Requerimientos del Cliente

Durante el segundo semestre del ao 2013, se identificaron los requerimientos del cliente para el desarrollo del diseo del dispositivo para la produccin de carbonizado [1], estos requerimientos se encuentran consignados en la tabla #.

Requisitos del clientePonderacinPeso Relativo

Resistir temperatura2011,36%

Cantidad del producto95,11%

No existan fugas1810,23%

Funcionamiento con gas natural158,52%

Regular el calor de entrada147,95%

Proceso en ausencia de O2179,66%

Distribucin de temperatura95,11%

Quema de gases residuales1910,80%

Facilidad de carga y descarga63,41%

Bajo costo116,25%

Agradable estticamente42,27%

Ergonmico73,98%

Seguro de operar84,55%

Medicin del perfil de temperatura105,68%

Vida til95,11%

Total176100,00%

Tabla # Requerimientos del cliente, tomada del informe realizado por el grupo encargado del diseo del equipo [1].Como se puede ver se le asign una valoracin de peso relativo a cada requerimiento donde el cliente da a cada uno de ellos un valor numrico comprendido entre 1 y 20, significando 1 poca relevancia del requerimiento y 20 una obligacin que debe cumplir el prototipo.Ahora ya que el proyecto se encuentra en una nueva fase, que es su construccin y puesta a punto se presentan los siguientes requerimientos por parte del cliente:

Requerimientos del clientePonderacinPeso Relativo

Supervisar el proceso de manufactura de las partes del horno109.17%

Construccin del equipo2018.35%

Rapidez en la construccin del equipo1816.5%

Realizar pruebas de funcionamiento1816.5%

Encontrar los parmetros de funcionamiento ptimos2018.35%

Redactar un manual de operacin87.34%

Garantizar la calidad del producto obtenido1513.76

Total109100,00%

Tabla # Requerimientos del cliente.

Estos valores ponderados con su respectivo valor porcentual (peso relativo) se utilizan en el posterior despliegue de la casa de la calidad que dirige las primeras aproximaciones de diseo de este proyecto.

Especificaciones de Ingeniera

Las especificaciones de ingeniera presentadas en la tabla # fueron establecidas por el grupo encargado del diseo del horno y no habr modificaciones de ellas, ya que estas cumplen con los nuevos requerimientos del cliente.

Requerimiento de ingenieraValor lmiteMin Max TargetJustificacin de la eleccin

Prdidas de calor esperadas hacia el ambiente0 btu/hTarEs importante que el proceso sea adiabtico asegurando la eficiencia del mismo

Energa entregada por la fuente150000 btu/hMinLa manera de calentamiento requiere una fuente de energa alta para asegurar el proceso

Volumen total estructura6 m3MaxSe cuenta con un espacio disponible para la instalacin de 2m x 2m x 2m

Volumen disponible para material0,3 m3TarSe espera tener la capacidad de una caneca de 55 galones para agilizar el proceso

Nmero de termocuplas al interior del horno9MinLa generacin de un perfil de temperaturas ms exacto requiere cantidad y calidad de sensores de temperatura

Precisin de la medicin de temperatura5 CMaxEl carbonizado se realiza en rangos de temperatura y no se requiere una exactitud elevada de medicin

Nmero de cmaras de combustin1MinA futuro es posible requerir ms cmaras para realizar el proceso por si la demanda del producto as lo requiere

Caudal de gas a utilizar2 m3/hMaxAl ser regulado el flujo de entrada del gas se controla la temperatura al interior del dispositivo

Punto de fusin del material del horno700 CMinEn el proceso se necesita asegurar que los materiales no reaccionarn a temperaturas cercanas a la de operacin

Tiempo de realizacin del proceso1 horaTarSe espera una estabilizacin rpida del proceso

Tiempo de espera para la fase de construccin1 mesMaxSe debe ahorrar todo el tiempo posible en todas las divisiones del proceso

Tabla # Requerimientos de ingeniera, tomada del informe realizado por el grupo encargado del diseo del equipo [1].

A continuacin se presenta la extraccin del estudio de mercado y benchmarking del informe de diseo del horno para la produccin de carbonizado, realizado por el grupo de semestre anterior [1]:

ESTUDIO DE MERCADO Y BENCHMARKING

Actualmente en Colombia hay una empresa multinacional lder en cuanto a produccin, certificacin y caracterizacin de carbonizado: SGS. La multinacional suiza con ms de 100 aos de experiencia en el campo de las certificaciones y cerca de 50 aos en el de los ensayos y produccin de carbonizado de manera experimental es el mejor punto de partida para realizar el correspondiente benchmarking de tipo competitivo secundario o inclusive de tipo genrico [20]. Los servicios ofrecidos por SGS van desde anlisis de rendimiento y calidad de carbn llevado por el cliente hasta la produccin de carbonizado en busca de nuevas mezclas de materias primas para optimizar la obtencin de energa a travs de carbonizacin en un horno de paredes mviles con capacidad de hasta 340 kg de materia para realizacin de carbonizacin [21]. Este servicio tiene costos desde 37000 COP por kilogramo de materia prima a carbonizar ya que la prioridad de la empresa es el anlisis del carbonizado en vez de su produccin.

El mercado colombiano no ofrece un servicio especfico de reactores diseados para procesos de pirlisis, es por esto que la mayora de dispositivos para este fin se han construido con propsitos acadmicos o investigativos principalmente, las ofertas similares disponibles en el mercado obedecen el orden de reactores de lecho fijo y de lecho fluidizado. El proyecto que se desarrolla se he a contemplado y diseado como un caso de reactor de lecho fluidizado debido a las fases de la materia que entran en contacto en el proceso de carbonizacin adems del sistema de alimentacin de la materia prima y el tiempo de permanencia que se requiere para el proceso de la pirlisis, de esta manera se comparan nicamente las opciones comerciales en cuanto a reactores de lecho fluidizado se refiere. La opcin de mercado ms significativa que se encuentra para tal configuracin es Tecnitanques Ingenieros S.A., quienes se especializan en tanques de almacenamiento petrolero y en la construccin de reactores qumicos sobre pedido con especificaciones similares a las disponibles en el caso de estudio actual.

La bsqueda de equipos o empresas prestadoras del servicio de carbonizado puede ser refinada un poco ms, llegando as a enfrentarse a opciones disponibles al interior de la Universidad Nacional de Colombia en s. Basndose en los estudios presentados en [22], se dispone de un horno tubular horizontal de mullita con sistema de calentamiento mediante resistencias elctricas en los Laboratorios de Ingeniera Qumica en el campus Bogot de la Universidad (Ilustracin 7). Las especificaciones bsicas que presenta esta opcin de competencia son: Capacidad de carga entre 5 y 500 gramos; Termocuplas tipo K con un sistema de control de temperatura Watlow (referencia no especificada); velocidad de calentamiento variable entre 1 y 60C/hora; rango de operacin de temperaturas entre 20 y 1700C.

Ilustracin # Horno para carbonizado disponible en los laboratorios de Ingeniera Qumica de la Universidad Nacional de Colombia. Tomado de [23]Ampliando los horizontes del benchmarking a un nivel global, la oferta de estos dispositivos tampoco es amplia aunque no inexistente. Nuevamente se encuentran los servicios de la multinacional suiza SGS ahora con la disponibilidad de sus plantas en todo el mundo con nfasis en regiones productoras de carbn para asegurar unas mejores mezclas y una experimentacin ms rigurosa en cuanto a obtencin y caracterizacin de carbonizados. Adicionalmente se encuentran ofertas de reactores manufacturados por pedido en China (Ilustracin 8), donde por un bajo precio de elaboracin se obtiene un producto pensado para un rgimen de uso alto pero planeado para una vida til corta. Un reactor de este tipo puede encontrarse en diversos tamaos, pero debido a la naturaleza de envo, no son tenidos en cuenta los pedidos que demandan una baja capacidad en el reactor. El formulario de cliente que ofrece la empresa china indica una capacidad del reactor de hasta 1 tonelada y funciona elctricamente con una entrada de 380V, dependiendo su capacidad los reactores de este tamao se pueden conseguir en el orden de los 25.000 a 60.000 USD sin incluir los gastos de envo y los tiempos de espera tan elevados que incluye un envo martimo a Colombia ms el correspondiente transporte terrestre desde puerto al sitio de instalacin final.

Ilustracin # Reactor chino de gran capacidad ordenado bajo formulario de pedido. Tomado de [10].

Tras haber examinado las opciones, se puede realizar una tabla comparativa entre los grandes competidores al servicio de carbonizacin que se pretende brindar con este proyecto, en la Tabla 6se presenta un paralelo entre diferentes parmetros tcnicos que ofrecen los grupos que se estudiaron en el benchmarking y el proyecto que se est realizando para poder analizar sus falencias y fortalezas en comparacin con otras opciones ya establecidas en el mercado. A travs de la tabla comparativa se realiza tambin una revisin de la satisfaccin de los requerimientos del cliente que ofrece cada alternativa. En la tabla se identifican 4 tipos de horno: Nacional, que se refiere al servicio prestado por SGS Colombia S.A.; Local, que se refiere al horno instalado en los Laboratorios de Ingeniera Qumica de la Universidad Nacional; Extranjero, que se refiere a la opcin de la importacin directa del reactor desde China; y Prototipo, que se refiere a las caractersticas del proyecto que se desarrolla en la materia de Proyecto Aplicado de Ingeniera.

Caracterstica\\ Tipo de Horno

NacionalLocalInternacionalPrototipo

Fuente deEnerga

Gas NaturalElctricaGas NaturalGas Natural

Posibilidad deFugas

NulaBajaAltaBaja

Eficiencia energtica

MediaMediaMediaMedia

Facilidad de manejo de alquitranesSiNoNoSi

Costo de realizacinAltoBajoAltoMedio

Capacidad de generacin de carbonizado por experimento (kg)3400,5100050

Consumo de energaN/AN/A380 V120 V

Ausencia de O2 en el procesoAseguradoPosible presencia en cantidades despreciablesPosible presencia en cantidades despreciablesPosible presencia en cantidades despreciables

Carbonizado uniforme a la misma temperaturaAseguradoAseguradoNo aseguradoAsegurado

Facilidad de carga y descarga

AltaAltaMediaMedia

Esttico

N/AN/ASiSi

Ergonmico

N/AN/ASiSi

Seguro de operar

N/AN/ASiSi

Vida til

N/AN/A5 aos5 aos

Tiempo de realizacinMedioMedioAltoBajo

Tabla # Comparacin de caractersticas de los principales competidores

Casa de la Calidad, QFD.

En la ilustracin # se presenta la relacin de cada uno de los requerimientos de ingeniera con el desempeo del producto que fue establecido por el grupo de diseo [1] por medio de la siguiente convencin: Si al aumentar el valor del requerimiento aumenta el desempeo del producto. Si el requerimiento es un target. Si el disminuir el valor del requerimiento disminuye el desempeo del producto.Por otra parte, la Figura 2 presenta la relacin de los requisitos del cliente con los de ingeniera, utilizando la siguiente escala:

(9) Si existe una relacin directa del requerimiento del cliente con el de ingeniera.

(3) Si existe una relacin pero no muy fuerte ni muy dbil.

(1) Si existe una relacin muy dbil entre los requerimientos. (0) Si no existe relacin alguna entre los requerimientos.En la parte superior de la Figura 2 se encuentra la relacin entre los requerimientos de ingeniera, relacionando en 5 categoras:

Positiva fuerte.

Positiva. Sin Relacin directa.

Negativa.

Negativa fuerte.

Ilustracin # Diagrama QFD, tomada del informe realizado por el grupo encargado del diseo del equipo [1].Para relacionar los nuevos requerimientos del cliente con los requerimientos de ingeniera se establecen las siguientes convenciones:

Si al aumentar el valor del requerimiento aumenta el desempeo del producto. Si el requerimiento es un target. Si el disminuir el valor del requerimiento disminuye el desempeo del producto.Relacin requerimientos del cliente vs los de ingeniera:

(9) Si existe una relacin directa del requerimiento del cliente con el de ingeniera. (3) Si existe una relacin pero no muy fuerte ni muy dbil. (1) Si existe una relacin muy dbil entre los requerimientos.

En la parte superior de la # se encuentra la relacin entre los requerimientos de ingeniera, relacionado en 3 categoras:

Positiva. Sin Relacin directa.

Negativa.

En el archivo anexo a este documento se encuentra el diagrama QFD y sus resultados.

Bibliografia [1] Facultad de Ingeniera Universidad Nacional de Colombia, Grupo PAI II semestre de 2013: Informe final diseo de dispositivo para producir carbonizado 2013. [21] [21] SGS Colombia S.A. Pruebas y ensayos de carbonizacin [online]. Disponible en: http://www.sgs.co/es-ES/Trade/Commodity-Trading/Ore-Coal-Biofuels-Steel-and-Fertilizers/Coal-Coke-and-Biofuels-Analysis/Carbonization-Testing.aspx

20] E. Saavedra, Benchmarking: Qu es, para qu se utilizan y cmo hacer uno? [online]. Chile: Instituto Profesional Arcos, 2012. Disponible en: http://www.slideshare.net/esaaveni/benchmarking-que-es-paraquesirveycomohaceruno

[22] L. Jimnez, Carbonizados de origen vegetal (COV) para la generacin de antroposoles. Obtencin y caracterizacin fisicoqumica, Revista Colombiana de Qumica, Vol. 35, Nm. 2, pp. 177-190, 2006.

[23] ThermoScientific, Horno tubular de laboratorio [online]. Disponible en: http://www.directindustry.es/prod/thermo-scientific-laboratory-equipment/hornos-tubulares-laboratorio-21327-568068.html

[10]Ningling Lanning Technology and Science Co, Products Categories: Pylorlysis 2012. [En lnea]. Disponible en: http://ningling-lanning.en.ywsp.com/sell/. [ltimo acceso: 20 de Octubre de 2013].