Análisis de capacidad de equipos y sistemas para optimización de

Transcription

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Mecánica
ANÁLISIS DE CAPACIDAD DE EQUIPOS Y SISTEMAS PARA
OPTIMIZACIÓN DE LÍNEA DE PRODUCCIÓN DE SALSAS EN EL
COMPLEJO ALFONZO RIVAS & CÍA.
Por:
Vanessa Quinteiro Masini
Sartenejas, Marzo 2006
Por:
Vanessa Quinteiro Masini
Realizado con la Asesoría de
Tutor Industrial: Edgar Brandy
Tutor Académico: Oscar González
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
Como requisito parcial para obtener el título de
Ingeniero Mecánico
PROYECTO DE GRADO presentado por Vanessa Quinteiro Masini
REALIZADO CON LA ASESORÍA DE: Edgar Brandy (Tutor Industrial)
Oscar González (Tutor Académico)
RESUMEN
Se realizó el estudio de capacidad de la línea de producción, tomando como base
el tiempo requerido para la preparación de cada producto y se comparó con las horas
disponibles para esto. El siguiente paso fue identificar los equipos que constituyen los
cuellos de botella de la línea, lo cual arrojó como resultado un diseño ineficiente en las
tuberías y falta de capacidad en el área de molienda. Se realizaron propuestas para
maximizar la capacidad de la línea y se realizó un análisis económico de las mismas para
estudiar la viabilidad y rentabilidad de estas, concluyendo que es factible la
implementación de las soluciones propuestas.
Palabras calves: Capacidad de Producción, Sistema de Tuberías, Marmita, Molino,
Valor Actual Neto, Tasa Interna de Retorno.
Aprobado con mención: ________
Postulado para el Premio: _______
DEDICATORIA
A mis papás por su apoyo incondicional y sus consejos en todos los momentos
que los he necesitado.
A mis amigos y compañeros de estudios (los siete), por su apoyo y porque gracias
a ellos los años de carrera de hicieron mas llevables.
A todos aquellos profesores que hicieron más aperte de lo que decía el programa
de la materia, y se esmeraron por enseñarnos y guiarnos a lo largo de la carrera.
AGRADECIMIENTOS Y RECONOCIMIENTOS
Gracias a todo el personal de Alfonzo Rivas & Cía, por el apoyo brindado, los
consejos y los ánimos para seguir. Gracias a ellos las experiencia de este proyecto fue
muy amena, gracias por hacerme sentir como en casa durante las 20 semanas de proyecto.
Gracias a Edgar Brandy por orientarme durante todo el camino, y por su
disponibilidad incondicional para ayudarme por siempre ayudarme a conseguir las
soluciones de mis preguntas.
Gracias al personal de calidad y desarrollo por su ayuda en el laboratorio y por su
esfuerzo incondicional para aclararme dudas con respecto a su entorno.
Gracias a los preparadores por brindarme ayuda incondicional en la medición de
tiempos y en todo los relacionado con la preparación de las salsas.
Gracias a Filippo por todos los conocimientos transmitidos y consejos entregados
durante la realización del proyecto.
Gracias a mi mamá por todos sus conocimientos y los ánimos que me transmitió
en lo momentos de duda y desanimo. Por su confianza incondicional en mí, por creer en
mis capacidades. Gracias por enseñarme todo lo que se y por los valores que me ha
transmitido a lo largo de la vida, sin ella no hubiese llegado hasta aquí.
i
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE GENERAL
i
ÍNDICE DE TABLAS Y FIGURAS
iii
LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
iv
1. INTRODUCCIÓN
1
2. OBJETIVOS
3
2.1 Objetivos Generales
3
2.2 Objetivos Específicos
3
3. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA
3.1 Reseña Histórica
4
4
3.1.1 Misión
5
3.1.2 Visión
5
3.1.1 Valores
5
3.2 Descripción de los Departamentos
7
3.3 Descripción de los almacenes
7
3.4 Estructura Organizacional de la Empresa
8
4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
10
4.1 Descripción general del Departamento de Salsas
10
4.2 Descripción general del proceso del Departamento de Salsas
11
5. MARCO TEÓRICO
26
5.1 Mecánica de Fluidos Incompresibles
26
5.2 Fluidos incompresibles en ductos cerrados
29
5.3 Fundamentos Termodinámicos
31
5.4 Transferencia de Calor en los Alimentos
34
5.5 Ingeniería de los Alimentos
36
5.6 Sistemas Informáticos
40
5.7 Evaluación Financiera
42
6. METODOLOGÍA
45
7. ANÁLISIS DE CAPACIDAD DE LOS EQUIPOS Y DEL SISTEMA
47
ii
7.1 Análisis de la Situación y el Problema
7.1.1 Elaboración de hoja de trabajo para determinar la utilización de capacidad de
la línea
7.2 Estudio del Proceso por Etapas
47
48
50
7.2.1 Tiempo de utilización de los equipos
50
7.2.2 Etapa de Mezcla
50
7.2.3 Molienda
53
7.2.4 Cocción
55
8. ANÁLISIS DE RESULTADOS
57
8.1 Capacidad de Producción de la Línea de Salsas
57
8.2 Estudio del Proceso por Etapas
59
8.2.1 Mezcla
60
8.2.2 Molienda
64
8.2.3 Cocción
65
9. ELABORACIÓN DE PROPUESTAS
67
9.1 Sistema de Transporte de Vinagre
67
9.2 Molienda
71
9.2.1 Análisis Económico
9.3 Cocción
73
75
10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
80
11. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
82
12. BIBLIOGRAFÍA
83
13. ANEXOS
84
13.1 Sistema de Tuberías para el Transporte de Vinagre
84
13.4 Análisis Económico de Molienda
86
iii
ÍNDICE DE TABLAS Y FIGURAS
Figura 3.0.1 Organigrama de la Empresa.................................................................................9
Figura 4.1 Molino ................................................................................................................. 12
Figura 4.2 Marmita ............................................................................................................... 13
Figura 4.3 Caldera................................................................................................................. 13
Figura 4.4 Diagrama de flujos del Departamento de Salsas ................................................... 14
Figura 4.5 Máquina de Llenado Automático.......................................................................... 16
Figura 4.6 Máquina Colocadora de Fitments ......................................................................... 17
Figura 4.7 Máquina Colocadora de Tapas ............................................................................. 17
Figura 4.8 Máquina Colocadora de Bandas de Seguridad ...................................................... 18
Figura 4.9 Túnel Termoencogible ......................................................................................... 19
Figura 4.10 Máquina Etiquetadora ........................................................................................ 19
Figura 4.11 Máquina Llenadora de Sobres ............................................................................ 21
Figura 4.12 Máquina de Envasado Industrial......................................................................... 22
Figura 4.13 Máquina Llenadora Línea Simplex ..................................................................... 24
Figura 4.14 Máquina Tapadora Línea Simplex ...................................................................... 24
Figura 0.1 Valor Actual Neto vs. Tasa de interes................................................................... 43
Figura 7.1 Esquemático de la línea de producción ................................................................. 47
Figura 7.2 Esquemático de la línea de preparación de Salsas ................................................. 54
Figura 8.1 Hoja de cálculo de capacidad luego de la primera corrida ..................................... 58
Figura 8.2 Hoja de cálculo de capacidad después de la segunda corrida................................. 59
Figura 9.1 Hoja de cálculo de capacidad con rediseño del sistema de vinagre........................ 70
Figura 9.2 Hoja de cálculo de capacidad con propuesta de molinos ....................................... 72
Figura 9.3 Esquemático de la configuración actual del área de cocción ................................. 76
Figura 9.4 Esquemático de la configuración propuesta del área de cocción............................ 76
Figura 9.5 Hoja de cálculo de capacidad con las diferentes propuestas .................................. 78
Tabla 8.1 Resultados Flujo másico de vapor.......................................................................... 65
Tabla 9.1 Tiempos de carga de vinagre con diferentes caudales............................................. 69
Tabla 13.1 Comparación entre la configuración original y la propuesta................................. 85
Tabla 13.2 Factores de MOD ................................................................................................ 87
Tabla 13.3 Factores de GF .................................................................................................... 88
Tabla 13.4 Tabla de resultados .............................................................................................. 89
Gráfica 8.1 Curva de demanda del sistema ............................................................................ 62
Gráfica 8.2 Curva de demanda del sistema vs. Curva característica de la bomba ................... 63
Gráfica 9.1 Curva de demanda del sistema vs. Curva característica de la bomba utilizando
deferentes diámetros ............................................................................................................. 68
iv
LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
Batch: lote
Fitments: dosificador
GCS: Gestión de Cadena de Suministro
GF: Gastos de Fábrica
J.D. Edwards: Sistema informático de la empresa OneWorld
MOD: Mano de Obra Directa
PVC: Policloruro de Vinilo
TIR: Tasa Interna de Retorno
VAN: Valor Actual Neto
Ø: Diámetro
1
1. INTRODUCCIÓN
El informe de pasantía que se presenta a continuación es una recopilación de los
conocimientos adquiridos y el trabajo realizado en la empresa Alfonzo Rivas & Cía. como
requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico en la Universidad Simón Bolívar.
Las empresas de consumo masivo operan bajo una dinámica cambiante dependiente
del comportamiento del mercado en el que los gustos del consumidor, las actualizaciones
tecnológicas y los escenarios socio-económicos influyen de manera determinante en la
demanda de uno u otro producto. Bajo esta realidad las empresas deben adaptar sus líneas de
producción a las necesidades del consumidor, a fin de seguir produciendo de manera eficiente.
Una de las áreas de la Unidad de negocios Sabor y Bienestar de Alfonzo Rivas & Cía.
es la división de manufactura y mercadeo de la marca McCormick & Company. En una de las
líneas de producción de salsas de ésta división, se necesitan largos tiempos para completar los
ciclos de producción. Esto ha generado que se deba recurrir a horas de extratiempo para
cumplir con los requerimientos previstos, debido a un incremento en la demanda de las
diversas salsas que se manufacturan en dicha unidad. Lo cual se traduce en un aumento en los
costos de producción de las diversas salsas, generando pérdidas de oportunidades al negocio.
En función de mejorar los tiempos y costos de producción, se identifica la necesidad de
realizar un estudio de la línea de manufactura de salsas, para identificar los “cuellos de
botella” del proceso y los puntos críticos que afectan el rendimiento de la línea. En este
sentido se hace necesario elaborar un análisis de los sistemas de suministros de la materia
prima, equipos de los sistemas, disponibilidad de espacio y costos asociados para la
implantación de las mejoras propuestas, concretando así acciones encaminadas a la
optimización del proceso de la manufactura de los productos en cuestión.
En el presente estudio se caracterizaron las diferentes etapas del proceso de
producción, las cuáles son mezcla, molienda y cocción. Se procedió con la medición de los
tiempos requeridos en cada etapa del proceso, identificando los que requerían mayores
2
tiempos de producción. A partir de ello se inició el análisis detallado de éstas, identificando
los puntos críticos que afectaban el rendimiento óptimo de las mismas, y se plantearon
soluciones dirigidas a mejorar la eficiencia de la línea rediseñando sistemas y añadiendo
equipos.
3
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo General
Identificar equipos críticos en la línea de producción de salsas y realizar estudios con el
fin de mejorar la eficiencia de la línea y maximizar la capacidad de producción.
2.2 Objetivos Específicos
•
Determinar factores que afectan la línea de producción de salsas de ajo en el
Departamento de Salsas.
•
Realizar análisis a los sistemas de bombeo que suministran materia prima a la línea de
producción de salsas.
•
Analizar la capacidad y funcionamiento de los equipos que integran la línea de
preparación de salsas.
•
Realizar análisis para evaluar los costos de inversión versus los costos de producción
durante horas extras.
4
3. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA
3.1 Reseña histórica
Alfonzo Rivas & Cía. en sus inicios era una empresa dedicada a procesar maíz. A
partir de 1910 comienza a elaborar su producto emblemático "Maizina Americana". Su
manufactura era realizada en Caracas por Don Santiago Alfonzo Rivas, su fundador y guía.
Hasta la década de los años 80’s, Alfonzo Rivas & Cía. se dedicaba principalmente a
procesos industriales, es decir, en ser proveedores de harinas, almidones y glucosas a grandes
empresas, pero a partir de 1989, la Directiva de la Empresa decidió impulsar el crecimiento de
los productos destinados a consumidores directos. Adicionalmente, aprovechó el acceso a
productos importados para adoptar la figura de representante y distribuidora de los mismos.
Desde 1998, Alfonzo Rivas & Cía. manufactura y vende en Venezuela los productos
de la marca McCormick, destacándose en el mercado de las Especies, Té e Infusiones, Salsas
Líquidas y Té Listo instantáneo. [1]
La corporación Alfonzo Rivas & Cía. es una empresa familiar con cuatro áreas de
negocio bien diferenciadas, las cuales son:
Negocio Industrial:
•
Industrial del Maíz, C.A. (INDELMA).
•
Molinos Alfonzo Rivas, C.A. (MOLINARCA)
Negocio de Consumo Masivo:
•
Alfonzo Rivas & Cía, C.A.
•
Comercializadora Premium Brands, C.A.
5
3.1.1 Misión
"Satisfacer y mejorar la calidad de vida de nuestros consumidores mediante
propuestas de consumo alternas que les otorguen la mejor relación precio valor del mercado"
[1]
3.1.2 Visión
"Ser la mejor empresa Venezolana en Manufactura y Comercialización de Productos
de Consumo Masivo, evaluando continuamente oportunidades de negocio, con el fin de
ofrecer soluciones integrales a nuestros Clientes y Consumidores, a través de un equipo
humano excepcional, en el Mercado Venezolano e Internacional" [1]
3.1.3 Valores
3.1.3.1 Ética
“Una de las principales variables que han respaldado a nuestra Corporación a
lo largo de estos 95 años, ha sido la ética. La rectitud ejemplar de nuestro fundador, Don
Santiago Alfonzo, la honestidad, el respeto y el apego al trabajo se han mantenido en cada
una de las generaciones que han tenido que guiar el rumbo de esta empresa y a su vez han
transmitido de generación en generación.
Practicamos la honestidad en todas las circunstancias y es por ellos que dedicamos nuestros
mejores esfuerzos en aquellos que nos da nuestra razón de ser: nuestros consumidores,
nuestros clientes… nuestro país” [1]
3.1.3.2 Nuestro Nombre es muy valioso y representa un gran compromiso
“Alfonzo Rivas es un apellido que se ha mantenido durante 95 años en la
mente de nuestros clientes y consumidores, y eso significa un gran compromiso para todos los
que aquí laboramos así como también para aquellos que nos proveen o prestan servicios. Eso
nos obliga a redoblar los esfuerzos en mantener la excelencia que nos ha caracterizado a lo
largo del tiempo. La cultura corporativa que promueve Alfonzo Rivas es la de la innovación,
la eficiencia y la responsabilidad integrada a la vida del empleado. Ser parte de Alfonzo Rivas
significa vivir y compartir esta” [1]
6
3.1.3.3 La calidad debe ser asegurada
“La calidad forma parte integral de cada uno de nuestros procesos,
actividades y actuar del día a día. No queremos detectar errores después de cometidos,
nuestro objetivo es evitar que se cometan errores. La calidad de lo que hacemos, bien sea de
nuestros productos o del trabajo que cada uno de nosotros hace, debe estar asegurada en el
producto final. La base de nuestras operaciones se encuentra en las mejores constantes de
todos los elementos que intervienen en la producción, desde los recursos tecnológicos hasta el
personal, teniendo como lema la excelencia” [1]
3.1.3.4 La capacitación es nuestra mejor herramienta
”Entendemos que para garantizar la calidad es necesario el entrenamiento y la
capacitación de todo el personal.
Somos una empresa en donde importan los objetivos y la generación de valor, donde nuestra
filosofía es que los gerentes ganen autoridad en base al respeto y a la motivación para lograr
excelencia con innovación. La calidad uno de nuestros valores, es un punto esencial para
mantenerse vivo en este negocio, por ello requerimos de un personal muy preparado” [1]
3.1.3.5 Respetamos la gerencia profesional sin ningún tipo de distinción
“En un mundo globalizado y sin fronteras y compitiendo a nivel nacional e
internacional con las más importantes corporaciones nacionales y mundiales, la gerencia ha
jugado un papel clave en el desarrollo de la corporación. Trabajamos en equipo y cada
persona está consciente de la responsabilidad y el reto que tiene por delante.
Alfonzo Rivas & Cía, siempre se ha mantenido abierta para profesionalizar su gestión,
entendida está como la apertura hacia la contratación de gerentes externos, siendo el criterio
para seleccionar desde los altos ejecutivos hasta el personal de base., el liderazgo, la
experiencia y competencia que ellos tengan” [1]
3.1.3.6 Estamos comprometidos con la preservación del ambiente. De ello
depende el futuro de la humanidad
“No sólo nuestro futuro como empresa es importante. Sabemos que tenemos un
gran compromiso con la sociedad en general. Sabemos que cualquier daño que se produzca
7
hoy al ambiente, muchas veces puede ser irreversible y de ello depende la factibilidad de
nuestro futuro. En este sentido tenemos actividades orientadas a preservar el ambiente y
actividades orientadas a recuperar áreas que se han deteriorado” [1]
3.2 Descripción de los Departamentos
La planta McCormick, la cual se encuentra ubicada en la California Sur en Caracas,
está dividida en cinco departamentos de producción: Molienda y Mezcla, Té e Infusiones,
Especias, Salsas y Nevazucar.
-
Departamento de Molienda y Mezcla: se encuentra ubicado en la planta baja del
edificio y es el departamento encargado de proveer la materia prima molida y
mezclada a todos los demás departamentos de producción.
-
Departamento de Té e Infusiones: está ubicado en el tercer piso de la planta. Aquí se
envasan gran variedad de infusiones como té aromatizado, hierbas, anís estrellado,
manzanilla, etc.
-
Departamento de Especias: se encuentra en el tercer piso y se encarga de envasar
condimentos, especias molidas y enteras, confites, entre otros en envases de vidrio y
plástico.
-
Departamento de Salsas: ubicado en el segundo piso de la planta y se encarga de
preparar y envasar gran variedad de salsas y siropes.
-
Departamento de Nevazucar: está ubicado en la planta baja y se encarga de preparar
Nevazucar en presentaciones de 25 kg. y de 4x4 kg.
3.3 Descripción de los Almacenes
Actualmente la planta McCormick cuenta con tres almacenes principales, los cuales
son:
-
Almacén de Materia Prima: se encuentran todos los insumos que serán procesados y
convertidos en productos terminados a través de diferentes procesos realizados en la
planta. Dispone de dos galpones, uno donde generalmente se encuentra la materia
prima, que por su volumen y su facilidad para absorber olores se separa del resto,
8
como azúcar, sal, manzanilla entre otros, y otro galpón donde se almacenan las
mezclas hechas en planta y el resto de la materia prima para la posterior elaboración de
productos.
-
Almacén de Empaque: destinado para almacenar todos aquellos insumos necesarios
para el resguardo y protección de los productos ya elaborados. En él se almacenan
envases, tapas, sellos, bolsas sacos, cajas, catones, entre otros.
-
Almacén de Producto Terminado: destinado para los productos de ventas
industriales, aquí se encuentran todos aquellos productos manufacturados y
comercializados en cantidades industriales, generalmente productos en sacos, galones,
paila, cajas, entre otros.
Para la movilización de estos productos se dispone de montacargas, los cuales son
utilizados en los diferentes almacenes siempre que se requieran.
3.4 Estructura Organizacional de la Empresa
La Empresa está formada por la Presidencia, una Gerencia de Consumo Masivo y una
Gerencia de Unidades de Negocios: Placer y Diversión, Nutrición y Cocina y Sabor y
Bienestar. Ésta última Unidad de Negocios está conformada por las gerencias de
Administración y Mantenimiento, Mercadeo y Producción.
El área donde se elaboró el trabajo presente fue en la Unidad de Negocios Sabor y
Bienestar, específicamente en la Gerencia de Producción. En la figura 3.1 se presente un
organigrama donde se representa la estructura de la empresa, específicamente la Unidad de
Negocios sabor y bienestar:
9
Figura 3.0.1 Organigrama de la Empresa
10
4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
El proyecto realizado en la empresa Alfonzo Rivas y Cía. desarrolló en el
Departamento de Salsas ubicado en el segundo piso de la Planta de La California Sur en
Caracas.
4.1 Descripción general del Departamento de Salsas.
El Departamento de Salsas se encarga de la elaboración y envasado de diferentes
productos líquidos como lo son salsas, siropes y colorantes. Este departamento está
conformado por dos líneas de preparación y tres líneas de llenado.
4.1.1 Área de Preparación
Dentro de ésta área se dan los procesos de mezcla, molienda y cocción, entre otros,
donde se transforma la materia prima en producto terminado listo para ser envasado. Para
realizar estos procesos, cada una de las líneas de preparación cuenta con un Tanque Mezclador
y un Molino de Piedra de diferentes características y comparten dos Marmitas o Cocinas de
hasta 1500 litros de capacidad.
4.1.2 Líneas de llenado
En el Departamento de Salsas se dispone de cuatro líneas de llenado, dos automáticas y
dos semiautomáticas.
La primera de las automáticas se denomina Línea Automática (o Línea A) es donde se
envasan productos en frascos de vidrio con capacidades de 150 cc o 300 cc. Ésta línea cuenta
con una Máquina Llenadora Automática de 12 picos, una Máquina Colocadora de Fitments,
una Máquina Colocadora de Tapas y una Etiquetadora, de donde los frascos salen listos para
ser embalados utilizando para esto una Encelofanadora y un Túnel Termoencogible.
La segunda de las líneas automáticas es denominada Línea de Llenado de Sobres, o
Sachets, la cual está conformada por una Máquina Llenadora de Sobres la cual se encarga se
11
cortar el papel, darle forma y llenarlo de producto, y luego lo sella para ser embalado. Éste
equipo puede llenar sobres de un rango de peso que va desde los 10gr hasta los 50 gr.
La primera de las líneas semiautomáticas de llenado es llamada Línea Industrial y
cuenta con una Máquina Llenadora de funcionamiento semiautomático. Gracias a la
flexibilidad que su sistema de picos de llenado intercambiables, es posible utilizarla para llenar
frascos de diferentes tamaños con productos de diferentes viscosidades. En el Departamento
de Salsas, éste equipo es utilizado para el llenado de frascos de 30 cc, 60 cc y 150 cc, y
galones de hasta 4000 cc.
La segunda de las líneas semiautomáticas de llenado es llamada Línea Simplex y
cuenta con una Máquina Llenadora y una Máquina Tapadora de funcionamiento
semiautomático. Éste equipo es utilizado en el Departamento de Salsas para el llenado de
frascos de plástico de 300 cc, y para ajustar las tapas de los mismos.
Tanto la Línea Automática como las Líneas Semiautomáticas, cuentan con un sistema
de mangueras flexibles que permite el transporte del producto desde los tanques de
almacenamiento hasta los equipos de llenado, previendo la contaminación de éste durante todo
el proceso.
Debido a los grandes volúmenes de producción y el tiempo disponible para la
obtención del producto final, el Departamento de Salsas posee dos turnos de trabajo por día, lo
cual requiere de un gran número de operarios.
4.2 Descripción general de procesos del Departamento de Salsas.
El Departamento de Salsas inicia su proceso de producción en el momento que el
Planificador de Producción le entrega al Supervisor del Departamento los Requerimientos de
Producción Semanales. Luego el Supervisor planifica de acuerdo a las horas-hombre
disponibles, el plan de producción diario. Posteriormente se reúne con el Planificador de
Producción para planificar las materias primas y material de empaque que se deben solicitar
para realizar la producción y envasado de los productos en el tiempo estipulado.
12
La solicitud de materia prima y material de empaque requerido para la producción de
un día, se hace el día anterior y se calcula mediante fórmulas establecidas anteriormente para
cada producto. Al recibir los materiales requeridos para la producción, se procede a revisar
que las cantidades recibidas correspondan con las cantidades ordenadas, para luego iniciar la
producción de productos según los requerimientos del día.
4.2.1 Preparación
La preparación de las salsas consiste en la realización secuencial de diferentes procesos
que ayudan a transformar la materia prima en producto listo para envasar. Estos procesos son:
-
Proceso de Licuado, que es la obtención de una mezcla liquida a partir de una mezcla
de ingredientes en estado sólido. Para esto se utiliza un licuadora industrial.
-
Proceso de Homogenización. Básicamente es la dilución de un ingrediente en agua
para obtener una mezcla homogénea necesaria en la salsa a preparar.
-
Proceso de Mezcla, es la etapa donde los ingredientes son agitados constantemente en
los tanques de mezclado, con el fin de combinar y homogeneizar la mezcla de
ingredientes utilizada para preparar la salsa.
-
Proceso de Molienda, en este proceso se utiliza un molino de piedra con el fin de
obtener la finura deseada de la mezcla, la cual depende de la salsa que se esté
preparando. La figura 4.1 ilustra una fotografía donde se puede observar el molino de
piedra utilizado.
Figura 4.1 Molino
13
-
Proceso de cocción, es la etapa donde se calienta la mezcla hasta una temperatura que
se mantiene constante durante cierto tiempo previamente establecido. La temperatura y
tiempo de cocción dependen de la salsa en preparación. Este proceso tiene como fin
lograr una pérdida de humedad y se realiza en marmitas o cocinas que utilizan vapor
generado por una caldera como fuente de calor indirecta. En las figuras número 4.2 y
4.3 se muestran la marmita y la caldera respectivamente.
Figura 4.2 Marmita
Figura 4.3 Caldera
14
Los subprocesos que conforman la preparación de las salsas no siempre incluyen todos
los equipos expuestos anteriormente. Esto va a depender de la salsa a preparar ya que cada una
de ellas requiere un proceso particular. Debido a esto resulta difícil describir un proceso
general para los subprocesos que apliquen para con todos los productos preparados en el
Departamento de Salsas. En la figura 4.1 se presenta un esquema del proceso de preparación
de salsas.
Figura 4.4 Diagrama de flujos del Departamento de Salsas
15
Al finalizar la preparación de cualquiera de los productos, se debe enviar una muestra
al Laboratorio de Calidad para realizar análisis que determinan si el producto es apto para ser
envasado. Esto se realiza con cada lote de producto preparado.
Previo al proceso de preparación, se debe realizar una rutina de higienización de todos
los equipos que conforman la línea de preparación, lo cual garantiza la obtención de un
producto de calidad. Igualmente se realiza una rutina de higienización de los equipos e
implementos luego de finalizar el proceso de preparación para que la línea esté apta para un
nuevo proceso de producción.
4.2.2 Envasado
4.2.2.1 Línea Automática o Línea A
Como en ésta línea se envasan productos en frascos de diferentes tamaños, lo
primero que se debe hacer es ajustar la máquina según el producto a envasar y el frascos a
utilizar para esto, ésta función la cumple el mecánico del Departamento de Salsa. También se
realiza una secuencia que incluye actividades de arranque de todos los equipos que intervienen
en el envasado, lo cual queda a cargo del operario encargado de cada equipo. Además de estos
procedimientos, antes de empezar un nuevo proceso de envasado, se debe cumplir con la
rutina de higienización de los equipos, lo cual garantiza la buena calidad de los productos
preparados y envasados en el departamento.
Otra actividad que se debe realizar, previo a la puesta en marcha de la línea, es
buscar las etiquetas codificadas correspondientes al producto a envasar y la paleta de frascos
destinados a ser utilizados en el llenado del producto.
Una vez colocada la línea en funcionamiento, el operador de la Máquina de
Llenado Automático, y un operario ayudante, inician la colocación de los frascos en una banda
transportadora la cual los conducirá hacia la Máquina de Llenado. Cada frasco debe quedar
debajo de uno de los 12 picos con los que cuenta la máquina. Para esto se debe sincronizar la
velocidad de giro del cuerpo de llenado con la velocidad lineal con la que llegan los frascos.
Esto se realiza con la ayuda de un tornillo sin fin que distribuye los frascos uniformemente
16
sobre la banda transportadora. Una vez que un frasco está debajo de un pico, este se acopla
automáticamente al frasco, y mientras el cuerpo de llenado gira, se introduce producto dentro
de los frascos hasta completar el nivel de llenado requerido según cada producto. En la figura
número 4.5 se presenta una fotografía de la Máquina Llenadora.
Figura 4.5 Máquina de Llenado Automático
Luego de que el proceso de llenado ha culminado, los frascos salen del
cubículo de llenado y, mediante la banda transportadora, son guiados hacia la Máquina
Colocadora de Fitments y la Colocadora de Tapas. Estos dos equipos se encargan de colocar a
los frascos los fitments y las tapas respectivamente. Para colocar los fitments se utiliza un
mecanismo de presión y uno de torque para colocar las tapas. En las figuras 4.6 y 4.7, se
presentan la Máquina Colocadora de Fitments y la Colocadora de Tapas, respectivamente.
17
Figura 4.6 Máquina Colocadora de Fitments
Figura 4.7 Máquina Colocadora de Tapas
18
Al finalizar estas etapas de envasado, los frascos continúan sobre una banda
transportadora que los llevan hacia una mesa giratoria de desahogo para luego continuar su
recorrido hacia la Máquina Colocadora de Bandas de Seguridad y el Túnel Termoencogible
pequeño, donde mediante un sensor de movimiento, la Máquina Colocadora de Bandas de
Seguridad procede a colocar de forma automática, las bandas de seguridad a los frascos y
dentro del túnel termoencogible, se le aplica calor a los frascos para que las bandas de
seguridad se adhieran al mismo. Las figuras 4.8 y 4.9 presentan fotografías donde se ilustran
los equipos.
Figura 4.8 Máquina Colocadora de Bandas de Seguridad
19
Figura 4.9 Túnel Termoencogible
Luego de finalizar los procesos descritos anteriormente, los frascos son
llevados, a través de la banda transportadora, a la Máquina Etiquetadora, donde se le colocarán
las etiquetas correspondientes de forma automática. En la figura número 4.10 se muestra una
fotografía donde se detalla la Máquina etiquetadora.
Figura 4.10 Máquina Etiquetadora
20
Luego de que todas las etapas del proceso de envasado han sido finalizadas, los
frascos son dirigidos a otra mesa giratoria de desahogo para ser embalados. Para el embalado
los frascos son colocados en bandejas en juegos de 24 unidades. Estas bandejas provienen del
Área de Armado de Bandejas. Cuando los frascos están posicionados en las bandejas, luego de
ser envueltas en papel de polietileno, el cual es cortado por una guillotina eléctrica, son
colocadas en una banda transportadora que las conduce al túnel termoencogible. Éste túnel
utiliza calor y una corriente de aire con lo cual se logra que el papel de polietileno de adhiera a
las superficie de los frascos y la bandeja. Luego que las bandejas salen del túnel
termoencogible, se retiran de la banda transportadora y se arman con ellas las paletas de
productos que serán enviadas al Almacén de Producto Terminado.
4.2.2.2 Línea de Llenado de Sobres o Sachets
Este es el proceso de llenado más simple, ya que el mismo requiere menos
operarios. Solo se necesita de un operario que se encargue de suministrar el producto en la
tolva de alimentación de la Máquina Llenadora de Sobres y de verificar las condiciones de
operación de la misma.
Al igual que los procesos de llenado de las otras líneas, la Línea de Llenado de
Sobre requiere un proceso de higienización antes y después del envasado de cualquier
producto. La máquina de llenado también requiere de ajustes a los componentes, que
dependerán del tipo de producto y cantidad a envasar.
El primer paso que realiza la Máquina Llenadora de Sobres es cortar el papel
para elaborar el sobre. Esto lo hace con la ayuda de una hoja filosa que va cortando el papel en
dos tiras de igual ancho mientras se desenrolla del cilindro donde se encuentra. Las dos tiras
de papel son separadas mediante un sistema de guías, con lo quese obtiene que queden una
frente a la otra, y el pico de llenado en medio de ellas. A través de un sistema de rodillo, se
logra que el cilindro de papel se desenrolle. Además realiza el proceso de presellado de los
bordes del sobre antes de ser llenado.
21
Para realizar el llenado de los sobres, la máquina utiliza un brazo articulado que
por presión inyecta producto dentro de los sobres. Una vez que el sobre ha sido llenado, un par
de mordazas se encargan de sellar los bordes horizontales del sobre y cortarlo. De esta manera
el sobre cae por gravedad dentro de una caja para ser embalado posteriormente. En la figura
número 4.11, se muestra una foto de la Máquina de Sobres.
Figura 4.11 Máquina Llenadora de Sobres
Luego de que se ha finalizado el proceso de llenado de los sobre,s se procede al
embalaje de los mismos. Esta actividad es realizada manualmente por un operario, quien
coloca los sobres dentro de cajas según el número de unidades por caja que especifique cada
producto. Las cajas que contienen los sobres de productos son cerradas y selladas con cinta
adhesiva para luego ser identificadas y con ellas armar la paleta que se enviará al Almacén de
Producto Terminado.
22
4.2.2.3 Línea industrial
Antes de comenzar con el proceso de envasado en la Línea Industrial, se deben
realizar ciertas actividades y procesos que son obligatorios ante cualquier envasado. Estas
actividades y procesos son:
-
Proceso de higienización de los equipos que conforman la Línea Industrial de
envasado.
-
Actividades de arranque de los diferentes equipos.
-
Colocación de etiquetas a los frascos a envasar.
Una vez culminadas las actividades descritas anteriormente, se inicia el proceso
de envasado con la colocación de los frascos a utilizar a un lado del Operario de la Máquina
Llenadora Semiautomática, de manera que estos estén al alcance del operario durante todo el
proceso de envasado. De igual manera se colocan las tapas a un lado del operario encargado
de la colocación de las mismas. En la figura 4.12 se muestra una fotografía de la Máquina de
envasado industrial.
Figura 4.12 Máquina de Envasado Industrial
23
En este equipo existen dos maneras de realizar el llenado y depende del tipo de
frasco a utilizar. Si se va a envasar en frascos tipo galones, se debe empujar el frasco contra el
interruptor de manera que el pico descienda hasta la altura del envase para proceder al llenado
del mismo. Si de lo contrario, se van a llenar frascos pequeños, el frasco debe ser colocado en
el pico de la llenadora para comenzar a inyectar producto en el mismo y se retira cuando se
obtiene la cantidad deseada.
Una vez que se ha finalizado la etapa de llenado de los envases, estos son
trasladados hasta el área de trabajo del operario tapador, donde son colocadas las tapas a los
frascos que ya han sido llenados. Posteriormente un operario general se encarga del embalaje
de los frascos en cajas, donde la cantidad de frascos por caja varía según el tipo de producto
envasado.
4.2.2.4 Línea Simplex
Al igual que en la Línea Industrial, se deben realizar ciertas actividades antes
de comenzar el proceso de envasado, como son el proceso de higienización de los equipos de
la Línea Simplex y actividades de arranque para preparar los equipos.
Una vez culminadas las actividades previas al envasado se inicia el proceso de
envasado con la colocación de los frascos a utilizar a un lado del Operario de la Máquina
Llenadora Semiautomática, de manera que estos estén al alcance de operario durante todo el
proceso de envasado. De igual manera, se colocan las tapas a un lado del operario encargado
de la colocación de los mismos.
Para el envasado de los frascos estos deben ser colocados en el pico de la
Máquina Llenadora para comenzar a inyectar producto dentro del mismo, y se retira cuando se
obtiene la cantidad deseada. Una vez finalizada la etapa de llenado de los envases, estos son
trasladados hasta el área de trabajo del operario tapador, quien se encarga de colocar las tapas
sobre los frascos y ubicarlos bajo la Máquina Tapadora, la cual se encargará de aplicar un
torque a las tapas para ajustarlas en el frasco. En las figuras número 4.13 y 4.14, se muestran
la Máquina Llenadora y la Máquina Tapadora de la Línea Simplex respectivamente.
24
Figura 4.13 Máquina Llenadora Línea Simplex
Figura 4.14 Máquina Tapadora Línea Simplex
25
Posteriormente un operario general se encarga del embalaje de los frascos en
cajas, donde la cantidad de frascos por caja varía según el tipo de producto envasado.
26
5. MARCO TEÓRICO
5.1 Mecánica de Fluidos Incompresibles
Las primeras etapas de una empresa manufacturera es el diseño y la construcción del
área de producción, en éstas etapas se deben tomar en cuenta todos los factores que pueden
afectar el proceso de la misma. Este proyecto se enfoca en una planta de producción de
alimentos, esencialmente en el Departamento de Preparación de Salsas, lo cual hace muy
importante el manejo correcto de los fluidos y los sistemas diseñados para el transporte de los
mismos.
Por lo expuesto anteriormente es importante conocer la definición de fluido, las
propiedades de estos y los factores que se deben tomar en cuenta en el momento de realizar un
sistema para el transporte de los mismos.
5.1.1 Definición de Fluido
Un fluido es una sustancia con poca adhesión intermolecular lo cual da como resultado
que no tenga forma propia y que adapte la forma del recipiente donde se encuentre. Esta en la
gran diferencia entre los sólidos y los fluidos, los primeros puede resistir esfuerzos a tensión
producido por una deformación estática mientras que los fluidos no, ya que sin importar que
tan pequeño sea el esfuerzo a tensión aplicado, dará como resultado movimiento en el fluido.
Los fluidos se pueden dividir en líquidos y gases, los primeros son fluidos incompresibles y
los segundos, dependiendo de la presión, son fluidos compresibles o incompresibles. Como el
proyecto que se presenta a continuación se basa en fluidos incompresibles, cuando se hable de
fluido se estará refiriendo a fluidos incompresibles. [2]
5.1.2 Propiedades de los Fluidos
El gradiente de velocidad es una de las propiedades más importantes de los flujos, sin
embargo, ésta interactúa de manera muy cercana con propiedades como son: presión,
densidad, temperatura, peso específico, gravedad específica y viscosidad dinámica. Todas
estas propiedades se deben tomar en cuenta durante el manejo de fluidos.
27
5.1.2.1 Presión (ρ)
La presión es el esfuerzo de compresión aplicada en cualquier punto de un
fluido estático. Luego de la velocidad, la presión es una de las variables más importante de la
dinámica de los fluidos. Por lo general los gradientes de presión conducen un caudal de flujo,
sobretodo si se localizan en ductos cerrados [3]. La presión (ρ) es la fuerza aplicada por el área
donde es aplicada:
ρ=
F
A
(5.1)
donde:
-
F: fuerza aplicada
-
A: área
5.1.2.2 Temperatura (T)
La temperatura es una medida que refleja el nivel de energía interna del fluido
y puede cambiar en caudales de grandes velocidades [3]. La temperatura se puede medir en
unidades como Kelvin (K), grados Celsius (ºC) o grados Fahrenheit (ºF).
5.1.2.3 Peso Específico (γ)
El peso específico es una variable muy útil en el campo de de la presión
hidrostática, y refleja la relación que existe entre el peso por unidad de volumen y la gravedad.
Así como la masa se relaciona con el peso mediante la gravedad, la densidad se relaciona con
el peso específico mediante la gravedad [3]:
γ =ρ∗g
donde:
-
ρ: densidad
-
g: gravedad
(5.2)
28
5.1.2.4 Gravedad Específica (SG)
Denota la relación que existe entre la densidad del fluido y la densidad de un
fluido estándar, por ejemplo, agua para los líquidos y aire para los gases:
SG =
ρ líquido
ρ agua
(5.3)
donde:
-
ρ: densidad
5.1.2.5 Viscosidad Dinámica (η)
La viscosidad es una de las propiedades más importante para el estudio de
transporte de fluidos dentro de tuberías o canales abiertos. La viscosidad representa la
resistencia de un fluido a un movimiento interno, además controla la cantidad de fluido que
puede transportarse durante un periodo de tiempo específico dentro de una tubería y ayuda en
la determinación de las pérdidas producidas durante el transporte de fluidos a través de ductos
o canales.
Durante los estudios de los fluidos, es importante conocer relaciones como la
velocidad y el caudal.
5.1.3 Velocidad
La velocidad es un factor importante a conocer ya que se refiere a que tan rápido se
mueve un fluido dentro de un ducto (abierto o cerrado), además que permite saber que daños
se pueden producir en el sistema, dependiendo si la velocidad es elevada o no. A continuación
de presenta la ecuación de la velocidad media.
v=
donde:
-
Q: caudal
Q
At
(5.4)
29
-
At: área transversal
El caudal representa el volumen de fluido que pasa en un instante de tiempo y se mide
según la siguiente ecuación:
Q=
V
t
(5.5)
donde:
-
V: volumen
-
t: tiempo
5.2 Fluidos incompresibles en ductos cerrados
En análisis del comportamiento de los flujos incomprensibles dentro de tuberías es
muy importante durante el diseño de sistemas de tuberías ha utilizar para el transporte de
dichos fluidos.
Durante el diseño de los sistemas de tuberías, de debe tomar en cuenta el recorrido de
ésta y la cantidad de accesorios (codos, válvulas, conexiones en T, reductores, entre otros) que
tendrá, ya que de ello depende las pérdidas que se generarán, las cuales afectan
significativamente la curva de demanda del sistema, es decir, los cambios de presión dentro de
las tuberías durante el recorrido de las mismas.
Lo que se quiere decir es que la ecuación de altura del sistema, dependerá del
coeficiente de pérdidas relacionado al sistema y de las pérdidas asociadas a los accesorios de
la tubería. Con el fin de hallar la ecuación de altura del sistema, a éste se debe aplicar la
ecuación de Bernulli, la cual se presenta a continuación.
2
2
p1
V
p
V
+ 1 + z1 = 2 + 2 + z 2 + h f
ρ * g 2* g
ρ * g 2* g
(5.6)
30
donde los subíndices 1 y 2 representan el punto inicial y el punto final del sistema
respectivamente. Además
-
ρ: densidad del fluido
-
p: presión
-
V: velocidad del fluido
-
z: altura con respecto a un punto común
-
hf: pérdidas asociadas al sistema
Para determinar las pérdidas asociadas a la tuberías y a los accesorios se utiliza la
siguiente ecuación.
hf =
V2
2* g
⎛ f *l
⎞
*⎜
+∑K⎟
⎝ d
⎠
(5.7)
donde:
-
V: velocidad
-
g: gravedad
-
f: coeficiente de pérdidas
-
l: longitud de la tuberías
-
d: diámetro de la tubería
-
K: coeficiente de pérdidas de los accesorios
El coeficiente de pérdida de la tubería (f) que dependerá del número de Reynolds (Re)
y de la rugosidad relativa de la tubería (e). A continuación se presentan las ecuaciones del
número de Reynolds (Re) y de la rugosidad relativa (e), las cuales son la número 5.8 y la
número 5.9 respectivamente.
Re =
V *d
υ
(5.8)
31
e=
ε
(5.9)
d
donde:
-
V: velocidad
-
d: diámetro de la tubería
-
υ: viscosidad cinemática
-
ε: rugosidad de la tubería
La manera más recomendada de hallar el coeficiente de pérdidas es a través del
diagrama de Moody, pero debido a las características de los cálculos realizados en el proyecto
se utilizará la ecuación creada por Haaland la cual se muestra a continuación.
1
f 1/ 2
⎡ 6.9 ⎛ e ⎞ 1.11 ⎤
= −1.8 * log ⎢
+⎜
⎟ ⎥
⎢⎣ Re ⎝ 3,7 ⎠ ⎥⎦
(5.10)
A continuación se presenta la ecuación que rige a la altura del sistema que se obtiene al
sustituir la ecuación número 5.7 en la ecuación número 5.6.
⎛ p 2 − p1 V2 2 − V1 2
H = ( z 2 − z1 ) + ⎜⎜
+
2* g
⎝ ρ*g
⎞ V 2 ⎛ f *l
⎞
⎟+
⎟ 2 * g * ⎜⎝ d + ∑ K ⎟⎠
⎠
(5.11)
5.3 Fundamentos de Termodinámica
La termodinámica es una de las ramas de la física y estudia la energía, el calor y la
capacidad de producir trabajo a través de operaciones termodinámicas. Durante el desarrollo
de la termodinámica se enunciaron tres principios básicos, llamados Leyes de la
Termodinámica. A continuación se presenta éstas tres leyes.
-
Ley cero: “Cuando dos cuerpos tienen igualdad de temperatura con un tercer cuerpo,
a la vez tienen igual de temperatura entre si”.
32
-
Primera ley: “Durante cualquier ciclo que experimente un sistema (masa de control),
la integral cíclica del calor es proporcional a la integral cíclica del trabajo”.
-
Segunda ley: “Es imposible construir un dispositivo que funcione en un ciclo y no
produzca ningún otro efecto que elevar un peso e intercambiar calor con un solo
deposito”.
En función de aplicar correctamente estas leyes, se deben conocer los conceptos de
calor y energía. En el presente trabajo se utilizará la primera ley de termodinámica, por tal
razón, a continuación se presenta la definición de calor.
-
Calor: una manera de definirlo, seria como una transferencia de energía entre dos
sistemas, debida únicamente a una diferencia de temperatura [4]. A continuación se
presenta una ecuación que permite el cálculo del calor.
∆T
Q& = m * Cp *
∆t
(5.12)
Donde “m” representa la masa que sufrirá el cambio de calor, Cp el calor específico de la
misma y ∆T/∆t el cambio de temperatura de la masa en un tiempo determinado.
Otros conceptos que se deben conocer y entender en función de aplicar las leyes de la
termodinámica en los sistemas a estudiar, son las propiedades de los materiales que están
presentes en estos sistemas. Debido a que este proyecto se basa en los procesos de alimentos, a
continuación se presentaran en detalle las propiedades térmicas de estos.
5.3.1 Propiedades térmicas de los alimentos
Todos los alimentos, al igual que otros compuestos químicos, presentan propiedades
termofísicas, como Calor Específico, Conductividad Térmica y Difusividad Térmica, que
dependen del estado en el que se encuentren.
Por lo general, este tipo de información no es fácil de determinar para alimentos muy
específicos, como por ejemplo salsas. Debido a esto se han desarrollado ecuaciones que
permiten, con una buena aproximación, el cálculo de estas propiedades utilizando como dato
33
el porcentaje de humedad del alimento, las cuales son muy útiles cuando se tiene ausencia de
otros datos que permitan el cálculo de las mismas.
5.3.1.1 Calor Específico (Cp)
El calor específico es una variable que representa la cantidad de calor que
requiere una materia por unidad de masa para aumentar un grado de su temperatura [5]. El
calor específico puede ser a presión constante o a volumen constante. En este proyecto se
enfocará solamente en el calor específico a presión constante. La ecuación general del calor
específico a presión constante se presenta a continuación.
Cp =
1 ⎛ ∂Q ⎞ ⎛ ∂H ⎞
*⎜
⎟ =⎜
⎟
m ⎝ ∂T ⎠ v ⎝ ∂T ⎠ p
(5.13)
En los alimentos la ecuación que permite el cálculo de esta propiedad utilizando el
porcentaje de humedad es la presentada a continuación, donde X representa el porcentaje de
humedad:
Cp = 0,008 * X + 0,20 [6]
(5.14)
5.3.1.2 Conductividad Térmica (k)
La conductividad térmica es una propiedad que representa la capacidad de
transferencia de calor de un material, y depende del estado de la materia y de su estado físico,
atómico y molecular [7]. Por la ley de Fourier, la ecuación que define la conductividad térmica
es:
k=−
q ′x′
(∂T / ∂x)
(5.15)
En el caso del estudio de los alimentos, cuando no se tienen datos suficientes, la
ecuación que permite el cálculo de esta propiedad utilizando el porcentaje de humedad es la
presentada a continuación [6], donde X representa el porcentaje de humedad:
k=
0,0048 * X + 0,0022 * (100 − X )
1,488
(5.16)
34
5.3.1.3 Difusividad Térmica (α)
El calor específico es una propiedad termodinámica de los materiales, que representa la
capacidad de estos para la conducción de energía térmica en relación con su capacidad de
almacenamiento de la misma [8]. La ecuación general que permite el cálculo depende de las
otras propiedades de la misma materia, como lo son conductividad térmica, calor específico y
densidad. A continuación se presenta dicha ecuación:
α=
k
Cp * ρ
(5.17)
5.4 Transferencia de calor en los alimentos
El proceso de transferencia de calor, es uno de los procesos más importantes en las
industrias de producción y manejo de alimentos. Esto se debe a que la mayoría de los procesos
utilizados requieren adición de calor o eliminación del mismo para poder alterar las
propiedades de los alimentos y obtener las deseadas, es decir, los alimentos deben pasar por
procesos de cocción, enfriamiento o hasta congelamiento previos a finalizar sus procesos de
preparación y llegar al estado de producto terminado.
Todos estos procesos de transferencia de calor utilizados en la preparación de
alimentos, se rigen por leyes físicas de las cuales se derivan las leyes de transferencia de calor.
Es importante el entendimiento de estas leyes, ya que con ellas se puede determinar o predecir
el comportamiento de los alimentos y las condiciones óptimas de operación para obtener los
resultados deseados durante el procesamiento de los alimentos. [9]
Por lo explicado anteriormente, es importante conocer en detalle los procesos de
transferencia de calor antes de proceder a diseñar los sistemas y equipos donde se llevarán a
cabo estos procesos. Un buen diseño de sistemas y de manuales de preparación, garantizan que
el proceso sea eficiente y que el producto final sea el esperado y de buena calidad, lo cual es
un factor muy importante en la preparación de alimentos.
35
Una herramienta útil en los problemas de transferencia de calor es la 1era ley de
termodinámica, la ley de la conservación de la energía. Ésta ley es aplicable en transferencia
de calor, ya que ésta área se considera como una extensión de la termodinámica [10].
5.4.1 Ley de Conservación de la Energía.
Lo primero que se debe tomar en cuenta al estudiar esta ley, es que se debe definir un
volumen de control, es decir, una región delimitada por la cual puede pasar energía y materia.
La Ley de Conservación de la Energía fue previamente enunciada en la sección 5.3 del
presente capítulo. A continuación se presenta la ecuación general de la ley mencionada.
dE almacenada
≡ E& almacenada
E& ent + E& g − E& sale =
dt
(5.18)
donde:
-
E& ent: energía que entra al sistema
-
E& g: energía generada
-
E& sale: energía que sale del sistema
-
E& almacenada: energía que se almacena dentro del sistema
La ecuación número 5.18 varía según las características del problema donde se aplica.
En el presente proyecto se estudiará la transferencia de calor especificada en la cocción de los
alimentos, por esto se presenta en detalle la ley de la conservación de la energía. Se supondrá
que no ocurrirá conversión de energía dentro del volumen de control y que se encontrará en
condiciones de estado estable. Debido a esto, la ecuación número 5.18 se transforma en la
ecuación a continuación.
Q& = m& * (hs − he − g * h)
donde:
-
Q& : calor por unidad tiempo
-
m& : flujo másico
(5.19)
36
-
hs: entalpía a la salida del volumen de control
-
he: entalpía a la entrada del volumen de control
-
h: altura del punto final del volumen de control
5.5 Ingeniería de los Alimentos
La Ingeniería de los Alimentos es una rama de la ingeniería y una de las tantas
disciplinas utilizadas en la ciencia de los alimentos para estudiar la naturaleza de estos y los
principios fundamentales del procesamiento de los mismos.
La ingeniería de los alimentos se ocupa específicamente, de la producción de los
alimentos desde las primeras etapas del proceso, obtención de la materia prima y
transformación física, biológica o química, hasta las últimas etapas de este proceso, como son
envasado y distribución. Para esto se aplican conceptos físicos y químicos en los procesos de
producción de alimentos en las industrias que se dedican a esto.
La producción de alimentos es un proceso largo y delicado, que consta de muchas
etapas, con el fin de obtener alimentos que cumplan regulaciones y especificaciones. El
cumplimiento de estas regulaciones y especificaciones garantiza que el consumidor obtenga
alimentos con buen sabor, nutritivos, sanos y seguros.
Para lograr lo mencionado anteriormente y garantizar seguridad en la planta de
procesamiento, se deben también cumplir procedimientos que aseguren la calidad de los
alimentos, la seguridad de los que operan, y la higiene y saneamiento de los equipos utilizados
para los diferentes procesos.
5.5.1 Higiene y Saneamiento en el procesamiento de alimentos
En las plantas de procesamiento de alimentos es muy importante que se mantenga un
ambiente limpio libre de contaminación, la higiene de los equipos utilizados para los procesos
y la de las personas que trabajan durante la realización de los mismos, es determinante para
evitar cualquier tipo de contaminación que ponga en riesgo la calidad de los productos
producidos como alimento para los consumidores. Para lograr, esto se deben seguir
37
procedimientos de limpieza e higienización de los equipos, así como también seguir reglas y
recomendaciones en el momento de diseñar los equipos y los sistemas que intervienen en el
proceso y la estructura donde estos se encuentran para evitar la acumulación de suciedad o
polvo en los mismos que puedan afectar el producto final.
5.5.1.1 Consideraciones generales para el diseño y fabricación de equipos
Los equipos para procesar alimentos deben seguir ciertas consideraciones en
sus características generales para garantizar un diseño higiénico y seguro.
Una de las consideraciones más importantes a seguir, es la relacionada con los
materiales con los que serán fabricados los equipos. Existen diferentes materiales
generalmente utilizados para la fabricación de los equipos, algunos de estos son: madera,
acero, hierro colado, hierro galvanizado, aluminio, vidrio, materiales sintéticos, acero
inoxidable, etc. Cada uno de estos materiales presentan ventajas y desventajas, así como
diferentes aplicaciones en las cuales se pueden utilizar dependiendo del proceso y del equipo.
Es importante tomar en cuenta que los materiales utilizados en los equipos van
a estar en contacto con los productos, por lo tanto no pueden ser tóxicos ni deben reaccionar
con los alimentos, y deben ser resistentes a la corrosión. Por esto se debe tomar en cuenta el
tipo de productos a procesar en los equipos antes de realizar su diseño y selección de
materiales para su construcción.
Un procedimiento importante en la producción de alimentos es el proceso de
limpieza e higienización de los equipos. Por esto se deben diseñar los equipos tomando en
consideración que las piezas de los mismos, puedan ser desarmadas con facilidad o un fácil
acceso a las misma, en caso de no ser desarmables. Esto es
para poder realizar los
procedimientos de limpieza de los equipos, ya que es importante que los equipos queden
completamente libres de residuos o partículas del producto preparado para proceder con la
producción del siguiente producto.
38
Para evitar la contaminación del producto por agentes ambientales externos,
también se debe considerar durante el diseño, la protección del producto, es decir, que no esté
expuesto al ambiente sin ningún tipo de protección que lo separe del mismo. [11]
5.5.1.2 Procedimientos de higienización
La higienización se compone de todos los procedimientos y métodos que se
realizan para mantener limpia el área de trabajo, es decir, la planta y los equipos. Una
higienización correcta es de suma importancia, ya que de esto depende mantener condiciones
higiénicas adecuadas para obtener alimentos de alta calidad.
Los procesos de limpieza son llevados a cabo generalmente por quienes operan
los equipos, ya que estos están más familiarizados con los mismos y la pueden realizar entre la
producción de diferentes productos sin depender de la disponibilidad de otros para realizar la
limpieza, y evitar retrasos en el proceso de producción planificado. Pero a pesar de que el
proceso de limpieza es realizado por los operarios, la Gerencia de la planta debe velar por el
cumplimiento del mismo ya que es una actividad de gran importancia, la cual debe ser
realizada rigurosamente para garantizar que la producción del próximo producto no se vea
contaminada por residuos de la producción previa.
Es importante conocer que para obtener alimentos de buena calidad y libres de
contaminación, no basta solo con mantener los equipos limpios y realizar procedimientos de
saneamiento a estos, también es importante la higiene y la limpieza de todo el personal que
pueda tener contacto con los alimentos durante todas las etapas de su producción. [12]
5.5.1.2.1 Higiene y Saneamiento de los equipos.
La higienización de los equipos es un factor fundamental para obtener
alimentos libres de bacterias. Estos procesos se realizan porque no es suficiente limpiar los
equipos de sucio y residuos de alimentos. También se debe higienizar para eliminar bacterias
que se puedan reproducir dentro de los equipos. Estas bacterias crecen en áreas donde puedan
conseguir alimentos que las ayuden a multiplicarse. Por esta razón la higienización es un
39
procedimiento que debe cumplirse meticulosamente para garantizar la inexistencia de
bacterias que puedan contaminar el siguiente lote de alimentos a producir. [12]
Para asegurar el éxito de las actividades de higienización y
saneamiento, el tiempo que toma realizarlas debe ser tomado en consideración al momento de
programar el plan de producción. Con esto se garantiza que los procesos de limpieza e
higienización no se dejen de realizar o no se realicen adecuadamente por falta de tiempo para
cumplir la producción planificada. Otro punto importante a considerar debe ser el realizar
instrucciones escritas en forma de manuales, para que las personas encargadas de realizar la
limpieza sigan los pasos requeridos y asegurar que ésta se ejecute correctamente. Con esto se
garantiza que el proceso de higienización sea exitoso.
Los manuales para higienización y saneamiento deben ser precisos y
claros de manera que no se presten a dudas de cómo realizar la limpieza. Estos manuales
deben incluir una lista de los equipos a higienizar, los procedimientos a seguir y los materiales
y herramientas a utilizar, para obtener como resultado equipos libres de elementos que puedan
contaminar la producción.
5.5.1.2.2 Higiene del personal
La buena higiene del personal que maneja alimentos, es fundamental
para evitar la contaminación de los productos que se preparan, ya que las compañías que se
encargan de la producción de alimentos tienen como responsabilidad producir productos
seguros para el consumidor. Por esto, el personal de toda empresa de alimentos debe seguir
rigurosos procedimientos de limpieza personal antes y durante la elaboración de los alimentos.
La higiene del personal que trabaja con alimentos es muy importante
debido a que existen muchas maneras en que las bacterias pueden ser transferidas hasta los
alimentos. Por estos existen normas y reglas de limpieza que deben ser seguidas por el
personal con el fin de mantener los alimentos libres de bacterias como Salmonela, Listeria o
Escherichia coli. [13]
40
5.5.2 Calidad en los alimentos
La buena calidad de los alimentos es un tema muy importante dentro de toda empresa
productora de alimentos, debido a esto se deben seguir procedimientos rigurosos con los
cuales se verifique la utilización de materias y materiales de buena calidad durante la
elaboración de los alimentos. Una buena estrategia a seguir para garantizarlo, es que exista un
Departamento de Calidad dentro de la estructura de la empresa. De esta manera las personas
encargadas de realizar estas funciones de verificación de materia y materiales, serán personas
entrenadas en el área cuyos propósitos dentro de la empresa estarán enfocados principalmente
a verificar la calidad de los productos.
Dentro del Departamento de Calidad pueden existir varios cargos, pero el propósito
general de estos será el de supervisar todo el proceso productivo desde la recepción de materia
prima y material de empaque hasta el producto terminado. Por esto, las personas encargadas
de Departamento de Calidad deben seguir diferentes procedimientos dependiendo de lo que se
desea supervisar o analizar, es decir, si se trata de materia prima, de material de empaque,
producto terminado, procedimientos a seguir por los preparadores durante la producción,
procedimientos a seguir en el laboratorio de calidad o procedimientos a seguir por los
operarios durante el envasado.
5.6 Sistemas informáticos
A continuación se presentan en detalle sistemas informáticos que sirven como
herramientas en la gestión de cadena de suministro.
5.6.1 Sistema OneWorld de J.D. Edwards
OneWorld es un software centralizado en red diseñado para proporcionar una solución
flexible y configurable según los deseos y cambios de las compañías. Este sistema tiene la
capacidad de funcionar en diferentes plataformas, Internet e Intranet, lo cual permite gran
facilidad en el manejo de la información por parte de los empleados, clientes y proveedores de
la compañía. Otra función de OneWorld es la fácil integración con hardware, software o bases
de datos utilizados con anterioridad por la empresa.
41
OneWorld utiliza aplicaciones de la compañía con un conjunto integrado de
herramientas para personalizar las aplicaciones según los requerimientos y necesidades de la
compañía. Por lo tanto, los paquetes de aplicación de OneWorld serán determinados
basándose en la empresa y podrán realizar operaciones de manufactura, finanzas, distribución
o logística y recursos humanos, sin importar si la compañía tiene empresas en diferentes
lugares nacionales o internacionales. [14]
5.6.2 Sistema GCS (Gestión de Cadena de Suministros) de SCM-Solutions
GCS de SCM-Solutions es un software que ayuda a las empresas en la determinación
de cuánto producto terminado se requiere, tomando en cuenta la demanda de ventas, el tiempo
disponible para la producción y el inventario de seguridad, lo cual es establecido por el
Planificador de Producción, el Planificador de Ventas y el Planificador de Inventario
respectivamente.
El objetivo principal de GCS es el control de la línea de suministros interna de la
empresa que se concentra mayoritariamente en minimizar faltantes y excedentes en la Cadena
de Suministro, que va desde el proveedor de materia prima hasta el consumidor de producto
terminado.
Las compañías tienen diferentes retos que superar y objetivos a alcanzar, algunos de
estos se enuncian a continuación:
-
Satisfacer al cliente con la puntualidad de las entregas.
-
Soluciones que ofrezcan resultados a toda la Cadena de Suministro.
-
Mayor valor de las acciones mediante la reducción de los costos y el crecimiento
acelerado.
-
Lograr mejores relaciones con los proveedores mediante la utilización efectiva de la
Cadena de Suministros.
-
Dirigir al cliente Cadenas de Suministro más efectivas.
42
El sistema GCS de SCM-Solutions es una herramienta que se basa en los conceptos de
Cadena de Suministro y Gestión de Cadena de Suministro para ayudar a las empresas a lograr
y superar los objetivos y retos señalados anteriormente. [15]
5.7 Evaluación financiera
Debido a las exigencias de la sociedad, siempre habrá la necesidad de satisfacer un
bien o servicio, por lo tanto siempre habrá la necesidad de invertir insumos para generar estos
bienes o servicios. Cuando se habla de invertir insumos, se refiere a la inversión en un
proyecto, y las características de éste dependerán de lo que se desea conseguir con él.
Todo proyecto que se desee realizar, debe ser evaluado con el fin de determinar si es la
mejor opción. Existen varias herramientas para llevar a cabo esta tarea, las cuales serán
explicadas más adelante. Durante la evaluación de proyectos se debe saber que dentro de la
ecuación fundamental utilizada con este fin, se resume el concepto de valor, el valor del dinero
a través del tiempo y lo que aplica a definir los criterios para evaluarlos. Se habla de un
proyecto en estado de equilibrio financiero, cuando los ingresos son iguales a los egresos, y
estos ingresos permitan obtener una rentabilidad esperada por los dueños, de acuerdo a las
expectativas, y teniendo en cuenta los niveles de riesgo de la oportunidad de inversión.
Las herramientas más utilizadas durante la evaluación de proyectos son los siguientes
métodos: Valor Actual Neto (VAN), Tasa Interna de Retorno (TIR). A continuación se
explican en detalle estos métodos de evaluación financiera.
5.7.1 Método del Valor Actual Neto (VAN)
El método del Valor Actual Neto es muy utilizado por dos razones, la primera porque
es de muy fácil aplicación y la segunda porque consiste en hallar el valor presente de todos los
ingresos y egresos futuros, es decir, el valor presente de los flujos netos futuros [16]. Cuando
el VAN es menor que cero implica que hay una pérdida a una cierta tasa de interés o por el
contrario, si el VAN es mayor que cero se presenta una ganancia, y cuando el VAN es igual a
cero se dice que el proyecto es “indiferente”.
43
Durante la decisión de aceptación o rechazo de un proyecto, se deberá tener en cuenta
la tasa de interés (i) que se utilice, ya que de ella depende la variación del VAN. Por lo general
el VAN disminuye a medida que aumenta la tasa de interés, de acuerdo con la gráfica 5.1.
Figura 0.1 Valor Actual Neto vs. Tasa de interes
En consecuencia, para el mismo proyecto puede presentarse que a una cierta tasa de
interés, el VAN puede variar significativamente, hasta el punto de llegar a ser rechazado o
aceptarlo según sea el caso.
El Valor Actual Neto se calcula con la fórmula que se muestra a continuación:
n
Fj
j =1
(1 + i ) i
VAN = − Io + ∑
(5.20)
donde:
-
Io = Inversión inicial.
-
Fj = Flujo neto de efectivo del periodo j
-
i= Tasa de Interés
-
n= Número de periodos
5.7.2 Método de la Tasa Interna de Retorno (TIR)
Este método consiste en encontrar una tasa de interés en la cual se cumplen las
condiciones buscadas en el momento de iniciar o aceptar un proyecto de inversión. La
Tasa Interna de Retorno es la tasa de rendimiento que está rindiendo los recursos aun no
44
recuperados en el proyecto, con saldo igual a cero al final de la vida económica del mismo
[16].
Por lo general para la elección de un proyecto a través de éste método, se utiliza como
criterio de selección lo siguiente. Si la Tasa Interna de Retorno es mayor que la tasa de
interés (TIR > i) el proyecto se acepta, si por el contrario la Tasa Interna de retorno es
menor que la tasa de interés (TIR < i), el proyecto se rechaza.
Una de las maneras de interpretar la TIR es como el valor que vuelve cero el VAN, es
decir, la Tasa Interna de Retorno es igual a la tasa de interés (TIR=i), debido a esto, para
calcular la TIR se utiliza la ecuación del VAN igualándola a cero y sustituyendo i por la
TIR. A continuación se presenta la fórmula utilizada para hallar la TIR de un proyecto.
n
Fj
j =1
(1 + TIR) j
0 = − Io + ∑
(5.21)
45
6. METODOLOGÍA
En la planta de Alfonzo Rivas & Cía. en la California Sur (Caracas) se presenta un
problema en la línea de producción de salsa de ajo (normal, ajo con hierbas, ajo con cebolla y
ajo molinera) ya que es muy lenta y no es posible cumplir con
los requerimientos de
producción que son establecidos por semanas, lo cual genera la necesidad de utilizar horas de
tiempo extra para cumplir con estos. Con este trabajo se desea determinar los elementos que
generan retrasos en la producción de la línea de salsas y elaborar propuestas que puedan
mejorar la capacidad de producción de la línea. Para lograr esto, se realizó un proceso de
investigación y recolección de datos en el campo de trabajo con el fin de lograr un mejor
entendimiento del proceso y plantear mejoras para maximizar la capacidad de producción de
la línea.
Éste proceso de recolección de data se aplicó en las diferentes áreas que intervienen en
el proceso de preparación de salsas, la cuales son: mezcla, molienda y cocción. A continuación
se presenta la metodología seguida para lograr los objetivos planteados anteriormente.
6.1 Análisis de la situación y del problema.
6.1.1 Elaboración de hoja de trabajo para determinar la utilización de capacidad
de la línea.
6.2 Estudio del proceso por etapas
6.2.1 Determinación del tiempo requerido por cada etapa durante la preparación
de las diferentes salsas.
6.2.2. Mezcla
6.2.2.1 Análisis del transporte de vinagre hasta el Departamento de Salsas.
•
Cálculo de la densidad del vinagre.
•
Determinación del caudal de vinagres durante su transporte
•
Análisis del sistema de tuberías.
•
Análisis de la bomba del sistema de transporte de vinagre.
46
6.2.3 Molienda
6.2.3.1 Medición del caudal manejado por el molino.
6.2.3.2 Adquisición de especificaciones del molino.
6.2.4 Cocción
6.2.4.1 Análisis de capacidad de producción de la caldera.
6.3 Análisis de Resultados.
6.4 Elaboración de propuestas para mejorar la capacidad de producción.
6.6 Análisis de costos.
47
7. ANÁLISIS DE CAPACIDAD DE LOS EQUIPOS Y DEL SISTEMA
Antes de presentar los análisis de capacidad, es de vital importancia presentar un
dibujo esquemático donde se muestra en detalle los componentes del sistema de la línea de
producción en estudio, en la figura número 8.1 se presenta dicho esquemático.
Figura 7.1 Esquemático de la línea de producción
En la figura presentada, se muestra el esquemático del proceso, el cuál comienza con la
mezcla de los ingredientes que componen el producto a preparar, una vez lograda una mezcla
homogénea, ésta es bombeada hacia el molino donde se obtiene una mayor finura del grano y
aumenta la viscosidad, posteriormente la mezcla es enviada a la marmita donde se cocina. Una
vez lograda la temperatura requerida en la marmita, el producto es enviado al tanque de
almacenamiento previo al envasado del mismo.
7.1 Análisis de la situación y del problema
Para poder estudiar con detalle la situación y plantear mejoras, primero se debió
analizar profundamente la situación que se tenía en el momento de inicio del proyecto. Para
lograr esto, se realizaron entrevistas con los preparadores del Departamento de Salsas, los
mecánicos encargados del Departamento de Salsas, el Supervisor del Departamento y el
Planificador de Producción. También se estudió
y se observó el funcionamiento de los
equipos que intervienen en el proceso desde la primera etapa, mezcla, hasta la última,
envasado.
48
Al realizar lo explicado anteriormente se observó que la mejor metodología a seguir
para analizar el proceso y obtener resultados óptimos, sería separando el proceso por etapas y
estudiar cada una de éstas por separado. De esta manera se pudieron analizar los problemas
que presentaba cada etapa y estudiar cómo cada uno de estos afectaba a la línea de producción.
7.1.1 Elaboración de hoja de trabajo para determinar la utilización de capacidad
de la línea.
El área más importante de la investigación de este proyecto fue la determinación de la
capacidad de producción en cada uno de los equipos que se encuentran en la línea de
producción, ya que basados en ese resultado se definirán y estudiarán diferentes propuestas
que ayuden a maximizar la capacidad de producción de la línea. Para lograrlo, se procedió a
realizar una hoja de cálculo de capacidad usando como herramienta el programa Excel y la
información de requerimientos de producción. A continuación se explica en más detalle.
Otra información requerida para realizar el estudio de capacidad de la línea de
preparación de salsas fueron los requerimientos de producción semanales, los cuales son
determinados por el Planificador de Producción, el Planificador de Inventario y el Planificador
de Ventas con la ayuda del sistema GCS (Gestión de Cadena de Suministro), al cual se le
introduce información sobre cuánto se quiere producir como producto terminado (cajas de
producto). Luego esta información es usada por el sistema J.D. Edwards, el cual cumple la
función de transformar la información suministrada a GCS en información sobre cuánto se
debe producir en número de “batchs” a través de fórmulas estandarizadas para cada producto.
Este procedimiento se realiza semanalmente con el fin de mantener el sistema y la información
actualizada. Los requerimientos de producción señalados en el sistema incluyen la
programación de producción semanal de cada salsa para un periodo de 50 semanas, donde se
indica la cantidad de batchs que se deben producir semanalmente para cumplir los
requerimientos especificados.
Para obtener la información del plan de producción se debe recurrir al sistema J.D.
Edwards e ingresar el código del producto del que se quiere obtener la programación. Para el
49
caso del Departamento de Salsas, solo se deben ingresar el código del departamento y la
primera letra del código del producto. Al hacer esto aparecerá una lista con todas las salsas
preparadas en el departamento.
Para obtener la programación de un producto en específico se debe seleccionar la salsa
deseada, y aparecerá otra lista donde se indica la cantidad obligatoria que se debe producir
junto a la fecha de la semana correspondiente. Ésta información se exporta a una hoja de
cálculo de un archivo Excel que por medio de la función BUSCARV, asigna a cada fecha de
inicio el número de la semana correspondiente a la fecha, fundamentándose en una base de
datos previamente establecida. Además calcula el número de batchs requeridos al dividir la
cantidad obligatoria entre mil.
La segunda hoja de dicho archivo completa la cantidad de batchs a producir
correspondiendo a la semana planificada, a partir de la fecha de inicio mediante la función
BUSCARV. En el caso de no existir requerimientos de producción para alguna semana, se
asigna como valor defecto cero al número de batch mediante una programación lógica de
Excel que incluye las funciones SI y ESERROR. Ésta hoja también incluye el tiempo, en horas,
que requiere de cada equipo durante la preparación de las diferentes salsas. Con ésta
información y la data obtenida sobre el número de batchs a preparar, la hoja de cálculo
procede a calcular las horas de utilización necesarias por cada equipo para producir los
requerimientos semanalmente. Luego, utilizando la función de formato condicional, indica si
los equipos tienen la capacidad para cumplir los requerimientos de las semanas basándose en
las horas de trabajo disponibles. Si el tiempo necesario por el equipo es menor a las horas
normales semanales de trabajo la celda no cambiará de color, si los equipos pueden cumplir
los requerimientos utilizando horas de extra tiempo, la celda cambiará su color a amarillo, y si
los equipos requieren mas tiempo del disponible, tomando en cuanta horas extras, la celda
cambiará su color a rojo.
Las horas de trabajo fueron establecidas de la siguiente manera. Las horas normales
semanales de trabajo incluyen los turnos diurnos y nocturnos de ocho horas y siete horas
respectivamente durante cinco días a la semana, dando como resultado setenta y cinco horas
50
semanales. Las horas extras son ocho horas cada sábado más 17 horas repartidas durante los
días de semana, dando como resultado 25 horas semanales de extra tiempo. Al sumar las horas
normales disponibles y las horas extra disponibles, da como resultado 100 horas semanales
totales para producir. A esto se le debe restar el 25% que es el tiempo dedicado a la limpieza
de los equipos.
Previo a la culminación de la hoja de cálculo se debieron obtener los tiempos de
utilización de los equipos durante la realización de las diferentes salsas.
Durante el estudio del proceso por etapas se siguieron diferentes pasos, entre estos se
tiene la obtención de los tiempos de utilización de los equipos, y estudios individuales a cada
una de las etapas y los procedimientos involucrados en cada una de ellas.
7.2.1 Tiempo de utilización de los equipos
El primer paso seguido en el estudio de las etapas individualmente, fue
determinar el tiempo que se requería en cada una de ellas para ser completada. Para obtener
los tiempos se realizó una hoja de trabajo con formato estándar donde los preparadores debían
completar la hora en que se iniciaba cada etapa, la hora en que se terminaba, e indicar si en
algún momento el proceso había sido interrumpido y por cuánto tiempo. Éste procedimiento se
realizó con el fin de determinar el tiempo que tardaba cada salsa en ser completada, y se debió
hacer con cada una de las salsas y en repetidas ocasiones para cerciorar que el tiempo indicado
fuese el correcto.
7.2.2 Etapa de mezcla
Al estudiar el proceso de mezcla se analizaron los tiempos que le toman a los
preparadores cargar los ingredientes de las salsas en el tanque destinado para esto. Este estudio
se enfocó más en el transporte de vinagre desde los tanques de almacenamiento hasta los
tanques de mezcla en el Departamento de Salsa debido a que el tiempo requerido para cargar
el resto de los ingredientes es estándar, mientras que en el caso de vinagre puede ser
51
disminuido. Éste estudio a su vez se dividió en el análisis de los diferentes equipos y factores
que intervienen en el transporte de vinagre.
7.2.2.1 Densidad del vinagre.
La densidad del vinagre fue un cálculo que se realizó, debido a que ésta puede
variar un poco dependiendo del proveedor del mismo, lo que puede dar como resultado que la
densidad de éste no sea igual a la densidad establecida en la lectura utilizada como material de
apoyo. Por esto se procedió a calcular la densidad del vinagre en el Laboratorio de Calidad
ubicado en el Departamento de Salsas. Para esto de realizó el siguiente procedimiento:
1. Tomar una muestra del vinagre utilizado en la preparación de salsas.
2. En un peso digital, colocar una bureta de 100 mililitros y hacer cero la lectura del
mismo.
3. Colocar la muestra de vinagre en la bureta y pesarla.
4. Calcular la densidad del vinagre con la lectura del peso y el volumen que ocupa.
7.2.2.2 Caudal de vinagre.
Para determinar el caudal actual con el que es transportado el vinagre se realizó
una aproximación del mismo, debido a que no se tenía ningún dispositivo que permitiera la
medición. A continuación se presenta el procedimiento seguido durante las diferentes
mediciones de caudal realizadas:
1. Determinar cuánta masa de vinagre se iba a transportar desde los tanques de
almacenamiento hasta el tanque de mezcla en el Departamento de Salsas.
2. Tomar el tiempo desde que se inicia el transporte de vinagre hasta que se obtiene la
masa de vinagre deseada.
3. Con la densidad del vinagre y la masa del mismo, calcular el volumen que ocupa el
vinagre trasportado.
4. Con el volumen de vinagre y el tiempo transcurrido para obtener la cantidad de vinagre
deseada, se realiza el cálculo de caudal manejado en las tuberías destinadas para el
trasporte de vinagre.
52
Éste procedimiento se realizó durante repetidas oportunidades para obtener una
base de datos con los cuales se pudiera verificar que el experimento arrojó datos correctos.
Para fines de cálculo, se utilizó como dato de caudal un promedio de todos los resultados
obtenidos durante las mediciones de caudal.
7.2.2.3 Sistema de tuberías.
Parte del análisis referente a transporte de vinagre desde los tanques de
almacenamiento hasta el Departamento de Salsas tiene que ver con el sistema de tuberías que
se utiliza para esto. Éste análisis se realizó con el fin de estudiar si el diseño de tuberías actual
que se tiene en la planta es el más adecuado para realizar el transporte de vinagre
eficientemente.
Para realizar este estudio se siguió un procedimiento dividido en varias etapas
explicadas a continuación:
1. Realizar bosquejo del sistema de tuberías con el fin de saber cómo es el diseño de las
mismas, cómo están ubicadas en la planta, y conocer mejor el recorrido que éstas
siguen desde los tanques de almacenamiento hasta el Departamento de Salsas.
2. Tomar medidas de las tuberías y los accesorios que éstas incluyen, como codos,
conexiones tipo T y válvulas, para poder realizar un esquema de las tuberías tomando
en cuenta las medidas reales de las mismas.
3. Con las medidas y el primer bosquejo, realizar un esquema del sistema completo en
detalle, con esto se puede apreciar con más detalles como están colocadas.
4. Elaborar hoja de cálculo en el programa para computadoras Excel, con el fin de
calcular en ella las pérdidas generadas en el sistema, y obtener la curva característica
del mismo. Para realizar la hoja de cálculo se debieron tomar en cuenta varios factores
que se presentan a continuación:
- Material con el que están hechas las tuberías
- Rugosidad del material.
- Diámetro de las tuberías y accesorios.
- Longitud total del sistema de tuberías.
53
- Coeficiente de pérdidas relacionado a cada accesorio según el tipo y las dimensiones
de los mismos.
- Viscosidad cinemática del vinagre.
Luego de conocer estos datos se realizó la hoja de cálculo para obtener la curva
del sistema, pero para esto la hoja de cálculo debió incluir otros cálculos previos de
factores que influyen en la ecuación que caracteriza la curva del sistema, estos factores se
presentan a continuación:
- Velocidad del fluido dentro de las tuberías
- Número de Reynolds.
Estos cálculos se realizaron para un rango de caudal que va desde 0,1 l/s hasta
8,23 l/s con una variación de 0,002 l/s entre el caudal i y el caudal i+1. La altura del
sistema fue calculada con los factores obtenidos anteriormente y el caudal correspondiente,
utilizando la ecuación número 5.11. Durante la utilización de dicha ecuación, se tomaron
como valores de presión, la presión atmosférica. Posterior a esto se procedió a caracterizar
la curva del sistema utilizando un sistema de coordenadas Altura (metros) versus Caudal
(m3/s).
7.2.2.4 Análisis de la bomba del sistema
Cada bomba presenta una curva característica de altura versus caudal que
representa su funcionamiento. En el caso de la bomba utilizada para transportar el vinagre
desde los tanques de almacenamiento hasta el Departamento de Salsas, la curva característica
fue solicitada al fabricante a fin de caracterizarla junto con la curva del sistema de tuberías y
obtener el caudal de vinagre transferido. Esto se explicará más adelante en el capítulo 8.
7.2.3 Molienda
El proceso de molienda es el punto medio entre el proceso de mezcla y el de cocción,
en la figura número 7.1 se muestra un esquemático en donde se encuentran los equipos
asociados al proceso.
54
Figura 7.2 Esquemático de la línea de preparación de Salsas
7.2.3.1 Medición del caudal manejado por el molino.
En vista de que no se disponía de ningún dispositivo de medición de caudal
después del molino, se debió realizar una estimación del caudal manejado por éste. Para esto
se procedió a vaciar el sistema aguas abajo del molino, es decir, mangueras número 3 y 4, y
bomba número 2, indicadas en la figura. Posteriormente, se colocó en servicio la bomba
número 1 y el molino, y se procedió a medir el tiempo en que se llenó de producto la
manguera número tres y el tanque auxiliar de almacenamiento, momento en el cual se sacó de
servicio la bomba número 1 y el molino. Luego se encendió la bomba número 2 a fin de vaciar
el contenido de la manguera número 3 y el tanque auxiliar de almacenamiento en un recipiente
externo al sistema.
Éste recipiente fue previamente pesado con el fin de colocar la balanza digital
en cero y poder obtener un valor preciso de la masa manejada por el molino en el tiempo
medido. Para realizar el cálculo del volumen ocupado por la masa obtenida, se debió estimar
la densidad del mismo. Para esto se tomó una muestra del fluido a la cual se le realizó un
análisis de laboratorio que consintió en:
55
1. En un peso digital, colocar una bureta de 100 mililitros y hacer cero la lectura del
mismo.
2. Colocar la muestra del producto en la bureta y pesarla.
3. Calcular la densidad con la lectura del peso y el volumen que ocupa.
Una vez obtenido el volumen y con el tiempo medido para procesarlo, se
procedió al cálculo del caudal utilizando la ecuación 5.5. Éste proceso se realizó durante la
preparación de las salsas producidas en la línea de estudio.
7.2.3.2 Adquisición de especificaciones del molino.
Para obtener las especificaciones de caudal que puede manejar el molino, se le
suministró al fabricante las viscosidades de los productos, antes de ser procesadas y también
las deseadas a la salida del molino. Las viscosidades de las diferentes salsas que se procesan
fueron halladas por el laboratorio de calidad. Estos resultados son explicados en el capítulo
número 8.
7.2.4 Cocción
El tiempo requerido para completar la etapa de cocción de las salsas era lento si
se tomaba en cuenta que la marmita no tiene capacidad física, en cuanto a volumen, para
cocinar un batch completo al mismo tiempo. Por esto los batchs son divididos en dos, lo cual
requiere dos procesos de cocción para completar la etapa de cocción de un batch de salsa. El
tiempo utilizado para la cocción en la hoja de capacidad, es el tiempo total requerido para
cocinar el batch, es decir, la suma del tiempo de cocción que requiere cada una de las partes en
que son divididos los batchs.
Se decidió estudiar la capacidad de generar vapor de la caldera. Para esto se
comenzó un estudio donde se tomaban en cuenta las capacidades físicas de la caldera y los
tiempos de encendido y apagado de la bomba de suministro de agua de la caldera, pero este
análisis no pudo ser completado ya que no se tenían instrumentos para realizar lecturas de las
temperaturas y algunas presiones en las diferentes zonas de interés de la caldera. Otra opción
56
para verificar el funcionamiento de la caldera, era a través del fabricante, lo cual no se pudo
realizar ya que la caldera tiene modificaciones que no cumplen con los parámetros del
fabricante.
Debido a lo explicado anteriormente se procedió a realizar experimentos tomando las
propiedades físicas de las salsas, los tiempos requeridos para su cocción, las temperaturas de
cocción de éstas y el tiempo que tardan las salsas en cambiar su temperatura desde la
temperatura ambiente a la temperatura deseada, para obtener datos sobre la producción de
vapor de la caldera. Este estudio se hizo con el fin de estudiar si la posibilidad de colocar dos
marmitas cocinando al mismo tiempo, o una marmita de mayor capacidad donde se pueda
cocinar un batch completo, es viable y si traerá beneficios a la línea de producción.
El cálculo de la cantidad de vapor producido por la caldera se realizó para las
diferentes salsas utilizando la ecuación número 5.19, tomando en cuenta que el trabajo en el
sistema es cero. Para el cálculo del calor, se utilizó la ecuación 5.12 y los valores conocidos de
la masa a cocinar y el tiempo que le toma al preparador llevarla desde temperatura ambiente
hasta la temperatura deseada. Para las propiedades térmicas de las salsas se utilizó una
aproximación mediante el porcentaje de humedad, como se explica en la sección 5.3.1 del
capítulo 5. No se pudo tomar en cuenta el comportamiento de las mismas a cambios de
temperatura ya que no se disponía de información (ni de recursos para sus cálculos) debido a
que la salsas son productos muy particulares con propiedades muy específicas que no están
tabuladas en los diferentes libros y guías que presentan este tipo de información.
57
8. ANÁLISIS DE RESULTADOS
En el presente capítulo se presenta el análisis detallado de la situación encontrada en la
planta de producción de Alfonzo Rivas & Cía, ubicada en la California Sur en Caracas.
8.1 Capacidad de producción de la línea de salsas
El primer paso a realizar durante la pasantía, fue determinar si la línea de preparación
de salsas realmente tenía o no capacidad de producción. Para poder realizar este análisis se
procedió a elaborar una hoja de cálculo en la que se determinó si existía capacidad en la línea
de acuerdo a los requerimientos de producción semanales establecidos previamente.
La primera corrida de la hoja de cálculo se realizó tomando en cuenta los tiempos
requeridos por cada equipo como procesos separados sin tomar en cuenta que el tiempo
utilizado por cada etapa influye en el tiempo de la siguiente etapa. Al analizar los resultados
arrojados se observó que cada equipo tenía aparentemente capacidad suficiente para cumplir
los requerimientos de producción planificados. Todos los equipos estaban funcionando a
menos del 100% de su capacidad. A continuación se presenta una imagen de la hoja de cálculo
donde se muestra lo explicado anteriormente.
58
Figura 8.1 Hoja de cálculo de capacidad luego de la primera corrida
Al observar lo explicado anteriormente se procedió a analizar en profundidad la
situación y la línea de producción, debido a que en la realidad los requerimientos de
producción no se estaban cumpliendo.
Durante este análisis se pudo ver que no es correcto pensar que el tiempo utilizado por
cada equipo no se ve influenciado por los otros equipos. Esto se debe a que mientras se
completa la primera etapa del proceso, los equipos de la segunda etapa deben estar
desocupados y listos para ser utilizados; Lo mismo sucede con la tercera etapa, pues mientras
se completa la segunda etapa, los equipos de la tercera deben estar disponibles para ser
utilizados cuando se complete la segunda etapa.
Tomando en cuenta lo explicado anteriormente, se procedió a modificar la hoja de
cálculo para obtener la capacidad real de la línea de producción. Al realizar nuevamente la
corrida en la hoja de cálculo, se pudo observar que la línea de producción de salsas no tenía
59
capacidad suficiente todas la semanas para cumplir los requerimientos de producción
planificados, es decir, los equipos requerían trabajar a más del 100% de su capacidades debido
a que era necesario utilizar más horas que las disponibles semanalmente aun con extra tiempo.
A continuación se presenta una figura donde se muestra una imagen de la hoja de cálculo
corregida donde se observa lo explicado.
Figura 8.2 Hoja de cálculo de capacidad después de la segunda corrida
Las corridas en la hoja de cálculo se realizaron utilizando como requerimientos de
producción, la data suministrada por el sistema J.D. Edwards siendo ésta exportada a la hoja
de cálculo.
Luego de verificar que la línea de producción de salsas no tenía la capacidad necesaria
para cumplir los requerimientos de producción, se procedió a analizar detalladamente cada una
de las etapas.
60
Este estudio detallado se realizó con el fin de determinar los puntos y/o equipos
críticos de la línea, es decir, los cuellos de botella presentes en la línea que provocan la baja
eficiencia de la misma.
El proceso de producción de la línea de salsas fue divido en tres etapas para realizar el
análisis del proceso. Estas etapas son: mezcla, molienda y cocción. Previo al estudio de las
etapas individualmente, se determinaron los tiempos requeridos por cada una de ellas para la
culminación de las mismas durante la preparación de las diferentes salsas. Al analizar los
tiempos se observó que el proceso más lento es el de molienda, lo cual genera que la marmita
no pueda ser utilizada por un periodo de tiempo largo, ya que los tiempos de utilización de los
equipos son acumulativos. Al observar esto, resulta importante la reducción de los tiempos
requeridos por cada etapa con el fin de mejorar la capacidad de producción de la línea, por lo
cual el estudio de las etapas se enfocará en gran medida en la búsqueda de soluciones con las
que se logre una reducción en los tiempos requeridos por cada una.
A continuación se presentan los estudios realizados a cada una de las etapas y los
resultados obtenidos al finalizar los mismos.
8.2.1 Mezcla
Durante la etapa de mezcla, se procede a descargar los diferentes ingredientes que
conforman el producto en el tanque mezclador. El tiempo de mezcla depende directamente del
tiempo que toma descargar completamente cada uno los ingredientes.
Generalmente los ingredientes que componen las salsas son agua, vinagre y otros
ingredientes o productos que dependen de la salsa a preparar. Debido a lo explicado
anteriormente, la mejor manera para disminuir el tiempo de la etapa de mezcla será
disminuyendo el tiempo con el cual son añadidos los diferentes ingredientes que componen las
salsas.
61
Luego de estudiar con detalle el proceso de mezcla se observó que el tiempo con el
cual son añadidos los ingredientes, que no son agua o vinagre, son tiempos estándar que no
pueden ser disminuidos, ya que este procedimiento es realizado manualmente por los
operadores y aparentemente lo hacen de la manera más rápida posible.
El tiempo con el cual se carga el agua en el tanque mezclador, depende del sistema de
bombeo interno de toda la planta y para lograr una disminución de este tiempo, es necesario
mejorar el desempeño de bombeo de agua de la planta, lo cual escapa del alcance de este
estudio. Del análisis se determinó que el tiempo de carga de vinagre puede ser optimizado,
mejorando el transporte del fluido desde los tanques de almacenamientos hasta el mezclador.
8.2.1.1 Análisis del transporte de vinagre
Posteriormente a la realización de las diferentes pruebas para determinar el
caudal con el cual se transporta el vinagre, se observó que este valor era muy bajo, alrededor
de 0, 28 l/s, lo que generaba que el tiempo de mezcla fuera lento ya que la cantidad de vinagre
que se debe utilizar en cada salsa que puede ser hasta de 703 kg, lo que equivale a 703 l. Al
observar esta situación, se procedió a determinar las causas por las cuales se obtenía un caudal
bajo.
8.2.1.1.1 Análisis de la bomba del sistema de vinagre
Al obtener un caudal de vinagre bajo, lo primero que se pensó fue que
la bomba utilizada en el sistema de transporte de vinagre no tenía la capacidad de bombear lo
suficiente para satisfacer los requerimientos de altura del sistema. Para corroborar o descartar
ésta hipótesis se procedió a analizar la curva característica de la bomba obtenida del
fabricante.
Utilizando las características de la bomba, potencia y diámetro del
impulsor, y la curva característica, se logró obtener el valor aproximado del caudal manejado
por la bomba en condiciones de diseño. Este valor es aproximadamente 4 l/s, siendo el caudal
de vinagre un 7 % de este valor. Luego de obtener este resultado se descartó la hipótesis sobre
la capacidad de la bomba y se procedió a analizar el diseño del sistema de tuberías.
62
8.2.1.1.2 Sistema de tuberías
El primer paso en el estudio del sistema de tuberías de vinagre, fue
realizar un esquema donde se mostrara el diseño del mismo incluyendo todos los accesorios.
Al realizar esto, se pudo observar que el diseño del sistema de tuberías no era el más indicado,
ya que el recorrido de la tubería era mas largo de lo necesario e incluía codos y conexiones
tipo T de los cuales se podía prescindir, por lo cual se decidió proseguir con la realización de
la curva de demanda del sistema de transporte de vinagre para observar y analizar el
comportamiento del mismo en un gráfica que relacione altura y caudal.
Luego de programar en Excel las ecuaciones necesarias para obtener los datos
de altura y caudal, se procedió a realizar la curva mencionada anteriormente. En la figura 8.1
se presenta la curva obtenida:
2500
Altura [m]
2000
1500
1000
500
0
0
0,002
0,004
0,006
0,008
0,01
3
Caudal [m /s]
Gráfica 8.1 Curva de demanda del sistema
Al observar la gráfica número 8.1 se puede notar que el sistema no tiene
capacidad de bombear gran cantidad de caudal para bajas alturas, lo que se traduce en pérdidas
dinámicas de flujo importantes.
63
Al observar esto y saber con certeza que la bomba sí tenía la capacidad de
bombear más caudal, se planteó la hipótesis de que la bomba no era la más adecuada para el
sistema de transporte de vinagre. Para comprobar dicha hipótesis se procedió a comparar la
curva de demanda del sistema con la curva de la bomba. Esto indicaría el caudal real con el
que se debía estar transportando el vinagre desde los tanques de almacenamiento, hasta el
Departamento de Salsas. La gráfica 8.2 muestra la intersección de las curvas.
800
700
600
Altura [m]
500
Sistema
400
Bomba
300
200
100
0
0
0,002
0,004
0,006
0,008
0,01
0,012
3
Caudal [m /s]
Gráfica 8.2 Curva de demanda del sistema vs. Curva característica de la bomba
Al analizar la gráfica que representa las dos curvas se observó que el caudal
teórico del sistema de vinagre es de 0, 56 l/s siendo este valor el doble al obtenido en las
pruebas prácticas realizadas para medirlo. Esta variación en los valores del caudal se debe a
las pérdidas de caudal generadas en pequeñas fugas presentes en los codos y conexiones tipo T
del sistema de tuberías. También se atribuyen al efecto que tienen los filtros sobre el sistema,
ya que a medida que aumenta el tiempo que pasan los filtros antes de ser cambiados, aumenta
la cantidad de residuos dentro de ellos provocando así una disminución del caudal de vinagre
al pasar por ellos.
64
En la gráfica también se pudo observar que la bomba que se tiene es una bomba
con capacidad para manejar caudales grandes pero a poca altura, siendo esto contrario a lo que
necesitaba el sistema. Al ser un sistema con grandes pérdidas, este necesita una bomba con
capacidad de bombear a gran altura y menos caudal para satisfacer la curva de demanda del
sistema de manera más eficiente.
8.2.3 Molienda
Para el análisis de la etapa de molienda se procedió a medir el caudal manejado por el
molino al procesar las diferentes salsas y adquirir, a través del fabricante, una estimación del
caudal que puede ser manejado por el molino según las viscosidades de las diferentes salsas
antes y después se haber sido procesadas por el mismo. El fabricante utilizó productos de
viscosidad y características similares a las salsas para determinar el caudal aproximado que
puede manejar el molino en condiciones normales de operación, es decir, presiones de entrada
bajas. Esta suposición de presiones bajas es correcta para el sistema presente en la planta, ya
que en ésta, la presión a la salida de la bomba de alimentación se encuentra en rangos
normales, es decir, baja presión.
El objetivo de esto fue comparar los resultados obtenidos a través de las mediciones y
de las especificaciones del fabricante con el fin de verificar si el molino estaba trabajando de
manera adecuada o, por el contrario, estaba trabajando por debajo de lo esperado como punto
de operación según el tipo de producto que procesara.
Los datos de caudales obtenidos el realizar las mediciones se encuentran entre 0,077 l/s
y 0,1055 l/s lo cual es superior al valor mínimo de operación suministrado por el fabricante,
0,0611 l/s. Al realizar la comparación de los valores de caudales obtenidos, se pudo
determinar que el molino está operando dentro del rango esperado y que no está presentando
problemas de operación en cuanto a eficiencia. Con esto se elimina la hipótesis de que el
molino tenga más capacidad de operación en comparación a la cual opera.
65
8.2.4 Cocción
Durante el estudio de la capacidad de la caldera, se procedió a determinar el
vapor que ésta estaba generando. Este cálculo se realizó para varias salsas con el fin de
obtener varios datos sobre el fuljo másico de vapor y así verificar que los datos obtenidos
fueran los correctos.
Al realizar los cálculos correspondientes se obtuvieron los resultados mostrados
en la tabla 8.1
Tabla 8.1 Resultados Flujo másico de vapor
Flujo másico
de vapor [Kg/s]
Producto A
0,006617476
Prodcuto B
0,006617476
Producto C
0,007813829
Producto D
0,007220081
Producto E
0,006918798
Producto F
0,008575295
Producto G
0,009035273
Al observar la tabla 8.1, se aprecia que los resultados de flujo másico no son todos
iguales, lo cual difiere del resultado a esperar. Ya al ser una caldera generando vapor, se
esperaba que el flujo másico generado por ésta fuera siempre el mismo, ésta diferencia en los
resultados se atribuye a que las propiedades de las salsas cambian a medida que la temperatura
varía, lo cual fue un factor que no se tomó en cuenta durante los cálculos, ya que no se tenían
los medios para hacerlo, como se explicó en el capitulo 7 sección 7.2.4.1.
Otra razón por lo cual los flujos másicos de vapor obtenidos no fueron iguales,
es las pérdidas de calor en la tubería utilizada para transportar el vapor desde la caldera hasta
el departamento de salsas. Éstas pérdidas no se pudieron tomar en cuenta completamente ya
que el recorrido seguido por la tubería no es visible en su totalidad y no se tiene en planos,
siendo esto un problema al momento de calcular el valor real de las pérdidas de calor en las
tuberías.
66
El estudio de la capacidad de la caldera se realizó con el fin de analizar si la
caldera tenía capacidad de producir más vapor o si ya se encontraba en su condición máxima.
Luego de obtener los resultados de flujo másico, se procedió a observar el proceso de cocción
de las salsas, es decir, la manera como el preparador realizaba ésta tarea. Al realizar esto, se
pudo observar que la llave de suministro de vapor a la marmita se abría completamente, lo que
significa que los datos de flujo másicos obtenidos en las pruebas, es la máxima capacidad de
vapor que la caldera puede producir. La producción de vapor de la caldera se comparo con la
demanda desde el departamento ya que no fue posible compararlo con los datos del fabricante,
debido a que los manuales son viejos y les falta información, y la caldera tiene más de 25 años
de utilización y el quemador original fue cambiado por uno de menor capacidad.
Con el fin de tener un número que reflejara el flujo másico de vapor de la
caldera, se utilizaron los datos mostrados en la tabla número 8.1 para obtener un promedio de
estos valores, hallando que el flujo másico de vapor producido por la caldera es de 0,007542
Kg/s.
67
9. ELABORACIÓN Y ESTUDIO DE PROPUESTAS
En función de alcanzar los objetivos propuestos, se elaboró un análisis de los
resultados obtenidos en el monitoreo de la eficiencia de las líneas de producción de salsas. A
partir de dichos análisis, se elaboraron una serie de propuestas técnicas encaminadas a
optimizar la correspondiente línea de producción, basadas en rediseños de los sistemas de
vinagre y modificaciones en la línea, donde se focalizan las principales limitaciones que
pueden ser corregidas.
En los próximos puntos se explican de manera detallada las diferentes propuestas
elaboradas, así como los beneficios que se obtendrían al implementarse las soluciones
desarrolladas.
9.1 Sistema de transporte de vinagre
El problema radica en que el caudal de suministro de vinagre de los tanques de
almacenamiento al departamento de salsas se encontró bajo, por lo que el proceso de
producción se retarda, siendo necesarias horas de extratiempo a fin de poder producir los
volúmenes de salsa planificados.
Como parte del estudio se graficaron las curvas de demanda del sistema contra la curva
de operación de la bomba y se verificó una condición de bajo caudal. Se repitió el mismo
análisis modificando la curva de demanda del sistema variando el diámetro de las tuberías y el
diseño de las mismas, logrando un diseño que genere menos pérdidas utilizando menos
accesorios y menor recorrido.
Se obtuvieron tres curvas del sistema para diámetros de 40 mm, 50,8 mm (2”) y 76,2
mm (3”) de las tuberías y accesorios, y se pudo notar que las curvas de demanda
correspondientes a cada diámetro interceptaban la curva de la bomba en mayores caudales de
operación. Sin embargo, una modificación del sistema de tuberías a un diámetro de 40 mm no
era viable debido que no es un diámetro comercial en tuberías PVC sanitarias. A continuación
se presenta la gráfica que representa las curvas de demanda del sistema con los diferentes
diámetros intersectadas con la curva de operación de la bomba.
68
400
Altura [m]
350
300
Curva de demanda
del sitema actual
250
Curva de operación
de la bomba
200
Curva de demanda
del sistem a d=40
mm
Curva de demanda
del sitema d=50,8
mm
Curva de demanda
del sitema d=76,2
mm
150
100
50
0
0
0,002
0,004
0,006
0,008
0,01
0,012
3
Caudal [m /s]
Gráfica 9.1 Curva de demanda del sistema vs. Curva característica de la bomba utilizando deferentes
diámetros
La solución de 3” no resulta muy adecuada debido a que se transportarían mucho
caudal de vinagre dentro de las tuberías, y en la línea reproducción no es necesario un caudal
tan alto.
En consecuencia, la propuesta apunta a una modificación del diámetro a uno de 2”, lo
que permite un incremento en el caudal de suministro a 3,19 l/s, siendo éste un valor de caudal
teórico al cual se le debe multiplicar un factor para obtener el valor real del mismo. Éste valor
se determinó tomando en cuenta el efecto de los filtros en el sistema de transporte de vinagre,
obteniendo un valor real de caudal de 0, 8 l/s. Al compararlo con el valor de caudal con la
configuración original (0, 28 l/s) se puede observar una mejora de 285% en los tiempos de
carga del vinagre para el procesamiento y producción de las distintas salsas de las líneas. A
continuación se presenta una tabla comparativa donde se muestran los tiempos requeridos para
69
la carga de vinagre de diferentes productos con el caudal actual, y el tiempo que se necesitaría
para esto con el nuevo sistema de tuberías:
Tabla 9.1 Tiempos de carga de vinagre con diferentes caudales
Tiempo requerido Tiempo requerido
con caudal
con caudal
actual [min]
propuesto [min]
Producto A
16
5,5
Producto B
18
6
Producto C
18
6,5
Producto D
24
8
Producto E
29
10
Producto F
42
14
Con el fin de analizar las ventajas de realizar los cambios en el sistema de tuberías de
transporte de vinagre, se estudió el consumo semanal de vinagre por parte del Departamento
de Salsas. Semanalmente se utilizan 15000 Kg de vinagre, lo que se traduce en 15 m3 de
vinagre. Con la configuración original y un caudal de 0,00028 m3/s se necesitaban 14,9
horas/semana para transportar esa cantidad de vinagre; con la configuración propuesta y un
caudal del 0,0008 m3/s se necesitarían de 5,2 horas/semana para el transporte de vinagre, esto
implica una disminución del 65% en cuanto al tiempo utilizado para transportar vinagre a los
procesos de preparación de las diferentes salsas.
Se debe destacar que los cambios propuestos para el sistema de vinagre no solo
benefician a la línea de producción de salsas de ajos, sino a todas las salsas preparadas en el
departamento, ya que el vinagre es uno de los ingredientes principales. Con la modificación
propuesta para el sistema de tuberías se obtienen beneficios que se resumen en los siguientes
puntos:
-
Reducción en los tiempos en la preparación de las salsas, lo que permite
producir mayor volumen en el mismo tiempo.
-
Mejoras en los tiempos de las etapas de molienda y cocción, debido a que los
tiempos del proceso son acumulativos, con se explicó en capítulos anteriores.
70
-
Al producir más volumen en el tiempo, se reducen los costos de producción y
se incrementan las ganancias por unidad.
-
Se reducen costos al disminuir las horas de extratiempo que se necesitarían para
cumplir con la demanda de producción.
En la figura número 9.1, se presenta una imagen de la hoja de cálculo de capacidad
tomando en cuenta una reducción en el tiempo de carga de vinagre. Ésta reducción en el
tiempo de carga se traduce en una disminución en el tiempo requerido por las diferentes salsas
para completar la etapa de mezcla de cada una de ellas.
Figura 9.1 Hoja de cálculo de capacidad con rediseño del sistema de vinagre
71
Al observar la imagen de la hoja de cálculo se puede notar que el porcentaje de
capacidad de los equipos, y el tiempo promedio de estos disminuye. Los porcentajes de
capacidad del molino y de la marmita variaron de 108,19% a 74,96% y de 159,28% a 116,04%
respectivamente. Esto demuestra que utilizar un sistema de tuberías con un diámetro mayor y
un diseño que genere menos pérdidas, traerá como resultado una mejora en el proceso de
preparación de salsas, ya que no solo disminuye el tiempo de la etapa de mezcla, sino que
también se logra una disminución en las etapas de molienda y cocción. Esto se puede notar al
comparar el tiempo promedio anual de utilización del molino y de la marmita con el cambio
en el sistema de vinagre, y sin éste cambio. Con el nuevo sistema de vinagre, el tiempo
promedio anual de utilización de molino bajaría de 60,86 horas/semana a 42,17 horas/semana
y el de la marmita de 79,85 horas/semana a 58,24 horas/ semana.
En el anexo número 13.1 se especifican detalladamente los cambios propuestos para el
sistema de tuberías de transporte de vinagre.
9.2 Molienda
Luego de realizar el estudio detallado de la etapa de molienda, se pudo determinar que
el caudal manejado por el molino para procesar las salsas, no es lo suficientemente alto, y
aparte de esto, el molino no tiene capacidad para manejar un caudal más alto del actual. Al
analizar esto se pudo ver que el molino es el cuello de botella más crítico de la línea de
producción y está generando gran retraso en el proceso de preparación de salsas al igual que el
sistema de transporte de vinagre.
Con el fin de optimizar la etapa de molienda y reducir el tiempo de la preparación de
las salsas, se estudió la opción de colocar otro molino en paralelo con el que se tiene
actualmente. Dicho molino tendría la misma capacidad del actual, con esto se obtendría un
caudal aproximadamente igual al doble del actual y se reduciría los tiempos del proceso de
molienda, de las salsas que lo requieran, a la mitad aproximadamente.
72
Para verificar ésta suposición, se procedió a simular el proceso de preparación de
salsas con dos molinos utilizando para esto la hoja de cálculo de capacidad. Al realizar la
simulación se pudo ver cómo el porcentaje de utilización de la línea bajó, al igual que los
promedios anuales de tiempo de utilización, y además de observó que los requerimientos
semanales podrán ser cumplidos en su gran mayoría sin la necesidad de recurrir a horas extras
para cumplirlos. A continuación, en la figura número 9.2, se presenta una imagen de la hoja de
cálculo de capacidad tomando en cuenta el funcionamiento de dos molinos.
Figura 9.2 Hoja de cálculo de capacidad con propuesta de molinos
Al observar ésta figura se puede comparar con los resultados obtenidos, en cuanto a
porcentaje y tiempo de utilización, en la hoja de cálculo de capacidad de la línea de
producción original. Con la configuración de dos molinos en paralelo, el porcentaje de
utilización del molino variaría de 108,19% a 43,56% y el de la marmita de 159,28% a 84,71%.
Con esto también se logra reducir el tiempo promedio anual de utilización de la marmita 40,62
73
horas/semana lo que refleja que redistribuyendo los requerimientos de producción semanales,
es posible que no se requieran horas extras ninguna semana para cumplirlos.
La elección de colocar dos molinos de igual capacidad en paralelo y no un molino de
mayor capacidad que el actual se debió a un análisis de costos de inversión, además de que si
se colocaba un molino de mayor capacidad el molino actual podría quedar en desuso estando
en muy buen estado.
Actualmente, luego de que los productos son terminados, estos son colocados en
tanques de almacenamiento mientras de desocupa la línea automática de envasado. Si al
aumentar la capacidad de molienda se aumenta la cantidad de productos a preparar, se
necesitará una mayor cantidad de tanques de almacenamiento para poder colocar las salsas
terminadas antes de que estas pasen a la fase de envasado. Por esta razón, si se realiza la
adición de un molino, se deberán colocar otros dos tanques de almacenamiento con el fin de
evitar un colapso de la etapa de envasado de las salsas. Otra ventaja de lo explicado se vería
reflejada en la línea de llenado industrial. Esto se debe a que, al tener mayor capacidad en la
línea de preparación, se tendrá una preparación más continua disminuyendo el tiempo de
paradas programadas para limpieza de equipos. Esto traería como beneficio una reducción en
las horas extra semanales utilizadas para el llenado de las salsas producidas en dicha línea.
9.2.1 Análisis económico
Para este análisis se procedió a calcular en cuánto tiempo se puede recuperar la
inversión del molino, tomando en cuenta los dos tanques del almacenamiento. Para la
realización de estos cálculos se utilizó como herramienta el programa Excel, basándose en las
ecuaciones número 5.20 y 5.21 presentadas en el marco teórico. Los factores a tomar en
cuenta para los cálculos son: inversión inicial, tasa de interés, años deseados para recuperar la
inversión, ahorros y gastos.
Como inversión inicial se tomó un valor de $30800. Esta cantidad representa el valor
del molino más la nacionalización del mismo, ya que es importado, y el valor de los tanques
74
de almacenamiento los cuales son de acero inoxidable fabricados en el país. Como tasa de
interés de utilizó 20%, este es un parámetro económico fijado por la empresa para todos los
proyectos, basándose en los intereses de los bancos y riesgo país. Este análisis se realizó para
un periodo de 5 años, ya que es el tiempo que las empresas prefieren en el momento de una
inversión.
Para el cálculo del ahorro a obtener anualmente con la colocación de otro molino, se
tomaron en cuenta diversos factores, estos son: mano de obra directa (MOD) y gastos de
fabrica (GF) donde se incluyen la mano de obra indirecta y servicios. Cuando se habla de
mano de obra directa se refiere al preparador y a los operadores de la línea de llenado
industrial, los cuales son cuatro (4), y cuando se nombra mano de obra indirecta, se refiere al
supervisor del Departamento de Salsas y al mecánico encargado de los equipos utilizados.
En los ahorros de MOD como base se tomó en cuenta las horas hombres anuales que se
diminuyen con la colocación del molino. Estas horas se tradujeron en bolívares, tomando en
cuenta el costo de cada una de ellas, la carga social relacionada y un posible ajuste salarial.
Para el cálculo de los ahorros de GF, se utilizó el ahorro en los gastos actuales generados por
las horas de extra tiempo del supervisor y del mecánico así como también los servicios
utilizados durante los trabajos de extra tiempo.
Para la aproximación de los gastos anuales producidos por la colocación del molino, se
tomó en cuenta el impuesto sobre la renta, que es un 36% de la ganancia, es decir, un 36% de
los ahorros obtenidos con la inversión.
Al realizar los cálculos del valor actual neto (VAN) y de la tasa interna de retorno
(TIR), se obtuvieron los siguientes resultados respectivamente: $9503 y 33%. Estos resultados
representan un “proyecto viable” debido a que el VAN es positivo y el TIR, además de ser
positivo, es mayor a la tasa de interés utilizada. En el anexo 13.2, se presentan en detalle los
factores utilizados para la realización de estos cálculos.
75
9.3 Cocción
Durante la elaboración de las propuestas, se analizó la posibilidad de colocar dos
marmitas funcionando al mismo tiempo o una más grande que la actual, de manera que se
pudieran cocinar los batchs completos sin la necesidad de realizarlo en varias etapas y reducir
el tiempo de la etapa de cocción. Pero esto se realizó antes de determinar la capacidad de
producción de vapor de la caldera, por lo cual se debió reconsiderar la propuesta debido a los
resultados obtenidos durante el análisis de capacidad de la caldera.
Al finalizar el estudio sobre la capacidad de la caldera se observó, como se explicó en
el capítulo 8 sección 8.2.4.1, que la caldera está funcionando en su máxima capacidad, lo que
implica que no puedo producir un flujo másico de vapor mayor al actual. Al obtener este
resultado, se procedió a analizar la propuesta realizada y a elaborar nuevas propuestas.
La primera propuesta, dos marmitas trabajando juntas, o una más grande, sigue siendo
viable si lo que se quiere es evitar dividir los batchs y realizar la cocción del batch completo
en una sola etapa, pero no es viable para obtener una disminución de tiempo. Esto se debe a
que la caldera no puede producir más vapor que el actual, y este vapor deberá servir como
fuente de calor para una masa de producto más grande (dos veces la masa actual) lo cual traerá
como resultado que el tiempo para cocinar el batch completo sea igual al tiempo total
requerido para cocinar las dos mitades del batch de producto, es decir, el tiempo será igual a la
suma de los tiempo de cocción de cada una las partes en las que se divide el batch.
Otra razón por la cual esta propuesta es recomendable, es por la reducción del tiempo
en cuanto a trasporte de producto. Con la configuración actual, el producto que sale del
molino, es transportado hacia la marmita hasta que ésta se llena, al ocurrir esto el producto que
sigue saliendo del molino se transporta hasta un tanque donde se almacena, hasta que la mitad
del batch que se encuentra en la marmita es cocida y ésta puede ser vaciada, y luego la otra
mitad del batch que se encuentra en el tanque es transportada a la marmita para ser cocinada.
En el proceso descrito se realizan tres transportes de productos, mientras que con las
propuestas solo se realizarían dos transportes de productos, con lo que se podría reducir un
poco el tiempo de cocción, que es lo que se busca. A continuación se presentan dos imágenes
76
donde la primera representa la configuración actual y la segunda presenta la configuración
propuesta con dos marmitas.
Figura 9.3 Esquemático de la configuración actual del área de cocción
Figura 9.4 Esquemático de la configuración propuesta del área de cocción
Lo explicado anteriormente se puede conseguir con dos marmitas de igual capacidad,
es decir, la que se tiene actualmente y otra igual o con una marmita de mayor tamaño, dos
veces la actual. Pero la mejor opción es la de colocar dos marmitas de igual capacidad. A
continuación se explican las razones:
77
-
Si una de las marmitas presenta una falla que la inhabilite, se tendría otra
marmita disponible y no sería necesario parar la línea de producción por falta de
marmita.
-
Se puede cocinar una salsas en una de las marmitas, marmita 1 por ejemplo,
mientras otra salsa está en etapa de molienda ya que solo necesitaría tener al
principio de la molienda una marmita lista, marmita 2, y la otra podría estar en
etapa de higienización mientras procede a llenar de producto la marmita 2.
-
Se podrían cocinar dos salsas al mismo tiempo si se desea, tomando en cuenta que
los batchs de cada salsa deberán ser divididos para ser cocinados en momentos
diferentes.
La razón más importante por la cual no se debe colocar una marmita más grande en
vez de dos marmitas, es por la primera explicada, ya que, si ocurriese alguna falla, la línea de
producción se pararía por falta de equipos, como sucede actualmente. Durante la realización
de la pasantía se observó una situación que ejemplifica esto. En una de las semanas de
producción, la marmita presentó una falla que la colocó fuera de funcionamiento, lo que
generó que se dejaran de producir 6464 cajas de diferentes salsas, la cuales son cocinadas en
dicha marmita. Estos representa grandes pérdidas de dinero, ya que se redujo el inventario de
producto terminado afectando la disponibilidad de venta. Al observar esta situación se puede
llegar a la conclusión de que lo más recomendado es agregar una marmita a la configuración
actual, a pesar de que no se soluciona el problema de los tiempos de cocción, pero se tendría la
posibilidad de cocinar dos salsas en paralelo.
En la figura 9.5 se muestra una imagen de la hoja de cálculo de capacidad, tomando en
cuenta las disminuciones de los tiempos requeridos en cada etapa, que se conseguirían con las
propuestas explicadas en las secciones anteriores del presente capítulo.
78
Figura 9.5 Hoja de cálculo de capacidad con las diferentes propuestas
En la figura número 9.5, se puede ver el cálculo de capacidad de la línea de
preparación de salsas, utilizando dos molinos y el sistema de tuberías de vinagre propuesto. Se
puede observar que el promedio de horas semanales de utilización es de 45,92 horas/semana lo
cual se encuentra en el rango de las horas disponibles semanalmente para trabajar sin la
necesidad de recurrir a horas extra y es menor al promedio obtenido con la configuración
actual (67 horas/semana). De igual manera, los porcentajes de capacidad del molino y de la
marmita
estarían
en
40,56%
y 81,64%
respectivamente.
Estos
porcentajes
son
significativamente menores en comparación con los actuales (108,19% del molino y 159,28%
de la marmita).
El fin de estas propuestas es cumplir con los requerimientos de producción
disminuyendo las horas de extra tiempo, o eliminarlas si es posible. Una de las razones por la
cual se desea disminuirlas es por lo establecido en la Ley del Trabajo. En dicha ley se enuncia
que los operarios no deben trabajar más de 100 horas extras anualmente. En el caso de la
79
planta McCormick, esto se traduce en 300 horas extras anualmente ya que se tienen tres
operarios encargados del área de preparación de salsas. Por esta razón se procedió a analizar la
cantidad de horas utilizadas en extra tiempo con la configuración original de la línea de
producción de salsas, y se comparó con las horas extra que se necesitarían para cumplir los
requerimientos de producción con la configuración propuesta.
En el primer caso, se determinó que se estaban necesitando 800 horas anuales de extra
tiempo, lo cual excede por 500 horas lo establecido por la ley. En el segundo caso, se
consiguió que solo serían necesarias 98 horas de extra tiempo anualmente, lo cual se encuentra
dentro del rango de horas establecido por la ley. Además, estas horas pueden ser reducidas o
eliminadas debido a que los requerimientos de producción pueden ser redistribuidos entre
otras semanas, y eliminar el trabajo en horas extra logrando cero horas extra. Esto es posible
ya que el promedio de horas de utilización semanal durante las 52 semanas del año está dentro
del rango de horas disponibles semanales sin tomar en cuenta horas de extra tiempo.
Esto demuestra que las propuestas traen más beneficios aparte de los que fueron
señalados en secciones anteriores. A continuación se presentan los nuevos beneficios:
-
Cumplimiento de la Ley del Trabajo en cuanto a horas de producción en extra
tiempo.
-
Capacidad de aumentar la producción, utilizando para esto horas de extra
tiempo manteniéndose por debajo de las 300 horas al año.
-
Capacidad de cumplir requerimientos extra que se presenten fuera de los
requerimientos de producción normales.
-
En caso de un crecimiento en la demandad de los productos, la línea tendrá la
capacidad de cumplir con los requerimientos sin sobrepasar el límite de 300
horas de extra tiempo.
80
10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
10.1 Conclusiones
-
La línea de producción de Salsas de Ajo no tiene capacidad física para cumplir los
requerimientos actuales de producción, por lo tanto existe la necesidad de ampliar la
capacidad línea.
-
El sistema de bombeo de vinagre es ineficiente debido a que la curva de demanda del
sistema no es óptima para trabajar con las características de operación de la bomba.
-
La caldera no tiene capacidad para producir más vapor, ya que se encuentra en su
punto máximo.
-
El molino era el punto crítico de la línea de producción debido a su incapacidad de
trabajar con caudales más altos, generando gran retraso en la línea.
-
Modificando el sistema de tuberías de vinagre y el sistema de molienda, se reducen las
horas extra de 800 h/año a 98 h/año.
-
Es necesario reducir el trabajo en horas extra para ajustarse a la Ley del Trabajo.
-
El proyecto de inversión de un molino y dos tanques de almacenamiento es viable,
debido a que al evaluar la inversión se obtienen valores de VAN positivo y TIR
positivo y mayor que la tasa de interés.
-
El caudal de bombeo de agua para la línea de preparación es bajo, lo que aumenta el
tiempo de la etapa de mezcla en la preparación de salsas.
10.2 Recomendaciones
-
Modificar el sistema de transporte de vinagre, siguiendo el diseño recomendado en
este estudio y aumentar el diámetro nominal de éstas de 1” a 2”.
-
Adquirir un molino de igual capacidad al actual para colocarlos en paralelo y
aumentar la capacidad de la línea de producción.
-
Las bombas a colocar en antes y después de los molinos son de velocidad variable,
determinar la velocidad más adecuada según el caudal y la viscosidad del fluido para
evitar fallas en el sistema de molienda utilizando velocidades inadecuadas, lo cual
puede generar fallas en los molinos.
81
-
Analizar el sistema de bombeo de agua de la planta, y estudiar la posibilidad de la
mejora del mismo.
-
Considerar la posibilidad de una inversión a futuro en cuanto a la caldera, ya que si la
demanda aumenta, se necesitará producir más vapor para cumplir los requerimientos
de producción sin aumentar en gran escala las horas de extratiempo.
82
11. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1.- http://www.alfonzorivas.com
2.- Mataix, C. “Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas”. Oxford University Press
México, S.A. México, pp. 13 (2001).
3.- White, F. “Fluids Mechanics”. McGraw-Hill- Internationals Editions. Singapur, pp.17-18
(1999).
4.- Muller, E. “Termodinámica Básica”. Equinoccio, Venezuela, pp. 94 (1991).
5.- Van Wylen, G. et al. “Fundamentos de Termodinámica”. LIMUSA WILEY, S.A. México,
pp.133 (1999).
6.- Barreiro J. et al. “Operaciones de conservación de los alimentos por bajas temperaturas”.
Equinoccio, Venezuela, pp.149-154 (2002).
7.- Incropera, F. et al. “Fundamentos de Transferencia de Calor”. Prentice Hall. México,
pp.46 (1999).
8.- Incropera, F. et al. “Fundamentos de Transferencia de Calor”. Prentice Hall. México, pp.
50-51 (1999).
9.- Karen, M. et al. “Priciples of food science”. Marcel Dekker, Inc. Estados Unidos, pp. 32
(1975).
10.- Incropera, F. et al. “Fundamentos de Transferencia de Calor”. Prentice Hall. México,
pp.12 (1999).
11.- Barreiro J. “Higiene y Saneamiento en el procesamiento de alimentos”. Equinoccio.
Venezuela, pp.76-80 (1992).
12.- J.J. Keller & Associates, Inc. “Guía del empleado sobre seguridad de los alimentos”.
Estados Unidos, pp. 91-93 (2000).
13.- J.J. Keller & Associates, Inc. “Guía del empleado sobre seguridad de los alimentos”.
Estados Unidos, pp. 63-64 (2000).
14.- OneWorld. “J.D. Edwards: Manual del Empleado”.
15.- http://www.e-zest.net/scm.html
16.- Pereira J. “Formulación y Evaluación de Proyectos de Inversión”. Universidad Católica
Andrés Bello. Venezuela, pp.186-190 (1996).
83
12. BIBLIOGRAFÍA
1. Van Wylen, G.; Sonntag, R.; Borgnakke C. “Fundamentos de Termodinámica”.
LIMUSA WILEY, S.A. México 1999.
2. Muller, E. “Termodinámica Básica”. Equinoccio, Venezuela 1991.
3. Mataix, C. “Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas”. Oxford University Press
México, S.A. México 2001.
4. Potter, M.; Wiggert, D. “Mecánica de Fluidos”. Prentice Hall. México 1998.
5. White, F. “Fluids Mechanics”. McGraw-Hill- Internationals Editions. Singapur 1999.
6. Incropera, F.; DeWitt, D. “Fundamentos de Transferencia de Calor”. Prentice Hall.
México 1999.
7. Barreiro J.; Sandoval A. “Operaciones de conservación de los alimentos por bajas
temperaturas”. Equinoccio, Venezuela 2002.
8. Pereira J. “Formulación y Evaluación de Proyectos de Inversión”. Universidad
Católica Andrés Bello. Venezuela 1996.
9. J.J. Keller & Associates, Inc. “Guía del empleado sobre seguridad de los alimentos”.
Estados Unidos 2000.
10. Barreiro J. “Higiene y Saneamiento en el procesamiento de alimentos”. Equinoccio.
Venezuela 1992.
84
13. ANEXOS
13.1 Sistema de tuberías para el transporte de vinagre
En ésta sección se explicará de manera detallada los cambios propuestos para las
tuberías de vinagre. El primer paso a seguir fue rediseñar el recorrido de la tubería, tomando
en cuenta que se debían utilizar la menor cantidad de codos y accesorios posibles de manera
que las pérdidas generadas fueran menores. La tubería debe salir desde la bomba que se
encuentra junto a los tanques de almacenamiento, hasta el Departamento de Salsas que se
encuentra dos pisos por encima.
El rediseño de las tuberías se hizo luego de haber tomado medidas y analizar los sitios
por los cuales las tuberías podrían ser colocadas. Se siguió un recorrido parecido al de la
configuración original, pero eliminando accesorios que no eran necesarios. El cambio más
significativo se hizo en el Departamento de Salsas ya que se eliminó parte del recorrido que
era innecesario y se reubicaron los filtros que forman parte del sistema de transporte de
vinagre.
La segunda parte del diseño, fue la elección del diámetro más favorable, para esto se
realizaron las gráficas de demanda del sistema contra la curva de operación de la bomba
utilizando diferentes diámetros como se explico en el capítulo 9 en la sección 9.1. Al realizar
las graficas descritas, de procedió a analizar el caudal a obtener mas beneficioso y en esto se
basó la elección del caudal, se eligió un caudal de 2” (50,8 mm). Luego de la elección del
diámetro de la tubería, se procedió a verificar que la velocidad generada dentro del la tubería
no superaría los 3 m/s, debido a que si se superara éste valor se estaría tratando de obtener un
caudal muy grande dentro de una tubería de área pequeña lo cual puede generar vibraciones y
desprendimientos, sobre todo en el área de los accesorios de la tubería.
A continuación se presenta una tabla comparativa de la configuración original de las
tuberías y la configuración propuesta.
85
Tabla 13.1 Comparación entre la configuración original y la propuesta
3
Caudal [m /s] Codos de 90° Codos de 45°
Configuración
Actual
Ø 25,4 mm
Propuesta
tuberías PVC
Ø 50,8 mm
Anillos de Uniones tipo
unión
T
Longitud
total de
tuberías [m]
0,00028
25
3
9
3
67
0,0008
12
3
5
3
53
El la tabla número tal, se puede observar la gran reducción en número de codos de 90°,
de anillos de unión entre tramos de tuberías, y metros de tuberías necesarios para completar el
recorrido. Con esto más el hecho de tener un diámetro más grande, se logra obtener un mayor
caudal utilizando la bomba de la configuración actual.
Otra modificación realizada al sistema de tuberías, son las llaves de paso utilizadas en
los diferentes puntos de suministro de vinagre en el Departamento de Salsas. En a
configuración original se utilizaban llaves PVC de paso rápido, las cuales no son
recomendadas en la configuración propuesta por varias razones. La primera es que con las
llaves de paso rápido se realizan cierres bruscos del paso de fluido, en este caso, se podría
generar golpe de ariete en las tuberías ya que se tiene un mayor caudal.
La segunda tiene que ver con la manera en que los preparadores miden la cantidad de
vinagre que deben colocar en los tanques de mezcla. Ellos utilizan una regla de medición que
colocan dentro del tanque, éste instrumento tiene marcada una altura que representa el punto
máximo hasta donde se debe llenar de vinagre el tanque, este punto varia según la masa de
vinagre requerida por cada salsa. Debido al bajo caudal obtenido con la configuración original,
los preparadores observaban cuando el nivel de vinagre se aproximaba al punto máximo
especificado y procedían a dirigirse al sitio donde se encuentra botón de accionamiento de la
bomba el cual no está al lado del tanque de almacenamiento y luego se cerraba la llave de
paso.
Si se obtiene un caudal mayor, como es de esperarse con la configuración propuesta, es
posible que mientras el preparador se dirige al botón de accionamiento de la bomba, ya se
haya sobrepasado la cantidad de vinagre deseada.
86
Por estas razones se proponen colocar válvulas compuertas en los puntos de suministro
de vinagre, de manera que se pueda cerrar el paso de vinagre de manera pausada e ir
reduciendo el caudal de vinagre poco a poco, evitando medidas equivocadas en la masa de
vinagre siguiendo el procedimiento de la configuración original. Adjunto se encuentra impreso
el plano del diseño de las tuberías.
13.2 Análisis económico del molino
En esta sección del proyecto se presentan en detalle los datos utilizados para los
cálculos del Valor Actual Neto (VAN) y de la Tasa Interna de Retorno (TIR). Como se
explicó en la sección 9.2.1 del capítulo 9, para el cálculo de estos parámetros se necesitó saber
el costo total de la inversión y los ahorros (Mano de Obra Directa y Gastos de Fábrica) y
gastos (impuesto sobre la renta y depreciación del equipo) que ésta puede generar anualmente
en un periodo de 5 años.
En los cálculos de los ahorros por Manos de Obra Directa (MOD) se tomó en cuenta:
sueldo del preparador en extra tiempo durante las horas ahorradas por la inversión, carga
social asociada al sueldo mencionado, y ajuste salarial. El sueldo del preparador en extra
tiempo es cuatro veces el sueldo en horas de trabajo normales y la carga social incluye: cuatro
(4) meses de utilidades, veintitrés (23) días de vacaciones y cinco (5) días por mes de
prestaciones. En los ahorros por MOD también se toma en cuenta: los sueldos de los cuatro
operarios de la línea industrial en horas extras, carga social asociada y ajuste salarial. A través
de la siguiente ecuación se cálculo éste valor:
MOD = ( horasAhorr adas ) * ( SalsarioEx tratiempo ) * (C arg aSocial ) * ( AjusteSala rial ) * (Pr eparador + 4 * Operarios )
(13.1)
El valor obtenido a través de la ecuación descrita estará en bolívares, por lo tanto debe
ser divido entre 2150 Bs/$ ya que el análisis de inversión se hizo en dólares. A continuación se
presenta una tabla donde se muestran los valores de los factores de la ecuación 13.1.
87
Tabla 13.2 Factores de MOD
Preparador
1812,5
Horas-hombre
ahorradas por
año
1472
Operarios (4)
1970
576
Salario por hora
en horario normal
Carga social
annual
Salario por hora
en extratiempo
Ajuste
Salarial
Ahorro
anual [$]
0,58
7250
1,25
9803,34884
0,58
2955
1,25
Ahorro annual
total [$]
6254,15442
16057,50
Se puede observar en la tabla 13.2, que el ahorro anual en Mano de Obra Directa en de
$16057,5.
Para los cálculos de los ahorros de Gastos de Fábrica (GF) se tomaron en cuenta la
Mano de Obra indirecta, que incluye salarios del supervisor y del mecánico en horas extras
durantes los fines de semana y la carga social asociada a estos salarios, y los gastos por
servicios. Solo se toman en cuenta los salarios del supervisor y del mecánico durante fines de
semana debido a que existe la posibilidad que ellos trabajen durante extra tiempo en días de
semana pero por otras áreas de trabajo del Departamento de Salsas que no incluyen el área de
preparación.
Los salarios del supervisor y del mecánico durante horas extras, es 1,5 veces su salario
por hora en horario de trabajo normal y al igual que el caso de los preparadores, la carga social
incluye: cuatro (4) meses de utilidades, veintitrés (23) días de vacaciones y cinco (5) días por
mes de prestaciones. La ecuación presentada a continuación representa la manera de calcular
los ahorros por Gastos de Fábrica.
GF = ManoDeObraIndirecta + Servicios
GF = (horasAhorradas) * ( SalsarioExtratiempo) * (C arg aSocial ) + Servicios
(13.2)
Al igual que el cálculo de los ahorros por Mano de Obra Directa, el valor obtenido en
la fórmula estará en bolívares, por lo cual será dividido entre 2150 Bs/$ para hallar su valor en
88
dólares. A continuación se presenta una tabla donde se muestran los valores de la ecuación
número 13.2, y el valor del ahorro anual en Gastos de Fábrica.
Tabla 13.3 Factores de GF
Supervisor
Salario por
hora en
horario
normal
5833,333333
Horashombre
ahorradas
por año
384
Mecánico
4166,666667
384
Carga
social
annual
Salario por
hora en
extratiempo
Ahorro
annual
[Bs]
0,58
8750
5308800
0,58
6250
3792000
Servicios
1649200,01
Ahorro anual
total [$]
5000
En la tabla se puede ver que el ahorro anual en Gastos de Fábrica asociados a la
inversión de molino, será de $5000 aproximadamente.
Los gastos asociados a la inversión se encuentran en el reglón de Otros en los cálculos,
y se les asocia el impuesto sobre la renta, el cual se calcula como el 36% de los ahorros
obtenidos por la inversión. A continuación de presenta la ecuación con la cual se calculan los
gastos.
Gastos = ( MOD + GF ) * 36%
(13.3)
Una vez obtenidos los valores de los ingresos y egresos de la inversión, se procedió a
calcular el VAN y el TIR de la misma para estudiar si el proyecto es viable o no. A
continuación se presenta un tabla donde se muestran estos cálculos tomando los parámetros
explicados anteriormente.
89
Tabla 13.4 Tabla de resultados
Iop
20,00%
VAN
TIR
0 [$]
- 30.800,00
$9.503,89
33%
Ahorros
MOD
GF
Otros
Flujo [$]
1 [$]
13.476,80
2006
16.057,50
5.000,00
-7.580,70
13.476,80
2 [$]
13.476,80
2007
16.057,50
5.000,00
-7.580,70
13.476,80
3 [$]
13.476,80
2008
16.057,50
5.000,00
-7.580,70
13.476,80
4 [$]
13.476,80
2009
16.057,50
5.000,00
-7.580,70
13.476,80
5 [$]
13.476,80
2010
16.057,50
5.000,00
-7.580,70
13.476,80
Al observar la tabla 13.4 se detallar lo explicado en el capítulo 9 sección 9.2.1 sobre el
análisis financiero de la inversión de molino para la línea de salsas. De puede determinar que
el proyecto es viable debido a que el VAN muestra un valor positivo y el TIR además de ser
un valor positivo, es mayor que la tasa de interés tomada para el proyecto (20%).

Análisis de capacidad de equipos y sistemas para optimización de

Transcription

Similar documents

El Molino. Historia, antecedentes e idearios.

Descargar PDF

013-2012 AV2-Irrig-Inerv Abdomen,pelvis

dc super drain - NCH Biohygenic

Gama de productos KAESER

cuidado infantil de carolina del norte

Catálogo Agua y Depuración [Español]

Sistema de inyección ECD Denso V5

manual técnico