Metodologia_para_la_medicion_caracterizacion_y_dia

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Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en
el consumo de servicios industriales en plantas de beneficio.
Book · December 2018
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Juan Camilo Barrera Hernandez
CENIPALMA - Investigación e Innovación Tecnológica en Palma de Aceite
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Metodología para la medición, caracterización 
y diagnóstico del desempeño en el consumo de 
servicios industriales en plantas de beneficio
Juan Camilo Barrera Hernández
Nidia Elizabeth Ramírez Contreras
Jesús Alberto García Núñez
Boletín
Técnico
No. 38
Centro de Investigación en Palma de Aceite, Cenipalma
Calle 98 # 70-91. Piso 14
PBX: (57-1) 313 8600
www.cenipalma.org
CON EL APOYO DEL FONDO DE FOMENTO PALMERO
Metodología para la medición, 
caracterización y diagnóstico del 
desempeño en el consumo de servicios 
industriales en plantas de beneficio
Boletín Técnico No. 38
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño 
en el consumo de servicios industriales en plantas de beneficio
Publicación del Centro de Investigación en Palma de Aceite, Cenipalma, cofinanciada por 
el Fondo de Fomento Palmero, administrado por Fedepalma. 
Alexandre Patrick Cooman
Director General
Autores
Juan Camilo Barrera Hernández
Auxiliar de Investigación, Programa de Procesamiento
Nidia Elizabeth Ramírez Contreras
Asistente de Investigación, Programa de Procesamiento
Jesús Alberto García Núñez
Coordinador Programa de Procesamiento
Coordinación editorial
Yolanda Moreno M.
Esteban Mantilla
Diagramación
Fredy Johan Espitia Ballesteros
Impresión
Javegraf
Cenipalma
Calle 98 # 70-91. Piso 14
PBX: (57-1) 313 8600
www.cenipalma.org
Bogotá, D. C., Colombia
Diciembre de 2018
ISBN: 978-958-8360-71-3
Cenipalma
3
Presentación
El uso racional y eficiente de la energía y el agua en los procesos industriales se ha 
convertido en una práctica inherente de la producción sostenible. Utilizar correcta-
mente estos recursos no solo impacta en la rentabilidad del negocio, también reduce 
la afectación ambiental causada por la generación y uso de energía y el consumo de 
agua. En el marco del beneficio de la palma de aceite, los servicios industriales com-
prometen una parte de los costos de producción que deben ser considerados ya que 
dependerán de su disponibilidad y calidad; en un servicio industrial estos criterios 
afectan significativamente los costos de procesamiento. No contar con las condiciones 
requeridas por el proceso incurrirá en costos adicionales para adaptar los servicios. 
Por otra parte, la biomasa ha sido la materia prima por excelencia en la planta de 
beneficio para suplir la energía térmica (vapor); paulatinamente, se ha extendido su 
uso en sistemas de cogeneración para suplir la demanda eléctrica. Sin embargo, en 
los últimos años, la biomasa ha tomado un particular interés en mercados interna-
cionales por su potencial uso en biorrefinerías, como materia prima renovable para 
generar productos con valor agregado o como acondicionador del suelo a través 
de su retorno al cultivo. Por tal razón, mejorar el consumo energético en la planta de 
beneficio derivará en el aumento del inventario de biomasa para generar nuevos 
usos e ingresos. 
Con el fin de trazar un plan de estrategias para explorar las oportunidades de ahorro 
energético y de reducción en consumo de agua, como primera medida se debe consoli-
dar una metodología que permita diagnosticar el consumo de servicios industriales en 
planta de beneficio. Dado que la medición del consumo de los servicios industria-
les hace parte fundamental del proceso de mejora continua, Cenipalma ha trabajado 
en la revisión y análisis de algunas metodologías para diagnosticar y caracterizar el 
consumo de servicios industriales. Dentro de la revisión se tuvo en cuenta la norma 
ISO 50001, orientada a la formación de sistemas de gestión de energía y la metodolo-
gía de medición, monitoreo y establecimiento de objetivos (MM&T, por sus siglas en 
inglés) que brinda las pautas para caracterizar el consumo de los servicios industriales. 
En este boletín se consolida un procedimiento que considera las particularidades de 
las plantas de beneficio en Colombia y permite tener indicadores de desempeño prác-
ticos para identificar las mejores prácticas agroindustriales a través de ejercicios de 
benchmarking, estimando oportunidades de ahorro que derivan en la priorización 
de estrategias para el uso racional y eficiente de la energía y el agua. Se espera que 
este documento sea una herramienta para que las plantas de beneficio definan su 
línea base de consumo de servicios industriales y elaboren un plan de acción para la 
mejora continua, basado en la medición real de los consumos.
Alexandre Patrick Cooman. Ph.D.
Director General
Cenipalma
Contenido
 Pág.
Introducción .............................................................................................................. 7
Definiciones .............................................................................................................. 9
Agua y energía ................................................................................................ 11
Uso del agua en la industria ............................................................................ 11
Uso de la energía en la industria ..................................................................... 14
Metodología para medición del desempeño en consumo 
de servicios industriales ..........................................................................................25
Medición, monitoreo y establecimiento de metas 
(MM&T, por sus siglas en inglés) .................................................................. 27
Constitución de un sistema MM&T ............................................................... 28
Implementación de la metodología de medición en planta de beneficio ........ 29
Medición de servicios industriales en plantas de beneficio ............................ 36
Análisis de la información ...................................................................................... 41
Caracterización del consumo vs. producción ................................................. 43
Métodos estadísticos para el análisis de variabilidad ..................................... 49
Generación, fuente y/o suministro .................................................................. 63
Demanda ......................................................................................................... 66
Consumo ......................................................................................................... 74
Agradecimientos ..................................................................................................... 80
Bibliografía ............................................................................................................. 81
Cenipalma
7
Introducción
El agua y la energía son recursos esenciales para la existencia y supervivencia de 
cualquier ser vivo. Así mismo lo es para una instalación industrial, ya que la admi-
nistración y el manejo adecuado de estos recursos impulsan la productividad y la 
rentabilidad del negocio. Campañas realizadas por diferentes órganos interguberna-
mentales y la suma de políticas tanto nacionales como internacionales, han difundido 
la necesidad de implementar planes de uso racional y eficiente, no solo con el fin de 
reducir los costos de operación sino también promover una cultura de respeto con el 
ambiente y frenar los duros impactos del calentamiento global.
La agroindustria de la palma de aceite es un sector demandante tanto de agua como 
de energía. Se estima que las plantas de beneficio consumieron, en el 2016, más de cin-
co millones de metros cúbicos de agua, 124 GWh de energía eléctrica y por lo menos 
2.8 millones de toneladas de vapor1. La cantidad de agua utilizada equivale al con-
sumo mensual de 27.0002 colombianos, mientras que el de energía al de 260.0003 
personas. Estos recursos contribuyen en una proporción considerable en los costos 
de operación. Por otro lado, el sector está llamado a ser un referente en cuanto a 
producción sostenible, una calificación que requiere de conciencia ambiental y optimi-
zación del uso de los recursos. 
El término de administración de los servicios industriales en plantas de beneficio es 
un tema poco desarrollado. Si bien algunas estructuras organizacionales están encami-
nadas a mejorar el consumo de agua y de energía, aún no existe una metodología que 
unifique el desarrollo de un programa de mejoramiento continuo enfocado al gremio. 
En muchos casos las plantas de beneficio poseen información histórica que retrata el 
comportamiento de las instalaciones en el desempeño del consumo de los servicios 
industriales. Sin embargo, se carece de lineamientos y personal capacitado para in-
terpretar datos útiles que respalden acciones y planes de mejora. Principalmente se 
busca estandarizar y aclarar la terminología, en lo que concierne al seguimiento de este 
consumo, de manera que se obtengan indicadores de alta credibilidad, que permitan 
realizar comparaciones con el fin de identificar las mejores prácticas.
1 Datos estimados a partir de la producción nacional e indicadores de consumo para cada servicio industrial.
2 Dato estimado, consumo de agua en Colombia por persona es de 16,4 m3/mes.
3 Dato estimado, consumo de energía eléctrica por persona es de 38 kWh/mes.
La primera parte de este documento se enfoca en esclarecer conceptos usados habi-
tualmente en el marco de la producción y el mantenimiento, haciendo un énfasis 
específico en el suministro y uso de los servicios industriales de agua y energía 
(eléctrica y térmica). 
En la segunda, se explica el desarrollo del diagnóstico del desempeño en el consumo 
de estos servicios. Para ello, Cenipalma propone una metodología basada en el sis-
tema de medición, monitoreo y establecimiento de metas (MM&T, por sus siglas en 
inglés), que consiste en la implementación de una serie de herramientas que permiten 
caracterizar y predecir el consumo de cada servicio industrial (ANSI/ASHRAE, 2002; 
Carbon Trust, 2012; Envatage, 2016; Hilliard & Jamieson, 2014; Invest Northern 
Ireland, 2014; McMullan, Rutkowski & Karp, 2001; Raftery, Keane & O’Donnell, 
2010; Saleh, 2007; Vine & Sathaye, 1999). En este punto se describen los lineamientos 
para recopilar la información requerida.
La tercera parte se centra en la interpretación de la información. Se explica cómo 
realizar un análisis de regresión de acuerdo con la tendencia de consumo y produc-
ción, siendo bastante útil para la determinación de una meta basada en los mejores 
desempeños registrados. Posteriormente, desarrolla los indicadores de consumo que 
se dividen en generación y/o suministro, demanda y consumo. Estos se encuentran 
apoyados por gráficos que constituyen la línea base de consumo para la planta de be-
neficio. En el documento se dan las pautas para su construcción utilizando, a manera 
de ejemplo, información real. 
El resultado final del diagnóstico converge en una la línea base que sirve como refe-
rencia para el establecimiento de metas de ahorro de energía y toma de decisiones, 
en un marco de planeación y ejecución de un plan de uso racional y eficiente de los 
servicios industriales.
Primera parte
Definiciones
Foto: Esney Benavides, Extractora Sicarare
Cenipalma
11
Agua y energía 
Una industria se define como la actividad económica que se centra en el procesa-
miento de una materia prima a través de máquinas y fábricas. Su eficiencia se basa 
en los métodos de administración de los factores involucrados en la transformación 
de dicha materia prima para lograr un bien o servicio como personal, equipos e ins-
trumentación, sistemas de información, etc. 
Dos de los factores cruciales para la producción son el agua y la energía. La ener-
gía se puede usar en dos formas: la eléctrica, utilizada en aplicaciones industriales 
tales como motores, calderas, sistemas de climatización, procesos electroquími-
cos, de refrigeración e iluminación; y la térmica, generalmente en forma de vapor, 
empleada para el calentamiento de procesos y la generación de energía eléctrica. Por 
otra parte, el agua sirve para paisajismo, procesos de enfriamiento o de fabrica-
ción, dilución, incorporación en un producto y/o suplir las necesidades sanitarias 
de una instalación.
En la agroindustria de la palma de aceite, el agua y la energía pertenecen a los llama-
dos servicios industriales, que se pueden definir como el agrupamiento de recursos 
necesarios para la operación con el fin de extraer una cantidad de aceite de palma, 
almendra y/o aceite de palmiste. Para las plantas de beneficio, un servicio industrial 
puede ser el agua captada para desarrollar las tareas internas, la energía eléctrica 
para encender equipos y el vapor generado para transferir calor al proceso (Cala 
Gaitán & Bernal Castillo, 2008). Estos recursos están intrínsecamente conectados; 
por ejemplo, la energía se usa para tratar y transportar el agua requerida, y el agua 
para producir la energía utilizada (Gleick, 1994).
Uso del agua en la industria
El agua es un recurso abundante, pero no siempre disponible para el uso humano en 
la cantidad y calidad, tiempo y lugar requerido. Solo el 2,5 % del agua del mundo es 
fresca. De esta, menos del 1 % es accesible vía fuentes superficiales o acuíferos; el 
resto está atrapada en glaciares y capas de hielo, o bajo tierra (International Energy 
Agency & OECD, 2012). 
Para su administración existen dos conceptosque cuantifican el desempeño en el con-
sumo. El primero es eficiencia en el uso, indicador que relaciona la cantidad de agua 
requerida para un propósito particular con la realmente usada o entregada. Está orien-
tado a restringir el volumen empleado, enfatizando en buenas prácticas y cambios 
culturales. El otro es la conservación, que se enfoca en el cumplimiento de una labor a 
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
12
través de un consumo mínimo. El mantenimiento de este parámetro direcciona esfuer-
zos para que se emplee el recurso en ciclos cerrados, incluyendo reutilización de otras 
fuentes (Mirata & Emtairah, 2010).
En el contexto ambiental, la eficiencia incluye consideraciones sobre la calidad del 
servicio proporcionado por el sistema de aprovechamiento, de forma que “cualquier 
esfuerzo que se realice para aumentar la eficiencia en el uso del agua debe hacerse 
sin menoscabo en la productividad, higiene y confort de los beneficiarios del servicio” 
(Bourguet et al., 2003).
Así mismo, existen normativas internacionales como la ISO 14046:2014 que especi-
fica los principios, requerimientos y guías relacionadas con la evaluación de la huella 
hídrica de los productos, procesos y organizaciones, basada en las evaluaciones del 
ciclo de vida (LCA) (Ferrandis, 2015).
El uso racional y eficiente del agua (URA) tiene un papel fundamental en el desarrollo 
sostenible ya que debe efectuarse con base en las necesidades de las futuras genera-
ciones, manteniendo la calidad de los servicios. Un programa URA en una instalación 
industrial consta de varias etapas (Figura 1). 
 
Figura 1. Etapas de un plan de uso racional y eficiente del agua (Bourguet et al., 2003) 
En la Figura 2 se observa un esquema típico de una instalación industrial, enfa-
tizando en la identificación de los consumos de agua a través de las operaciones 
unitarias. Es necesario cuantificar y caracterizar, tanto las corrientes de servicios 
que ingresan al proceso como los efluentes del mismo, de forma que sea posible 
diseñar planes de acción enfocados en la disminución del consumo y tratamiento de 
elementos contaminantes.
Identificación de operaciones unitarias consumidoras del recurso hídrico.
Inventario de usos del agua y dispositivos.
Balances de agua.
Identificación de medidas de ahorro.
Diseño del programa, presupuesto y calendario de actividades.
Implementación de medidas de ahorro y seguimiento de indicadores.
Cenipalma
13
Figura 2. Esquema general de la distribución de agua en la industria (Albrecht, Ambrose, Rayno & Bass, 1998).
En la planta de beneficio, el agua se emplea como refrigerante de turbinas de vapor 
o en torres de refrigeración, así como en varios procesos. Uno es la clarificación del 
aceite de palma para diluir el licor de prensa y facilitar la obtención del aceite. Otro 
es el de recuperación de aceite en lodos, donde se utiliza en las centrífugas. En el 
recuperado de almendra, el equipo hidrociclón la usa para separar por densidades 
el cuesco y la almendra. Las instalaciones industriales tienen un gran potencial para 
elevar la eficiencia del consumo de agua. Estudios realizados concluyen que adop-
tando un sistema dirigido a esto se puede reducir entre un 20 y 50 %, con la posibili-
dad de alcanzar hasta un 90 % cuando se implementan acciones de mayor inversión 
(Albrecht et al., 1998). La Tabla 1 lista los sistemas implementados en la industria 
con sus respectivos potenciales de agua ahorrada.
Tabla 1. Ahorros potenciales de agua implementando sistemas eficientes. Adaptado de North Carolina 
Department of Environment and Natural Resources (1998)
Sistemas eficientes Ahorro potencial (%)
Reutilización en ciclos cerrados 90
Reutilización en ciclos cerrados con tratamiento 60
Válvulas automáticas 15
Lavado en contracorriente 40
Mejoras en alta-presión, baja-presión 20
Reutilización de agua de lavado 50
Proceso de 
producción
Procesos 
auxiliares
Uso 
doméstico
Uso en 
exteriores
Tratamiento
Productos
Pérdidas
Aguas residuales
Red suministro de 
agua o fuente
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
14
Para aprovechar esos potenciales, en la Tabla 2 se presentan los criterios comunes. 
Tabla 2. Alternativas para el uso racional y eficiente del agua. Adaptado de North Carolina Department of 
Environment and Natural Resources (1998)
Alternativas para el uso 
racional y eficiente del agua Explicación Ejemplo
Mejoramiento en la 
secuencia y planeación de 
producción
Reajuste en los planos de 
producción enfocado en 
minimizar el consumo de agua.
Reducir las necesidades de limpieza 
minimizando el recurso.
Orden y limpieza Sensibilidad y más conciencia en las rutinas de operación.
Realizar limpieza mecánica antes 
del lavado con agua, asegurándose 
de que el agua no fluye 
innecesariamente.
Modificaciones procesos/
equipos
Modificación en equipos o 
procesos, con relevantes 
inversiones, si es necesario.
Cierre de ciclos de refrigeración 
o calefacción; instalación de 
válvulas controladas para evitar 
desbordamientos; instalación de 
autocierre de las boquillas de 
las mangueras, y reemplazo de 
superficies de revestimiento de 
tanque con materiales no adherentes.
Cambios en productos/
materiales
Cambio de materiales 
en inventario usados en 
producción o diseño de nuevos 
productos que ayuden a reducir 
la demanda de agua y/o 
generación de efluentes.
Reemplazar equipos/
tecnología
Sustituir la tecnología existente 
con una más eficaz.
Uso de sistemas de alta presión para 
limpieza.
 
Uso de la energía en la industria
La energía se define como la capacidad de la materia para realizar un trabajo. Se 
puede presentar en diferentes formas:
• Calor
• Iluminación
• Movimiento
Cenipalma
15
• Eléctrica
• Química
• Nuclear
• Gravitacional
 Y en dos tipos:
• Energía almacenada (potencial)
• Energía de trabajo (cinética)
En un país como Estados Unidos cerca de la tercera parte de la energía generada 
se utiliza en la industria (EIA, 2016), mientras que, según reporta la Agencia Inter-
nacional de Energía, IEA, en el mundo es del 23 % (International Energy Agency, 
2016). En el ámbito nacional, la cifra es del 21 % (UPME, 2014).
La energía es un recurso indispensable en la industria, ya sea la eléctrica para operar 
un motor o a vapor como método de calentamiento de líneas de proceso. La eléctrica 
puede ser transformada en energía mecánica, térmica o lumínica, y la energía quími-
ca de diferentes combustibles en energía térmica. 
Este boletín técnico se centra únicamente en las de mayor uso en la agroindustria de 
la palma de aceite: la energía eléctrica y la térmica (vapor).
Energía eléctrica
La energía eléctrica o electricidad es la forma de energía más común en el mundo 
moderno. En una instalación industrial se utiliza para iluminar áreas y calentar sis-
temas, pero son los motores eléctricos los que consumen la mayor cantidad de esta. 
Se denomina energía eléctrica a la que resulta de interconectar, mediante un conductor 
eléctrico, dos puntos con diferencia de potencial.
Un sistema convencional que suministra electricidad está compuesto por cuatro 
áreas: generación, transmisión, distribución y consumidor final. 
Generación 
Esta se realiza a nivel industrial por medio de instalaciones llamadas centrales eléc-
tricas, que constituyen la primera etapa de un sistema eléctrico. La mayoría están 
diseñadas para transformar la energía mecánica en eléctrica, a partir de fuentes 
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
16
convencionales (gas, carbón, diésel, etc.) y por medio de calderas, quemadores y 
turbinas. También existen algunas que utilizan fuentes alternativas (hidráulica, foto-
voltaica, eólica, biomasa, mareomotriz, etc.) aprovechando los recursos renovables 
disponibles (IEA, 2015; Morvay & D., 2008;Oakey, 2015). 
Según el recurso energético utilizado, las centrales generadoras se pueden clasificar en: 
• Hidroeléctricas
• Térmicas convencionales
• Térmicas de ciclo combinado
• Nucleares
En lo que respecta a la industria manufacturera, algunos de sus procesos tienen el 
potencial de generar energía a partir de la utilización de recursos residuales de la 
producción de su actividad económica principal. Es así en la del petróleo (gas), 
la caña de azúcar (bagazo), la palma de aceite (fibra y cuesco) y la papelera (pulpa), 
que lo hacen a través de un procedimiento de cogeneración. Este es la generación 
simultánea y combinada de calor y energía eléctrica. La Figura 3 presenta un esquema 
general de un sistema de cogeneración con turbina.
Figura 3. Ciclo de cogeneración con turbina. Tomada de Turner & Doty (2007)
Distribución y consumo
Un sistema de distribución y consumo tiene como finalidad transportar la energía 
eléctrica desde el sistema de generación hasta un usuario final. Generalmente lo 
componen los conductores o líneas, transformadores y el sistema de protección de 
la red eléctrica.
Combustible
Del sistema 
de agua de 
alimentación
Vapor al 
proceso
Turbina 
de vapor
Generador
Caldera de 
recuperación de 
calor residual
Proceso
Cenipalma
17
Figura 4. Estructura general de un sistema de distribución de potencia. Tomada de Ramírez (2009)
La Figura 4 muestra la estructura general del sistema de distribución y transmisión 
en el que se pueden apreciar tres niveles (Ramírez, 2009):
• De distribución (primaria y secundaria): recibe la energía de la subestación de 
distribución (STD) y la entrega a los consumidores pequeños y medianos.
• De subtransmisión: suministra energía eléctrica a las STD y a consumidores 
grandes, dentro de una cierta área geográfica. Puede operar a diferentes niveles 
de tensión.
• De transmisión: se diferencia sustancialmente de los dos anteriores tanto en 
sus características como en su operación. Mientras que estos reciben energía de 
una fuente y la transmiten a cargas individuales, el de transmisión trabaja con 
grandes bloques de potencia, interconectando todas las estaciones generadoras 
y los puntos de mayor carga del sistema.
Consumidor final
Se define como una carga o usuario al que se le suministra una energía para ser 
usada en cualquier tipo de operación. Generalmente se desagrega en los sectores fina-
les: industria, transporte, residencias, comercio y agricultura (European Environment 
Central
13,2 kV 220 kV 220 kV
115 kV
115 kV
33 kV
33 kV13,2 kV
13,2 kV
33 kV
Edificio
208/120 V 220/110 V
Subestación elevadora
Líneas de transmisión
Red de distribución 
secundaria
Red de distribución primaria
Subestación 
Receptora secundaria
Subestación 
Distribuidora
Subestación 
receptora 
primaria
Líneas de 
subtransmisión A grandes zonas industriales
A poblaciones mayores
A poblaciones medianas o zonas 
industriales medianas
A poblaciones 
medianas
A zonas industriales 
medianas
A pequeños sectores 
industriales
Pequeña fábrica
380 v - 600 V
A pequeñas poblaciones 
o zonas rurales
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
18
Agency, 2015). En el área industrial, la energía eléctrica se utiliza en una amplia gama 
de aplicaciones, principalmente desarrolladas por motores eléctricos. De acuerdo con 
(NEMA, 2014), este motor es una máquina que transforma la energía eléctrica en me-
cánica. A nivel mundial los motores eléctricos consumen cerca del 60 % de la energía 
generada, y se utilizan en aplicaciones para el movimiento de equipos como bombas, 
compresores, ventiladores, maquinaria, etc. 
Su uso se ha hecho extensivo principalmente por la sencillez de su fabricación, la 
gran confiabilidad y el alto valor de eficiencia (Unidad de Planeación Minero Ener-
gética, 2007). La electricidad consumida durante su vida útil corresponde al 95 % de 
los costos de operación, mientras que el 5 % restante, al costo de compra, instalación 
y mantenimiento (Wong, Haith, & Krakauer, 2014). 
Energía térmica 
El vapor de agua es un recurso muy común en la industria. Sus características físicas 
y energéticas lo hacen un complemento vital para el proceso de transformación de 
materias. Tiene como propiedad el poder acumular una gran cantidad de energía 
térmica, y además, puede ser transportado de un lugar a otro sin requerir de un siste-
ma de bombeo (Conuee, 2009).
Otras de sus características son (Fenosa, 2011):
• El agua es un fluido económico y muy accesible comparado con otros productos 
en el mercado.
• Permite un amplio rango de temperaturas de trabajo.
• Contiene un alto calor específico y calor latente.
• No es inflamable, ni tóxico.
• Regular con facilidad la condensación.
Puede ser operado en condiciones de entre 1,13 bar y 70 bar, equivalente a rangos de 
temperatura entre 103 °C y 287 °C como vapor saturado, y se incrementa cambiando 
su condición a vapor sobrecalentado (Junta de Castilla y León, 2010).
Cenipalma
19
Figura 5. Ciclo ideal de generación y distribución de vapor. Tomado de Fenosa (2011)
La Figura 5 muestra los elementos fundamentales de un sistema de distribución de 
vapor que son la unidad de generación (caldera), la red de distribución a los puntos 
de consumo y el sistema de recolección de condensados (Fenosa, 2011). 
Generación de vapor
El vapor es generado en calderas, donde se aumenta la entalpía del agua con el calor 
producto de la combustión de un combustible o el uso de fuentes tales como resisten-
cias eléctricas y gases calientes. Una vez en el punto de utilización, el vapor pierde esta 
entalpía cediéndola hacia un medio o transformándola en energía mecánica (Cengel 
& Boles, 2011; Smith & Parmenter, 2016).
La eficiencia en la combustión está condicionada al equilibrio de la reacción oxíge-
no-combustible. Habitualmente los focos de pérdidas de calor se presentan en forma 
de alta temperatura de los gases de escape, inquemados del combustible, elevado 
porcentaje de oxígeno en los gases, alta temperatura de las paredes, baja calidad de 
vapor por arrastre de agua, excesivo caudal de purgas, paradas por averías y cenizas 
muy calientes, entrada de agua fría a la caldera, exceso de agua en el aire de combus-
tión, fugas de vapor y falta de control (Einstein, Worrell, & Khrushch, 2001).
DISTRIBUCIÓN
RETORNO DEL 
CONDENSADO
USUARIO FINAL
GENERACIÓN 
DE VAPOR
Energía
Energía
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
20
Figura 6. Balance de energía típico de una caldera. Tomado de Torres Peña (2003)
Distribución de vapor
Toda instalación industrial debe tener una red de tuberías adecuadas que permita 
disponer del recurso en diferentes puntos. Una red de distribución de vapor está 
compuesta por tuberías y accesorios de tubería (Figura 7) (Spirax Sarco, 1999). 
 
Figura 7. Esquema básico de una red de distribución de vapor. Adaptada de Spirax Sarco (1999)
Desde el punto de vista energético, el rendimiento de una red de distribución se basa 
en el diseño y el dimensionamiento del circuito, el aislamiento y la recuperación de 
condensados. En un circuito de vapor, el principal parámetro de diseño es el diámetro 
Energía en
 el vapor 
74,5 %
Pérdidas
13,5 %
Energía 
en gases
Energía entregada 
por el combustible
96,6 %
CALDERA
Agua de 
alimentación
Bomba de 
alimentación
Tanque de 
alimentación
Tanque de 
proceso
Tanque de 
proceso
Sistema de 
calefacción
Recipiente 
encamisado
Vapor
Caldera
Condensado
CondensadoVapor
Vapor
Cenipalma
21
de las tuberías debido a que la presión y la temperatura están condicionadas por la 
exigencia del proceso. Entre mayor sea este menor será la pérdida de carga que hay que 
vencer, sin embargo, el costo de inversión se incrementa.
El aislamiento es otro factor importante, y si no se emplea correctamente, permea-
biliza el paso del calor hacia el ambiente. Estas pérdidasafectan de manera directa la 
calidad de los procesos ya que el vapor no llega al punto de utilización en las condi-
ciones necesarias. Además, puede producir condensación afectando varios equipos 
por golpes de ariete (Junta de Castilla y León, 2010).
Existen dos elementos indeseables en cualquier red de distribución de vapor: la 
presencia de aire y de condensados. La manifestación de aire mezclado con vapor 
produce pérdida de eficiencia. Igualmente, la presencia de oxígeno y otros gases 
pueden causar problemas de corrosión (T Nussbaumer, 2010; Thomas Nussbaumer, 
2003). Este escenario obliga al empleo de separadores o purgadores de aire.
La aparición de condensados es inherente al propio uso del vapor. En un proceso de 
calentamiento, el condensado es el resultado de la transferencia de una porción de la 
energía interna del vapor (TLV, 2016). Se presenta normalmente en el momento de 
inicio y parada del proceso. Cuando arranca, el vapor entra en contacto con la tubería 
fría y se condensa hasta que esta alcance las temperaturas de régimen de equilibrio.
Pérdidas energéticas en las redes de vapor
Hay que tener en consideración que una red de distribución de vapor no es más que 
un sistema energético que está permanentemente en interacción con el ambiente ex-
terior que lo rodea. 
Figura 8. Pérdidas energéticas fundamentales en una red de distribución de vapor. Adaptada de Nussbaumer (2010)
Pérdidas por 
fricción
Pérdidas 
energéticas
Pérdidas 
por fugas
Pérdidas 
por intercambio 
de calor con el 
exterior
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
22
En la Figura 8 se muestran las tres pérdidas energéticas fundamentales de una red de 
vapor. Las que son por fricción se convierten en pérdidas de presión; por intercambio 
de calor con el exterior se relacionan directamente con los aislamientos, y por fugas 
se asocian con fallas en el diseño, mala operación o el mantenimiento incorrecto de 
los sistemas de drenaje de condensados (purgas) (TLV, 2016).
Para la cuantificación de las pérdidas por fugas existen tablas que proporcionan 
gráficos aproximados. Por ejemplo, en la Figura 9 se puede identificar la cuan-
tía de la fuga acorde a la longitud de la lanza de vapor1 formada. Estas pérdidas 
se deben mantener controladas y minimizadas para lograr una correcta eficiencia 
de la red de distribución, con un mantenimiento adecuado y revisión constante de 
la instalación.
Figura 9. Cuantificación de pérdidas de vapor por observación de la lanza. Adaptada de Junta de Castilla y 
León (2010)
1 Parte visible de vapor que sale de una fuga.
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Pérdida de vapor kg/h
Longitud de la lanza en metros
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Cenipalma
23
La Tabla 3 muestra las pérdidas de vapor en función del diámetro de un agujero y su 
presión. Para plantas de beneficio el costo del vapor es en promedio de $ 3.700/t Vapor2.
Tabla 3. Cuantificación de pérdidas de vapor según diámetro de agujero y presión. Adaptada de Seneviratne 
(2007)
Diámetro del 
agujero
(mm)
Diámetro del 
agujero
(pulgadas)
Pérdidas de vapor kg/hr
presión de vapor kPa (psi)
104
(15)
690
(100)
1035
(150)
2070
(300)
0,8 1/32 0,4 1 2 -
1,6 3/16 2 6 9 16
3,2 1/16 6 24 34 65
4,5 1/4 14 54 77 147
6,5 1/8 25 95 136 261
9,5 3/8 55 214 307 586
2 Dato referenciado por plantas de beneficio.
Segunda parte
Metodología para medición 
del desempeño en consumo de 
servicios industriales
Foto: Esney Benavides, Extractora La Gloria
Cenipalma
27
Para caracterizar el consumo de servicios industriales en planta de beneficio se usa la 
metodología MM&T, que permite determinar el desempeño energético de una instala-
ción industrial. A continuación se presenta su explicación y adaptación para la imple-
mentación en plantas de beneficio.
Medición, monitoreo y establecimiento de metas 
(MM&T, por sus siglas en inglés)
El sistema de administración MM&T sirve para describir un rango de técnicas emplea-
das para mejorar y entender cómo se consumen el agua y la energía en un proceso, y 
cómo se involucran los costos (Envatage, 2016; Invest Northern Ireland, 2014; Saleh, 
2007). Este método permite medir el desempeño de consumo con un alto grado de 
precisión y puede ser usado para mejorar la contabilidad, calidad y rentabilidad.
El esquema MM&T proporciona un marco esencial para las actividades de gestión 
del agua y energía permitiendo (Envatage, 2016):
• Identificar y explicar el uso excesivo de energía y/o agua.
• Detectar periodos de tiempo donde el consumo es inesperadamente más bajo 
del que se tendría en ciertos casos.
• Trazar tendencias de consumo. 
• Determinar usos futuros de energía cuando se planean cambios en la operación.
• Diagnosticar áreas específicas donde se desperdicie la energía.
• Observar cómo la dinámica del negocio reacciona de acuerdo con los cambios 
en el pasado.
• Desarrollar objetivos de rendimiento para programas de administración de agua 
y/o energía.
• Administrar los consumos en lugar de aceptar el valor del agua y la energía 
como un costo fijo.
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
28
Es tan sencillo como tomar una medición rutinaria. Su implementación solo requiere 
la recolección de información de consumos y producción (ISO, 2013). 
El costo de la inversión se da en las labores de recopilación, análisis y presentación 
de datos, y si se necesita la instalación de instrumentación para robustecer el siste-
ma de información. Sin embargo, puede ser relativamente pequeño si se compara 
con los ahorros (McMullan et al., 2001).
El potencial de ahorro obtenido de un MM&T depende del proceso, el sitio y el 
nivel existente de control. Para la mayor parte de instalaciones industriales las 
expectativas pueden ser del 5 % solamente utilizando el MM&T (Invest Northern 
Ireland, 2014). 
Por otra parte, la metodología permite además realizar pronósticos de consumos y 
costos que pueden derivar en planificar con fiabilidad una actividad de producción. 
Así, se mejora el establecimiento del presupuesto. 
Constitución de un sistema MM&T
El MM&T se constituye básicamente de la selección de una unidad de producción 
a estudiar (planta de beneficio, área o sección de planta y/o equipo). Luego, se debe 
establecer una línea base; un sistema de medición y registro; uno de análisis y reporte, 
y por último, uno de mejoramiento (Edomah, 2013). La Tabla 4 describe las particula-
ridades de cada una de las etapas.
Tabla 4. Partes del sistema MM&T. Adaptada de Conuee (2009)
Sistema Objetivo
Consumo y 
producción
Determinar la relación entre consumo y producción. Se debe tener claridad 
sobre la unidad de producción utilizada en la sección evaluada (t de RFF, t de 
almendra, etc.)
El consumo por unidad de producción se conoce como indicador consumo 
específico (IC). Este varía de acuerdo con los volúmenes de producción, 
volviéndose menor con un gran volumen (economías de escala) y a menudo 
mayor en baches cortos de producción.
Cenipalma
29
Sistema Objetivo
Línea base
De acuerdo con [44], la línea base se define como una referencia cuantitativa 
que proporciona la base de comparación del desempeño en el consumo. Es un 
pilar fundamental para desarrollar las actividades del MM&T, ya que referencia 
una matriz de indicadores para cada uno de los procesos estudiados. Así, 
se evalúa la efectividad de los planes de mejora a cada una de las acciones 
tomadas en la instalación. 
Comparación
Usualmente es una fuerte estrategia para aumentar la comprensión de las 
tendencias de consumo, el costo y el control.
En algunos procesos complejos donde se implementa el sistema MM&T, es 
necesario desarrollar un protocolo estadístico que permita emitir rápidamente 
un análisis de tendencia, un ajuste de alarma y proveer información 
fácilmente entendible.
Análisis
El uso de técnicas CUSUM (cumulative sum of errors fromtarget) es una simple, 
pero particularmente útil, forma de comparar el desempeño cuando existe una 
variación relativa en el IC. Permite de manera rápida, determinar tendencias 
certeras de información y puede ser complementada con herramientas de hojas 
de cálculo muy sencillas.
Reportes
El análisis del desempeño es inútil a menos que la información se recolecte, 
presente y sea tomada en cuenta para la toma de decisiones. Aun si el propósito 
solo es realizar chequeos periódicos sobre el consumo. 
Implementación de la metodología de medición en planta 
de beneficio
El sistema MM&T propone establecer directrices que faciliten a las plantas de 
beneficio tener control sobre el consumo de sus servicios industriales por medio de la 
medición. La planeación indica los requerimientos mínimos necesarios para dar conti-
nuidad a la implementación del mismo. 
La Figura 10 presenta el esquema propuesto por Cenipalma para ponerlo en marcha.
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
30
Figura 10. Metodología de medición de servicios industriales para plantas de beneficio1
La metodología de medición de servicios industriales es un proceso que requiere de 
una supervisión continua con el fin de retroalimentar la línea base. Parte del estable-
cimiento de los puntos de medición y la organización de los datos recolectados. Pos-
teriormente se desarrolla un análisis de la información, cuyos resultados convergen 
en la generación de indicadores de consumo y el establecimiento de la meta. 
Generalidades de los procesos que incluyen la metodología.
• Revisión de la planta de beneficio: consiste en examinar las condiciones actua-
les de la planta de beneficio frente a la integración de los servicios industriales 
en el proceso. En este punto se recopila toda la información histórica de con-
1 Las cajas azules representan un proceso, las verdes una salida de información y las naranjas el inicio y final 
del proceso.
Inicio diagnóstico 
consumo
Plan de mejora 
de consumo
Revisión de 
instalaciones e 
información histórica
Registro de datosVerificación de informaciónReportes
Indicadores de 
consumo
Establecimiento de 
meta
Selección de muestreo 
e instrumentación
Estudio de tendencias 
de consumo
Análisis de 
información
Construcción de línea 
base
¿Existen 
medidores?
Cenipalma
31
sumos de agua, vapor y electricidad existente. Igualmente, se identifican las 
fuentes y/o suministros disponibles de los servicios.
• Selección de puntos de muestreo: se procede a seleccionar los puntos de medi-
ción de acuerdo con el servicio y las condiciones de operación de cada proceso. 
• Captura de información: se reúnen los datos asociados al consumo del servicio 
industrial. El registro de información se realiza en conjunto con los datos de 
producción, las observaciones generales sobre el proceso y las labores de man-
tenimiento, con el propósito de descartar comportamientos anómalos durante la 
fase de consolidación de indicadores.
• Desarrollo y análisis de indicadores: los indicadores de desempeño de con-
sumo del servicio industrial representan la información pilar para constituir la 
línea base. Así mismo, el desarrollo del análisis permite establecer metas de 
ahorro y estimar oportunidades de mejora.
• Línea base de consumo del servicio industrial: es la referencia cuantitativa re-
sultante del diagnóstico de consumo para la planta de beneficio. A partir de esta, 
se pueden tomar decisiones para mejorar el desempeño. 
Selección de base de consumo y actividad de producción
Así como los centros de costos, es indispensable seleccionar los indicadores de con-
sumo específico (IC). Estos hacen parte de los KPI (key performance indicador) que 
evalúan el desempeño en temas de consumo y por unidad de producción. Para las 
plantas de beneficio existe la posibilidad de manejar dos líneas: el aceite de palma 
crudo y el aceite de palmiste. Sin embargo, por motivos de variaciones con la calidad 
del fruto, proveedores y potenciales de aceite, se recomienda realizar el estudio utili-
zando las unidades de producción convencionales, los racimos de fruto fresco (RFF) 
y la almendra de palma (ALM).
Otra consideración a tener en cuenta es la división de las corrientes de producción. 
Esto aplica para las plantas de beneficio que maquilan almendra de palma, ya que 
deben separar la unidad de extracción de aceite de palmiste de acuerdo con la pro-
ducción de almendra propia y la compra adicional de esta.
Nota: si la planta incorpora una línea de producción adicional para la compra 
de almendra, este procedimiento tiene que hacerse por separado. Para el 
procesamiento del palmiste se debe restar la energía consumida por esta sección 
del consumo global de la planta. 
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
32
Distribución del servicio industrial
Para realizar las mediciones es necesario levantar un esquema de la distribución del 
servicio industrial e identificar los equipos que intervienen en el consumo. De esta 
manera es posible determinar el número de instrumentos de medición requeridos. 
Para graficar la distribución se recomienda utilizar los esquemas PFD, P&ID y 
diagramas unifilares.
De acuerdo con la norma ISO 10628-1:2014 (ISO, 2014), los diagramas de flujo o 
PFD (process flow diagram), representan el procedimiento, configuración y función 
del proceso o sección de una planta. Deben incluir:
• Tuberías de proceso.
• Símbolos, nombres y números de identificación de equipos primarios.
• Controladores, válvulas que afectan la operación del sistema.
• Interconexión con otros sistemas.
• Bypass y líneas de recirculación.
• Condiciones de operación, flujos máximos y mínimos, temperatura y presión.
• Composición de los fluidos.
Generalmente, en una planta de beneficio se puede encontrar un esquema de distribu-
ción con la ubicación de los elementos que componen la red a lo largo de la instalación 
industrial. En caso de no contar con este, es necesario realizar el levantamiento de la red.
Su nivel de complejidad depende de las necesidades de la planta de beneficio. Se re-
comienda por lo menos que incluya los equipos primarios y secundarios del sistema. 
En la Figura 11 se muestra un plano básico de una red de distribución de agua.
Cenipalma
33
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3
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
34
En el caso de la distribución de la red eléctrica, la herramienta adecuada es un diagrama 
unifilar para la identificación de puntos de medición. Este consiste en la representa-
ción gráfica de un sistema de distribución eléctrica. Se le llama unifilar debido a que 
simplifica un sistema tradicional con varios conductores (trifásico) en una sola línea. 
Usualmente utilizan una estructura de árbol (Mccoy & Douglass, 2000) (Figura 12). 
 
Figura 12. Representación de diagrama unifilar para una planta de beneficio
La importanciade poseer los diagramas de distribución y/o unifilares radica en la ne-
cesidad de seleccionar la instrumentación correcta para la medición de las variables, 
además de evitar la doble evaluación de una misma corriente de flujo del servicio 
industrial. En caso de contar con características que hacen que una sección del flujo 
sea difícil de medir, con el número correcto y posicionamiento de la instrumentación 
de medición, se pueden realizar balances que permitan estimar su consumo.
Proceso de recolección de información
La recolección de información automática es superior a la manual, debido a que se 
pueden evitar errores de lectura. Esta última es aceptada en los sistemas MM&T, sin 
embargo, resulta ser una actividad complicada dependiendo del número de medidores. 
ANALIZADOR 
DE REDES
ANALIZADOR 
DE REDES
ANALIZADOR 
DE REDES
GENERADOR 
DIÉSEL
906 KVA
1080 AMPS
TURBINA 
VAPOR
1700 KWTRAFO
34,5 KV / 440 V
2000 KVA
Dyn5
TRAFO
440 V / 220 V
115,5 KVA
Dyn5
RED EXTERNA
DESFIBRADO Y 
TRITURACIÓN
CLARIFICACIÓN
RECEPCIÓN Y 
ESTERILIZACIÓN
EXTRACCIÓN EXTRACCIÓN 
DE PALMISTE
TRIDECANTER GENERACIÓN 
DE VAPOR
COMPOSTAJE
DISTRIBUCIÓN 
220 V
PRENSA 
RAQUIS
PLANTA DE 
TRATAMIENTO
CALDERA
ANALIZADOR 
DE REDES
EXTRACCIÓN
Cenipalma
35
La medición de la energía o el agua consumida es solo la mitad del proceso de reco-
lección de información. Es inútil cuantificar los consumos si la unidad activa o uni-
dad de producción no es medida. Los datos deben ser recolectados regularmente en 
el mismo día, semana o cualquier otro periodo de medición seleccionado, de manera 
que se produzcan intervalos comparativos de consumos y producción.
Para dar inicio a la implementación de la metodología de servicios industriales, es 
necesario reunir toda la información histórica disponible. Para el servicio de agua, 
generalmente la planta de beneficio tiene instalados medidores de caudal en las capta-
ciones autorizadas por las Corporaciones Autónomas Regionales, CAR, que regulan 
los permisos para el uso del recurso. 
Para electricidad, en caso de ser suministrada por la red externa, el seguimiento de 
consumos históricos debe realizarse con la facturación mensual que expide la empresa 
comercializadora de energía. En caso de generar la energía eléctrica dentro de las 
instalaciones de la planta de beneficio, se toma la información de los contadores y/o 
horómetros de los equipos.
Nota: La comercializadora puede ofrecer el reporte de consumo de energía activa 
y reactiva (ver definiciones en 3.4.4) para cada hora del mes facturado.
Dado que la medición de vapor no es habitual en plantas de beneficio, es posible 
que no existan registros históricos sobre el consumo de este recurso. Las calderas 
modernas integran sistemas SCADA para el control de su operación. Por lo tanto, se 
habilita un contador de flujo de vapor que cumpla la función de la medición. 
Nota: Si la planta de beneficio cuenta con medidores de consumo de agua en la 
alimentación de las calderas, se puede hacer seguimiento a la cantidad utilizada 
para la generación de vapor.
Tabla 5. Formato básico de registro para seguimiento de consumo de servicios industriales
Área
Fecha Hora Medidainicial
Medida
final Consumo
Volumen
 de producción Observaciones
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
36
La Tabla 5 muestra un ejemplo de la información que debe ser mínimamente recopi-
lada para realizar el estudio estadístico del comportamiento y tendencia del consumo 
del servicio industrial. Si se cuenta con un medidor acumulativo, la lectura se hace 
en un día en particular, registrando el dato al inicio de la jornada para contrastarlo 
con el que aparece al final de las labores. Si la planta de beneficio programa una 
operación de 24 horas, se debe tomar en el momento en que nuevamente el turno del 
día anterior retoma sus actividades. 
Es importante anexar al registro todas las observaciones, calamidades, eventos o 
sucesos que hayan impactado la operación, así como la implementación de nuevas 
tecnologías y/o procesos estandarizados. El valor de esta información se da en el 
momento de identificar las prácticas operativas que afectan el desempeño de la 
planta de beneficio en cuanto al consumo del servicio. 
Medición de servicios industriales en plantas de beneficio
Un proceso industrial requiere del control y mantenimiento de algunas magnitudes 
tales como presión, caudal, nivel, temperatura, etc. Los instrumentos de medición 
permiten la regulación de estas en las condiciones más idóneas posibles. Es por esto 
indispensable conocer los diferentes tipos de mediciones e instrumentación reque-
ridos para calcular los servicios industriales en una planta de beneficio.
El muestreo y el seguimiento de información varían de acuerdo con las condiciones 
de operación. 
Procedimiento de medición
Un procedimiento de medición apropiado debe desarrollarse desde la instalación de 
cualquier equipo de instrumentación e incluir:
• Nombre del punto de medición.
• Tipo de medición.
• Descripción del instrumento de medición.
• Método de instalación.
• Localización de la instalación con descripción de las condiciones de operación 
en sitio.
• Rango esperado de valores con incertidumbre esperada.
• Método y rigor de calibración requerido.
Cenipalma
37
• Método y rigor del sistema de verificación de medición y validación de datos.
• Información para ser registrada: especificación, día de instalación y reportes 
de calibración y mantenimiento. Es importante mantener un registro histórico de 
cada punto de medición.
• Nivel mínimo de desempeño de los datos (ejemplo: qué tanto se está dispuesto 
a perder información o a tolerar errores antes de recalibrar o reemplazar el ins-
trumento en caso de ser necesario).
• Periodo de recalibración.
• Métodos alternativos para obtener la información requerida si el instrumento 
está de baja por reparación, recalibración, o si se pierde o invalida información 
por alguna razón.
• Métodos permitidos para remediar errores.
• Requerimientos aplicables de mantenimiento.
Instrumentación
La calidad de cualquier medición depende enteramente del efecto de la ubicación de 
la misma, la capacidad del sensor, el instrumento de registro de datos y el método 
empleado para el muestreo (Creus, 2010). Al seleccionar un instrumento de medición 
se destacan tres criterios:
• El rango de operación es la habilidad del medidor de funcionar sobre un nivel 
de flujo sin pérdidas de precisión o potencial de repetitividad. Su selección es 
importante si las variables del proceso (gas, agua, electricidad, vapor) cambian 
significativamente durante la producción.
• La precisión debe ser considerada como la capacidad de reportar un valor 
medido lo más cercano o dentro de un porcentaje aceptable del flujo real. Puede 
ser determinada por pruebas de calibración. Los medidores más modernos de 
electricidad son extremamente precisos, e. g. +/- 0,5 %, y los de calor oscilan 
en una precisión de +/- 2,0 %.
• La repetitividad refleja la variación en una valoración hecha por el mismo 
medidor, en un mismo flujo y en las mismas condiciones de operación. Es 
particularmente importante en un sistema MM&T donde hay pequeños cambios 
en la eficiencia del proceso.
La precisión no es crítica, a menos que el mismo sistema sea usado para un control 
especializado de proceso. 
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
38
Para la compra de medidores es importante tener en cuenta (Invest Northern Ireland, 
2014):
• Indicación física o instantánea del flujo o energía.
• Registro acumulativo del flujo o energía.
• Salida de pulsos.
• Modbus (protocolo de comunicación) compatible.
Mediciones físicas
Las pruebas en campo requieren de la medición de varias características físi-
cas del flujo o equipo a estudiar. La selección del sensor depende de la calidad, 
cantidad, restriccionesde instalación, método de medición requerido y recursos 
para su compra y soporte. La Tabla 6 presenta algunos tipos de instrumentación 
(Creus, 2010).
Tabla 6. Sensores potenciales para medición (ANSI/ASHRAE, 2002)
Temperatura Flujo de aire Vapor
Termómetro
Termocupla
RTD
Termistor
Tubo de pitot
Anemómetro
Dispositivos rotatorios
Boquillas de flujo
Vórtex
Flujo de líquido Presión del aire Presión hidráulica
Orificio
Venturi
Turbina
Vórtex
Magnético
Ultrasónico
Impacto
Coriolis
Manómetro
Transductores de presión 
Transmisores de presión
Manómetro
Transductores de presión 
Transmisores de presión
Velocidad rotacional
Tacómetro de contacto
Tacómetro no invasivo
Estroboscopio
Tacómetro reflectado
Potencia eléctrica Corriente eléctrica Voltaje eléctrico
Vatímetro
Transductor de vatios
Pinza amperimétrica
Transformadores de corriente
Voltímetro
Multímetros
Transformador de potencia
Cenipalma
39
Medición de electricidad
Es una práctica habitual en un proceso industrial. Desde la simple cuantificación del 
consumo de energía eléctrica a través de un contador para efectos de facturación 
del servicio, hasta la medición de variables sensibles como frecuencia e intensidad 
para control de los procesos. Para el desarrollo del sistema MM&T es preciso realizar 
una adecuada selección y medición de parámetros.
Terminología en energía eléctrica
La energía eléctrica cuenta con un sinfín de propiedades por medir. Sin embargo, 
en temas de monitoreo, es frecuente la medición de tensión, intensidad (corriente), 
potencia, energía, frecuencia y factor de potencia (ISO, 2011).
• Tensión o voltaje: se define como el trabajo requerido para desplazar las cargas 
eléctricas desde un punto con potencial A hasta otro con potencial B. Se expresa 
en términos de voltios (V).
• Corriente: es la cantidad de carga en movimiento (electrones) que atraviesa una 
superficie por unidad de tiempo. La corriente alterna es aquella que varía en el 
tiempo y polaridad, su señal puede ser cuadrada, triangular, rectangular, etc., 
pero la más utilizada es la senoidal. Se expresa en amperios (A).
• Potencia eléctrica: es la energía gastada para hacer “algo” o también la cantidad 
de trabajo realizado en la unidad del tiempo. Es la rapidez con la que se consume 
la energía. Se expresa en vatios (W) o caballos de fuerza (HP). En términos de 
potencia trifásica, existen tres componentes que la integran: la potencia activa, la 
reactiva y la aparente.
• La potencia aparente es el producto vectorial de la corriente y el voltaje. Es solo 
una magnitud de cálculo puesto que no tiene en cuenta el desfase entre los dos.
• La potencia activa es el componente que representa la energía útil que puede 
ser transformada en otras formas de energía (mecánica, calórica, luz, etc.). Su 
unidad es el vatio (W).
• La potencia reactiva es la utilizada en los circuitos de corriente alterna para 
la formación de campos magnéticos en las bobinas y para cuantificar la carga 
de los condensadores. Su unidad es el voltamperio reactivo (VAR).
• Factor de potencia (cos α) es la relación que existe entre la potencia activa y la 
reactiva. Expresa el ángulo de desfase que existe entre la corriente y el voltaje.
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
40
• La energía eléctrica se define como la capacidad de todo sistema para producir 
un efecto o cambio de estado, por ejemplo, mover cosas o calentar sustancias. 
Su unidad básica es el julio (J), pero en términos prácticos para consumo se usa 
el kilovatio hora (kWh).
• Frecuencia: es el valor o magnitud que mide el número de ciclos de la señal de 
corriente alterna. Se expresa en hertz (Hz).
Instrumentos de medición de energía eléctrica
Los instrumentos de medición de energía eléctrica aprovechan los principios y leyes 
fundamentales del electromagnetismo para convertir una magnitud en una señal, y 
posteriormente en un valor específico de una característica dada. Actualmente el 
mercado ofrece una amplia gama de equipos para medir diferentes propiedades eléc-
tricas. A continuación se da una breve descripción de los más usados en las plantas 
de beneficio (Ternium, 2010).
Figura 13. Instrumentos de medición de energía eléctrica
Los multímetros realizan diferentes mediciones de características de la energía 
eléctrica. Dependiendo de la variable a medir, la conexión del equipo varía.
La pinza amperimétrica hace la medición de intensidad de corriente sin la 
necesidad de interrumpir el circuito. Esto facilita llevar un monitoreo sobre un 
equipo o sección a controlar.
Los contadores son instrumentos de posición fija que cuantifican el consumo de 
energía eléctrica. Las versiones básicas solo calculan la energía activa, mientras 
que las más completas pueden medir otros parámetros más.
Los analizadores de redes permiten medir varias propiedades de la energía 
eléctrica simultáneamente y con gran precisión. Existen modelos comerciales que 
incluyen osciloscopios para visualizar la señal de corriente y calcular parámetros 
de calidad de la energía.
Tercera parte
Análisis de la información
Foto: Alexis González, Guaicaramo
Cenipalma
43
La presentación de resultados de la medición debe estar acompañada por un análisis 
que determine las oportunidades de mejora con que cuenta la planta de beneficio. 
De acuerdo con la metodología MM&T, el primer paso es establecer la línea base y 
los objetivos a seguir según la información histórica. La oportunidad de mejora se 
calcula a partir del análisis de correlación entre el consumo y la producción, lo que 
converge en la identificación de la tendencia actual de consumo y la meta.
Por otra parte, con el fin de ayudar a gestionar y visualizar los avances en temas de 
mejora, se presentan gráficos de apoyo basados en tres puntos que permiten identifi-
car y caracterizar el uso del servicio industrial: 
• Generación, fuente y/o suministro
• Demanda 
• Consumo 
El análisis de generación, fuente y/o suministro consiste en determinar la relación y 
cantidad del servicio industrial utilizado por la planta de beneficio en un periodo de 
tiempo en particular. Dependiendo del origen, el precio por el que se deba comprar 
o tratar, impacta significativamente en los costos de producción. Es así como se 
hace necesario establecer en qué proporciones actuales la planta de beneficio obtiene 
sus recursos.
El análisis de demanda busca caracterizar la necesidad de servicios industriales de 
los equipos que operan en el proceso, y evaluar si el nivel de utilización correspon-
de a las condiciones nominales del mismo. A partir de esto se logran identificar los 
requerimientos de cada área. 
El análisis de consumo se hace por medio del desarrollo de los indicadores de 
consumo específico (IC). Estos conforman la línea base (LB) que funciona como 
referencia cuantitativa para valorar el desempeño del proceso en el consumo del 
servicio industrial.
Caracterización del consumo vs. producción
La forma en la que se maneja una máquina tiene un fuerte impacto en la relación 
consumo/producción. Los equipos y líneas de producción, una vez instalados, deben 
estar acompañados de planos, diagramas, y procedimientos de operación y mante-
nimiento estandarizados. Solo el estricto cumplimiento de estos garantiza el óptimo 
consumo del servicio industrial.
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
44
Con el paso del tiempo los requerimientos operacionales y los procedimientos pres-
critos tienden a ser menos estrictos e incluso olvidados, lo que lleva a realizar prác-
ticas que afectan el desempeño.
Para gestionar correctamente el uso de los servicios industriales, es necesario evaluar 
el consumo actual de acuerdo con la dinámica y las variantes de las condiciones de 
operación sujetas a los cambios en la producción. 
La Figura 14 presenta un ejemplo de tal variación en la dinámica operacional de una 
plantade beneficio a partir del consumo de energía eléctrica.
Figura 14. Tendencia de consumo y producción en el tiempo
Idealmente, toda la variabilidad en el uso de un consumo debe explicarse por la 
relación fundamental con la producción. Si así fuera, sería un ejemplo de un excelen-
te desempeño energético, pero es difícil que se dé este caso. La dinámica natural de 
las operaciones industriales está influenciada por factores que resultan afectando 
más la variabilidad del consumo del servicio industrial, que el de la producción. 
Donde existe una excesiva variación, es necesario explorar e identificar las causas 
(Morvay & D., 2008). 
En el siguiente caso de estudio se utiliza información mensual y se analiza el servicio 
industrial de energía eléctrica (EE). 
350000
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
Co
ns
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de
 e
ne
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ene
-16
feb
-16
ma
r-1
6
abr
-16
ma
y-1
6
jun
-16
Energía (KWh) Producción (RFF)
jul-
16
ago
-16
sep
-16
oct
-16
nov
-16
dic
-16
Cenipalma
45
Las relaciones de producción y energía deben estar en el mismo intervalo de tiempo 
(t) dado que forman el indicador de consumo específico de energía (SEC, por sus 
siglas en inglés).
 (ecuación 1)
La Tabla 7 presenta los datos típicos mensuales de consumo de energía eléctrica y 
producción de una planta de beneficio durante 24 meses. El SEC se calcula según la 
ecuación 1.
Tabla 7. Información de consumo de energía de una planta de beneficio.
Mes Energía [kWht]
Producción 
[tRFFt]
SEC 
[kWh/tRFFt] Mes
Energía 
[kWht]
Producción 
[tRFFt]
SEC 
[kWh/tRFFt]
1 226.521 7.519 30,13 13 346.940 13.006 26,68
2 201.228 6.924 29,06 14 286.515 9.383 30,54
3 226.506 7.105 31,88 15 359.932 10.621 33,89
4 262.138 8.458 30,99 16 247.526 7.135 34,69
5 161.008 5.554 28,99 17 258.631 7.279 35,53
6 159.670 5.379 29,68 18 192.362 5.027 38,26
7 132.109 4.089 32,31 19 157.401 4.005 39,30
8 152.622 4.920 31,02 20 169.371 4.501 37,63
9 231.191 6.911 33,45 21 178.892 5.832 30,67
10 313.856 9.665 32,47 22 214.462 7.584 28,28
11 371.543 12.721 29,21 23 252.063 8.617 29,25
12 323.175 11.364 28,44 24 263.941 9.486 27,83
A continuación, se desarrolla el análisis de consumo y demanda basado en datos 
reales. Si bien el ejemplo está enfocado en energía eléctrica, la metodología es 
reproducible para los otros servicios industriales.
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
46
Tendencia de consumo y producción en el tiempo
Tal como se presentan los datos en la Tabla 7 no se visualiza con claridad lo que 
sucede en las instalaciones de la planta de beneficio. La información se grafica 
(Figura 15) con la intención de determinar si existe alguna relación entre el consumo 
de energía y la producción, mostrando la tendencia e identificando oscilaciones o 
variaciones en el tiempo.
Figura 15. Tendencia de consumo y producción en el tiempo para una planta de beneficio
Para hacerlo se usa la cantidad total de energía eléctrica consumida (kWh) y la 
cantidad de toneladas de fruto fresco (tRFF) procesado por la planta en un mes. 
Nota: Se recomienda usar unidades de tiempo correspondientes a un mes. Si bien 
es posible hacerlo en lapsos inferiores, una gran cantidad de información puede 
generar tanta dispersión que dificulta su análisis.
La gráfica de tendencia es una herramienta que revela en el tiempo movimientos cícli-
cos, fluctuaciones ocasionales o variaciones irregulares en los valores de producción 
y/o energía. Para el caso estudiado, indirectamente se presenta una correlación entre 
las variaciones de energía y producción (Campos Avella, 2006).
La tendencia esperada es que en caso de incremento de producción se aumente a su 
vez el consumo de energía o viceversa. Se denota una variación atípica cuando:
14.000
12.000
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0
Pr
od
uc
ció
n 
(tR
FF
)
En
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gí
a 
elé
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ica
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y-
13
jul
-1
3
se
p-
13
no
v-
13
en
e-
14
ma
r-1
4
ma
y-
14
jul
-1
4
se
p-
14
no
v-
14
en
e-
15
ma
r-1
5
ma
y-
15
Producción (tRFF) Energía eléctrica (KWh)
400.000
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
Cenipalma
47
• Incrementa la producción y decrece el consumo.
• Decrece la producción y se incrementa el consumo.
Tendencia de consumo vs. producción (análisis de correlación)
Existe otra gráfica que permite determinar si los eventos, prácticas o comportamien-
tos son resultados positivos o negativos en el desempeño del consumo del servicio 
industrial. Es el diagrama de dispersión de consumo vs. producción (Figura 16).
 
Figura 16. Tendencia de consumo de energía vs. producción
Normalmente la producción es una variable independiente que se presenta en el eje 
x, y la energía como variable dependiente o de respuesta en el eje y. Si la producción 
varía, se espera que el consumo de energía lo haga igualmente. Entre mayor sea el 
incremento, mayor será el requerimiento energético.
Esta gráfica no tiene la dimensión de tiempo. Los puntos indican solamente la can-
tidad de energía consumida para diferentes valores de producción, independiente de 
cuando haya sucedido. Como resultado, aparece un patrón de datos, describiendo la 
relación entre producción y consumo. Los puntos se distribuyen de forma irregular 
formando así un diagrama de dispersión (Campos Avella, 2006).
En
er
gí
a 
elé
ctr
ica
 (K
W
h/
me
s)
Producción (tRFF/mes)
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000
400.000
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
48
Una práctica de administración del servicio industrial es utilizar la herramienta de 
análisis de causa y efecto. Cada variación en el rendimiento tiene una causa explica-
ble, y esta debe ser descubierta y explicada por el proceso de interpretación de datos. 
Tomando como referencia la Figura 17, surgen cuatro zonas de interés, que de acuerdo 
con (Morvay & D., 2008) se puede interpretar de la siguiente forma:
El grupo de datos 1 y 2 muestran variaciones en el consumo de energía para diferentes 
valores de producción. 
Caso 1: cuando no hay variabilidad en el consumo respecto al volumen de producción, 
el rendimiento no es necesariamente bueno. Por el contrario, la tendencia de consumo 
debe ser similar a la de producción.
Figura 17. Interpretación de patrones de datos
El conjunto de datos 3 indica lo contrario. Para valores similares de producción, se 
registran diferentes consumos de energía. Si cierta cantidad de energía es suficiente 
para un nivel de producción surge la pregunta ¿por qué no siempre es lo mismo?
Caso 2: la variabilidad en el consumo es muy amplia. Si la producción es constante, 
la energía también debe serlo.
El conjunto de datos 4 indica el rango de los valores de producción registrados que va-
rían de 4.000 a 13.000 tRFF/mes. De acuerdo con el indicador de consumo específico, 
En
er
gí
a 
elé
ctr
ica
 (K
W
h/
me
s)
Producción (tRFF/mes)
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000
400.000
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
1
3
2
4
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49
la diferencia entre el menor y mayor valor es de más del 17 %, siendo más alto en el 
periodo de baja producción. Esto significa que los costos se incrementan por el consu-
mo de energía en los lapsos de tiempo con menores volúmenes de fruto procesado. Por 
lo tanto, los esfuerzos deben concentrarse en reducir la variabilidad de la producción.
Caso 3: si la producción varía demasiado, será más difícil mantener el uso de la energía 
y, en un nivel óptimo, además, ocurrirán altas variaciones de esta inevitablemente.
Si bien el caso anterior presenta datos de energía eléctrica, la metodología usada en el 
análisis puede ser empleada igualmentepara los servicios de agua y vapor. La inten-
ción de este es ayudar a identificar buenas o malas prácticas operativas que impactan 
en el desempeño del consumo del servicio industrial. Dependiendo de las condiciones 
de operación, ubicación geográfica, restricciones, etc., este ejercicio debe realizarse 
por cada planta de beneficio para identificar sus propias actividades.
Métodos estadísticos para el análisis de variabilidad
Si bien un diagrama de dispersión puede indicar visualmente dónde se centra la ten-
dencia, no provee ninguna información cuantitativa al respecto. A través del siguiente 
análisis es posible hacerlo y predecir su comportamiento. 
Análisis de regresión 
La regresión muestra cómo una variable independiente (consumo) está relacionada 
con una independiente (producción) suministrando una ecuación que permite estimar 
el consumo de energía para un valor de producción dado. La relación entre la produc-
ción y el consumo de energía, para gran parte de las industrias, es de forma lineal. Esto 
significa que la relación entre los puntos de la Figura 16 puede ser aproximada por una 
línea recta y expresada por una ecuación lineal como la siguiente:
Donde ‘a’ y ‘b’ son constantes que requieren ser calculadas para cada grupo de datos, x 
es una variable independiente que es el valor de producción, y en este caso se repre-
senta como ‘P’. La otra variable independiente, que es la energía, se denomina ‘E’. 
Entonces, la ecuación queda así:
Para un conjunto de datos en particular, si los valores constantes de ‘a’ y ‘b’ son 
calculados por el método de mínimos cuadrados, como resultado se obtendrá una 
línea que representa la tendencia de consumo de energía. Esta tiene la particularidad 
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
50
de que la suma de las distancias verticales de los puntos de información es igual a 
cero. Para realizar el gráfico y determinar la ecuación de la línea, se recomienda 
utilizar una hoja de cálculo.
Para el ejemplo presentado, la ecuación resulta de esta manera:
E = 24,436 · P + 48.573
La ecuación de la regresión dada por el método de mínimos cuadrados es la mejor 
aproximación de la relación consumo/producción, asumiendo la linealidad sobre el 
rango de datos relevantes. Para confiar plenamente en la ecuación calculada, se re-
comienda contar con una alta fiabilidad de los datos, puesto que una alteración pude 
generar una curva o línea que no corresponde al comportamiento.
Para validar que dicho comportamiento es el acertado, la pendiente de la línea debe ir 
a través de la dispersión de los datos y ser positiva. De esta manera si la producción 
se incrementa, el consumo también lo debe hacer o viceversa. 
Consumo fijo y variable
Una información útil que puede proveer la ecuación de la regresión es la cuantifica-
ción del concepto de consumo fijo y variable, al estimar el consumo de energía para 
un nivel dado de producción. Continuando con el ejemplo, la ecuación original es:
E = 24,436 · P + 48.573 
 
Figura 18. Consumo fijo y variable de energía
En
er
gí
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ctr
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 (K
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h/
me
s)
Producción (tRFF/mes)
y = 24,436x + 48.573
Consumo fijo de energía
Consumo variable de energía
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000
400.000
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
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51
La Figura 18 presenta los consumos variables y fijos para el caso de estudio, donde 
el valor del intercepto es equivalente a 48.573 kWh que corresponde al consumo fijo. 
La sección 24,436 · P de la función muestra el aumento del consumo en proporción a 
las unidades de producción, por lo tanto, una variación es de 24,436 kWh por cada 
tonelada de racimo de fruto fresco procesado. Cuando se procesan 4.005 tRFF, el 
consumo estimado usando la regresión es de 146.439 kWh. Sin embargo, el con-
sumo real es de 157.401 kWh (Tabla 7). Por lo tanto, la relación consumo/energía 
descrita por la ecuación de la regresión, proporciona el siguiente desglose del valor 
del consumo de energía:
• El consumo fijo contribuye a 48.573 kWh.
• La porción de energía variable contribuye a 24,436 x 4.005 = 97.866 kWh usados.
• La energía residual ε=157.401-146.439=10.962 kWh, resultado que no puede 
ser explicado por la relación consumo/producción, causado por factores que 
influyen en el desempeño.
La energía fija o también llamada energía no asociada a la producción en una planta 
de beneficio puede corresponder a (Campos Avella, 2006):
• Iluminación de las instalaciones.
• Energía utilizada en oficinas administrativas, almacenes, áreas comunes y casinos.
• Aires acondicionados para enfriamiento de cuartos de control.
• Equipos usados para mantenimiento de la planta de beneficio. Pérdidas en la red 
de distribución de energía eléctrica.
• Calentamiento de motores eléctricos.
• Pérdidas de electricidad por potencia reactiva.
Para los servicios de agua y vapor, el consumo no asociado a la producción está 
representado en:
• Agua usada en baños.
• Fugas de agua y/o vapor.
• Condensados.
• Agua para limpieza y mantenimiento de la planta.
Metodología para la medición, caracterización y diagnóstico del desempeño en el consumo de servicios industriales
52
Interpretación y uso de la línea de regresión en la evaluación 
del desempeño energético
Una vez se ha obtenido la ecuación de la regresión, es posible determinar la variabili-
dad del consumo estimando sus valores por uno de producción del pasado o futuro. 
Dicha variabilidad puede expresarse como la diferencia entre los estándares o referen-
cias del actual uso de la energía. Su análisis se hace con el fin de proveer información 
útil para la medición de la eficiencia y mejoramiento del rendimiento en el uso.
 
Figura 19. Tendencia de consumo para una planta de beneficio
Para entrar en detalle en el análisis, se toma como referencia el dato 19, que corres-
ponde al mes de noviembre del 2014. De acuerdo con la Figura 19, este presenta un 
valor por encima de la línea de tendencia. Si se desea conocer cuál es el consumo de 
energía para ese periodo, según la ecuación obtenida de la regresión, se debe sustituir 
el valor real de la producción para ese mes (4.005 tRFF de la Tabla 7).
E’ = 24,436 · 4.005 + 48.573 = 146.439,18
En la relación entre el consumo y producción, se requiere el uso de 146.439 kWh. Si 
se compara la energía estimada con el valor E’ y con el valor medido de E, se obtiene 
la variación de la porción de energía que no se explica por la variabilidad de la salida 
de producción.
ɛ = E - E’ = 157.401 - 146.438,18 = 10.963 
En
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gí
a 
elé
ctr
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 (K
W
h/
me
s)
Producción (tRFF/mes)
y = 24,436x + 48.573
Dato 19
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000
400.000
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
Cenipalma
53
Una interpretación de esta diferencia es que el consumo respectivo de ese mes fue 
de 10.963 kWh más del requerido por la producción. Por lo tanto, no sorprende que 
este periodo cuantifica el mayor consumo de energía por tonelada de RFF (Tabla 7).
Por otra parte se puede repetir el mismo procedimiento para el mes (punto 13) que 
presenta el consumo específico de energía más bajo registrado:
E’ = 24,436 · 13.006 + 48.573 = 366.387
Si se calcula la diferencia entre los valores actuales y estimados, se obtiene el resi-
dual ε:
ɛ = E - E’ = 346.940 - 366.387 = -19.447
Este presenta un signo negativo. ¿Qué significa? Una rápida interpretación dice que 
se ha usado muy poca energía para la producción dada. ¿Cómo y por qué pasa esto?, 
son preguntas que el análisis de regresión no puede responder. La conclusión en este 
caso es que por razones desconocidas se ahorraron más de 19 MWh en ese mes en 
particular, comparado con el consumo esperado basado en el promedio de la rela-
ción. Otro diagrama de dispersión es en el que se calculan y grafican todos los resi-
duos (Figura 20), para un análisis residual. Sin embargo, este muestra