Enfoque adecuado de la ecología (ECO) en la fábrica del futuro (FF)

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Figura 1. Hexaedro

Es una responsabilidad moral, y no una cuestión legal. Y, entonces, es obligación ir  todo lo que se pueda por delante de la legislación. El conocido hexaedro de “trade-offs” de tecnología de fabricación ubica un vértice explícito a la ECO, y no lo haría si simplemente se tratara de cumplir lo “mínimo necesario”. Lo señala porque si se va por delante hay,
inevitablemente, conflictos tecnológicos a salvar.

Y esa responsabilidad moral lo es con la sociedad en general, pero antes, y más básico, con la “minisociedad” contenida en nuestras cuatro paredes, modelo que en la FF debería ser un ejemplo para el exterior.

Pero sería reprobable y además inútil, pretender crear un clima interno positivo con inteligencia tecnológica distribuida cuando vulneramos algo tan elemental como la conservación de la naturaleza. Por lo tanto, sin una tracción especial del vértice ECO (Fig 1), no hay FF posible.

El mercado sería otra motivación, pero fijarme en eso, y condicionarme basándome sólo en “que no dejen de comprarme” es, de nuevo, ruin y, además, miope.

Hay pues razones egoístas (clima interno, mercado, etc.), pero no son suficientes para avanzar con lo que la moralidad nos exige.

El que el vértice ECO esté en igualdad de condiciones que el resto es pues inevitable, pero tiene sus retos, y una condición:

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Un elemento más del proceso!!… Y, entonces, explícitamente un objeto de nuestra ingeniería integrada (procesos, calidad y mantenimiento) y sus interfaces más “duras” con I+D y diseño. El DFMA aparece aquí como algo más amplio que un “design for Manufacturing and assembly”;  debe incluir en igualdad con la productividad, flexibilidad, polivalencia y calidad extremas, el “ECO-líder”, el máximo viable para el estado del arte de la tecnología que manejo.

Veamos los enfoques dar a los distintos elementos de este vértice ECO, de más a menos trascendentes y obligatorios.

A. Materiales del producto

La limitación es que, por el hecho ECO de su origen, no se debe restringir la funcionalidad útil diferencial que aportan. O sea, en mi balance de “origen ECO” vs. funcionalidad aportada tiene que prevalecer la segunda; lo contrario sería engañarse y no resolver un problema de forma definitiva.

Pero más importante que ese origen es que de ninguna manera yo produzca deterioro medioambiental procesándolo, porque eso supondría que aumento el problema, cuando mi responsabilidad básica es, si puedo, disminuirlo.

Y también debemos considerar, por lo tanto, que más importante que la traza ECO de su origen, es la capacidad real de reciclabilidad. A peor origen, más debo preocuparme por la garantía de reciclabilidad, primero por la que me toque, y luego por dónde vaya a acabar su vida.

B. Materiales auxiliares que empleo en el proceso

Totalmente excluidos los que supongan el menor riesgo para la salud o resten confortabilidad, y se deben buscar alternativas biodegradables que simplifiquen o anulen los tratamientos de eliminación o reacondicionamiento posteriores. Un proceso añadido es siempre un riesgo ECO añadido.

Cualquier tipo de derrame y fuga, incluso interno en la fábrica está totalmente descartado. No hay ninguna razón lógica para que los haya. Las máquinas e instalaciones no se venden con fugas;  cuando se producen es porque, invariablemente, las usamos y mantenemos mal. Es demasiado frecuente que se escuche:

“Es que en la industria pesada esto es lo normal”. Un ejemplo típico de frase frecuente sin ambición y con miopía.

Algo análogo ocurre con el agua, vapor, gas, etc. y la escrupulosa conservación y control de las instalaciones generales. Lo recomendable es monitorizarlas también para detectar fugas, por pequeñas que sean.

C. Máquinas y diseño de procesos

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Figura 2. El OEE y sus fugas

El consumo de materiales auxiliares limpios es lo más importante. El consumo eléctrico lo es también, pero menos, porque viéndolo en global es muy posible que trabajar a mayor potencia simplifique procesos, les dé mayor sigma de calidad y mejore el efecto ECO.

Más importante es la relación Potencia útil / Potencia consumida y, aún más, aplicar a la instalación un  mantenimiento predictivo basado en RCM y análisis de eventos, una flexibilidad con tiempos de set-up próximos a cero, y una sincronización de procesos,  de forma que garanticen unos OEE próximos a la unidad (100%).

Particularmente, el diseño de procesos con sus secuencias, su escalado energético, su mayor o menor integración, sus reducidos tiempos muertos, y su sincronización, tienen un peso, frecuentemente mucho mayor, que la propia naturaleza de las máquinas.

En procesos continuos o semi, es frecuente que los reguladores PID y sus SCADAS tengan poca o ninguna inteligencia, y que pudiendo optimizar mucho mejor tanto las propiedades finales de los productos, como sus consumos de materiales, vapor o electricidad, vía convertirlos en adaptativos, simplemente no se haga.

D. Acondicionamiento de energía, alumbrado y luz natural

Acristalar todo lo posible, pero garantizando doble y tiple capa, de forma que las fugas térmicas no sean mayores que lo que se gane en iluminación. Cuando se trata de una fábrica nueva es mucho más fácil establecer un equilibrio entre áreas  acristaladas y no.

En cualquier caso generalizar a LEDs. La inversión es mayor, pero no se averían (no se calientan), y consumen la décima parte en energía que el alumbrado tradicional.

Otro aspecto importante es distribuir la transformación (TRAFOS) y la compensación por condensadores de la potencia reactiva (cos j), evitando no-linealidades que hacen  ineficaz su reducción. La especialización del conjunto TRAFO-condensador por tipo de maquinaria  ayudaría mucho a lograrlo. Podemos ver esta idea esquematizada en la FIG. 3.

Figura 3. Corrección distribuida del factor de potencia cos 
Figura 3. Corrección distribuida del factor de potencia cos 

E. ¿Posibilidades de cogeneración?

Cuando los consumos eléctricos son elevados, en una opción frecuentemente rentable. Ahora bien, mirando en global, lo que puede ser económicamente interesante, puede no serlo en la cadena ECO. Sólo lo es claramente si no consumo fluidos extras más allá de lo que mi proceso deja como “outlets”.

En cualquier caso, la cogeneración es al final, porque engañará con números mi realidad de fondo. Lo mejor es tener el vértice ECO tan optimizado por las medidas anteriores, que haya “poco que cogenerar”. En definitiva, solo está permitido en la FF con “by products” como fuentes de calor sin procesar.

F. El ESM® (ECO sostenibility Stream Mapping)

Es un sistema muy útil, creado por Sisteplant, para detectar fugas de valor del vértice ECO, realizando un mapa de flujos e interacciones con los conceptos de los apartados A, B, C, D.

Es parecido al VSM (Value Stream Mapping) utilizado para análisis de pérdida de flujo tenso en el Lean Manufacturing.

El ESM sustituye los “tiempos mínimos teóricos de proceso” del VSM por las “condiciones óptimas técnicas” de explotación, y etiqueta las desviaciones que se dan como un desperdicio-ECO. Y, como quiera que dibuja -al igual que el VSM- un flujo ideal de consecución del ECO-límite-viable, es muy interesante para, con él, establecer una estrategia de prioridades y un plan.

Particularmente, el ESM evidencia que:

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Por ejemplo, la FIG. 4. Y no es casualidad que este diagrama-ejemplo responda al lógico orden de análisis A, B, C, D, de los puntos anteriores. En realidad es éste, con sus particularidades aplicadas a cada caso, el mencionado arriba “flujo ideal de consecución del ECO-límite-viable” que dará el ESM.

Figura 4. Un ejemplo de solución óptima ECO-ideal-límite
Figura 4. Un ejemplo de solución óptima ECO-ideal-límite

Más o menos actuaría de la manera que presenta la FIG. 5, en un esquema muy simplificado.

Figura 5. Esquema simplificado de actuación del ESM
Figura 5. Esquema simplificado de actuación del ESM

Observamos en esta figura algo crucial: lo primero es tener el proceso ideal (②), y lo segundo, con él, prosperar en la línea de ahorros potenciales.

Este proceso ideal ②, como ya he indicado, responde a la estrategia ABCD que, vista más en detalle, sería como se refleja en la FIG. 6.

Figura 6. Proceso ideal de optimización ECO: ESM
Figura 6. Proceso ideal de optimización ECO: ESM

Conclusión

Ir significativamente por delante de las diligencias legales medioambientales es una obligación moral de toda industria moderna. Para ello, el vértice ECO tiene que estar en igualdad de gestión con otras características del producto y proceso de fabricación, y sólo una ingeniería de planta integrada, con una vinculación fuerte (por un DFMA extendido) con I+D-diseño puede lograrlo.

Además, una ventaja en RSC supone un retorno del ROI a largo plazo con grandes creces, pero esto no es el acicate. Lo es la conciencia.


Autor:

Javier Borda Elejabarrieta, Dr. I.I.  Msc. y MBA; Presidente y C.E.O. de Sisteplant. Profesor de la ETSII de Bilbao (Aula Aeronáutica) y de la Universidad Juan Carlos I, (logística para Defensa)


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