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Detección de los puntos críticos del proceso de galvanizado por inmersión en caliente: un enfoque hacia la sostenibilidad y el desarrollo sostenible

Hernández Betancur, Jose Daniel (2018) Detección de los puntos críticos del proceso de galvanizado por inmersión en caliente: un enfoque hacia la sostenibilidad y el desarrollo sostenible. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín.

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Resumen

El proceso de galvanizado en caliente es uno de los métodos más utilizados para proteger el acero de la corrosión, mediante la formación de una aleación Fe-Zn. Sin embargo, la utilización de grandes cantidades de agua, energía y diferentes materias primas; así como la generación de subproductos, contaminantes, emisiones y desechos en las diferentes etapas, lleva a que el desempeño ambiental del proceso sea una de las principales preocupaciones alrededor de éste. Por tal razón, muchos trabajos se han centrado en resolver tal problema, pero con una carencia en la incorporación de las diferentes partes interesadas; de los pilares ambientales, sociales y económicos del desarrollo sostenible; de una mirada espacial centrada en el proceso mismo como sistema y de la incertidumbre epistémica y aleatoria asociada a la sostenibilidad como medición. Por lo anterior, esta investigación selecciona 17 indicadores pertenecientes a las categorías de medio ambiente, energía, eficiencia y economía de la metodología GREENSCOPE, cuyo foco es un análisis centrado en el proceso. Adicionalmente, emplea la ISO 1461 que establece los requerimientos técnicos para el espesor del recubrimiento de zinc. Por otro lado, el proceso de jerarquía analítica difusa es utilizado para el cálculo de la importancia relativa tanto de categorías e indicadores de sostenibilidad, desde la información recolectada por medio de una encuesta. Pesos que a su vez, son empleados con el método de utilidad aditiva para calcular la capacidad actual del proceso de alcanzar un estado de sostenibilidad. Como parte de la metodología planteada se utiliza el análisis de partición jerárquica para establecer las etapas del proceso e indicadores, que tienen un mayor efecto en la variación de la sostenibilidad del proceso; siendo complementado con el principio de Pareto en sinergia con una prueba de hipótesis para coeficientes de determinación. Así mismo, se utilizan intervalos de confianza para la medía de la utilidad del proceso y se calcula la probabilidad del proceso de alcanzar la sostenibilidad. El marco metodológico planteado puede ser empleado tanto con inventarios obtenidos de una instalación real de galvanizado en caliente o mediante la implementación de una simulación. En este trabajo, se emplea el método de Monte Carlo cinético para representar un proceso específico de galvanización en caliente, teniendo en cuenta la aleatoriedad asociada a éste, a las piezas de acero que entran a él y a sus alrededores. Los resultados, obtenidos muestran que para este proceso en particular, las etapas de decapado y fluxado son críticas, y que sólo pueden ser mejoradas mediante un notable cambio en su configuración. Adicionalmente, de acuerdo a lo obtenido, este proceso tiene una probabilidad de tan sólo 45.26% de ser sostenible. Así, queda clara las bondades de la metodología para identificar los puntos de mejora del proceso y el riesgo asociado a su configuración., Abstract: Hot-dip galvanizing process is considered one of the most important corrosion protection alternatives for steel, by forming a F e − Zn alloy. However, the use of large amounts of water, energy and different raw materials; as well as the generation of by-products, pollutants, emissions and wastes in the different stages, leads that the environmental performance of the process being one of the main concerns around it. For this reason, many works have focused on solving this problem, but with a lack of incorporation of the different stakeholders and the environmental, social and economic pillars of sustainable development. In addition, without a process-centered spatial view and the random and epistemic uncertainty associated with sustainability as a measurement. For the above, this research selects 17 indicators from the environment, energy, efficiency and economy categories of the GREENSCOPE methodology, whose focus is a process-oriented analysis. Additionally, the ISO 1461 norm is used, which establishes the technical requirements for zinc coating thickness. On the other hand, fuzzy analytic hierarchy process is implemented for calculating the relative importance of sustainability categories and indicators, from the information collected by means of a survey; as well as the weights are used with the additive utility method to estimate the current capacity of the process to accomplish a state of sustainability. As part of the methodology proposed, the hierarchical partition analysis is used to establish the stages of the process and indicators, which have a higher effect on the process sustainability variation; being complemented with the Pareto principle in synergy with a hypothesis test for coefficients of determination. Likewise, confidence intervals are used for the process utility mean and the probability of the process for achieving sustainability is calculated. The proposed methodological framework can be used with inventories obtained either by real hot-dip galvanizing facility or by the implementation of a simulation. Therefore, in this work, the kinetic Monte Carlo method is used to represent a specific hot-dip galvanizing process, taking into account the randomness associated with it, the steel pieces which come in it and its surroundings. The obtained results show that for this particular process, the stages of pickling and fluxing are critical, and that they can only be improved by a remarkable change in their configuration. Additionally, according to the obtained, this process has a probability of only 45,26 % of being sustainable. Thus, it is clear the benefits of the methodology to identify points of improvement of the process and the risk associated with its configuration.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Hernández García, Hugo Fernando and Ocampo Carmona, Luz Marina
Palabras clave:Galvanización por inmersión en caliente, Desarrollo sostenible, Método de utilidad aditiva, GREENSCOPE, Proceso de jerarquía analítica difusa, Análisis de partición jerárquica, Método de Monte Carlo cinético, Hot-dip galvanizing, additive Utility method, Fuzzy analytic hierarchy process, hierarchical Partitioning analysis, Kinetic Monte Carlo method
Temática:6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 66 Ingeniería química y Tecnologías relacionadas/ Chemical engineering
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 67 Manufactura / Manufacturing
Unidad administrativa:Sede Medellín > Facultad de Minas
Código ID:63398
Enviado por : Jose Daniel Hernández Betancur
Enviado el día :07 May 2018 15:45
Ultima modificación:07 May 2018 15:45
Ultima modificación:07 May 2018 15:45
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