Medición de la productividad en procesos industriales que integren cadena de frío, basada en evaluaciones de exergoeconomía y ecoeficiencia

Abstract

La productividad es quizá la relación más importante en producción, porque provee resultados financieros y económicos para la toma de decisiones de la empresa y su sector. En esta tesis se desarrolla una aplicación transversal de la termodinámica de equilibrio, usando conceptos exergía, anergía, generación de entropía y análisis exergoeconómico como herramienta para cuantificar irreversibilidades ocultas, medir la eficiencia racional y la productividad multifactorial, aplicada a un proceso termodinámico reversible -producción de frío- de tipo cíclico, nivel macroscópico y sin transformación molecular: cadena de frío. Este proceso térmico es una sucesión de eslabones como pre-enfriamiento, refrigeración, congelación y transporte refrigerado, usado para soportar la bio-preservación en cadenas alimentarias mediante intercambios caloríficos cuyas variables físicas son: temperatura, humedad relativa, punto de rocío y superficie de refrigeración, en puntos críticos de control que posibilita la inocuidad alimentaria in-situ y la trazabilidad en la carga refrigerada móvil. La medición de productividad se construyó sobre criterios de cuantificación de costos y minimización de ineficiencias, no de alternativas o co-generación energética a partir de sustitución de tecnologías energéticas, lo cual no existirá efecto rebote directo o indirecto. La medición se validó con dos casos de estudio disímiles e independientes, y se obtuvo la eficiencia racional comparada y absoluta para una estructura productiva con cadena de frío por compresión de vapor y ultracongelación IQF, en cadena agroindustrial (pecuaria y agrícola) de empresas localizadas en Duitama, Colombia y León, Guanajuato (México). Se generaron indicadores de eficiencia racional (exergética) y de ecoeficiencia, integrados a conceptos y criterios pertinentes con la dimensión social y sostenible de la producción. Se precisaron los puntos críticos de mayor destrucción de exergía y equipos responsables de ineficiencias y generación de residuos, con incidencia en la estructura de costos ocultos e improductivos del proceso, causantes de impactos negativos sobre la productividad del proceso industrial.

Abstract: Productivity is perhaps the most important relations in production, because it provides financial and economic results for the decision making of the company and its sector. This Ph.D. T hesis develops a transversal application of equilibrium thermodynamics, using exergy, anergy, entropy generation and exergoeconomics analysis as a tool to quantify hidden irreversibilities, measure rational efficiency and multifactorial productivity, appli ed to a reversible thermodynamic process - production of cold - of cyclic type, macroscopic level and without molecular transformation: the cold chain. This thermal process is a succession of links such as pre - cooling, refrigeration, freezing and refrigerate d transport, used to support bio - preservation in food chains through calorific exchanges whose physical variables are: temperature, relative humidity, dew point and cooling surface, in critical control points that enables in - situ food safety and traceabili ty in refrigerated mobile load . The measurement of productivity was built on criteria of quantification of costs and minimization of inefficiencies, not of alternatives or energy co - generation from substitution of energy technologies, which will not have a direct or indirect rebound effect. T he measurement was validated with two different and independent study cases were analyzed, and the comparative and absolute rational efficiency was obtained for a productive structure with cold chain by vapor compressio n and D eep F reeze IQF , in agroindustrial chains (cattle - farming) of companies located in Duitama, Colombia and León , Guanajuato (Mexico) . The critical points of greater destruction of exergy and equipment responsible for inefficiencies and generation of wa ste were specified, with an impact on the structure of hidden and unproductive costs of the process, causing negative impacts on the productivity of the industrial process.