEN LIN BACKUP IN THE CRYOGENIC PLANT, LINDE ECUADOR
S.A”
Author: Monserrate Amaiquema Mabel Joselyne
Advisor: Ind. Eng. Correa Mendoza Pedro Gustavo, MSc.
Abstract
The objective of this research work is the automation of the transfer line for the filling of
liquid nitrogen LIN backup in the cryogenic plant, Linde Ecuador S.A. to improve the
inefficiency of the control and filling of the LIN backup tank that is executed manually and
locally in the plant in the development of the operational part of the automation. Through a
descriptive - explanatory work methodology and structured observation , the current
situation for the filling of the LIN backup tank was clearly described, and thus diagnosing
the main root causes of the inefficiency of the filling process, through the Diagram of Pareto
which allowed to know the main cause of the problem, being the delay in the replacement
of the tank level percentage, and thus deepen the economic impact of the importance of the
supply of instrumentation nitrogen for the actuation of valves and pneumatic
instrumentation, obtaining a cost of $ 132.695,75. The investment in the solution proposal
is $ 9.412,00 the evaluation of the economic feasibility of the project was quantified in a 12-
month period with a return rate of 20.13%, which is higher than the monthly discount rate
and Net Present Value of $ 1,980,861.58 which is above the value of the investment with a
payback time of the investment of 0.10 months considering the cash flows, that is, in the
first month.
Keywords: Automation, liquid nitrogen, instrumentation, pneumatics, valves.
Introducción
El presente trabajo tiene como propuesta la automatización de la línea de trasvase para el
llenado de nitrógeno líquido LIN Backup en una planta criogénica, Linde Ecuador S.A., la
automatización comprende la utilización de técnicas y equipos para manejar un proceso de
tal forma que el sistema sea autónomo, con poca o ninguna intervención de humana, a través
de mecanismo de medición y evaluación según las condiciones del proceso. Cuyo objetivo
es mejorar la ineficiencia del control y llenado del tanque LIN Backup que se ejecuta de
forma manual y local en planta y de esta manera ser un proceso optimo al suministrar de
forma oportuna e ininterrumpida nitrógeno de instrumentación al sistema para el
accionamiento de válvulas e instrumentación neumática.
El proyecto consta de tres capítulos, los cuales se describen a continuación:
En el capítulo I, se aborda las generalidades como antecedentes de la empresa,
descripción general del problema que lleva por motivo el presente trabajo, formulación del
problema una interrogante que se estructura de la idea de la investigación estableciendo así
el objetivo general y cuatros objetivos específicos para el desarrollo de la investigación
fundamentados con bases teorías, referenciales y conceptuales para sustentación del
planteamiento de la propuesta. Además, se establecen los aspectos metodológicos del trabajo
y las fuentes y técnicas para la recolección de datos.
En el capítulo II, se abordan el desarrollo de la situación actual de la empresa, capacidad
instalada de producción, descripción del proceso a través de diagramas de procesos de
operación, flujo de procesos y recorrido. Mediante herramientas de análisis causa raíz como
Diagrama de Ishikawa, Diagrama de Pareto identificar la principal causa raíz y concentrar
los esfuerzos en la mejora para proceso óptimo. En este capítulo se calcula el impacto
económico del problema actual dejando un diagnóstico de los factores inmersos a la
situación actual.
En el capítulo III, se presenta el planteamiento de la solución del problema con una
comparación de la situación actual versus la propuesta. La evaluación economía de la
inversión para la implementación de la propuesta a través de los indicadores financieros
como VAN, TIR y tiempo de recuperación de la inversión para obtener la factibilidad del
proyecto propuesto y llegar a enfatizar en las correspondientes conclusiones y
recomendaciones.
Capítulo I
Generalidades
1.1. Antecedentes
1.1.1. Datos generales de la empresa.
“LINDE ECUADOR S.A.”, perteneciente a “The Linde Group”, que se encuentra dentro
de las cinco empresas de gases comprimidos más grandes del mundo; posee plantas
productoras de gases en más de 30 países de Europa y América. Esta empresa concentra sus
esfuerzos en la producción de gases comprimidos y sus aplicaciones, así como electrodos
para soldadura. Actualmente constituye el proveedor de más de un millón de empresas en
todo el mundo.
Los gases industriales y medicinales juegan un papel esencial en el desarrollo de la
sociedad actual, por tal razón el objetivo principal de LINDE ECUADOR S.A., es ofrecer
al mercado gases comprimidos y mezclas de gases de excelente calidad, de una manera
segura y eficaz, trabajando activamente para optimizar su uso y desarrollar nuevas técnicas
de aplicación. Los gases comprimidos se usan prácticamente en todas las industrias y en la
mayoría de los procesos industriales. LINDE ECUADOR S.A., también comercializa gases
medicinales en hospitales y clínicas, así como ofrece el servicio de entrega de oxígeno
medicinal al domicilio del paciente (HOME CARE). Los gases especiales, en forma de gases
de alta pureza y mezclas, se usan en laboratorios de desarrollo e investigación, en procesos
de control de calidad y para calibración de instrumentos de medición.
Después de haber sido pionera en la primera unidad de separación de aire en 1902, Linde
se basa en una larga y rica herencia en rectificación criogénica. A lo largo de los años, la
empresa ha proporcionado un flujo constante de innovaciones de ingeniería en este
campo. Hasta el día de hoy, sigue a la vanguardia del negocio de separación de aire y
continúa avanzando y afinando este proceso clave para los clientes en más de 90 países de
todo el mundo.
El liderazgo se basa en una combinación de tecnologías de procesos innovadores,
componentes de última generación y servicios de ingeniería de extremo a extremo que se
extienden desde el diseño y la planificación hasta la construcción y la operación. Se fabrican
todos los componentes clave internamente para garantizar operaciones confiables y a bajo
costos. El amplio portafolio está diseñado para ofrecer el ajuste perfecto para todas las
necesidades de volumen, pureza, producto y rendimiento. Escala desde ASU en
contenedores y modularizadas hasta plantas diseñadas a medida, produciendo desde unos
pocos cientos de toneladas por día (tpd) hasta 5.500 tpd. Los niveles de pureza van de bajo
a ultra alto.
Los clientes confían en que la empresa cumple con los más estrictos estándares de salud,
seguridad, medio ambiente y calidad (HSEQ). También se benefician del ecosistema de
socios de confianza que combina las capacidades de adquisición global con las ventajas del
mercado local. (ENGINEERING, n.d.)
1.1.2. Localización.
Linde Ecuador S.A. en la Provincia de Guayas, ciudad de Guayaquil, Parroquia Ximena
cuenta con una Planta ASU (Unidad Separadora de Aire) ubicada en la Cooperativa 10 de
agosto, Vía las Esclusas Mz 9 calle 1, pasaje 12C SE Av. Raúl Clemente Huerta.
1.2. Identificación según código internacional industrial uniforme
La empresa Linde Ecuador S.A. pertenece según la Clasificación Industrial Internacional
Uniforme (CIIU) C2011.11 de operación principal “Fabricación de gases industriales o
médicos inorgánicos, licuados o comprimidos: gases elementales, aire líquido o comprimido
(oxígeno), gases refrigerantes, mezclas de gases industriales (gases carbónicos), gases
inertes como el dióxido de carbono (anhídrido carbónico), gases aislantes” (“Sistema Portal
de Información Superintendencia de Compañías,” n.d.).
1.3. Producto (o servicio)
En esta planta se realiza la producción de Gases Industriales tales como:
LOX Oxigeno Liquido
LIN Nitrógeno Líquido
LAR Argón Líquido
1.4. Filosofía estratégica
1.4.1. Misión.
Vivimos haciendo nuestro mundo más productivo cada día. A través de nuestras
soluciones, tecnologías y servicios de alta calidad, estamos logrando que nuestros clientes
tengan más éxito y ayuden a conservar nuestro planeta.
Generalidades 4
1.4.2. Visión.
Nuestra visión nos da dirección, articula lo que queremos alcanzar y enfoca nuestras
energías en alcanzar nuestra aspiración.
Nuestros valores y principios expresan lo que defendemos y nos diferencia de nuestros
competidores. Éstos están bien embebidos en nuestra organización y resuenan en todo lo
que hacemos, sin importar en qué parte del negocio o de la geografía estemos
1.5. Descripción general del problema
“LINDE ECUADOR S.A.”, perteneciente a “The Linde Group”, es una de las principales
empresas a nivel mundial dedicada a la generación y distribución de gases industriales
principalmente, Argón (AR), Nitrógeno (N), Dióxido de Carbono (Co2), Oxígeno (O2),
entre otros.
Actualmente en Linde Ecuador S.A. para el trasvase de nitrógeno líquido del tanque
principal LIN al tanque Lin Backup que es utilizado como nitrógeno de instrumentación.
Este nitrógeno de instrumentación es para el accionamiento de válvulas y para
instrumentación neumática general durante una parada de planta.
Esto se realiza de manera manual y local el operador debe mantener la supervisión y
control continuo durante la operación. Uno de los principales problemas es el retraso en la
reposición del nivel del tanque esto ocasiona que el tiempo de duración de llenado del tanque
sea mayor y las condiciones de operación del operador en la mayoría de los casos cambie
como la presión y el tiempo de enfriamiento de la bomba.
Se explica las principales acciones para realizar la operación de trasvase y llenado de
forma general ya que actualmente los operadores realizan diferentes maniobras de las
válvulas para este proceso. El operador abre la válvula manual de succión de la bomba Lin
Backup luego abre la válvula de retorno al tanque Principal de LIN. El operador abre la
válvula manual HV7350D a un 25 % para enfriar la línea esperando de 15 a 30 minutos y
así la bomba P7387 alcance una temperatura -120°C esto lo realiza para reducir el tiempo
de enfriamiento, pero se pierde producto. Abre la válvula manual de descarga de la bomba
LIN Backup para posteriormente abrir las válvulas de llenado superior e inferior
respectivamente del tanque. Enciende la bomba de Lin Backup y verifica que suba la presión
de la bomba LIN Backup (15 bar). El operador debe bajar la presión del tanque LIN Backup
a 8 bar desde la presión inicial del tanque mientras sucede esto existen pérdidas de producto
(Nitrógeno Líquido) por purga para bajar la presión ya que va dependiendo del tiempo que
el operador vaya ejecute en la actividad.
Generalidades 5
Esto varía en un tiempo de entre 20 minutos a 45 minutos dado a las condiciones de
operación el operador o condiciones ambientales. Luego el operador cierra la válvula manual
del retorno al tanque principal y llena el tanque LIN Backup hasta 3400 mmwc. El operador
procede a apagar la bomba LIN Backup y cierra las válvulas de llenado superior e inferior.
Este proceso se realiza en el momento que el nivel del tanque sea < = 45 % según los
parámetros de control.
1.6. Formulación del problema
Se formula la siguiente interrogante:
¿De qué manera automatizar la línea de trasvase para el llenado de nitrógeno líquido
logrará a la empresa Linde Ecuador S.A. alcanzar la eficiencia productiva?
1.7. Objetivos
1.7.1. Objetivo general.
Automatizar la línea de trasvase para el llenado de nitrógeno líquido LIN BACKUP en
una planta criogénica, Linde Ecuador S.A.
1.7.2. Objetivos específicos.
Describir de manera clara el proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido LIN
Backup.
Calcular el impacto económico que representan dichas pérdidas para Linde Ecuador S.A.
Evaluar la factibilidad económica y financiera de la propuesta
Plantear la parte operativa de la automatización con los instrumentos necesarios para el
proceso óptimo.
1.8. Justificativos
El presente estudio para realizarse se da por la necesidad de conocer por parte de la
empresa productora y distribuidora de gases industriales, Linde Ecuador S.A. evaluar el
impacto económico del riesgo de pérdidas monetarias por la actual ineficiencia del proceso
manual y local del trasvase llenado de nitrógeno líquido al tanque LIN Backup.
La automatización de la línea de trasvase y llenado de nitrógeno líquido de LIN Backup
consiste en una serie de válvulas de control neumáticas, sensores, etc. para el proceso.
Permitiendo la oportuna e ininterrumpido suministro del nitrógeno líquido como gas de
instrumentación frente a las paradas de producción. Es por esto que permitirá mejorar
continuamente la eficiencia del proceso y calidad del producto que es utilizado en planta.
Generalidades 6
1.9. Marco teórico
1.9.1. Marco referencial.
En el último lustro se demuestra que la automatización industrial ha sido desarrollada
como el motor que impulsa y motiva a invertir en tecnología que serán usadas en los
procesos productivos para que alcancen una mayor competitividad a nivel local, nacional,
regional e internacional.
La principal razón de automatizar es el incremento de la productividad,
ello se logra racionalizando las materias primas e insumos, reduciendo los
costos operativos, reduciendo el consumo energético, incrementando la
seguridad de los procesos, optimizando el recurso humano de la empresa y
mejorando el diagnóstico, supervisión y control de calidad de la producción.
(Velásquez, n.d.)
Según el estudio realizado por los autores (Albuja Sánchez & Sánchez Gómez, 2014)
Albuja Sánchez Byron Mauricio, Sánchez Gómez Elizabeth Verónica en la ciudad de
Sangolquí en el año 2014 con el tema “Diseño e implementación de un sistema de
automatización y control para la purificadora de aceite de la unidad 3 de generación de la
central termoeléctrica Guangopolo”. En el cual planteó que el sistema de automatización y
control de la purificadora libera a los operadores estén en constante supervisión y
manipulación de esta, las alarmas instaladas permitirán una mayor confiabilidad del sistema
y tener un mayor ceñimiento de las posibles fallas del proceso. La automatización reducirá
las pérdidas de aceites no deseadas (desechos) como del impacto económico de la empresa.
El estudio realizado por el autor (Rincón Adame, 2016) Hugo Ernesto Rincón Adame
con el tema “Automatización De Un Sistema De Pruebas Para Válvulas En El Sector
Metalúrgico” en el año 2016, muestra que en la empresa Metacol S.A se realizan pruebas de
hidrostática en estructura y estanqueidad donde el operario en una actividad repetitiva
manipula pulsadores para realizar el cambio de giro de un motor eléctrico, de esta forma
puede abrir y cerrar cíclicamente una válvula. La intervención de la automatización a través
de un PLC con una interfaz gráfica permite al operario que tenga un control sobre las pruebas
ya que la pantalla almacena los datos mostrando y guardando información relevante durante
las pruebas como el número de ciclos y el tiempo de cerrado donde hay rangos de presión
para la detección de fallos. Dándole al operario mayor confiabilidad de las pruebas
presentadas. Del mismo modo la interacción hombre máquina con herramientas tecnológicas
Generalidades 7
dan beneficios a un mejor entorno laboral y mayor seguridad de las maniobras realizadas
desde la pantalla y así reduciendo los errores.
Por otro lado el estudio por el autor (Numpaque, 2016, p. 9) Andrés Mauricio Avendaño
Navarro, denominado “Diseño y propuesta de implementación de un sistema de
Automatización y Supervisión para el proceso de dosificación en la fabricación de
margarinas” explica que la implementación de la automatización y supervisión del proceso
de dosificación de materia prima para la fabricación de margarinas potencializara la
producción de margarinas, puesto que contara con líneas de proceso simultaneo que
minimizaran los tiempo de producción y triplicara la producción; estas cumplen con
estándares sanidad y de calidad. El sistema de supervisión SCADA permitirá tener reportes
en tiempo real del comportamiento del proceso de dosificación de materia prima para la
fabricación de margarina lo cual permite tener un control en cuanto a materias primas pues
determinara que tanto producto se ha fabricado y las materias utilizadas y se podrá realizar
con base en ello informes de gastos y ganancias en cada uno de los procesos de dosificación,
también permitirá establecer niveles de calidad necesarios para cada uno de los subprocesos
que se involucren para la producción, rápida y eficaz de la margarina.
1.9.2. Marco teórico.
Diagrama de Causa y Efecto.
El diagrama de causa y efecto sirve para realizar diagramas visuales permite organizar,
priorizar y procesar mejor las informaciones, de manera que se puedan integrar con más
facilidad en la base de conocimientos previos. Según (Pacheco, 2019) describe las diversas
aplicaciones del diagrama de Ishikawa en una variedad de contextos, como los siguientes:
Detectar causas que sean verdaderas sobre una cierta circunstancia y paralelamente
facilita que se logren agrupar por categorías
Contribuir a hacer mejor los procesos
Beneficiar la calidad de pensamiento por parte del conjunto, lo que es de gran
impulso en los aportes de ideas
Simplificar las relaciones que hay entre las causas y efectos de un proceso
Afianzar las ideas de los competidores en relación con ciertas ocupaciones enlazadas
a un desarrollo de calidad
Comprar una perspectiva globalizada y estructurada sobre una circunstancia, gracias
a la ejecución de identificación de un grupo de componentes básicos
Diagrama de Pareto.
Generalidades 8
El diagrama de Pareto su principio está representado como la regla 80/20, que concluye
que el 80% de las consecuencias se deben al 20% de las acciones totales. Este diagrama es
una gráfica que organiza valores, los cuales están separados por barras y organizados desde
el mayor valor al menor, en una posición que va de izquierda a derecha.
Esta gráfica facilita conceder un orden de preferencias para la toma de elecciones de una
organización y saber cuáles son los inconvenientes más graves que se tienen que solucionar
primero. Su finalidad, es llevar a cabo visibles los inconvenientes reales que afectan el lograr
los objetivos de la compañía y achicar las pérdidas que esta tiene.
Automatización
La automatización implica la utilización de técnicas y equipos para el
gobierno de un proceso industrial, de modo tal que el sistema funcione de
forma autónoma, con poca o ninguna intervención humana, mediante
mecanismos de medición y evaluación de las normas de producción que
permita asegurar las condiciones del proceso.(Br. Hernández & Br.
Rodríguez, 2004, p. 25)
Partes de la automatización
En tal sentido, un sistema automatizado consta de dos partes principales:
La Parte Operativa que son los elementos que actúan directamente sobre el
proceso, tales como los accionadores de las máquinas o motores,
compresores, válvulas, transmisores de presión, bombas, etc., y La Parte de
Mando la cual es el centro del sistema basado en la tecnología programada,
que se encarga de la toma de decisiones y de establecer el lazo de
comunicación con todos los constituyentes del proceso automatizado, un
ejemplo de ello son los autómatas programables.(Br. Hernández & Br.
Rodríguez, 2004, p. 25)
Diagrama de tuberías e instrumentación
Un P&ID es lo que se define como un diagrama de tuberías e instrumentación (DTI)
también conocido del idioma inglés como piping and instrumentation
diagram/drawing (P&ID) y es un diagrama que muestra el flujo del proceso en las
tuberías, así como los equipos instalados y el instrumental. Estos diagramas están
compuestos por una serie de símbolos que permitirán identificar todos los componentes
que conforman un proceso, como tuberías, número de líneas de tubería y sus
dimensiones, valvulería, controles, alarmas, equipos, niveles, presostatos, drenajes,
purgas, bombas, etc.(“Qué Es Un P&ID,” n.d., p. 1)
Generalidades 9
1.10. Marco conceptual
Productividad
Se refiere a la relación entre los recursos utilizados “tiempo” utilizados y
las unidades producidas por hora. Por lo tanto, se puede deducir que la
productividad no sólo se relaciona con el trabajador, sino también con otros
factores. Adicionalmente el principal indicador del mejoramiento de la
productividad es una relación decreciente entre el insumo y el producto
realizado, así como una calidad con que se realizan las
operaciones.(Chamba, 2019, p. 5)
Líquido criogénico
“Gas licuado con punto de ebullición menor a -90°C (-130°F) a 101 kPa (14.7 psi)”
(PUBLICA, 2004, Chapter XIX).
Presión
Presión es la fuerza aplicada a la unidad de área, en SI-sistema es N/m2, de
donde 1 N/m2 = 1 Pa (Pascal). En la industria de gas europea, se prefiere la
unidad de presión en bar, de donde 1 bar = 105 Pa = 100 kPa. La ventaja es
que la presión atmosférica es aproximadamente de 1 bar. En el Reino
Unido, sin embargo, se utiliza la unidad de presión psi, es decir, libras por
pulgadas al cuadrado. Un 1 bar = 14,5 psi (Lenneskog, 1995, p. 42).
Temperatura
“Es la condición de un cuerpo que determina la transferencia de calor a otros cuerpos”
(Gases, n.d.).
Tanque de almacenamiento o tanque estacionario
“Es un tanque criogénico estacionario, para almacenamiento de líquido criogénico”
(PUBLICA, 2004, Chapter XIX).
Venteo de producto
“Eliminación del producto gaseoso del envase abriendo la válvula de descarga del
producto” (PUBLICA, 2004, Chapter XIX).
Válvulas de control
En el control automático de los procesos industriales, la válvula de control
juega un papel muy importante en el bucle de regulación. Realiza la función
de variar el caudal de fluido de control que modifica, a su vez, el valor de la
variable medida, comportándose como un orificio de área continuamente
variable.(Creus Solé, 2010, p. 381)
Generalidades 10
Manómetros
“Es un instrumento de medida de la presión en fluidos (líquidos y gases) en circuitos
cerrados. Miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica,
llamándose a este valor, presión manométrica” (Areatecnologia, n.d.).
Actuador neumático
“El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para
activar a un elemento final de control como lo son las válvulas”(“Actuadores,” n.d., p. 1).
Posicionador
Un posicionador de válvula es básicamente un dispositivo que sensa tanto la señal de un
instrumento (controlador) como la posición del vástago de una válvula. Su función principal
es la de asegurar que la posición de este vástago corresponda a la señal de salida del
controlador o regulador.(“Los Posicionadores de Valvulas: Conceptos Claros y Definitivos,”
n.d.)
Solenoide
“Un solenoide es alambre conductor devanado en forma de bobina helicoidal apretada,
de muchas vueltas. Una corriente en este alambre producirá un fuerte campo magnético
dentro de la bobina”(“Solenoide,” n.d.).
1.11. Metodología del trabajo
La metodología aplicada en este estudio es, descriptiva explicativa y cuantitativa donde
se toma en consideración el estado de conocimiento alrededor del objeto de estudio para
saber los sucesos, y hábitos predominantes en cuestión a través de la descripción de las
acciones, procesos y personas de la línea de llenado para el trasvase de nitrógeno líquido.
Descriptivas: Según (Paneque & Habana, 1998, p. 12) sirven para analizar cómo es y
cómo se manifiesta un fenómeno y sus componentes. Permiten detallar el fenómeno
estudiado básicamente a través de la medición de uno o más de sus atributos.
Los hechos que conforman el problema de investigación, como:
1. Establecer las características demográficas de las unidades investigadas (número de
población, distribución por edades, nivel de educación, etc.).
2. Identificar formas de conducta, actitudes de las personas que se encuentran en el
universo de investigación (comportamientos sociales, preferencias, etc.)
3. Establecer comportamientos concretos.
4. Descubrir y comprobar la posible asociación de las variables de investigación.
Generalidades 11
Explicativas: Los estudios explicativos parten de problemas bien identificados en los
cuales es necesario el conocimiento de relaciones causa- efecto. En este tipo de estudios es
imprescindible la formulación de hipótesis que, de una u otra forma, pretenden explicar las
causas del problema o cuestiones íntimamente relacionadas con éstas.
1.11.1. Fuentes para la recolección de datos.
La observación directa del fenómeno en estudio es una técnica bastante objetiva de
recolección; con ella puede obtenerse información aun cuando no existía el deseo de
proporcionarla y es independiente de la capacidad y veracidad de las personas a estudiar;
por otra parte, como los hechos se estudian sin intermediarios, se evitan distorsiones de los
mismos, sin embargo, debe cuidarse el entrenamiento del observador, para que la
observación tenga validez científica.(Bautista, 2009)
a. Observación Estructurada: Se observan los hechos estableciendo de antemano qué
aspectos se han de estudiar.
b. Observación no estructurada: Consiste en recoger y anotar todos los hechos que
sucedan en determinado momento sin poseer guía alguna de lo que se va a observar
(Bautista, 2009).
Según el medio utilizado se llevará una observación estructurada realizada en in situ de
la planta ASU en la línea de trasvase para el llenado de nitrógeno líquido. De esta manera
permitirá recolectar información respecto al proceso y conductas de los operadores.
Los aspectos para estudiar en la observación serán identificados con las tareas específicas
para el llenado control y operación de los tanques Backups soportados en el Instructivo
Llenado y Control Tanques Lin Backup y Lox Backup de la empresa Linde Ecuador S.A.
La ejecución de la observación permitirá verificar información que lleve a la preparación
de una entrevista donde se resuelvan interrogantes concernientes al proceso como la toma
del tiempo del método actual de trabajo.
Para consolidar la fundamentación teórica del presente estudio se utilizará como textos
de consulta tales son: tesis, revistas, artículos científicos y páginas web. Con el objetivo de
emplear las herramientas necesarias para el desarrollo del estudio propuesto.
Capítulo II
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas
2.1. Distribución de planta
A continuación, se muestra la distribución de planta de la empresa Linde Ecuador S.A.
con la disposición de equipos para el proceso de producción de frio que se construyen dentro
de una caja con apariencia de torre, denominada caja fría, separación del aire, es decir, el
aire líquido se separa en oxígeno, argón y nitrógeno dentro de las columnas de destilación,
salas de controles de las variables del proceso, tanques de almacenamiento y espacios
comunes dentro de una instalación productiva.
Figura 1 Distribución de Planta. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por Autor
Se detalla el significado de cada señalización de la Distribución de Planta de la figura 1.
1. Filtrador de aire
2. Cuarto MAC/BAC
3. Spray Cooler
4. Tamices moleculares
5. Turbina
6. Doble columna Linde
7. Intercambiador de calor
8. LOX
9. LOX
10. LIN
11. GOX
12. LIN Backup
13. LAR
14. LOX Backup
15. Cisterna
16. Cuarto de balanza
17. Fan Ejector
18. Estación de llenado LOX
19. Estación de llenado LIN
20. Estación de llenado LAR
21. Salsa
22. Sistema de bombas
23. Sistema de bombas
24. MCC
25. Sala de control
26. Edificio Administrativo
27. Baños
28. Dormitorios
29. Taller mecánico
30. Garita
31. Subestación eléctrica
32. Centro de acopio
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 14
2.2. Recursos productivos
Se describen a continuación en la tabla 1 los principales recursos productivos de la
empresa Linde Ecuador S.A.
Tabla 1 Recursos Productivos
Equipos y
Maquinarias
Procedencia/Fabricante Características
técnicas
Uso
COMPRESOR
MAC
CAMERON Modelo:
6R3MSGE-5AD
Fluido: Aire
Flujo: 15900
Nm3/h
Presión: 1-6.5
bar
Motor: LDW
Lloyd
Dynamowerke
Voltaje: 13800 V
Corriente: 180
Amp
Potencia: 3700
KW
RPM: 3583
Se utilizan para el
aire y reciclo
COMPRESOR
BAC
CAMERON Modelo:
6R3MSGE-5AD
Fluido: Aire
Flujo: 15900
Nm3/h
Presión: 1-6.5
bar
Motor: LDW
Lloyd
Dynamowerke
Voltaje: 13800 V
Corriente: 180
Amp
Potencia: 3700
KW
RPM: 3583
Se utilizan para el
aire y reciclo
TURBINA X3471 ACD.CRYO Modelo: TC-3000
Fluido: aire
Flujo: 12985
Nm3/h
Temperatura de
entrada: -61.5°C
Temperatura de
salida: -154.5°C
Se utilizan para
producir frio
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 15
Revoluciones:
64325 RPM
TAMICES
MOLECULARES
LINDE AG
ENGINEERING
DIVISION
Serie: 1319Y
Fluido: aire
Flujo: 15900 –
20400 Nm3/h
Presión: 5 bar
Temperatura max:
220°C
Temperatura min:
-29°C
Purificar el aire
de las impurezas
(polvo, dióxido de
carbono,
hidrocarburos,
etc.)
TANQUE
HORIZONTAL
INOXCVA Modelo:
H26104E
Producto: LIN
Max. Presión de
trabajo permitida:
4.1 kg/cm2(g)
Temp. De trabajo:
-196°C
Tanque de
almacenamiento
para productos
criogénicos
BOMBAS
CRIOGENICAS
CRYOSTAR S.A.S. Modelo:
FE930.01
Producto: LIN
Temp.: -196°C
Máxima presión
de trabajo a
temperatura
ambiente: 40 bar
Revoluciones:
7330 RPM
Densidad: 0.812
kg/dm3
Flujo: 380 l/min
Transporte de
líquidos
criogénicos
TANQUE
VERTICAL
INOXCVA Modelo:
V1018EC
Fluido de
operación: LIN
Presión: 18,633
kg/cm2(g)
Temperatura:
-196 + 40°C
Capacidad de
litros neto: 9.909
Capacidad de
litros bruto:
10.430
Tanque de
almacenamiento
para productos
criogénicos
Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborada por Autor
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 16
2.3. Capacidad instalada de producción
La capacidad instalada de producción de la planta ASU de la empresa Linde Ecuador
S.A. en condiciones óptimas es la siguiente:
Tabla 2 Capacidad instalada de producción
Aire
Nm3/h
Gan
Nm3/h
Lox
Nm3/h
Lin
Nm3/h
Lar
Nm3/h
Gox
Nm3/h
Total
líq.
15900 4900 1500 800 113 -84 2349 Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborada por Autor
Producción por día:
Lox: 1500 Nm3/h*24 horas = 36000 Nm3/día
Lin: 800 Nm3/h * 24 horas = 19200 Nm3/día
Lar: 113 Nm3/h * 24 horas = 2712 Nm3/día
Gox: 1416 Nm3/h * 24 horas = 33984 Nm3/día
Cuadro de producción en toneladas
Tabla 3 Producción en toneladas
Producción por día
Lox 51 tons/día
Lin 24 tons/día
Lar 5 tons/día
Gox 49 tons/día
Total 129 tons/día Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborada por Autor
Se presenta el caso de producción diaria siendo la capacidad real de producción bajo las
condiciones de ingreso de flujo de masa (aire) como la demanda del mercado.
Tabla 4 Caso de producción
Aire
Nm3/h
Lox
Nm3/día
Lin
Nm3/día
Lar
Nm3/día
Gox
Nm3/día
Gan
Nm3/día
13560 26400 31200 2280 1022 - Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborada por Autor
Producción en toneladas del caso diario de producción.
Tabla 5 Producción en toneladas
Producción por día
Lox 38 tons/día
Lin 39 tons/día
Lar 4 tons/día
Gox 35 tons/día
Total 116 tons/día Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborada por Autor
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 17
2.4. Descripción del proceso
El presente proceso consiste en el trasvase y llenado de Nitrógeno Líquido desde el tanque
Tanque LIN Principal D7331 al tanque LIN Backup D7332 de modo manual.
Posteriormente este se convertirá en GAN (nitrógeno gaseoso) es usado como nitrógeno
de instrumentación, el suministro del LIN Backup es para los dispositivos neumáticos de
planta y demás punto de consumo tales son:
- Cold Box Y3210 y para Cold Box de Intercambiador Principal Y3110
- Sellos en las bombas de: LOX IC P3568 A/B, de transferencia a Semitrailers P7167
(LOX) P7367 (LIN) y P7567 (LAR), de Argón P4565 – P4566.
- Cajas Frías en los ingresos de Productos a Tanques, y en las cajas frías de salida de
productos desde los tanques.
- Válvulas de Tamices Moleculares.
- Gas de purga para conservar las celdas de los analizadores AT9350 AT9351
AT9370.
- Gas de sello en turbina de expansión X3471
- Gas de sello en Compresor Principal C1161 y Reciclo de Aire C1461
- Gan en general para el accionamiento de válvulas y para instrumentación neumática.
El operador se dirige al tanque LIN Backup y verifica el nivel si este se encuentra en un
porcentaje < = 45 %, entonces el operador ejecuta la operación de trasvase y llenado.
El operador se dirige al área del tanque LIN principal abriendo la válvula manual de
succión HV 7391 de la bomba LIN Backup P7387 luego abre la válvula de retorno HV 7390
al tanque Principal de LIN D7331. El operador se dirige al sistema de válvulas del tanque
LIN Backup y abre la válvula manual HV7350D a un 25 % para enfriar la línea esperando
de 15 a 30 minutos y así la bomba P7387 alcance una temperatura -120°C. Verificando con
el sensor de temperatura infrarrojo posterior a esto cierra la válvula manual HV7350D.
El operador se dirige al área del tanque LIN principal y abre la válvula manual HV 7393
de descarga de la bomba LIN Backup P7387. Luego abre las válvulas de llenado superior e
inferior V7353, V7351 del tanque LIN Backup.
Estando en el sitio el operador verifica la presión inicial (PI7332) del tanque LIN Backup
si es > 8 bar bajar la presión abriendo la válvula HV7359 una vez alcanzada la presión cierra
la válvula. Se dirige el operador al área del tanque LIN principal y enciende la bomba de
LIN Backup P7387 verificando que suba la presión de la bomba (15 bar).
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 18
Luego el operador cierra la válvula manual HV 7390 del retorno al tanque D7331
principal y llena el tanque LIN Backup hasta 3400 mmwc. (LIT 7332.2). El operador durante
este tiempo verifica el nivel del llenado continuamente y procede apagar la bomba LIN
Backup P7387 y cierra las válvulas HV 7391 y finalmente se dirige al área del tanque LIN
Backup y cierra las válvulas manuales V7353 y V7351 de llenado del D7332 superior e
inferior.
Los controles del tanque LIN Backup por el operador cuando la planta está detenida y
cuando esté en funcionamiento es verificar que la presión del tanque se mantenga en 8 Bar
(PI7332=8Bar) y que el nivel se mantenga mínimo en 45% (LI7232, 2); de lo contrario
reponer el nivel.
2.4.1. Diagrama de proceso de operación.
Se presenta a continuación el diagrama de operaciones del proceso donde se muestran de
como suceden tan solo las principales operaciones e inspecciones.
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 19
Figura 2 Diagrama de proceso de operación. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado
por el autor
2.4.2. Diagrama de flujo de proceso.
A continuación, se muestra el diagrama de flujo de proceso para el trasvase y llenado de
nitrógeno líquido al tanque LIN Backup.
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 20
Figura 3 Diagrama de flujo de proceso. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el
autor
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 21
2.4.3. Diagrama de recorrido.
A continuación, se presenta el diagrama de recorrido de la línea de trasvase y llenado de
nitrógeno líquido del tanque LIN Backup.
Figura 4 Diagrama de recorrido. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
2.5. Análisis Foda de la empresa
El análisis FODA tiene como objetivo el identificar, analizar y desarrollar los factores
internos como las Fortalezas y Debilidades de una empresa, así como los factores externos
como son las Oportunidades y Amenazas y de esta manera desarrollar el mejor plan
estratégico para maximizar el potencial de las Fortalezas y Oportunidades y minimizando
las Debilidades y Amenazas.
A continuación, se presenta en la figura 5 el análisis Foda de la empresa Linde Ecuador
S.A.
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 22
Figura 5 Análisis FODA. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
2.5.1. Matriz Foda.
Se presenta el desarrollo de las principales estrategias del análisis Foda en la siguiente
matriz.
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 23
Figura 6 Matriz FODA. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
2.6. Descripción específica del problema
El tanque LIN Backup D7332 es un tanque de almacenamiento de nitrógeno líquido con
la función de ser un nitrógeno de instrumentación que permita el accionamiento del sistema
de control neumático de la planta como una fuente ininterrumpida cuando se presentan las
paradas de planta.
La capacidad del tanque LIN Backup D7332 es de 8 toneladas teniendo una duración
aproximadamente de 24 horas como suministro de nitrógeno instrumentación para el
accionamiento de válvulas e instrumentación neumática de la planta. Uno de los controles
importantes del tanque LIN Backup es el nivel del llenado el mismo que debe tener una
reposición cuando alcance un nivel del 45%.
Actualmente el proceso de llenado del tanque LIN Backup D7332 es ejecutado por los
operadores de planta los cuales realizan diferentes maniobras para esta operación, teniendo
como factores importantes para este proceso el tiempo de duración y los parámetros de
trabajo.
El sistema de trasvase y llenado del tanque LIN Backup D7332 es manual lo que hace
incurrir en las fallas o errores humanos por lo que ciertas operaciones del proceso son de
forma concurrente. El operador debe mantener su atención prevista en cuanto al nivel del
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 24
tanque para su reposición oportuna actualmente este es una de las principales causas por el
cual es ineficiente el proceso de control y llenado del tanque.
Existen algunos eventos que se presentan al ejecutar la actividad, el operador establece
sus parámetros de trabajo como la presión del tanque. La presión de trabajo debe ser 8 bar
caso contrario el operador debe bajar la presión del tanque. Para esto el tiempo de duración
es muy variante es decir de acuerdo con las condiciones del operador y ambientales.
Durante este proceso se evidencia que existen pérdidas de producto (nitrógeno líquido)
como en los siguientes puntos: el operador debe esperar hasta que se enfrié la bomba P7387
hasta -120°C teniendo un tiempo aproximado de media hora. En este caso el operador enfría
la línea antes de encender la bomba abriendo la válvula manual HV 7350D en un 25% y así
reducir el tiempo en un aproximado de 15 minutos venteando producto al ambiente. Sino se
espera el tiempo especificado de la bomba para su enfriamiento puede causar fallas internas
en la bomba al no cumplir las condiciones seguras de funcionamiento.
Como se puede apreciar en la descripción de los detalles en base al problema a lo largo
de la operación de trasvase y llenado del nitrógeno líquido al tanque LIN Backup el operador
incurre en los errores o fallas cada vez que se realiza el llenado siendo un proceso poco
eficiente. Causando posibles problemas sino se mantiene el nivel del tanque en 3400 mmwc
(92,2%; 7364 kg) para suministrar el nitrógeno instrumentación al sistema neumático de la
planta general durante las paradas de planta como el gran impacto económico sino se
satisface la demanda.
2.7. Análisis de datos del problema
Mediante la descripción específica del problema para el trasvase y llenado del tanque
LIN Backup se registra las principales causas de una frecuencia de cinco llenados en base a
la investigación de campo y entrevista realizada en la planta ASU de Linde Ecuador S.A.
Tabla 6 Ineficiencia del control y llenado del tanque LIN Backup
Problema: Ineficiencia del control y llenado del tanque LIN Backup
Causas Frecuencia
Retrasos en la reposición del porcentaje de nivel del tanque 5
No bajar la presión del tanque a lo especificado 3
No se espera el tiempo de enfriamiento de la bomba
especificado
2
Fuga de producto 1
Condiciones climáticas en que se debe realizar el llenado 2
No se sigue el instructivo en el control del tanque LIN
Backup
4
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 25
Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
2.8. Diagramas causa – efecto
El diagrama Causa – Efecto es una herramienta de análisis que permite organizar,
priorizar y procesar mejor las principales causas de la Ineficiencia del proceso de trasvase y
llenado del tanque LIN Backup. Agrupándolas por categorías en este caso Maquinarias,
Medio Ambiente, Mano de Obra y Método. A continuación, se presenta en la figura 7 el
diagrama Causa – Efecto.
2.9. Diagrama de pareto
En la siguiente matriz de frecuencia de Diagrama de Pareto se presenta las principales
causas de la ineficiencia del proceso de trasvase y llenado del tanque LIN Backup. Ordenado
de mayor a menor según el número de frecuencia con respectivo porcentaje en este caso los
presentados en los llenados del tanque LIN Backup.
Figura 7 Diagrama Causa-Efecto. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 26
Tabla 7 Matriz de Frecuencia de Diagrama de Pareto
Causas Frecuencia %
Frecuencia
Frecuencia
acumulada
% Frecuencia
acumulada
Retrasos en la
reposición del
porcentaje de nivel del
tanque
5 29% 5 29%
No se sigue el
instructivo en el control
del tanque LIN Backup
4 24% 9 53%
No bajar la presión del
tanque a lo especificado
3 18% 12 71%
No se espera el tiempo
de enfriamiento de la
bomba especificado
2 12% 14 82%
Condiciones climáticas
en que se debe realizar
el llenado
2 12% 16 94%
Fuga de producto 1 6% 17 100%
Total 17 100%
Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
Figura 8 Gráfico de Pareto. Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 27
En la figura 8 del Grafico de Pareto se puede visualizar casi el 80% de las consecuencias
están concentradas en; el retraso de la reposición del porcentaje de nivel del tanque (29%),
No se sigue el instructivo en el control del tanque LIN Backup (24%) y No se baja la presión
del tanque a lo especificado (18%). Perteneciente a la categoría Mano de Obra esto
demuestra que todos los esfuerzos de mejora deben estar enfocados a los operadores y su
operación.
2.9.1. Técnica de los 5 porqué.
Con el desarrollo de la técnica de los “5 porqué” a través de la entrevista realizada en
campo a los operadores de planta. Se profundiza en las razones de forma clara y especifica
del retraso en la reposición del nivel del porcentaje de nivel del tanque.
Tabla 8 Técnica de los "5 por qué"
Análisis Causa- raíz
Categoría Causa Técnica de los “5
porque”
Razones
Mano de
obra
Retrasos en la
reposición del porcentaje
de nivel del tanque
¿Por qué hay retrasos en
la reposición del porcentaje
del nivel del tanque?
Es una
operación
manual que se
ejecuta en
planta y
requiere del
operador para
la supervisión
y control.
Frente a un
diseño de
planta
automatizada
Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
2.9.2. Impacto económico del problema.
El análisis del impacto económico se referencia en la investigación de campo de la Planta
ASU de Linde Ecuador S.A. del proceso manual de trasvase y llenado del tanque LIN
Backup que se realiza actualmente. Como se evidencia la causa- raíz es la operación manual
de la que requiere la supervisión y control del operador para el llenado del tanque LIN
Backup. Generando como consecuencias el no poder suministrar de forma ininterrumpida
el nitrógeno instrumentación a la planta cuando se presentan las paradas de planta.
Entre los principales puntos a desarrollar como evaluación del impacto económico son:
Demanda de producto (ANDEC):
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 28
Acerías Nacionales del Ecuador (ANDEC S.A.) es uno de los principales clientes de
Linde Ecuador S.A. al cual suministra Oxigeno Gaseoso (GOX) de forma ininterrumpida
desde la planta productora ASU. Esto con lleva que frente a las paradas de planta que
presente Linde Ecuador S.A. el nitrógeno instrumentación del tanque LIN Backup debe ser
suministrado de manera oportuna para el accionamiento de válvulas e instrumentación
neumática.
Mano de obra
Se calcula el costo de la mano de obra dentro de un promedio de 8 horas de planta parada
hasta el arranque de la planta de producción.
Energía eléctrica
Se calcula el costo de la energía eléctrica al arranque de la planta de producción.
Se presenta la tabla con la información de los costos durante una parada de planta
relacionada a la falta de suministro oportuna e interrumpida de nitrógeno de
instrumentación a la planta del tanque LIN Backup.
Tabla 9 Cuantificación de costos una parada de planta
Costos
Demanda de producto
(ANDEC)
$100.000,00
Mano de obra $552,08
Energía eléctrica $4.762,01
Total $ 105.314,09 Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
Durante las horas de planta detenida se realizan los costos monetarios por pérdidas de
producción en relación con los tres productos.
Tabla 10 Costos de productos
Costo por producto
Unidad LOX LIN LAR
m3 $ 0,25 $ 0,16 $0,85 Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
Tabla 11 Costos Totales
LOX $ 26.328,52
LIN $ 16.850,25
LAR $ 89.516,97
Total $ 132.695,75 Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
Situación actual, análisis y diagnóstico de problemas 29
2.9.3. Diagnóstico.
Para el presente estudio se ha realizado la cuantificación del impacto económico del
proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido al tanque LIN Backup a estos incurren
los costos por parada de planta como consecuencia de no poder suministrar el nitrógeno de
instrumentación a todo para el accionamiento sistema de válvulas y sistema neumáticos de
la planta. Al no realizar la reposición del nivel del tanque especificado a tiempo por ser
ejecutada como una operación manual que requiere mantener la supervisión y control de
proceso de llenado por parte de los operadores que en conjunto con las demás causas
presentadas de los posibles fallos o errores de la mano de obra dan lugar a la ineficiencia
del control y el llenado del tanque.
Analizando todos los aspectos presentados se concluye que el valor de los costos al no
poder suministrar el nitrógeno de instrumentación de forma oportuna e ininterrumpida en
caso de paradas de planta se presenta por un valor de $ 132.695,75 dólares.
Capítulo III
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones
3.1. Planteamiento de solución al problema
Con la descripción presentada en el capítulo anterior se puede verificar la situación actual
del proceso manual que realizan los operadores de planta para el trasvase y llenado de
nitrógeno líquido del tanque LIN Backup. Considerando los controles del tanque y del
proceso de trasvase como son el nivel, presión, temperatura de la bomba, presión de bomba
que se verifican visualmente en los manómetros analógicos instalados y sensor infrarrojo de
temperatura. En el proceso se han registrado algunas causas siendo la principal de acuerdo
con el número de concurrencia es el retraso de reposición del nivel del tanque dado que los
operadores indican que al ser un proceso manual requiere un monitoreo continuo durante el
tiempo de llenado que tome realizar la operación además de tener conciencia que al ser un
líquido criogénico por su naturaleza se debe cumplir condiciones específicas y no como un
bombeo normal de un líquido.
Alcanzando un posible alto riesgo en los casos de paradas de planta no suministrar el
nitrógeno instrumentación de forma oportuna e inmediata al sistema de válvulas e
instrumentación neumática general de la planta que pueden traer posibles problemas en el
suministro de Oxígeno Gaseoso (GOX) al cliente desde la planta productora Planta ASU.
Por lo cual ante lo expuesto se propone la automatización con el desarrollo de la parte
operativa del proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido del tanque LIN Backup
asegurando un mejor manejo, control y supervisión del proceso, la protección de los
dispositivos y equipo y seguridad de los operadores resultado un proceso eficaz y eficiente.
Es importante mencionar que para la automatización se ha desarrollado la parte operativa
Para esto se evaluó el proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido del tanque LIN
Backup para conocer la operación que se desarrolla para ello se consultaron los documentos
disponibles como el Instructivo y revisión del actual diagrama de tuberías e instrumentación
(P&ID) para comprender de manera clara la instrumentación y el manejo de las válvulas que
conforman la línea de trasvase y llenado. En conjunto con el soporte de los técnicos de
planta se realizó el seguimiento del llenado manual en planta en la cual se hicieron
anotaciones de las observaciones para entender mejor cada etapa del proceso y la revisión
del diagrama de tuberías e instrumentación basado en el Instructivo.
Se identificó la función de la instrumentación y control del proceso manual actual para el
proceso de llenado del tanque LIN Backup con esto se permitió saber el estado en el que se
encuentran las válvulas, bomba, indicadores de presión, nivel, etc. A continuación, se
presenta la tabla 12 con la descripción actual de la instrumentación.
Tabla 12 Condiciones actuales de la instrumentación
Tag Función Descripción Observaciones
HV 7391 Válvula manual de succión de
la bomba P7368
Válvula globo de
cuerpo de bronce con
unión de tubo de acero
inoxidable. DN 50,
presión de trabajo 725
psi
Buen estado
HV 7390 Válvula manual de retorno al
tanque LIN principal D7331
Válvula globo cuerpo
acero inoxidable y
encimera de bronce de
bronce. DN 25, presión
de trabajo 725 psi
Buen estado
HV 7393 Válvula manual para
enfriamiento de la bomba P
7368
Válvula globo de
cuerpo de bronce con
unión de tubo de acero
inoxidable. DN 40,
presión de trabajo 725
psi
Buen estado
V7353 Válvula manual para llenado
superior del tanque LIN
Backup
Válvula globo cuerpo
acero inoxidable y
encimera de bronce de
bronce. DN 25, presión
de trabajo 725 psi
Buen estado
V7351 Válvula manual para llenado
inferior del tanque LIN
Backup
Válvula globo cuerpo
acero inoxidable y
encimera de bronce de
bronce. DN 25, presión
de trabajo 725 psi
Buen estado
HV7359 Válvula manual de soplado de
gas
Válvula globo cuerpo
acero inoxidable y
encimera de bronce de
bronce. DN 25, presión
de trabajo 725 psi
Buen estado
HV 7350
D
Válvula de venteo para
enfriamiento de la línea
Válvula globo cuerpo
acero inoxidable y
encimera de bronce de
bronce. DN 25, presión
de trabajo 725 psi
Buen estado
HV 7392 Válvula manual de purga Válvula globo cuerpo
acero inoxidable y
encimera de bronce de
bronce. DN 25, presión
de trabajo 725 psi
Buen estado
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 32
I 7332 Indicador de presión del
tanque
Conjunto de
manómetro combinado
- Indicador de diferencial de
presión
0-8800mmwc
- Indicador de
presión
0-25 kg/cm2 (g)
Buen estado
LIT
7332.2
Indicador de nivel del tanque
PIT 7332 Transmisor de presión Rango de presión: -300
a 300 psi Salida del
transmisor: 4-20mA
Buen estado
LIT
73322
Transmisor de nivel Buen estado
PT 7387 Bomba criogénica Producto: LIN
Temp.: -196°C
Máxima presión de
trabajo a temperatura
ambiente: 40 bar
Revoluciones: 7330
RPM
Densidad: 0.812
kg/dm3
Flujo: 380 l/min
Buen estado
PI 7381.2 Indicador de presión a la
salida de la bomba
Rango de 0 a 60 psi /
kPa
1/4 pulg. NPT
Buen estado
Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
Además, se describió de forma específica el proceso de llenado con el paso a paso según
lo soportado en el Instructivo con el manejo y control de válvulas, sensores, bomba, etc. Se
presenta a continuación el Instructivo actual en la imagen 3.
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 33
Figura 9 Instructivo de llenado de tanque D7332 LIN Backup. Información tomada de Linde Ecuador S.A.
Elaborado por el autor
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 34
La continua retroalimentación por parte de los técnicos permitió profundizar y desarrollar
un proceso más eficiente para el trasvase y llenado de nitrógeno líquido del tanque LIN
Backup, así como conociendo la función de cada elemento necesarios para el proceso de
llenado automático que permita reducir el tiempo al poder realizar de forma simultáneo el
manejo de las válvulas y ser un proceso estandarizado para cualquiera operador que requiera
realizar esta operación.
3.2. Costos de implementar la solución
Ver en el anexo 2 se presenta el listado de instrumentación necesaria para el desarrollo
de la parte operativa en la automatización para el trasvase y llenado del tanque LIN Backup.
A continuación, se detalla el valor de la implementación para la adquisición de los
materiales como es la instrumentación necesaria y el montaje de los mismos en planta.
Tabla 13 Costo de Implementación
Detalle Costos
Materiales
(instrumentación)
$ 8900
Mano de obra $ 500
Total $9412 Información adaptada de Linde Ecuador S.A. Elaborado por el autor
3.3. Análisis y Beneficios de la propuesta de solución (Comparación de situación
actual versus propuesta)
Se presenta el siguiente cuadro comparativo del método para el proceso de llenado
manual actual realizado localmente y el método propuesto para el llenado remoto del tanque
LIN Backup desde el SCADA. A través del desarrollo de la parte operativa de la
automatización permite al operador desarrollar de forma más segura y oportuna el proceso
en el momento que se requiere reduciendo no solo el tiempo de llenado total sino el recorrido
in situ
Tabla 14 Cuadro Comparativo
Descripción Método actual Método propuesto
Para empezar el
proceso de llenado
después de verificar la
presión y el nivel del
tanque es el
enfriamiento de la línea
hacia el tanque y bomba
LIN Backup P7368
Abrir la válvula manual de
succión de la bomba HV 7391
Verificar que la válvula
automática 7391 se
mantenga abierto caso contrario abrirla.
Abrir la válvula manual de
retorno de la bomba HV 7390
hacia el tanque LIN principal
D7331.
Abrir la válvula
automática de retorno 7390
hacia el tanque principal
D7331.
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 35
Esperar hasta que de enfrié
la bomba alcanzando una
temperatura de -120°C. Para
esta operación el operador
abre la válvula HV7349D y
así reducir el tiempo de
enfriamiento. Verificar con el
sensor infrarrojo de
temperatura en sitio
Esperar media hora hasta
que se enfrié la bomba a -
120°C. Verificar el
transmisor de temperatura a
la salida de bomba P7368.
Para esto caso se instalará un
sensor de temperatura a la
salida de la bomba
localmente.
Abrir las válvulas
para que se proceda el
trasvase del nitrógeno
líquido. Además de
bajar la presión del
tanque según los
parámetros de
operación
Hasta eso abrir la válvula
manual 7393 de descarga de la
bomba LIN Backup
Mientras tanto abrir las
válvulas automáticas de
llenado superior e inferior
respectivamente V7353,
V7351 del tanque
Luego trasladarse al tanque
LIN Backup para abrir las
válvulas de llenado superior e
inferior respectivamente
V7353, V7351.
Abrir la válvula
automática 7349 para bajar
la presión del tanque LIN
Backup a 8 bar (PIT 7332).
Cerrar la válvula
automática 7349 una vez
alcanzada la presión. La
válvula automática 7349 es
con posicionador para
controlar la apertura del
venteo del tanque.
Bajar la presión del tanque
a 8 bar (PIT 7332) abriendo la
válvula HV7359 según la
operación del operador,
aunque no se especifica según
el instructivo.
Abrir la válvula
automática 7393 de descarga
de la bomba. Esta válvula
automática es con
posicionador para controlar
el cierre de válvula y llenar el
tanque.
Asegurarse de una
vez encendida la bomba
mantener la presión de
trabajo indicada
Trasladarse al tablero
eléctrico y encender la bomba
LIN Backup P7368
Encender la bomba LIN
Backup P7368.
Verificar que suba la
presión de la bomba a 15 bar
(PI 7381)
Cerrar la válvula
automática de retorno 7390
cuando la presión de la
bomba esté entre 8 a 10 bar.
Cerrar la válvula manual HV7390 de retorno al tanque
D7331
Para verificar que suba la presión de la bomba a 15 bar
(PIT 7381.2) y se controle
una vez encendida. El
control lógico hará que la
válvula automática 7393 se
cierre gradualmente
Llenado del tanque
LIN Backup
Trasladarse al tanque LIN
Backup y esperar el llenado
hasta 3400 mmwc.
Esperar que el nivel del
tanque llegue al 98% (LIT
7332)
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 36
Mantenerse en el sitio
verificando el indicador de
nivel LIT 7332.2
Apagar bomba y
válvulas que permiten el
trasvase del nitrógeno
liquido
Trasladarse al tablero
eléctrico y apagar la bomba
P7368
Apagar la bomba P7368
Cerrar las válvulas de
llenado superior e inferior del
tanque V7353, V7351 y la
válvula manual de succión
H7391.
Cerrar las válvulas
automáticas de llenado
superior e inferior V7335,
V7353. Y la válvula de
descarga de la bomba 7393. Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor
3.4. Implementación de propuesta de solución
A continuación, se presenta la descripción general del proceso propuesto para el paso a
paso del trasvase y llenado del tanque LIN Backup para la operación automática en conjunto
del diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) modificado con la instrumentación
necesaria.
Figura 10 Instructivo propuesto del proceso de llenado tanque D7332 LIN Backup. Información tomada
de investigación de campo. Elaborado por el autor
Diagrama de Tuberías E Instrumentación (P&ID) Actual
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 37
A continuación se presenta los diagramas de tuberías e instrumentación para identificar
los instrumentos que son partes del proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido con
un círculo verde.
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 38
Figura 11 Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup actual. Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborador por el autor
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 39
Figura 12 Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup actual parte 2. Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborador por el
autor
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 40
Diagrama De Tuberías E Instrumentación (P&ID) propuesto
En el siguiente diagrama de tubería e instrumentación propuesto se ha identificado los instrumentos que son partes del proceso y los cambios
realizados con tono turquesa con la respectiva señalización:
Figura 13 Señalización de instrumentación propuesta. Información tomada de investigación de campo. Elaborado por el autor
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 41
Figura 14 Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup propuesto. Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborador por el
autor
1
2 3
4
5 6
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 42
Figura 15 Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque D7332 LIN Backup propuesto parte 2. Información tomada de Linde Ecuador S.A. Elaborador
por el autor.
7
8
9
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 43
3.5. Factibilidad de la propuesta de solución
La factibilidad de la propuesta de solución se evaluará de acuerdo con la relación del
costo-beneficio que permite obtener el rendimiento de un proyecto o negocio.
El análisis del costo-beneficio es un proceso que, de manera general, se refiere a la
evaluación de un determinado proyecto, de un esquema para tomar decisiones de cualquier
tipo. Ello involucra, de manera explícita o implícita, determinar el total de costos y
beneficios de todas las alternativas para seleccionar la mejor o más rentable. Este análisis se
deriva de la conjunción de diversas técnicas de gerencia y de finanzas con los campos de las
ciencias sociales, que presentan tanto los costos como los beneficios en unidades de
medición estándar usualmente monetarias para que se puedan comparar
directamente.(Aguilera, 2017)
Se determinará de la siguiente manera:
- Los costos relacionados a las pérdidas del impacto económico del proyecto con un valor
de $132.695,75
- Los beneficios relacionados a la inversión de implementación de la propuesta del
proyecto siendo un valor de $ 9.412
Si el costo-beneficio es > 1, es proyecto es viable.
Si el costo-beneficio es = 1, el proyecto ni gana ni pierde
Si el costo-beneficio es > 1, es proyecto no es viable.
Calculo:
132.695,75
9.412=14,10
Se evidencia que el valor de la relación costo-beneficio es de 14,10 siendo así superior a
1, por lo tanto, el proyecto es viable. Es decir, que por cada dólar invertido en la presente
propuesta la empresa obtiene $13.10 de ganancia.
3.6. TIR (tasa interna de retorno)
Se ha determinado los flujos de caja efectivo en la siguiente tabla 15 proyectado en 12
meses y de esta manera realizar los indicadores de factibilidad económica para el presente
proyecto.
Para lo cual los ingresos se han determinado para este proyecto en relación con minimizar
el posible riesgo de multa que enfrentaría la empresa Linde Ecuador S.A. por parte del
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 44
cliente y los egresos están relacionados a los gastos por concepto de mantenimientos
preventivos del proceso.
Tabla 15 Flujo de caja efectivo
Inversiones para el proyecto Flujo Neto
de Efectivo Meses de Ingresos Egresos Fija Diferid
a
Cap. de
trab.
operación totales* totales
0 -$9.412
1
200.000,0
1.500
$9.412,00 $189.088,0
2
200.000,0
1.500
$198.500
3
200.000,0
1.500
$198.500
4
200.000,0
1.500
$198.500
5
200.000,0
1.500
$198.500
6
200.000,0
1.500
$198.500
7
200.000,0
1.500
$198.500
8
200.000,0
1.500
$198.500
9
200.000,0
1.500
$198.500
10
200.000,0
1.500
$198.500
11
200.000,0
1.500
$198.500
12
200.000,0
1.500
$198.500
Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor
Constituye la tasa de interés a la cual se debe descontar los flujos de efectivos generados
por el proyecto a través de su vida económica para que estos se igualen con la inversión
(Canales, 2015).
Para calcular la tasa interna de retorno (TIR) se define a continuación:
Fn
(1+I)n
Donde,
Fn= flujo de caja en el periodo n
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 45
n= número de periodos
I= valor de la inversión inicial
Si el TIR es mayor a la tasa de descuento: TIR > k: se acepta el proyecto.
Si el TIR es menor a la tasa de descuento: TIR < k: se rechaza el proyecto.
Si el TIR es igual a la tasa de descuento: TIR = k: no pierde ni gana el proyecto.
Tabla 16 Cálculo de TIR
Flujo Neto
de Efectivo
-$9.412
$189.088,0
$198.500
$198.500
$198.500
$198.500
$198.500
$198.500
$198.500
$198.500
$198.500
$198.500
$198.500
20,13 % Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor
3.7. Tiempo de Recuperación de Inversión
El tiempo exacto que requiere una empresa para recuperar su Inversión inicial en un
proyecto. Se estima a partir de las Entradas de efectivo (Canales, 2015).
La fórmula está definida por:
PB Io
F
Tabla 17 Cálculo de PB
Flujo Neto
de Efectivo
Flujo Neto de
Efectivo
Acumulado Meses de
operación
0 -$9.412,00 -$9.412,00
1 $189.088,00 $179.676,00
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 46
2 $198.500,00 $378.176,00
3 $198.500,00 $576.676,00
4 $198.500,00 $775.176,00
5 $198.500,00 $973.676,00
6 $198.500,00 $1.172.176,00
7 $198.500,00 $1.370.676,00
8 $198.500,00 $1.569.176,00
9 $198.500,00 $1.767.676,00
10 $198.500,00 $1.966.176,00
11 $198.500,00 $2.164.676,00
12 $198.500,00 $2.363.176,00 Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor
El periodo de recuperación de la inversión es en 0,10 meses.
3.8. VAN (valor actual neto)
Muestra los beneficios netos generados por el proyecto durante su vida útil después de
cubrir la inversión inicial y obtenida la ganancia requerida de la inversión (Canales, 2015).
Para calcular el Valor Actual Neto (VAN) se determina de la siguiente manera:
VAN=-IoFn
(1+k)+
Fn
(1+k)2+…+
Fn
(1+k)n
Donde,
Fn= flujo de dinero
Io= Inversión inicial
n= número de periodos
k= tasa de interés activa anual (10%), (0,08% mensual)
Tabla 18 Cálculo de VAN
Meses
de
Costo
s
totale
s
Beneficio
s
totales
Factor de
actualizació
n
Costos
actualizad
os
Beneficios
actualizad
os
Flujo neto
de
Efectivo
act.
operació
n
($) ($) 0,08% ($) ($) ($)
0 0 0 1,000 0,00 0,00 0,00
1 10.91
2
200.000 0,999 10.903,28 199.840,13 188.936,85
2 1.500 200.000 0,998 1.497,60 199.680,38 198.182,78
3 1.500 200.000 0,998 1.496,41 199.520,77 198.024,36
4 1.500 200.000 0,063 93,90 12.520,00 12.426,10
5 1.500 200.000 0,996 1.494,01 199.201,92 197.707,90
6 1.500 200.000 0,016 23,61 3.147,56 3.123,95
7 1.500 200.000 0,994 1.491,63 198.883,58 197.391,95
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 47
8 1.500 200.000 0,994 1.490,43 198.724,60 197.234,16
9 1.500 200.000 0,993 1.489,24 198.565,74 197.076,50
10 1.500 200.000 0,993 1.489,24 198.565,74 197.076,50
11 1.500 200.000 0,992 1.488,05 198.407,02 196.918,96
12 1.500 200.000 0,991 1.486,86 198.248,42 196.761,56
Total 25.91
2
2.400.00
0
24.444,27 2.005.305,8
5 1.980.861,5
8 Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor
Al realizar la evaluación de los indicadores de factibilidad económica el análisis se lo ha
cuantificado en 12 meses, año calendario durante el año 2021. La inversión inicial es de $
9.412,00 con una tasa de interés activa del 10% tomada del Banco Central, 0.08% mensual.
Se concluye que el presente proyecto la Tasa Interna de Retorno (TIR) es 20,13% frente al
valor de tasa de descuento mensual 0,08% el proyecto es viable.
El Valor Actual Neto (VAN) es de 1.980.861,58 siendo este valor presentado superior al
valor de la inversión, es decir el proyecto de automatización de la línea de trasvase y llenado
de nitrógeno líquido del tanque LIN Backup de la empresa Linde Ecuador es favorable
obteniendo el tiempo de recuperación de la inversión en 0,10 meses es decir antes de cumplir
el primer mes debido a que el proyecto enfrenta reducir al mínimo riesgo las grandes
pérdidas monetarias por fallas del suministro a la demanda frente a una inversión favorable
y rentable.
3.9. Conclusiones
Mediante la investigación de campo realizado en la línea de trasvase y llenado de
nitrógeno del tanque LIN Backup se describió de forma clara el actual proceso manual y
local que ejecutan los operadores obteniendo así información específica de la función de
cada uno de los elementos (válvulas, sensores, bombas, etc.) que son parte del proceso.
Además del soporte de esta información con la guía del diagrama de tuberías e
instrumentación (P&ID) del tanque LIN Backup para la compresión e interpretación de la
ubicación de cada elemento.
La aplicación de las herramientas de análisis de causa- raíz se evaluó que la principal
causa en la que incurre la ineficiencia del proceso de trasvase y llenado en una frecuencia
como muestra de cinco llenados es el retraso en la reposición del nivel del tanque debido
que es un proceso manual y local que requiere de la supervisión y control continuo del
operador frente a un diseño de planta automatizado.
La evaluación de impacto económico del proyecto es de $132.695,75 dado al principal
factor que es alto riesgo de demanda por el cliente ANDEC al no poder suministrar el
Propuesta, evaluación económica y análisis financiero, presentación de resultados
Conclusiones y Recomendaciones 48
nitrógeno instrumentación de forma oportuna e inmediata al sistema de válvulas e
instrumentación neumática general de la planta en casos de parada de planta y mantener el
suministro de Oxígeno Gaseoso (GOX) al cliente desde la planta productora Planta ASU.
Se realizó el actual proceso para el trasvase y llenado de nitrógeno líquido al tanque LIN
Backup de forma remota con la implementación del cambio de la instrumentación necesaria
como válvulas y sensores además de la especificación del tipo de válvulas y función. En el
diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del tanque LIN Backup se realizó la
propuesta de la nueva instrumentación para el proceso.
El costo de implementación de la propuesta está valorado en $ 9.412,00, para esto se
determinó la evaluación de la factibilidad económica obteniendo la Tasa Interna de Retorno
(TIR) un valor de 20,13% superior al valor de tasa de descuento mensual 0,08% y el Valor
Actual Neto (VAN) de 1.980.861,58 siendo este valor presentado superior al valor de la
inversión como un tiempo de recuperación de la inversión de 0,10 meses es decir en el primer
mes.
3.10. Recomendaciones
Se recomienda que con el objetivo de mejorar y reducir al mínimo las pérdidas de
producto durante el proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido ubicar un asilamiento
como lana mineral en toda la línea de tuberías desde el tanque LIN principal al hasta LIN
Backup.
Además, realizar el mantenimiento preventivo de forma periódica en todo el sistema de
instrumentación de la línea como válvulas, sensores y bombas para así mantener la
confiabilidad del proceso de trasvase y llenado del tanque LIN Backup.
ANEXOS
Anexos 50
Anexo n° 1
Ubicación geográfica LINDE ECUADOR S.A.
Información tomada de Google Maps 2020. Elaborado por autor.
Anexos 51
Anexo n° 2
Proceso de trasvase y llenado de nitrógeno líquido tanque LIN Backup
Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor
Anexos 52
Anexo n° 3
Listado de instrumentación
Instrumentación Descripción Tipo Material Size
Presión de
trabajo
Válvula
automática
UV 7391
Válvula de succión de
la bomba P7368
Válvula globo
on/off con
actuador
neumático
Acero
inoxidable
DN50 presión de
trabajo de
válvulas hasta
725 psi
Válvula
automática
UV 7390
Válvula de retorno al
tanque LIN principal
D7331
Válvula globo
on/off con
actuador
neumático
Acero
inoxidable
DN25 presión de
trabajo de
válvulas hasta
725 psi
Válvula
automática
UV 7393
Válvula para
enfriamiento de la
bomba P7368
Válvula globo
actuador
neumático con
posicionador
Acero
inoxidable
DN40 presión de
trabajo de
válvulas hasta
725 psi
Válvula
automática
UV 7353
Válvula para llenado
superior del tanque
LIN Backup
Válvula globo
on/off con
actuador
neumático
Acero
inoxidable
DN25 presión de
trabajo de
válvulas hasta
725 psi
Válvula
automática
UV 7351
Válvula manual para
llenado inferior del
tanque LIN Backup
Válvula globo
on/off con
actuador
neumático
Acero
inoxidable
DN25 presión de
trabajo de
válvulas hasta
725 psi
Válvula
automática
UV 7349
Válvula de detección
de nivel de liquido
Válvula globo
actuador
neumático con
posicionador
Acero
inoxidable
DN15 presión de
trabajo de
válvulas hasta
725 psi
Anexos 53
Sensor de
temperatura
Sensor de temperatura a la salida de la bomba
P7368
RTD (PT100) N/A N/A
Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor
Anexos 54
Anexo n° 4
Diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) propuesto del tanque LIN Backup
Información tomada de la investigación de campo. Elaborado por el autor
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