estudio y mejoras del sistema de preparación de soda cáustica en

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA QUÍMICA
ESTUDIO Y MEJORAS DEL SISTEMA DE PREPARACIÓN DE SODA CÁUSTICA
EN PLANTA LOS CORTIJOS
Por:
Adriana María Jiménez Toledo
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Químico
Sartenejas, Marzo de 2012
1
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA QUÍMICA
ESTUDIO Y MEJORAS DEL SISTEMA D EPREPARACIÓN DE SODA CÁUSTICA
EN PLANTA LOS CORTIJOS
Por:
Adriana María Jiménez Toledo
Realizado con la asesoría de:
Tutor Académico: Rainier Maldonado
Tutor Industrial: Jennifer Fuenmayor
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Químico
Sartenejas, Marzo de 2012
2
3
RESUMEN
En las plantas cerveceras es de vital importancia el óptimo lavado de las botellas retornables en
las líneas de envasado. Dichas botellas, al salir de la lavadora, deben quedar completamente
limpias y libres de agentes microbiológicos. Otro proceso de vital importancia es la limpieza en
sitio de todas las tuberías y equipos de la planta, la cual se realiza siempre que exista un cambio
de producto en las líneas de envasado y de manera general para asegurar la inocuidad y limpieza
en el proceso de producción. Tanto el lavado de botellas retornables como la limpieza en sitio se
realizan utilizando una solución de soda cáustica con un aditivo químico. Dicha solución debe
cumplir con requerimientos de concentración. En Cervecería Polar Planta Los Cortijos se utiliza
una solución al 25% en peso con respecto a la soda cáustica y al 2,5% en peso con respecto al
aditivo químico. La concentración final de la solución es clave para garantizar que los procesos
se cumplan de la mejor manera, así como para disminuir costos de producción. El sistema de
preparación de soda aditivada al 25% es manual, obteniendo una solución que no cumple con los
requerimientos de concentración. En el presente trabajo se desarrollaron 5 propuestas de mejora
al sistema de preparación de la soda aditivada al 25%, así como el levantamiento de un
procedimiento para la realización de los inventarios de consumo de los químicos involucrados en
la preparación de la solución. Para ello, se estudió el sistema de preparación de la solución y la
situación actual. Las 5 propuestas de mejora presentadas al sistema de preparación de la solución,
son de variada complejidad y costos, teniendo tres propuestas de automatización y dos propuestas
más simples, que ofrecen soluciones a las principales fuentes de error del sistema. Se recomienda
implementar la propuesta de mejora V, ya que la misma ofrece buenas soluciones a los factores
que son fuente de error en el sistema y presenta un bajo costo, lo que conlleva a que esta
propuesta sea la más viable, desde el punto de vista de las posibilidades y necesidades de la
empresa.
Palabras clave: Soda Cáustica 50%, Aditivo Químico, solución de soda aditivada, preparación,
concentración, mejoras, automatización.
iv
AGRADECIMIENTOS
Quisiera agradecer primeramente a Dios, por ser mi guía, compañía y fortaleza en todo
momento de mi vida y por haberme permitido alcanzar esta meta. Agradezco profundamente a
mis padres por su apoyo, por la educación y valores que me han brindado a lo largo de mi vida y
que han hecho de mí la persona que hoy en día soy, sirviéndome siempre de inspiración y de
ejemplo de superación.
Un especial agradecimiento a Jennifer Fuenmayor por haberme guiado a lo largo de mi primera
experiencia laboral, por todos los gratos momentos compartidos, por su enseñanza, dedicación y
buena disposición siempre a ayudar, una persona de gran calidad profesional y humana. Gracias a
Daniel Bourne por su apoyo incondicional durante la realización de este proyecto, su enseñanza,
dedicación y buenos consejos. Agradezco también a todo el personal de la Gerencia de Calidad
de Cervecería Polar Planta Los Cortijos, por su amabilidad y porque siempre, con una sonrisa
sincera en el rostro, hicieron que cada día de trabajo fuese muy grato.
Muchas gracias al profesor Rainier Maldonado, por todos sus consejos y por ser mi guía
académico en la realización de este proyecto.
Agradezco finalmente a la Universidad Simón Bolívar, a todos los profesores que a lo
largo de mi carrera me impartieron clases, haciéndome crecer como persona y como profesional y
a todos mis compañeros y amigos con los que compartí momentos inolvidables.
v
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................. xiii
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 1
CAPÍTULO I: EL PROBLEMA .................................................................................................. 4
1.1 Definición del Problema ..................................................................................................... 4
1.2 Justificación ........................................................................................................................ 5
1.3 Objetivos ............................................................................................................................. 5
1.3.1 Objetivo General .......................................................................................................... 5
1.3.2 Objetivos Específicos .................................................................................................. 5
1.4 Alcance y Limitaciones ...................................................................................................... 6
CAPÍTULO II: DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA .................................................................. 7
2.1
Nombre y Localización ................................................................................................. 7
2.2 Reseña Histórica ................................................................................................................. 7
2.3 Misión ............................................................................................................................... 10
2.4
Visión .......................................................................................................................... 10
2.5
Objetivos de Cervecería Polar C.A. ............................................................................ 10
2.6
Estructura Organizativa de la Empresa ....................................................................... 11
CAPÍTULO III: DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE ELABORACIÓN Y ENVASADO
CERVECERO EN CERVECERÍA POLAR ................................................................................. 13
3.1 Materias primas utilizadas en la elaboración de cerveza Polar ........................................ 13
3.2 Proceso de Elaboración de la Cerveza Polar .................................................................... 14
3.2.1 Extracción de la Cebada Malteada y Hojuelas de Maíz ............................................ 14
3.2.2 Molienda y Maceración ............................................................................................. 14
3.2.3 Filtración y Cocción del Mosto ................................................................................. 15
3.2.4 Fermentación y Maduración ...................................................................................... 15
vi
3.2.5 Filtración y Suministro a Envasado ........................................................................... 16
3.3 Proceso de Envasado de Cerveza y Malta ........................................................................ 16
3.3.1 Equipos involucrados en el llenado de botellas ......................................................... 16
3.3.2 Pasteurización del Producto ....................................................................................... 18
3.3.3 Empacado del Producto ............................................................................................. 18
3.4 Procesos de Limpieza y Lavado en el Sector de Envasado .............................................. 19
3.4.1 Sistema de Lavado de Botellas Retornables .............................................................. 20
3.4.2. Sistema de Limpieza en Sitio “CIP” (Clean in Place) ............................................ 24
3.4.3 Agentes de Limpieza en los Sistemas de Lavado ...................................................... 26
CAPÍTULO IV: INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ........................................................... 31
4.1 Sistemas de Control .......................................................................................................... 31
4.2 Tipos de sistemas de control de acuerdo al lazo ............................................................... 32
4.2.1 Sistema de control de lazo abierto ............................................................................. 32
4.2.2 Sistema de control de lazo cerrado ............................................................................ 32
4.3 Otros tipos de Sistemas de Control ................................................................................... 32
4.3.1 Control en cascada ..................................................................................................... 32
4.3.2
Esquema de Control en Alimentación Adelantada (Feed Forward) ................... 33
4.3.3 Esquema de Control de Relación ............................................................................... 33
4.3.4 Esquema de Control Selectivo Override ................................................................... 34
4.4 Elementos de un sistema de Medición y Control ............................................................. 34
4.4.1 Transductor ................................................................................................................ 35
4.4.2 Elemento Primario o Sensor ..................................................................................... 35
4.4.3 Procesamiento de Señal ............................................................................................. 35
4.4.4 Transmisor ................................................................................................................. 35
4.4.5 Receptor ..................................................................................................................... 36
4.4.6 Indicador .................................................................................................................... 36
vii
4.4.7 Registrador ................................................................................................................. 36
4.4.8 Convertidor ................................................................................................................ 36
4.4.9 Controlador ................................................................................................................ 37
4.4.10 Elementos de acción final ........................................................................................ 39
4.4.11 Interruptores de límite.............................................................................................. 39
4.5 Características y Propiedades de Instrumentos de Medición de Variables de Proceso .... 40
4.5.1 Características relacionadas con el rango .................................................................. 40
4.5.2 Características estáticas de los instrumentos ............................................................. 41
4.5.3 Características dinámicas........................................................................................... 42
4.6 Criterios de Selección de Instrumentos ........................................................................... 44
4.7
Medida de Caudal........................................................................................................ 45
4.8
Medida de Nivel .......................................................................................................... 47
4.9
Análisis Conductímetro ............................................................................................... 48
4.10 Válvulas .......................................................................................................................... 49
CAPÍTULO V: MARCO METODOLÓGICO ........................................................................... 51
5.1 Revisión Bibliográfica y de Documentos Internos de la Empresa ................................... 52
5.2 Adiestramiento en Campo ................................................................................................ 52
5.3 Estudio de la Situación Actual .......................................................................................... 53
5.4 Levantamiento de propuestas de mejora........................................................................... 54
5.5 Levantamiento del Procedimiento de carga de datos de consumo de Soda Cáustica y
Aditivo Químico en SAP ........................................................................................................... 55
5.6 Estudio de Factibilidad de las propuestas de mejora levantadas ...................................... 56
5.7 Medición y Análisis de las concentraciones obtenidas en la solución de Soda Aditivada a
lo largo del período del proyecto ............................................................................................... 57
CAPÍTULO VI: SITUACIÓN ACTUAL .................................................................................. 58
6.1 Preparación de Soda Aditivada para el Sector de Envasado. ........................................... 59
viii
6.2 Factores que Requieren Mejoras ...................................................................................... 64
6.2.1 Factores que Ocasionan Error por Lectura de Instrumentos ..................................... 64
6.2.2 Factores que Ocasionan Error por Tiempo de Respuesta .......................................... 64
6.2.3 Factores que Ocasionan Error por Tiempo de Preparación ....................................... 66
6.2.4 Actualización de Documentos ................................................................................... 66
6.3 Precio de los Componentes Utilizados ............................................................................. 66
6.4 Horas – Hombre ................................................................................................................ 66
6.5 Concentración Requerida de Soda Cáustica y Aditivo en el Tanque ............................... 67
6.6 Consumo Semanal de Soda Cáustica 50% en el Sector de Envasado .............................. 71
6.7 Consumo Semanal de Aditivo en el Sector de Envasado ................................................. 75
6.8 Resultados de las Concentraciones con la implementación de los cambios en el proceso77
6.9 Relación Aditivo Químico/Soda Cáustica ........................................................................ 80
CAPÍTULO VII: LEVANTAMIENTO DE PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA
PREPARACIÓN DE SODA ADITIVADA .................................................................................. 84
7.1 Propuesta de Mejora I ....................................................................................................... 87
7.1.1 Equipos nuevos necesarios ........................................................................................ 89
7.2 Propuesta de Mejora II...................................................................................................... 89
7.2.1 Incorporación de Aditivo ........................................................................................... 91
7.2.2 Incorporación de Soda Cáustica 50% ........................................................................ 91
7.2.3 Incorporación de Agua .............................................................................................. 92
7.2.4 Recirculación ............................................................................................................. 92
7.2.5 Filosofía de operación................................................................................................ 92
7.2.6 Equipos nuevos necesarios ........................................................................................ 95
7.3 Propuesta de Mejora III .................................................................................................... 95
7.3.1 Incorporación de Aditivo ........................................................................................... 97
7.3.2 Incorporación de Soda Cáustica 50% ........................................................................ 98
ix
7.3.3 Incorporación de Agua .............................................................................................. 98
7.3.4 Recirculación ............................................................................................................. 99
7.3.5 Filosofía de operación................................................................................................ 99
7.3.6 Equipos nuevos necesarios ...................................................................................... 101
7.4 Propuesta de Mejora IV .................................................................................................. 102
7.5 Propuesta de Mejora V ................................................................................................... 105
7.5.1 Incorporación de Aditivo al tanque Q3-9MTA01 ................................................... 106
7.5.2 Incorporación de Agua al tanque de Soda Aditivada. ............................................. 107
7.5.3 Incorporación de Soda Aditivada 50% .................................................................... 107
7.5.4 Recirculación ........................................................................................................... 108
7.5.5 Filosofía de Operación para Preparación de Soda Aditivada 50% .......................... 108
7.5.6 Filosofía de Operación para Preparación de Soda Aditivada 25% .......................... 112
7.6 Procedimiento de Carga de Datos de Consumo Semanal de Soda Cáustica 50% y aditivo
Químico en el Sistema SAP .................................................................................................... 116
CAPÍTULO VIII: FACTIBILIDAD DE LAS PORPUESTAS DE MEJORA ........................ 117
8.1 Propuesta de Mejora I ..................................................................................................... 117
8.1.1 Ventajas ................................................................................................................... 118
8.1.2 Desventajas .............................................................................................................. 119
8.2 Propuesta de Mejora II.................................................................................................... 119
8.2.1 Ventajas ................................................................................................................... 120
8.2.2 Desventajas .............................................................................................................. 121
8.3 Propuesta de Mejora III .................................................................................................. 121
8.3.1 Ventajas ................................................................................................................... 121
8.3.2 Desventajas .............................................................................................................. 122
8.4 Propuesta de Mejora IV .................................................................................................. 123
8.5 Propuesta de Mejora V ................................................................................................... 123
x
8.5.1 Ventajas ................................................................................................................... 124
8.5.2 Desventajas .............................................................................................................. 125
RECOMENDACIONES........................................................................................................... 129
REFERENCIAS ....................................................................................................................... 130
APÉNDICE A ........................................................................................................................... 132
APÉNDICE B ........................................................................................................................... 135
APÉNDICE C ........................................................................................................................... 137
APÉNDICE D ........................................................................................................................... 140
D.1. Preparación de Soda Aditivada 50% ............................................................................ 140
D.2. Preparación de Soda Aditivada 25% ............................................................................ 144
APÉNDICE E ........................................................................................................................... 148
APÉNDICE F ........................................................................................................................... 151
Propósito ................................................................................................................................... 151
Alcance y Áreas Involucradas .................................................................................................. 151
Definiciones .............................................................................................................................. 151
Normas ...................................................................................................................................... 152
Pasos a seguir ............................................................................................................................ 152
xi
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 3.1 Solubilidad de los constituyentes del sucio (Berlin, 2006) ........................................ 27
Tabla 4.1 Elementos Primarios de Medición de Flujo Comunes (Perry, 2001)……………......45
Tabla 4.2 Elementos Primarios de Medición de Nivel Comunes (Perry, 2001)………………..47
Tabla 6.1 Concentraciones de Soda Cáustica y Aditivo de la Solución de Soda Aditivada…..69
Tabla 6.2 Volumen a añadir de cada componente para preparar la Solución de Soda Aditivada
....................................................................................................................................................... 69
Tabla 6.3 Cantidad de Soda a Consumir Semanalmente según la Producción de la Planta. ...... 74
Tabla 7.1 Temperatura máxima alcanzada y tiempo transcurrido para la mezcla Soda Cáustica y
Agua…………………………………………………………………………………………...….86
Tabla 8.1 Costo de la Propuesta de Mejora I por concepto de Instrumentos Nuevos………...118
Tabla 8.2 Costo de la Propuesta de Mejora II por concepto de Instrumentos Nuevos……….120
Tabla 8.3 Costo de la Propuesta de Mejora III por concepto de Instrumentos Nuevos………122
Tabla 8.4 Costo de la Propuesta de Mejora V por concepto de Instrumentos Nuevos (Opción
A)……………………………………………………………………………………………..…124
Tabla 8.5 Costo de la Propuesta de Mejora V por concepto de Instrumentos Nuevos (Opción B)
..................................................................................................................................................... 124
Tabla 8.6 Costo de la Propuesta de Mejora V por concepto de obras de instalación ............... 126
xii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 Organigrama para Cervecería Polar C.A. (EMPRESAS POLAR) ........................... 11
Figura 2.2 Organigrama de la Gerencia Territorial Calidad de Procesos (EMPRESAS POLAR)
....................................................................................................................................................... 12
Figura 3.1 Proceso de Elaboración de la Cerveza Polar (EMPRESAS POLAR) ...................... 17
Figura 3.2 Proceso de Envasado (EMPRESAS POLAR) ......................................................... 19
Figura 3.3 Mesa de Entrada para el ingreso de las botellas a la Lavadora. (CERVECERÍA
POLAR C.A.) ................................................................................................................................ 21
Figura 3.4 Interior de una Lavadora. (CERVECERÍA POLAR C.A.) ....................................... 22
Figura 3.5 Detalle interno del sistema de tanques de las lavadoras. (CERVECERÍA POLAR
C.A.) .............................................................................................................................................. 23
Figura 3.6 Proceso de limpieza por inyección de soda cáustica. (CERVECERÍA POLAR C.A.)
....................................................................................................................................................... 23
Figura 6.1 Diagrama de Recepción y Distribución de Soda 50%. (CERVECERÍA POLAR
C.A.) .............................................................................................................................................. 58
Figura 6.2 Equipos involucrados en la preparación de Soda Aditivada (CERVECERÍA POLAR
C.A.) .............................................................................................................................................. 60
Figura 6.3 Equipos involucrados en el suministro de Soda para la preparación de Soda
Aditivada de Envasado (CERVECERÍA POLAR C.A.)............................................................... 61
Figura 6.4 Recirculación Tanque Soda Aditivada Envasado (CERVECERÍA POLAR C.A.) .. 62
Figura 6.5 Diagrama de Instrumentación y Tuberías del Proceso Actual. ................................. 65
Figura 6.6 Cantidad de Soda Consumida en Kg a lo largo de las semanas transcurridas del año
2011 (Del 03/01/2011 al 31/07/2011). .......................................................................................... 72
Figura 6.7 Índice de Consumo de Soda 50 % a lo largo de las semanas transcurridas del año
2011. (Del 03/01/2011 al 31/07/2011). ......................................................................................... 73
xiii
Figura 6.8 Índice de Costo de Soda Cáustica a lo largo de las semanas transcurridas del año
2011. (Del 03/01/2011 al 31/07/2011). ......................................................................................... 75
Figura 6.9 Cantidad de Aditivo Consumido en kg a lo largo de las semanas transcurridas del
año 2011. (Del 03/01/2011 al 31/07/2011).................................................................................... 76
Figura 6.10 Índice de Consumo de Aditivo a lo largo de las semanas transcurridas del año 2011.
(Del 03/01/2011 al 31/07/2011). ................................................................................................... 77
Figura 6.11 Índice de Costo de Aditivo a lo largo de las semanas transcurridas del año 2011.
(Del 03/01/2011 al 31/07/2011). ................................................................................................... 78
Figura 6.12 Concentración de Soda Cáustica en la Solución de Soda Aditivada para distintas
fechas de prueba a lo largo del proyecto. ...................................................................................... 79
Figura 6.13 Concentración Aditivo Químico en la Solución de Soda Aditivada para distintas
fechas de prueba a lo largo del proyecto. ...................................................................................... 79
Figura 6.14 Relación Aditivo Químico/Soda Cáustica antes y después de la implementación de
la Tabla 6.2 .................................................................................................................................... 81
Figura 6.15 Índice de Consumo de Soda Cáustica antes y después de la implementación de la
Tabla 6.2. ....................................................................................................................................... 82
Figura 6.16 Índice de Consumo de Aditivo Químico antes y después de la implementación dela
Tabla 6.2. ....................................................................................................................................... 83
Figura 7.1 Diagrama de Instrumentación y Tuberías de la Propuesta de Mejora I. ................... 90
Figura 7.2 Diagrama de Instrumentación y Tuberías de la Propuesta de Mejora II ................... 96
Figura 7.3 Diagrama de Instrumentación y Tuberías de la Propuesta de Mejora III. ............... 103
Figura 7.4 Tanques de recepción desde donde se realiza el trasiego de Soda Cáustica 50%
(CERVECERÍA POLAR C.A.). .................................................................................................. 110
Figura 7.5 Tanque Q3-9MTA01 hacia donde se realiza el trasiego de Soda Cáustica 50%, con
los equipos involucrados (CERVECERÍA POLAR C.A.). ......................................................... 111
Figura 7.6 Diagrama de Tuberías e Instrumentación de la Preparación de Soda Aditivada 50%
(Propuesta de Mejora V).............................................................................................................. 113
xiv
1
INTRODUCCIÓN
En Cervecería Polar C.A. Planta Los cortijos se elaboran cerveza y malta, donde se cuenta con
nueve líneas o trenes para envasar los productos. De las nueve líneas de envasado, una
corresponde a barriles, una a latas, una a botellas de plástico denominada línea PET y 6 líneas
para botellas de vidrio, de las cuales 5 corresponden a líneas de envasado de botellas retornables
y una a envasado de botellas de vidrio desechables.
Las líneas o trenes de envasado de botellas retornables inician en La California Sur, donde se
encuentra la recepción de vacíos con botellas sucias. Dichos vacíos son transportados hacia el
Sector de Envasado en los Cortijos, por medio de cintas transportadoras que se ubican en un
puente sobre la autopista. Una vez en las instalaciones del sector de Envasado, los vacíos son
transportados hacia la desembaladora, que succiona las botellas y las separa de los vacíos,
disponiéndolas en otras cintas transportadoras que las conducen hacia la lavadora de botellas.
La lavadora limpia las botellas mediante una acción mecánica y una acción química. Este
equipo consta de tanques de inmersión de las botellas en agua con soda aditivada y tanques de
inyección de agua y soda aditivada en el interior de la botella. La solución que se emplea para el
lavado contiene soda cáustica junto con un aditivo químico, garantizando que las mismas al final
del proceso queden completamente limpias y libres de agentes microbiológicos. La soda cáustica
actúa como detergente disolviendo todos los residuos orgánicos presentes en las botellas y
despegando el sucio y grasa que puedan contener. El aditivo químico evita la formación de
espuma, la formación de manchas y películas en las paredes de las botellas, la acumulación de
residuos en las paredes de la máquina y deja las botellas brillantes y cristalinas al final del
proceso. Con la finalidad de lograr la mayor efectividad en el lavado, la lavadora funciona hasta
temperaturas de 80°C.
Cada lavadora tiene 10 tanques. El primer tanque contiene únicamente agua y tiene por
finalidad remover el grueso de los desperdicios. El tanque N°2 contiene agua con soda aditivada
al 2,5% de concentración en peso. Dicha concentración se regula automáticamente. Un
conductímetro mide la concentración del tanque y si se encuentra por debajo de 2,5%, un
controlador de lógica programable ordena realizar una dosificación de soda aditivada al tanque de
la lavadora. Existen 3 tipos de dosificaciones de diferente duración, con la finalidad llevar la
concentración del tanque al valor del set point, es decir, 2,5%. Los demás tanques de cada
lavadora no tienen dosificación directa de soda aditivada, su concentración es producto del
2
arrastre de dicha sustancia por causa de las botellas provenientes del tanque anterior. Por esta
razón resulta de vital importancia que la concentración del tanque N°2 no baje de 2,5%, ya que
afecta la concentración de los siguientes tanques de la lavadora.
La solución de Soda Aditivada que se dosifica a las lavadoras proviene de un tanque ubicado en
el sector de Planta de Tratamiento de Aguas Blancas de Cervecería Polar C.A. Planta Los
Cortijos, que tiene una capacidad de 20 m3. Dicha solución se prepara los días de inicio de
producción y el sistema de preparación es manual, teniendo que ser ejecutado y supervisado por
un operador, sin contar con la facilidad de realizarlo desde la sala de control. Por lo tanto, debido
a errores humanos y a la apreciación de los instrumentos de medición, la solución resultante de
este sistema de preparación no cuenta con la concentración exacta requerida de sus componentes.
En los primeros tiempos de la industrialización, los procesos realizados en plantas, eran
controlados y supervisados manualmente, basándose en indicaciones de instrumentos instalados
en planta y requiriendo de operadores para llevar a cabo el control manual de los procesos. Los
procesos industriales pueden ser de distinta naturaleza, pero en general todos requieren del
control de ciertas magnitudes y en la actualidad, con el desarrollo de sistemas de control
automatizado, se han facilitado dichos procesos, reduciendo la intervención humana en el control
y por consiguiente los errores asociados a dicha intervención.
El objetivo general de este proyecto es levantar propuestas de mejora para adecuar el proceso
de preparación de soda aditivada para el sector de envasado de Cervecería Polar C.A. Planta Los
Cortijos, con la finalidad de trabajar con las concentraciones ideales de los reactivos empleados y
minimizar los errores humanos. Para llevar a cabo el proyecto se estudiará el sistema actual de
preparación de soda aditivada, considerando el consumo de químicos, tiempo de preparación y
horas-hombre empleadas. Se levantarán propuestas de mejoras al proceso actual, evaluando las
ventajas y desventajas de cada una de ellas así como la posibilidad de implementación de la más
viable desde el punto de vista de las necesidades y posibilidades de la empresa.
En el presente informe de describe inicialmente el problema a estudiar, luego la empresa donde
se desarrollará el proyecto, a continuación de describe el proceso de elaboración y envasado
cervecero, con especial detalle en el proceso de lavado de botellas retornables, proceso de
limpieza en sitio y soluciones detergentes empleadas en dichos procesos. A continuación se
procede a explicar la metodología empleada en el transcurso del proyecto, para pasar
seguidamente al análisis de la situación actual en la planta, conjuntamente con la presentación de
3
las propuestas de mejora levantadas para el problema inicialmente planteado. Se procede a
realizar un estudio de factibilidad de las propuestas de mejora levantadas y finalmente se brindan
las conclusiones y recomendaciones obtenidas producto del análisis de los resultados.
4
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1 Definición del Problema
En el sector de Envasado de Cervecería Polar C.A. Planta Los Cortijos se prepara
semanalmente soda aditivada para ser utilizada en el procesos de lavado de botellas retornables,
así como en los procesos CIP (Clean in Place – Limpieza en Sitio) de cada línea del sector.
La soda aditivada se prepara en un tanque dispuesto para este fin, con una capacidad de 20 m 3.
La solución a preparar está compuesta por: soda cáustica al 50%, un aditivo químico y agua. El
agua se añade con la finalidad de que la soda aditivada quede al 25 % de concentración con
respecto a la solución. El proceso de preparación es manual, es decir, requiere de un operario que
tiene las siguientes funciones:

Verificar el nivel inicial de los tanques. El tanque de aditivo sólo tiene indicador de nivel en
sitio.

Abrir y cerrar todas las válvulas involucradas en el proceso, en el orden establecido, ya sean
válvulas manuales o accionadas en la pantalla de la sala de control.

Activar y desactivar las bombas involucradas en el proceso.

Supervisar el trasiego de los componentes al tanque de soda aditivada.

Registrar los valores finales del volumen de los tanques involucrados en el proceso.
El proceso de preparación de la soda cáustica se realiza varias veces por semana. En el inicio de
semana, o primer día de la producción, el tanque es llenado por completo para el consumo del
período. Aun así, es necesario rellenar el mismo una o dos veces durante la semana, para cumplir
con el consumo. Esto se debe a que la solución preparada muchas veces no presenta la
concentración requerida, por lo que se consume más volumen de solución que cuando la
concentración obtenida es la adecuada.
5
Surge así
la necesidad de levantar propuestas de mejoras al proceso descrito, donde se
automaticen las válvulas manuales así como los actuadores de bombas en campo, los indicadores
de nivel en sitio, entre otras acciones que puedan ahorrar tiempo en la preparación de la soda
aditivada y evitar la propagación de errores humanos en el proceso, logrando así la obtención de
una solución con la concentración de componentes óptima, lo cual a su vez pueda conllevar a un
ahorro en los reactivos.
1.2 Justificación
En la actualidad existen un sinfín de procesos industriales que operan con sistemas de control
automatizado, que permiten aumentar la productividad de la planta, al tiempo que los procesos se
desarrollan de forma óptima, con una supervisión continua y disminuyendo los posibles errores
humanos.
El proceso de preparación de soda aditivada en Cervecería Polar C.A. Planta Los Cortijos se ha
realizado de la misma forma durante muchos años. Resulta necesario actualizar la tecnología de
dicho proceso, preferiblemente buscando su automatización, para evitar errores que actualmente
se presentan en dicha preparación, así como lograr resultados más efectivos desde el punto de
vista de un menor consumo de solución, lo cual genere menos gastos en reactivos.
1.3 Objetivos
A continuación se presenta el objetivo general del proyecto, así como los objetivos específicos
del mismo.
1.3.1 Objetivo General
Levantar propuestas de mejora para adecuar el proceso de preparación de Soda Cáustica,
enfocadas hacia la automatización, para así conseguir una concentración ideal de reactivos a
emplear y minimizar los errores por intervención humana
1.3.2 Objetivos Específicos

Estudiar el proceso de elaboración y envasado cervecero.

Estudiar a plenitud el proceso actual de lavado de botellas retornables en Cervecería Polar
C.A. Planta Los Cortijos.

Estudiar y evaluar el proceso actual de preparación de Soda Aditivada considerando el
consumo de químicos, tiempo de preparación y horas – hombre empleadas.
6

Levantar propuestas que mejoren el proceso de preparación de Soda Aditivada e impliquen un
ahorro en consumo de químicos, tiempo de preparación y horas – hombre empleadas.

Estudiar la factibilidad de las propuestas presentadas.

Documentar los resultados obtenidos para la empresa.
1.4 Alcance y Limitaciones
Se plantea la realización de un estudio profundo de la situación actual para poder levantar
varias propuestas de mejoras al sistema de preparación de Soda Aditivada. Se pretende levantar
propuestas de distinta complejidad y diferentes costos de inversión, para poder evaluar cual es la
más acorde desde el punto de vista de las necesidades y posibilidades de la empresa.
7
CAPÍTULO II
DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA
2.1 Nombre y Localización
Cervecería Polar C.A. se encuentra localizada en la 4ta transversal de Los Cortijos de Lourdes,
Municipio Sucre del Estado Miranda. Su área de distribución abarca la zona metropolitana de
Caracas.
2.2 Reseña Histórica
El empresario Lorenzo Alejandro Mendoza Fleury lideró la empresa familiar Mendoza y
Compañía, dedicada desde 1855 a la fabricación de velas y jabones. En 1938 decide ampliar los
límites del negocio con la idea de establecer una compañía cervecera. En 1939, el barco Titus, de
bandera holandesa, que transporta todos los equipos adquiridos para montar la primera planta de
cervecería Polar, llega al Puerto de La Guaira, tras escapar de la amenaza de bombardeo, en los
inicios de la II Guerra Mundial.
El 14 de marzo de 1941 se inicia la historia de Cervecería Polar C.A., en la primera planta
ubicada en Antímano, al Oeste de Caracas, con 50 empleados, una capacidad instalada de 30000
litros mensuales y dos productos: Cerveza Polar y Bock.
El 1 de Enero de 1943 un joven checoslovaco de origen judío de 26 años de edad, llamado
Carlos Roubicek, ingresó a la empresa gracias a un anunció de solicitud de personal publicado en
la prensa caraqueña. Poco después de su ingreso a la empresa, Roubicek plantea que es necesario
cambiar la fórmula de la cerveza, para adaptarla al clima tropical y crear un producto más
refrescante. De esta manera se reformuló la Cerveza Polar llevándola a ocupar el primer lugar en
el mercado venezolano. Tres años más, Polar se convierte en la cervecería más moderna y
mecanizada de América Latina, tras realizar mejoras y ampliaciones en sus instalaciones.
En 1948 nace la primera compañía comercializadora de los productos de Cervecería Polar, bajo
la visión del ingeniero industrial Juan Lorenzo Mendoza Quintero, hijo de Lorenzo Mendoza
Fleury, conformando así la estructura de ventas y distribución que hoy mantiene a Cervecería
Polar como líder en Venezuela.
8
En 1950, Cervecería Polar Oriente C.A., inicia sus operaciones en Barcelona a orillas del río
Neverí, cubriendo los mercados de Nueva Esparta, Sucre, Monagas y Anzóategui. Esta nueva
planta se creó con una capacidad de 500 mil litros al mes y 57 trabajadores. Un año más tarde, en
esta planta nace Maltín Polar, para satisfacer la demanda de una bebida refrescante, nutritiva y no
alcohólica.
La región central del país empieza a crecer aceleradamente y la planta de Antímano comienza a
ser insuficiente, por lo que en 1951 se crea la Cervecería Polar C.A. Los Cortijos, situada en el
este de Caracas. Esta sede inicia la producción con una capacidad instalada de 500000 litros
mensuales y 140 trabajadores.
Se decide construir una planta procesadora de maíz en Turmero, Estado Aragua, ya que las
hojuelas de maíz eran uno de los ingredientes principales de la cerveza Polar. De esta forma se
consiguió sustituir la importación de las hojuelas de maíz para la industria de la cerveza y
autoabastecerse. De esta forma en 1960 fue creada la emblemática harina P.A.N., marcando un
antes y un después en la mesa del venezolano al hacer mucho más rápida y sencilla la preparación
de la arepa.
Diez años más tarde, en abril de 1961, se suma una nueva planta cervecera para atender la
demanda del oriente del país, creándose Cervecería Polar Modelo C.A., en Maracaibo, con una
capacidad inicial de 4 millones de litros mensuales.
En 1962, a la edad de 35 años, muere Juan Lorenzo Mendoza Quintero, dejando muchos sueños
inconclusos. Por esta razón, su padre, Lorenzo Mendoza Fleury, retoma la dirección de la
empresa. Más adelante se amplió el portafolio de productos incluyéndose rubros como el aceite
de maíz en 1966 y alimentos balanceados para animales en 1967.
En1969 muere el Dr. Mendoza Fleury y asume la dirección su hijo Lorenzo Alejandro Mendoza
Fleury, dedicándose de lleno a la organización.
En 1977 es creada Fundación Polar, conocida actualmente como Fundación Empresas Polar y
presidida por Leonor Giménez de Mendoza.
En 1978 se desarrolló lo que hoy en día es el mayor complejo cervecero de América Latina,
Cervecería Polar del Centro C.A., ubicada en San Joaquín, Estado Carabobo. Esta es la primera
cervecería del mundo equipada para realizar los procesos de fermentación y maduración en los
mismos tanques cilindro-cónicos.
9
El crecimiento de Empresas Polar continuó al incursionar en 1986 en el rubro del arroz y en
1987 en pastas y helados.
Luego de la desaparición física de Lorenzo A. Mendoza Quintero, en febrero de 1987, su viuda,
Leonor Giménez de Mendoza y la viuda de su hermano, Morella Pacheco Ramella, se encargan
de la conducción de la empresa. Continuando con la innovación en 1990 sale la primera
producción de Vinos Pomar. Más adelante miembros de la tercera generación de la familia se
incorporan a la Empresa asumiendo posiciones ejecutivas. Desde 1992 Lorenzo Mendoza
Giménez y Juan Lorenzo Mendoza Pacheco lideraron un complejo de consolidación accionaria
que le permitió a Empresas Polar adecuarse a los tiempos por venir.
En 1993 se adquiere la compañía Golden Cup, dando así el primer paso para sumar al negocio
el rubro de Refrescos. En 1996 se realiza una alianza estratégica con Pepsico, creando Pepsi-Cola
Venezuela C.A.
En el año 1995, como parte del proceso de integración comercial que se consolida entre
Colombia y Venezuela, se crea la filial Cervecería Polar Colombia, S.A. para Distribuir sus
reconocidos productos en el vecino país, desde la planta ubicada en Maracaibo. Hoy en día se
cuenta con una planta productora de harinas precocidas de maíz, avenas y arepas listas para
comer, ubicada en Facatativá, población cercana a Bogotá.
Respondiendo a las tendencias del mercado cervecero nacional, Cervecería Polar en el año
1997 lanza al mercado la primera cerveza ligera de Venezuela: Light de Polar. En 1999 se
construyen dos grandes plantas de Pepsi-Cola Venezuela en Caucagua y Maracaibo. En el año
2001 las cuatro plantas cerveceras, conjuntamente con las dos plantas del negocio de maíz y las
dos plantas del negocio de arroz, pertenecientes a Empresas Polar reciben la certificación integral
de Calidad Platinum 9000, por contar con sistemas de gestión de calidad certificadas según la
norma Covenin ISO 9000 y, al mismo tiempo, posee la marca Norven en sus productos; de esta
manera Empresas Polar se convierte en la primera organización de Latinoamérica que recibe
dicha certificación.
En el año 2001 se da la adquisición de Mavesa y la incorporación de los productos Quaker y
Gatorade. En el año 2003 se crea la identidad Alimentos Polar. Siete años más tarde, en el 2010,
Alimentos Polar anuncia la instalación de una planta de yogures en Venezuela, producto de una
alianza con el Grupo Leche Pascual, de España.
10
2.3 Misión
“Satisfacer las necesidades de consumidores, clientes, compañías vendedores, concesionarios,
distribuidores, accionistas, trabajadores y suplidores, a través de sus productos y de la gestión de
sus negocios, garantizando los más altos estándares de calidad, eficiencia y competitividad, con
la mejor relación precio/valor, alta rentabilidad y crecimiento sostenido, contribuyendo con el
mejoramiento de la calidad de vida de la comunidad y el desarrollo del país.”
2.4 Visión
“Ser el líder claro del negocio de Cerveza y Malta en Venezuela y un jugador clave en América
Latina, ofreciendo productos y marcas de calidad en los distintos segmentos del mercado.
Fortalecer su posición a lo largo de la cadena de valor, mientras que su orientación hacia el
mercado, la excelencia en la atención y el servicio al cliente y sus marcas líderes les permitirán
tener una presencia predominante en el punto de venta en Venezuela. Lograr estas metas
manteniendo niveles de costo que los ubiquen entre las cinco primeras cervecerías del mundo.
Seleccionar y capacitar a su personal con el fin de alcanzar los perfiles requeridos, lograr su pleno
compromiso con los valores de Empresas Polar y
ofrecer las mejores oportunidades de
desarrollo.”
2.5 Objetivos de Cervecería Polar C.A.

Elaborar cerveza y malta con criterios de productividad a través de la integración de sus
recursos.

Ofrecer al mercado un producto de óptima calidad logrando la competencia y el progreso en
el campo industrial, satisfaciendo la demanda y asegurando su inversión.

Satisfacer, desde el punto de vista social, cultural y económico a sus empleados y
trabajadores.

Garantizar a las distribuidoras un eficiente suministro de producto en términos de calidad,
cantidad y entrega oportuna, así como también el establecimiento de las condiciones óptimas
ambientales y de interacción con la comunidad.

Velar que todo sea hecho bajo el más estricto cumplimiento de las normas de higiene y
seguridad industrial.
11
2.6 Estructura Organizativa de la Empresa
La estructura organizativa general del negocio de Cerveza y Malta incluyendo sus cuatro
plantas productoras se muestra en la Figura 2.1.
Dirección General del negocio de
Cerveza y Malta
Mercadeo
Ventas y
Distribución
Abastecimiento y
Logística
Planta San
Joaquín
Técnico
Planta
Modelo
Manufactura
Planta Los
Cortijos
Administración
y Servicios
compartidos
Planta de
Oriente
Figura 2.1 Organigrama para Cervecería Polar C.A. (EMPRESAS POLAR)
En el presente proyecto se trabajará específicamente en la Gerencia Territorial Calidad de
Procesos de Cervecería Polar Planta Los Cortijos, cuya estructura organizativa se presenta en la
Figura 2.2.
12
Gerente
Terrritorial
Calodad de
Procesos
Superintendente
Territorial Gestión
Procesos
Analistas de
Proceso
Coordinador
Territorial
Auditoría
Superintendente
Calidad
Supervisor
Metrología
Supervisor
Calidad
Suoervisor
Calidad
Técnico de
Procesos
Coordinador
Territorial
Consultoría
Evaluador
Calidad
Externo
Especialista
Cervecero
Analista Territorial
Calidad Procesos II
Analistas
de Calidad
Técnicos de
Calidadb
Analistas de
Calidad
Auxiliar de
Laboratorio
Figura 2.2 Organigrama de la Gerencia Territorial Calidad de Procesos (EMPRESAS POLAR)
13
CAPÍTULO III
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE ELABORACIÓN Y ENVASADO
CERVECERO EN CERVECERÍA POLAR
En este capítulo se brinda un descripción detallada de los procesos de elaboración y envasado
de Cerveza Polar, los cuales son extraídos del portal interno de Empresas Polar (EMPRESAS
POLAR). Además, se explica con detalle uno de los subprocesos pertenecientes al proceso de
envasado, el cual es el lavado de las botellas retornables, por ser de gran importancia en el
desarrollo del proyecto. Así mismo, se describe el proceso de limpieza en sitio, en el cual, al igual
que en el lavado de botellas retornables, está involucrado el consumo de soda aditivada. Por
último se describen los componentes que forman parte de las soluciones detergentes típicas en
una planta cervecera.
3.1 Materias primas utilizadas en la elaboración de cerveza Polar
Agua Microbiológicamente pura: El agua es el mayor y más importante componente de la
cerveza, con unos 92 g/100g. Por cada litro producido de cerveza, se utilizan aproximadamente 6
litros de agua y por cada litro producido de malta se utilizan 7,5 litros, aproximadamente. Antes
de utilizar el agua en la elaboración de la cerveza y la malta, la misma se trata químicamente
hasta lograr su pureza. Así adquiere ciertas condiciones indispensables para garantizar la calidad
del producto final.
Cebada Malteada: La cebada es por excelencia la materia prima de la cerveza. Este
ingrediente le proporciona el aroma, el color, el sabor y el cuerpo que la caracterizan. En Polar se
utiliza la cebada cervecera, la cual requiere condiciones climatológicas y de suelo que no existen
en Venezuela para su cultivo. Por esta razón la cebada cervecera utilizada en Polar es importada.
La cebada cosechada es sometida a un proceso para convertirla en cebada malteada donde los
granos se remojan, germinan, secan y tuestan para que las partes insolubles de los granos se
transformen en solubles y se active su potencial enzimático.
Cereales: Para la producción de la cerveza consumida en Venezuela se utiliza una combinación
de 80% de cebada malteada y 20 % de hojuelas que dan lugar a una cerveza más ligera y fresca.
14
Las hojuelas utilizadas en Cervecería Polar provienen en su totalidad de maíz o arroz cultivado en
Promasa, planta productora de Harina Pan de Empresas Polar.
Lúpulo: Es una planta trepadora cuyo cultivo requiere de condiciones climáticas y suelos que
no se encuentran en Venezuela. Es producida en Alemania, Estados Unidos, República Checa e
Inglaterra. En la actualidad el lúpulo se utiliza en forma de extracto, el cual tiene aspecto de
polvo amarillento, es amargo y es sacado de la flor de la planta femenina de lúpulo.
Levadura: Se cría como cultivo en el laboratorio, en recipientes estériles fabricados con este
propósito. La levadura es un microorganismo insustituible en la elaboración de la cerveza ya que
produce alcohol etílico, gas carbónico y compuestos aromáticos a partir de la fermentación de los
azúcares del mosto.
3.2 Proceso de Elaboración de la Cerveza Polar
El proceso se realiza de forma automatizada, las principales fases del mismo son las siguientes:
3.2.1 Extracción de la Cebada Malteada y Hojuelas de Maíz
Esta fase incluye la limpieza y el almacenamiento de cebada malteada y hojuelas de cereales.
Se llevan a cabo las siguientes operaciones:

Transportes de cebada malteada o de hojuelas de cereales (maíz o arroz) hacia las respectivas
tolvas de recepción.

Transportadores mecánicos conducen la cebada malteada por los trenes de extracción donde
la depuran de cuerpos extraños, la pesan y descargan en la tolva de cebada limpia.

Las hojuelas de cereales son pasadas por una aspiradora que elimina el polvo que puedan
traer.

La cebada malteada es pasada por máquinas limpiadoras nuevamente al salir de los silos y
antes de ser triturada.
3.2.2 Molienda y Maceración
La cebada malteada limpia cae desde la tolva, por gravedad, a las tolvas de los molinos. La
molienda es un proceso altamente automatizado y seguro en el cual prácticamente no interviene
la mano del hombre. Se realiza con la finalidad de facilitar la solubilidad de los almidones y la
actividad enzimática y por ende, su transformación en azúcares fermentables.
15
En la paila de maceración son mezclados el agua, los granos de cebada malteada molida y las
hojuelas de cereales. La solución que se obtiene se agita por un tiempo determinado, a una
temperatura entre 55 °C y 78 °C.
Durante la maceración el almidón de la cebada y de las hojuelas se transforma en azúcares
fermentables que alimentarán a la levadura durante la fermentación y además se extraen
vitaminas y minerales de la cebada malteada.
Esta fase es importante ya que el rendimiento de la extracción de azúcares fermentables
depende de la misma y a su vez se sucede el desdoblamiento de las proteínas que aportan a la
cerveza el ingrediente necesario para conservar la espuma y su carácter cristalino durante el
almacenamiento.
3.2.3 Filtración y Cocción del Mosto
El líquido resultante de la maceración es bombeado a la paila o cuba de filtración. En esta paila
se separa la parte líquida o mosto, de la sólida, conocida como nepe. El mosto resultante es
bombeado a la paila de cocción. Seguidamente el lúpulo es añadido para proporcionarle su sabor
amargo característico y dar al mosto una cierta protección bacteriostática. El mosto es hervido
durante el tiempo necesario para obtener la concentración deseada.
Terminada la cocción, el mosto pasa al tanque decantador. Aquí, a través de un proceso de
precipitación, se separan las partículas sólidas que se produjeron durante la cocción. Finalmente,
el mosto sedimentado pasa por el enfriador para bajar su temperatura hasta una temperatura de
entre 10 °C y 15°C. El mosto se enriquece con aire estéril para ofrecer el oxígeno necesario en el
proceso de reproducción de la levadura que es agregada seguidamente en el proceso de
fermentación.
3.2.4 Fermentación y Maduración
Son las etapas más complejas de la elaboración de cerveza y malta. La fermentación se lleva a
cabo en grandes tanques cilindro – cónicos de acero inoxidable y la duración normal es de 7 días.
Para fermentar el mosto, es indispensable la presencia de la levadura, que se alimenta del azúcar
disuelto en el mismo y produce alcohol y gas carbónico. Al finalizar la fermentación se obtiene
una cerveza joven lista para el proceso de maduración.
En la maduración se forman, refinan y estabilizan el sabor y aroma de la cerveza; la
temperatura de la cerveza se reduce gradualmente hasta ubicarse entre -1°C y -1,5°C. El proceso
16
favorece la precipitación de sustancias insolubles y la sedimentación de levadura aún en
suspensión. Como resultado, se obtiene una cerveza madura, lista para su filtración. El proceso
tiene una duración de dos semanas.
3.2.5 Filtración y Suministro a Envasado
La filtración elimina las últimas células de levadura y partículas mínimas de proteínas
precipitadas proporcionándole a la cerveza su brillo y estabilidad físico-química. En la filtración
se inyecta gas carbónico que da frescura a la cerveza, la hace apetecible y promueve la formación
de espuma.
Una vez que la cerveza ha sido filtrada se almacena en los tanques de gobierno, lista para ser
envasada. Los tanques de gobierno reciben este nombre porque a partir de ellos un funcionario
de la Renta de Licores determina legalmente el impuesto a pagar.
A continuación, en la Figura 3.1, se presenta el esquema de la elaboración de la cerveza.
3.3 Proceso de Envasado de Cerveza y Malta
Cervecería Polar Planta Los Cortijos, C.A. cuenta con nueve (9) líneas o trenes para envasar sus
productos en las diversas presentaciones. Seis (6) envasan productos en botellas, uno (1) en latas,
uno (1) botellas PET y uno (1) en barriles.
El llenado y envasado de los diferentes tipos de botellas, latas y barriles, es un proceso
sumamente tecnificado en las Cervecerías Polar y requiere de un personal altamente calificado
para garantizar la óptima operación de las complejas maquinarias de la sala de llenado. Los
equipos por los cuales pasan los diferentes envases se denominan tren de envasado.
3.3.1 Equipos involucrados en el llenado de botellas
Desestibadoras: maquinaria que separa las estibas del lote de cajas. Una vez separadas, envía
las estibas hasta un lugar donde se acumulan para ser utilizadas al final del proceso. A las cajas
se separa en grupos de tres, y las envía por el transportador hasta la desembaladora.
Desembaladora: Maquinaria diseñada para tomar, por succión, las botellas sucias provenientes
de las cajas devueltas por la clientela, colocando los envases en sistemas transportadores.
Lavadora: Equipo ubicado aguas debajo de la desembaladora, en la cual se limpian las botellas
retornables utilizando agua y Soda Aditivada como detergente a temperaturas de hasta 80º
Celsius. Se compone de tanques para la inmersión de la botella tanto de agua como de soda y
17
secciones de inyección a presión de ambos agentes. Las botellas quedan perfectamente limpias y
microbiológicamente aptas para ser llenadas.
Figura 3.1 Proceso de Elaboración de la Cerveza Polar (EMPRESAS POLAR)
18
Sistema Electrónico de Inspección de Envases Vacíos: Equipo capaz de detectar y rechazar
cualquier anomalía dentro o fuera de las botellas, antes del llenado.
Llenadora: Maquinaria giratoria, que mediante bombas de vacío, disminuye el oxígeno de los
envases, el cual es perjudicial para la estabilidad y el sabor de la cerveza. Seguidamente bajo
contrapresión de gas carbónico, libre de oxígeno y altamente compatible con la cerveza, se llenan
los envases hasta el nivel adecuado, sin provocar turbulencias.
Tapadora: Equipo integrado a la llenadora en el cual los envases son cerrados herméticamente
a velocidades que oscilan entre 1.000 y 2.600 unidades por minutos.
Sistema de Inspección de Nivel de Llenado: Equipo con una elevada precisión que rechaza
cualquier envase que no cumpla con los niveles de llenado exigidos por los estándares de calidad
de la empresa.
3.3.2 Pasteurización del Producto
Antes de abandonar el tren de llenado, los envases son sometidos a un proceso de
pasteurización
para
proporcionarle
al
cliente
un
envase
brillante
y
un
producto
microbiológicamente impecable.
Estas máquinas están hechas en forma de túnel a través del cual tienen que pasar las botellas o
latas. Allí son calentadas, lentamente, por medio de agua hasta alcanzar la temperatura de 60 °C.
Luego el producto es enfriado y salen de la pasteurizadora en óptimas condiciones para ser
distribuidas a todas las regiones del país y el exterior.
3.3.3 Empacado del Producto
Es la última etapa del proceso, es realizado por maquinarias automatizadas que permiten
colocar el producto terminado en cajas o bandejas para facilitar el paletizado, almacenamiento y
distribución.
En la Figura 3.2, se presenta el esquema del proceso completo de envasado.
19
Figura 3.2 Proceso de Envasado (EMPRESAS POLAR)
3.4 Procesos de Limpieza y Lavado en el Sector de Envasado
En esta sección se describe el sistema de lavado de botellas retornables y el sistema de limpieza
en sitio CIP, ya que éstos son los procesos que requieren de solución de soda aditivada para su
correcto funcionamiento. Además se describen las características de los agentes de limpieza
utilizados en los mencionados procesos.
20
3.4.1 Sistema de Lavado de Botellas Retornables
La lavadora es el equipo encargado de realizar el lavado de botellas vacías antes de ser llenadas
con cerveza o malta. Este equipo debe garantizar que las botellas retornables puedan ser llenadas
cumpliendo con todas las medidas higiénicas. Después de ser lavadas, las botellas deben estar
libres de gérmenes y agentes microbiológicos, estar libres de residuos, tener un olor neutro, estar
cristalinas y sin burbujas, libres de químicos, no deben quedar goteando y deben tener una
temperatura adecuada para el proceso de llenado
El efecto de limpieza durante el proceso continuo de lavado de botellas está basado en la
combinación de 4 parámetros: El tiempo de contacto, el uso de químicos, la temperatura y el
diseño mecánico. Se logrará una limpieza idónea cuando se cumpla con los 4 parámetros
mencionados anteriormente, en la medida correcta.
Para este proyecto es de particular relevancia el efecto de limpieza del agente químico y su
concentración. El agente químico provisto por la naturaleza es el agua. Debido al bajo efecto de
limpieza que posee, otros agentes químicos deben ser añadidos al agua. Específicamente para el
lavado de botellas, son especialmente usados agentes de carácter alcalino. El efecto de limpieza
aumenta con mayores concentraciones de dicho agente químico alcalino, pero luego disminuye,
si se supera un nivel de concentración conocido como óptimo. Dicho nivel óptimo de
concentración depende del agente químico usado y el grado y naturaleza del sucio.
La lavadora se encuentra ubicada al principio de cada una de las líneas de producción de la
Gerencia de Envasado, luego de las desembaladoras que extraen las botellas vacías de las gaveras
para ser lavadas interna y externamente por la lavadora.
Este equipo consta de una cadena formada por hileras de peines que transportan las botellas en
cestas (o comúnmente conocidas como bolsillos) a través de tanques de remojo con detergente y
agua, seguidos por surtidores que inyectan detergentes y agua a presión.
En Planta los Cortijos se usan dos modelos de lavadora de botellas: una con una capacidad de
lavado de 1440 botellas por minuto y otra de 2312 botellas por minuto.
El lavado de las botellas es un proceso lento y continuo, en la cual cada una permanece
aproximadamente 35 minutos dentro de la máquina. La soda actúa como detergente y ejerce una
fuerte acción sobre los residuos orgánicos disolviéndolos y despegando el sucio de las botellas,
contiene un aditivo especial que evita la formación de espuma, la acumulación de residuos en las
21
paredes de la máquina y la formación de películas y manchas en la paredes de la botella, deja las
botellas brillantes y cristalinas, y reduce al mínimo el arrastre de Soda cáustica por las botellas.
El lavado se realiza por inmersión de las botellas en la solución detergente, e inyectando a
presión la solución en el interior de las botellas. Esta doble acción favorece la eliminación del
sucio más resistente.
Todo el lavado se realiza en caliente para lograr mayor efectividad. La temperatura de los
tanques de lavado aumenta progresivamente hasta alcanzar los 80 º C.
El agua empleada en el lavado es tratada añadiéndole aditivos especiales, evitando así la
corrosión y las incrustaciones en el interior de la máquina y los depósitos calcáreos de las
botellas.
El lavado de las botellas retornables en el interior de la lavadora es un proceso que conlleva
varias etapas, las cuales se explican a continuación:
Carga de las Botellas: Las botellas se trasladan
a la mesa de carga, mediante cintas
transportadoras y son alineadas en filas de 40 o 68 unidades, según el modelo de lavadora a usar.
Las botellas son levantadas y colocadas frente a las cestas por medio de ganchos elevadores que ocasionan
un movimiento rotativo. Las cestas están fijadas a un transportador interno que conduce las botellas por
todo el recorrido interno de la máquina. La Figura 3.3 muestra la mesa de entrada por la cual entrarán las
botellas a la lavadora.
Figura 3.3 Mesa de Entrada para el ingreso de las botellas a la Lavadora. (CERVECERÍA
POLAR C.A.)
22
Preenjuague: Esta etapa tiene la finalidad de remover el grueso de los desperdicios y evitar
que los siguientes tanques se ensucien en exceso, al tiempo que se aclimata el envase para evitar
el choque térmico debido a que las botellas ingresan a temperatura ambiente y el primer tanque se
encuentra aproximadamente a 55 °C. Las botellas reciben la primera ducha externa e inyección
interna de agua, para luego ser sumergidas en los tanques.
Limpieza por inmersión de soda: Después del preenjuague, las botellas pasan sucesivamente
por seis tanques de lavado, en los cuales la concentración de soda cáustica varía. Del tanque 2 al
5 la concentración se encuentra entre 2,2 a 2,6%, y el tanque 6 con un máximo de 1,5%. El nivel
de concentración va bajando progresivamente para que la acción del detergente sea mayor al
comienzo y disminuya a medida que se vaya lavando la botella.
La temperatura aumenta paulatinamente desde 55°C hasta 80ºC, para aumentar su acción
limpiadora, cuidando que no suba más de 82ºC la temperatura, ya que puede deteriorar las
botellas.
Las Figuras 3.4 y 3.5 muestran el interior de la lavadora, observándose con una línea en rojo el
recorrido de las botellas a través de los tanques, en el caso de la Figura 3.4.
Figura 3.4 Interior de una Lavadora. (CERVECERÍA POLAR C.A.)
La botella, al ingresar al tanque, tiene una inclinación que le permite llenarse de líquido y
expulsar todo el aire que contiene. Cuando se encuentra sumergida, la soda cáustica actúa
23
disolviendo el sucio. La botella es inclinada nuevamente, al salir del tanque, con la finalidad de
vaciar todo su contenido y que ingrese vacía al siguiente tanque, donde se repite el proceso.
Figura 3.5 Detalle interno del sistema de tanques de las lavadoras. (CERVECERÍA POLAR
C.A.)
Limpieza por inyección de Soda: Este proceso se realiza en el cuarto y sexto tanque. Las
botellas pasan por inyectores especiales, que rocían su interior con chorros de Soda cáustica
caliente, con el objetivo de eliminar los residuos que aún permanezcan dentro de la botella. En la
Figura 3.6. se muestra el proceso de limpieza por inyección de soda.
Figura 3.6 Proceso de limpieza por inyección de soda cáustica. (CERVECERÍA POLAR C.A.)
24
Enjuague por inmersión de agua: Este proceso se realiza en los dos últimos tanques. Estos
tanques contienen agua, que enfría y enjuaga las botellas, quitándoles todo resto de Soda que
pudiesen tener. Se realiza un enfriamiento progresivo, disminuyendo la temperatura hasta 65°C
en el séptimo tanque y hasta 55°C en el octavo tanque.
Enjuague por inyección de agua: Luego del séptimo y octavo tranque, las botellas pasan por
inyectores que rocían agua en su interior, a su vez que reciben duchas de agua por fuera. Los dos
últimos inyectores son alimentados con agua suave y directa para garantizar el enjuague final. De
esta manera, se eliminan los últimos residuos de Soda mientras se baja la temperatura para
acercarla más a la temperatura ambiente.
Descarga de las Botellas: Después de pasar el enjuague final, las botellas se acercan a la mesa
de descarga. Son desprendidas de la cesta por un mecanismo golpeador, caen por gravedad sobre
unas levas de descarga que las baja y las empuja sobre el transportador que las conduce a la
salida de la Lavadora.
3.4.2. Sistema de Limpieza en Sitio “CIP” (Clean in Place)
Conceptualmente, es limpieza en sitio. Es un sistema de lavado y desinfección de los equipos
involucrados en el sector de Elaboración y Envasado de la industria cervecera y alimenticia, tales
como tuberías, tanques, entre otros. El sistema controla la dosificación de agua, químicos y soda
cáustica a emplear.
Operacionalmente, es un término común para toda empresa del ramo alimenticio y de bebidas y
durante el proceso se someten todos los equipos involucrados a una limpieza basada en efectos
térmicos, químicos, físicos o mecánicos hasta lograr que los mismos se encuentren limpios a
nivel microbiológico y visual.
En la realización de las limpiezas en sitio se permite exterminar, por efecto del detergente, soda
cáustica y temperaturas de 80 °C, microorganismos que pudiesen alterar la calidad de la cerveza.
En el 90 % de los casos en los que una limpieza no da los resultados deseados, la causa es la
forma de realizar la limpieza más no el detergente empleado.
Es importante resaltar que la limpieza de un equipo se debe realizar en forma de circuito
cerrado, no sólo por motivos económicos de ahorro de detergentes, sino también porque el aseo
es más efectivo, ya que se puede mantener circulando el detergente o el biocida el tiempo que se
desee, sin por ello necesitar depósitos de productos excesivamente grandes.
25
Entre los aspectos que pueden reducir significativamente la efectividad de la limpieza CIP se
encuentran:
Presencia de puntos muertos, como los que se tienen en tuberías “T”, donde se pueden

acumular sólidos, constituyendo un refugio para microorganismos.
Válvulas no diseñadas para limpieza CIP que pueden ofrecer puntos para la entrada de

microorganismos.

Equipos de instrumentos no adecuados.

Bridas y uniones de tuberías no adecuadas para este tipo de limpieza ya que permiten la
acumulación de sólidos en pequeñas grietas o ranuras entre los extremos de las tuberías y las
empacaduras de goma.
En la actualidad, el diseño de equipos se realiza en función de garantizar una adecuada limpieza
CIP, sobre todo si se trata de una industria cervecera.
En algunos casos la limpieza CIP debe ser complementada con el desmontaje de piezas que no
se encuentren al alcance de las soluciones de limpieza durante el proceso. De esta manera, las
piezas son limpiadas de forma manual por los trabajadores para garantizar el perfecto aseo de
todos los equipos.
En Cervecería Polar Planta Los Cortijos, todas las piezas susceptibles a acumulación deben ser
desmontadas manualmente para ser limpiadas por parte de un operador.
Según (Quesada, 2001) los componentes fundamentales de una unidad CIP son los
mencionados a continuación:

Tanques para soluciones detergentes, así como tanques de agua reutilizada y limpia.

Bombas de suministro y retorno con el fin de desplazar las soluciones detergentes,
desinfectantes y el agua a la presión y flujo requeridos por el proceso.

Sistema de tuberías, el cual debe ser fijo y formar parte de las instalaciones de la planta. Por
medio de este sistema de tuberías se transportan las soluciones detergentes al equipo a ser
limpiado.

Instrumentación, compuesta por conductímetros en línea y un medidor de flujo, así como
por válvulas neumáticas que hacen posible el control automático del programa de lavado.
26

Controlador PLC, encargado de ejecutar de manera automática el programa de lavado.

Bombas dosificadoras, utilizadas para la adición de químicos concentrados al sistema CIP.

Visores, que permiten observar las soluciones a lo largo del proceso.

Filtros Stainer, ubicados en el suministro y retorno de la estación. Tienen como función
retener cualquier sólido y/o residuo que pueda afectar de algún modo la operación de
lavado.

Rociadores, encargados de suministrar las soluciones de limpieza y desinfección.

Calentadores, en algunos casos las soluciones de limpieza y desinfección deben ser
calentadas para aumentar su poder de limpieza.
3.4.3 Agentes de Limpieza en los Sistemas de Lavado
Los agentes de limpieza tienen las siguientes tareas a realizar, durante el proceso de lavado:

Remover sucios y manchas típicas, como moho, polvo, residuos extraños, óxido y depósitos
orgánicos e inorgánicos.

Remover y matar agentes patógenos y gérmenes que puedan deteriorar la bebida.

Remover los residuos de la bebida que se encontraba en la botella.

Despegar las etiquetas o papeles pegados a la botella.

Prevenir la formación de depósitos de cal en la lavadora y en la superficie de la botella,
provenientes de la soda cáustica y el agua.

Tener una alta capacidad de arrastre del sucio.

Proteger el área final de lavado de reinfección.
La eficacia del lavado está garantizada mediante la admisión del uso de aditivos químicos al
agua ya que incluso en las lavadoras de botellas más elaboradas, el agua por sí sola no es
suficiente para lograr la limpieza completa de las botellas.
La tabla 3.1 provee una visión general de qué agentes químicos se pueden utilizar en base a la
solubilidad de ciertas partículas constituyentes del sucio típico presente en las botellas.
27
Tabla 3.1 Solubilidad de los constituyentes del sucio (Berlin, 2006)
Alcalino
Proteína
Muy
apropiado
Surfactantes
Agentes
Acomplejantes
Posible
Aconsejable como
mezcla en solución
alcalina, para lidiar
con sucios que han
perdido
severamente sus
propiedades
naturales
Posible con
restricciones
Proveen
apoyo
sustancial al
proceso de
limpieza
Muy apropiado
No necesario
Ácido
Oxidante
Grasa
Posible
con
restricciones
No
apropiado
Aconsejable como
mezcla en solución
alcalina, para lidiar
con sucios que han
perdido
severamente sus
propiedades
naturales
Carbohidratos
de bajo Peso
Molecular
Muy
apropiado
Muy
apropiado
No necesario
Posible
Posible
Carbohidratos
con
con
de alto Peso
restricciones restricciones
Molecular
Sales
No
apropiado
Muy
apropiado
Posible
No necesario
Aconsejable como
mezcla en solución
alcalina, para lidiar
con sucios que han
perdido severamente
sus propiedades
naturales
No necesario
Posible con
restricciones
Numerosos estudios han demostrado que la limpieza de botellas en medio alcalino es más
rápida y favorable, en términos de riesgos por corrosión, que la limpieza en medio ácido, además
de ser más conveniente desde el punto de vista de costos. Por esta razón se usa una solución de
soda cáustica, como agente alcalino, para el lavado de botellas.
Sin embargo, no es suficiente el uso de una solución de soda cáustica únicamente. A pesar de
que el efecto de limpieza puede ser clasificado como bueno, otros problemas importantes son
encontrados en relación a las propiedades de la solución de soda cáustica:
28

Alta tensión superficial, que restringe la capacidad de penetración de la solución en el sucio
y las etiquetas.

Despegar las etiquetas toma mucho tiempo.

Los minerales presentes en el agua, como calcio y magnesio, se precipitan.

La capacidad de arrastre de sucio se ve restringida.

Corrosión de la superficie de las botellas.

Los sucios parcialmente saponificados producen espuma, que puede generar problemas.

La remoción de sucios inorgánicos se ve restringida.
Soda Cáustica
Es un compuesto químico, también denominado Hidróxido de Sodio (NaOH) que se utiliza en
forma sólida o en solución, actúa como una base muy fuerte y se disuelve muy bien en agua
liberando calor. El hidróxido de sodio es muy corrosivo y generalmente se usa como una solución
de 50%.
La soda cáustica es uno de los principales compuestos químicos utilizados en la industria. Es
utilizada comúnmente como detergente ya que ejerce una vigorosa acción limpiadora al disolver
residuos orgánicos. También es utilizado comúnmente para procesos de elaboración de celulosa y
papel, procesos de tratamiento de aguas, procesos metalúrgicos y petroleros y procesos químicos
como la obtención de hipoclorito de sodio, obtención de yodo, elaboración de sulfatos, sulfitos y
fosfatos de uso industrial, elaboración de hidróxidos metálicos, entre otras aplicaciones
La soda cáustica compite con otros álcalis, especialmente con el carbonato de sodio, cuando es
usada para control del pH, la neutralización de ácidos residuales, entre otros usos similares.
Comúnmente se selecciona la soda cáustica por su fuerte alcalinidad y su fácil almacenamiento y
manejo.
Aditivos Químicos
Una solución a los problemas que se presentan con el uso exclusivo de una solución de soda
cáustica, se encuentra al añadir un aditivo químico a dicha solución.
29
Los aditivos son usados cuando la solución de soda cáustica o hidróxido de sodio está
disponible en planta. Estos aditivos contienen todos los componentes activos requeridos para ser
añadidos a la soda cáustica.
La adecuada concentración de aditivo a usar depende de la aplicación en particular. El
requerimiento más importante para el lavado de botellas con soda cáustica y aditivo es la
remoción del sucio presente en las mismas. Para poder asegurar esta condición, los aditivos
contienen:

Agentes activos de limpieza (ácidos o sales orgánicas e inorgánicas).

Agentes secuestrantes para la dureza del agua.

Agentes dispersantes.

Agentes desespumantes.

Agentes acomplejantes para descomponer los residuos de etiquetas de aluminio (ácidos
orgánicos).

Agentes Surfactantes.

Agentes acomplejantes para la disolución de minerales contaminantes.
La composición individual de cada aditivo hace la diferencia no sólo en el método de
operación, sino también en la facilidad para ser removido.
El proceso de limpieza está basado en la interacción entre la lavadora de botellas y el agente de
limpieza químico involucrado. Solamente asegurando una perfecta combinación entre ambos se
logrará al alcanzar un óptimo proceso de limpieza en términos de eficacia, costos e higiene.
Agentes Humectantes
Son agentes tensoactivos que agregados al agua reducen su tensión superficial y promueven la
humectación haciendo que el agua penetre más fácilmente en otro material o se extienda más
fácilmente sobre su superficie.
Los agentes tensoactivos han encontrado aplicación práctica como agentes humectantes,
dispersantes, defloculantes, detergentes, emulsificadores, suspensores y solubilizantes. En general
cualquier agente tensoactivo cuenta con estas propiedades pero una de ellas domina sobre las
demás lo cual le confiere su uso en ciertas aplicaciones según la propiedad sobresaliente.
30
Un agente humectante es un tensoactivo que, cuando se disuelve en el agua, hace disminuir el
ángulo de contacto y ayuda a desplazar la fase aérea de la superficie, reemplazándola por otra
líquida.
La acción más importante de un agente humectante es la de disminuir el ángulo de contacto
entre el líquido y la superficie en que se apoya, entendiendo por ángulo de contacto el ángulo que
existe entre la superficie de una gota líquida y la superficie sobre la cual se encuentran. El ángulo
de contacto entre un líquido y un sólido puede variar desde 0°, cuando el líquido moja al sólido
por completo, hasta aproximarse a 180°, cuando la acción humectante es insignificante. El ángulo
de contacto que se forma entre una gota de agua y una superficie grasienta es debido a que este
líquido moja dicha superficie de forma incompleta, pero cuando se coloca la gota de agua sobre
una superficie de vidrio muy limpia, aquélla se extiende espontáneamente, sin existir ángulo de
contacto, por lo que basándose en ese resultado el coeficiente de extensión entre el agua y el
vidrio es elevado o su ángulo de contacto es cero. Si al agua se le añade un agente humectante
apropiado, la disolución se extenderá espontáneamente sobre una superficie, aunque esté
engrasada.
Agentes Secuestrantes
La quelatación se define como la formación de complejos solubles de iones metálicos en
presencia de agentes químicos que normalmente producirían precipitados en soluciones acuosas.
(Calderón, 2006)
Agentes secuestradores o secuestrantes son aquellos compuestos capaces de ligar iones
metálicos de tal manera que no exhiban sus reacciones normales en presencia de agentes
precipitantes. En muchos procesos industriales, la presencia de iones metálicos extraños causa
problemas debido a que pueden tener efectos adversos en la calidad del producto.
La reacción de secuestración pertenece al campo de la química de la coordinación y es
frecuentemente parte de un proceso global en el cual se desea incrementar o inhibir una reacción
influenciada por un ión metálico o alterar la influencia de un ión metálico sobre la estabilidad de
un producto o componente.
Existen tres tipos de agentes secuestrantes que se usan ampliamente en la industria:
polifosfatos, ácidos aminopolicarboxílicos y ácidos hidroxicarboxílicos.
31
CAPÍTULO IV
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
Los procesos industriales pueden ser de distinta naturaleza, pero en general tienen un aspecto en
común, todos dependen del control de ciertas magnitudes, como la temperatura, la presión, el
flujo, entre otros. Con el fin de supervisar la operación de un proceso, recopilar información
referente a los volúmenes de producción y determinar las condiciones inseguras de producción,
se suelen aplicar sistemas de control en los procesos industriales.
La selección y apropiada aplicación de los instrumentos depende de factores como
conocimiento del proceso, conocimiento de distintos principios de medición, interpretación
adecuada de las distintas características dadas por el fabricante, correcta instalación y
mantenimiento.
Un sistema de control es un sistema que compara el valor de una variable a controlar con un
valor deseado y cuando existe una desviación, efectúa una acción de corrección sin que exista
intervención humana. (Harper, 2004).
4.1 Sistemas de Control
Un sistema de control, es un arreglo de componentes físicos relacionados de tal manera que
comandan, regulan o dirigen, a sí mismos o a otros sistemas, mediante la manipulación de una o
más variables de entrada con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, esto es, que la
salida caiga dentro de un rango de valores aceptables, de modo que se reduzcan las
probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados.
Los controladores son sistemas eléctricos o electrónicos que están permanentemente capturando
señales de estado del sistema bajo su control y que al detectar una desviación de los parámetros
prestablecidos del funcionamiento normal del sistema, actúan mediante sensores controladores y
actuadores, para llevar al sistema de vuelta a sus condiciones operacionales normales
de funcionamiento. Un sistema de control controla la salida del sistema a un valor o secuencia
de valores determinados. El objetivo de cualquier estrategia de control es mantener una variable
32
llamada controlada próxima a un valor deseado conocido como punto de ajuste “set-point”. La
variable controlada debe permanecer estable.
Un sistema de control puede ser mecánico, neumático, hidráulico, eléctrico, electrónico o
por computadora (PLC).
4.2 Tipos de sistemas de control de acuerdo al lazo
Existen varios tipos de sistemas de control, de acuerdo al lazo, los cualesse explican a
continuación.
4.2.1 Sistema de control de lazo abierto
Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada y da como resultado una
señal de salida independiente a la señal de entrada, pero basada en la primera. Esto significa que
no hay retroalimentación hacia el controlador para que éste pueda ajustar la acción de control. Es
decir, la señal de salida no se convierte en señal de entrada para el controlado.
4.2.2 Sistema de control de lazo cerrado
Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. Los
sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentación desde un resultado final para ajustar la
acción de control en consecuencia. El control en lazo cerrado es imprescindible cuando un
proceso no es posible de regular por el hombre, producción a gran escala que exige grandes
instalaciones, supervisión permanente de las variables del sistema, rapidez de respuesta y análisis
Este tipo de sistemas es complejo, teniendo gran cantidad de parámetros. La salida se compara
con la entrada y la modifica.
4.3 Otros tipos de Sistemas de Control
Otros sistemas de control, que se derivan de la clasificación hechos por el hombre se
especifican a continuación.
4.3.1 Control en cascada
Un esquema de control en cascada tiene como objetivo fundamental minimizar el efecto de
perturbaciones que pertenezcan al lazo de retroalimentación simple tratando de anticiparse a la
variación de la variable a controlar. Los sistemas de control por realimentación convencional
presentan desventajas en los procesos con grandes retrasos dinámicos o tiempos muertos, donde
33
las perturbaciones no se reconocen hasta que la variable controlada se desvía de su punto de
consigna. Una de las formas de mejorar la respuesta dinámica a cambios en la carga consiste en
utilizar un punto de medida secundario y un controlador secundario, donde el punto de medida
secundario se localiza de tal forma que advierta la condición cambiante antes de que afecte a la
variable controlada primaria.
4.3.2 Esquema de Control en Alimentación Adelantada (Feed Forward)
Un esquema de control en alimentación adelantada también se utiliza para minimizar efectos de
perturbaciones. La alimentación adelantada corrige las variaciones de perturbaciones, externas al
lazo de retroalimentación simple, antes de que éstas afecten a la variable a controlar.
El controlador asociado a este tipo de esquema está fundamentado en el conocimiento
matemático del proceso, lo cual representa su mayor debilidad pues el buen desempeño del
esquema dependerá directamente de la calidad del modelo disponible.
La variable a controlar no es medida, pues lo que se desea es minimizar el efecto de la
perturbación. Debido a que esto, es preferible acompañarlo por un lazo en retroalimentación
simple que comprueba constantemente el valor de dicha variable y realice correcciones en caso
de que otro tipo de perturbaciones la aparten de su valor de referencia.
4.3.3 Esquema de Control de Relación
Hay numerosos procesos químicos en los cuales la relación entre dos flujos es una variable que
debe ser mantenida en un valor particular de forma tal que la eficiencia de los procesos alcance
valores óptimos. Por tal razón, surge la necesidad de plantear un esquema de control que se
utilice para controlar la relación entre dos flujos, en el cual ambos deben ser medidos pero sólo se
requiere manipular uno para lograr el objetivo deseado.
Existen dos configuraciones posibles. En una primera configuración, se miden ambos flujos, se
llevan a un elemento que proporcione la relación entre ellos, con lo cual se obtiene la relación
medida, se compara ésta con la relación deseada (referencia) y se manipula uno de los flujos. En
la segunda configuración, se miden ambos flujos, se multiplica el flujo no manipulado por la
relación deseada, con lo cual se obtiene la referencia para un controlador de flujo que manipulará
el otro flujo de forma tal de obtener el resultado deseado.
34
En ambos casos, se debe medir el flujo de ambas corrientes, siendo manipulada sólo una de
ellas, cuya escogencia dependerá del proceso en particular. La corriente no manipulada se
denomina corriente salvaje.
4.3.4 Esquema de Control Selectivo Override
Este es un tipo de esquema de control selectivo con el cual es posible controlar más de una
variable teniendo una sola variable manipulada, para lo cual se transfiere la acción de control de
un controlador a otro según sea la necesidad. Se usan cuando existen más variables controladas
que manipuladas, utilizando un selector que escoja la variable de proceso apropiada de entre un
número de medidas disponibles. Los selectores pueden basarse tanto en múltiples puntos de
medida, múltiples elementos finales de control o múltiples controladores. Es utilizado para evitar
que algunas variables puedan alcanzar límites peligrosos, inferiores o superiores, que puedan
perjudicar el buen funcionamiento del proceso. Para ello se utilizan ciertos tipos de switches, el
HSS (High Selector Switch) o selector de alta y el LSS (Low Selector Swich) o selector de baja,
los cuales se utilizan para evitar que una variable pueda exceder de un valor máximo o mínimo,
respectivamente.
4.4 Elementos de un sistema de Medición y Control
En un proceso se realizan mediciones con la finalidad de obtener valores para las condiciones
actuales del mismo y hacer que la información obtenida esté disponible en los formatos
necesarios para el sistema de control, para los operadores del proceso y cualquier otra persona
que los necesite conocer.
Cuando se habla de variable de proceso o variable medida se trata de la condición del proceso
que se va a determinar y dichas variables se dividen en medidas continuas y medidas discretas.
En la mayoría de las aplicaciones es necesario realizar medidas continuas, por ejemplo la
medición de nivel del líquido en un tanque, mientras que las medidas discretas encierran una
decisión sí/no, por ejemplo un interruptor de nivel que indica la presencia o ausencia de líquido
en el lugar en que dicho interruptor de nivel se encuentra instalado.
Las medidas continuas pueden necesitar un procesamiento de la señal. Los componentes de un
instrumento de medición continua típica son los siguientes:
35
4.4.1 Transductor
Según la Sociedad de Instrumentación Sistemas y Automatización de Norteamérica (ISA) un
transductor es un dispositivo que recibe energía de un sistema, y proporciona energía, ya sea del
mismo tipo o de un tipo diferente a otro sistema, de forma que ciertas características requeridas
de la energía de entrada aparezcan en la salida. Ejemplos de transductores son un relé, un
elemento primario, un transmisor, un convertidor I/P), entre otros. El término transductor es muy
amplio, debido a que muchos instrumentos pueden ser clasificados como transductores, es por
esto que dicha expresión sólo debe ser empleada cuando un instrumento no caiga específicamente
en alguna de las categorías que se definen a continuación. Generalmente los transductores
transforman la señal recibida en una señal eléctrica o neumática, mucho más fácil de medir y
transmitir.
4.4.2 Elemento Primario o Sensor
Relaciona la señal que produce con la variable de proceso de interés. En la actualidad se
utilizan sensores de tipo eléctrico analógico principalmente y la señal es en forma de voltaje, de
resistencia, de capacitancia o cualquier otra cantidad eléctrica. Desde la década de los setenta la
fracción de sensores digitales ha crecido de manera considerable, eliminando la necesidad de
conversión analógico – digital. Los sensores se clasifican en intrusivos, cuando necesitan estar en
contacto físico directo con el cuerpo o material al cual se le va a realizar la medición, invasivos,
los cuales a parte de ser intrusivos pueden modificar significativamente la dinámica del proceso;
además existen los sensores no intrusivos, los cuales no necesitan estar en contacto físico directo
con el cuerpo o material al que se le va a realizar la medición.
4.4.3 Procesamiento de Señal
En la mayoría de los casos la relación entre la señal que proviene de un sensor y la variable de
proceso es no lineal. Por esta razón se requiere linealizar la salida del instrumento de medida. Por
otra parte, también se puede dar la situación de que la señal de salida del sensor se vea afectada
por otras variables, por lo que dichas variables adicionales deben ser medidas para compensar su
influencia en la señal del sensor.
4.4.4 Transmisor
La señal procedente del instrumento de medida debe ser transmitida hasta cierta distancia. Los
transmisores son instrumentos que captan la variable medida a través de un sensor, y la
36
convierten en una señal estándar para su transmisión, la cual es sólo función de la variable
medida. Los transmisores neumáticos envían una señal de salida en forma de aire a presión, la
cual varía linealmente con la señal de salida y el estándar de transmisión es una presión
comprendida entre 3 y 15 psig. Los transmisores eléctricos pueden ser analógicos o inteligentes.
La señal estándar para la transmisión eléctrica de variables de proceso es el lazo de corriente de 4
a 20 mA y puede transmitir la señal a distancias de 1 km o más, teniendo además una mayor
velocidad de respuesta que los transmisores neumáticos. Finalmente se cuenta con transmisores
digitales, en los cuales la variable de proceso es transmitida digitalmente y codificada de acuerdo
a un protocolo de comunicación. Este último tipo de transmisores pueden operar en un alto rango
de medición y existe la posibilidad del cambio del rango de medición sin necesidad de recalibrar
el instrumento, poseen una excelente exactitud y proveen un ahorro en costos por cableado.
4.4.5 Receptor
Es el nombre genérico que se le da al instrumento encargado de recibir las señales enviadas por
los transmisores. Desde este punto de vista, los registradores, controladores, e indicadores pueden
ser instrumentos receptores, si los mismos están acoplados a un transmisor.
4.4.6 Indicador
Es un instrumento utilizado para mostrar visualmente el valor presente de una cantidad medida.
Puede ser de tipo analógico, disponiendo de un índice o aguja, y de una escala graduada en la que
puede leerse el valor de la variable directamente en unidades de ingeniería. Actualmente es más
utilizado el indicador digital, el cual muestra un valor en forma numérica con dígitos.
4.4.7 Registrador
Es un instrumento que registra con un trazo continuo o a puntos el valor de una variable en
función de otra (típicamente en función del tiempo). La información registrada es utilizada para
análisis posteriores. Son muchos los tipos de registradores, pueden ser circulares o de gráfico
rectangular. Los registradores pueden grabar una o más señales. En la actualidad existen
registradores electrónicos, los cuales graban la información en memoria no volátil, para luego
descargarla en un computador para su graficación y análisis.
4.4.8 Convertidor
Se utiliza para cambiar de una señal estándar a otro tipo de señal estándar. Básicamente existen
dos tipos de convertidores: los convertidores P/I convierten una señal de entrada neumática (3 a
37
15 psi) a una señal eléctrica (4 a 20 mA), y los convertidores I/P que convierten la señal eléctrica
en una señal neumática. Los convertidores se utilizan en situaciones en las cuales existe
instrumentación neumática en campo, pero el sistema de control es electrónico; algunas válvulas
de control también utilizan señales neumáticas en lugar de señales eléctricas.
4.4.9 Controlador
Es un dispositivo que regula la variable controlada (presión, nivel, temperatura, etc.)
comparándola con un valor predeterminado o punto de consigna y ajustando la salida de acuerdo
a la diferencia o resultado de la comparación a fin de ejercer una acción correctiva de acuerdo
con la desviación.
La variable controlada la puede recibir directamente como controlador local, o bien
indirectamente en forma de señal neumática, electrónica o digital que proviene de un transmisor.
Los controladores son utilizados únicamente para esquemas de control regulatorio. También se
utilizan para realizar estrategias de control secuencial. Cuando se utilizan para estrategias de
control secuencial, reciben el nombre de controladores de lógica programable (PLC de las siglas
en inglés).
A continuación se hace una descripción breve del esquema de funcionamiento de algunos
controladores de uso muy difundido en la industria.
Controlador todo o nada (On-Off):
En este tipo de controladores, la salida varía entre dos posiciones extremas (todo o nada),
dependiendo de si la variable del proceso es mayor o menor al Set Point. Este controlador suele
tener una banda diferencial o zona neutra dentro de la cual la salida se mantiene en su valor
actual. La banda diferencial permite minimizar la frecuencia de oscilación de la salida pero
aumenta la amplitud de la misma. Tanto el SP como la banda diferencial son parámetros
ajustables en el controlador todo o nada. Este controlador es útil solo si el proceso tiene una
velocidad de reacción lenta y posee un tiempo de retardo mínimo. Se caracteriza porque las dos
posiciones extremas de la válvula permiten una entrada y salida de energía al proceso ligeramente
superior e inferior respectivamente a las necesidades de la operación normal.
Control flotante de velocidad constante:
38
Este es un caso de control todo o nada en que el elemento de acción final no se mueve
agresivamente entre sus dos posiciones extremas, sino que lo hace lentamente a una velocidad
constante, independientemente del valor de la señal de error. Estos controladores también suelen
incorporar un mecanismo de ajuste de la banda diferencial o zona neutra dentro de la cual la
salida del controlador no varía. Es importante decir que en este caso el elemento de acción final
puede estar en posiciones intermedias entre sus valores máximo y mínimo.
Control proporcional de tiempo variable:
Este es otro caso de control todo o nada en el cual la posición promedio del elemento de acción
final varía proporcionalmente con la señal de error dentro de un marco de tiempo prestablecido,
es decir, el tiempo en On más el tiempo en Off de la salida es constante, pero la relación entre
dichos tiempos varía en forma proporcional a la señal de error. A este tipo de control también se
le llama control por ciclos y se utiliza sólo con elementos de acción final eléctricos. En estos
controladores se pueden ajustar el tiempo de duración del ciclo de control y la denominada banda
proporcional (BP) necesaria, la cual representa el porcentaje de variación de la variable
controlada, para provocar una variación entre sus dos posiciones extremas del elemento de acción
final.
Control de salida continua:
En este esquema de control, la salida del controlador es una función continua en el tiempo y
varía de acuerdo a la señal de error y a un algoritmo de control prestablecido. Dentro de esta
clasificación existen distintos tipos, los cuales se presentan a continuación.

Controlador proporcional: En este caso la salida del controlador varía continuamente y en
forma proporcional a la señal de error dentro de la banda proporcional. Fuera de la banda
proporcional, el elemento de acción final se mantiene en una de sus dos posiciones
extremas. Generalmente, la banda proporcional de un controlador varía entre 1 y 500%. Si
la ganancia es positiva, se dice que el controlador es de acción directa, y si es negativa, se
dice que es de acción inversa. En un controlador de acción directa a medida que la variable
de proceso aumenta, la salida del controlador aumenta, al contrario sucede en un
controlador de acción inversa. Una característica indeseada de los controladores
proporcionales es el offset o error en estado estacionario, el cual es una señal de error la cual
39
no puede ser corregida por el controlador proporcional, y ocurre cuando se presenta una
variación en la carga del proceso.

Controlador proporcional integrativo (PI): En este caso el algoritmo de control incorpora un
componente que integra la señal de error en el tiempo, de modo de eliminar el offset a la
salida del controlador. El tiempo de acción integral es el intervalo de tiempo en el cual, ante
una señal de entrada en escalón, la parte de la señal de salida debida a la acción integral,
iguala a la parte debida a la acción proporcional.

Controlador proporcional-integrativo-derivativo (PID): En este caso se ha añadido un
componente derivativo a la acción de control, además del componente que integra la señal.
El componente derivativo actúa de tal manera que produce una salida de acuerdo a la
velocidad de variación de la señal de error, es decir, proporcional a la derivada del error en
el tiempo. El tiempo de acción derivada se define como el intervalo de tiempo que se
necesita para que la señal de salida debida a la acción derivativa se iguale a la señal de
salida debida a la acción proporcional, para una entrada en rampa.
4.4.10 Elementos de acción final
Los elementos de acción final son los instrumentos encargados de cambiar el valor de la
variable de control (control value, CV) o variable manipulada para ejercer el control sobre la
variable de proceso. Es decir, el elemento de acción final recibe la señal del controlador y actúa
sobre el proceso. Ejemplos de elementos de acción final son válvulas para control de flujo,
tiristores para control de corriente eléctrica, motores de paso para control de posición. Dentro de
los elementos finales de control se tienen las válvulas de control, los elementos finales
electrónicos (amplificador magnético saturable, rectificadores controlados de silicio, válvula
inteligente), bombas dosificadoras, actuadores de velocidad variable y relés.
4.4.11 Interruptores de límite
Son instrumentos que captan el valor de cierta variable de proceso, y cambian de estado cuando
dicha variable excede cierto valor. Por ejemplo, un flotante en un tanque, el cual efectúa el cierre
de la válvula de entrada de fluido al tanque, puede ser considerado un interruptor de límite. A
veces los interruptores de límite se pueden utilizar como controladores “ON/OFF”.
40
4.5 Características y Propiedades de Instrumentos de Medición de Variables de Proceso
Para la correcta selección de los instrumentos a ser instalados en un proceso, es necesario
conocer sus diferentes características.
4.5.1 Características relacionadas con el rango
Corresponde a aquellas relacionadas con la banda de valores de la variable medida. A
continuación se presentan las características más importantes.
Rango de medición (range)
Es el espectro de valores de la variable medida comprendido entre dos límites, dentro de
los cuales, es recibida, transmitida, o indicada la señal. El rango de medición debe ir expresado
en unidades de la variable medida, aun cuando en algunos casos también se puede especificar el
rango de la variable recibida o transmitida. Al límite alto del rango de medición se le denomina
rango superior (RS), mientras que al límite bajo del rango de medición se le denomina rango
inferior (RI). Un instrumento no necesariamente puede ser calibrado en un rango de medición
único y puede ser multirango.
Alcance (span)
El alcance del instrumento se define como el RS menos el RI.
Alcance = RS – RI
(4.1)
Rango con cero elevado
Cuando el cero de la variable medida está por encima del RI, se dice que el instrumento
tiene el rango con el cero elevado o que tiene elevación de cero
Rango con cero suprimido
Cuando el cero de la variable medida está por debajo del RI, se dice que el instrumento
tiene el rango el cero suprimido o que tiene supresión de cero.
41
Variabilidad del rango (rangeability)
La variabilidad del rango de un instrumento, se define como la relación entre el valor máximo
que puede medir y el valor mínimo que puede medir.
4.5.2 Características estáticas de los instrumentos
Las características estáticas de un instrumento son aquellas que exhibe el mismo en estado
estacionario, es decir, cuando la variable medida se ha estabilizado en un valor y permanece
invariante en el tiempo.
Al final de la etapa de fabricación de un instrumento y durante la etapa de funcionamiento del
mismo, se hace necesario la determinación, en el primer caso, y la comprobación, en el segundo,
de las características estáticas de un instrumento.
Exactitud (accuracy)
Es una medida de conformidad de un valor indicado, transmitido o registrado, a un valor ideal o
estándar. Muchos fabricantes de instrumentos incluyen en el valor de exactitud, los errores por
histéresis, banda muerta, repetibilidad y linealidad de un instrumento.
La información suministrada por el fabricante de un instrumento sobre la exactitud de un
instrumento generalmente es dada a la temperatura y presión de referencia. Si el instrumento de
medida se usa a otras condiciones la exactitud se ve afectada. Por lo general los fabricantes
proporcionan información de cómo se afecta la exactitud cuando las condiciones de uso se
desvían de las condiciones de referencia, pero en pocas ocasiones se pueden eliminar por
completo los efectos de estas desviaciones sobre la precisión.
Precisión o repetibilidad (repeatability)
La precisión de un instrumento, es la capacidad para indicar valores idénticos, bajo el mismo
valor de la variable medida y en las mismas condiciones de servicio (mismo sentido de
variación).
Banda muerta (dead band)
Es el rango de valores dentro del cual puede variar la variable medida (señal de entrada), tal que
no se producen variaciones a la salida del instrumento.
42
La banda muerta se mide al momento de ocurrir un cambio de dirección en el sentido de
variación de la variable medida.
Histéresis
Es la diferencia máxima entre los valores indicados por un instrumento, para un mismo valor
cuando se recorre la escala en ambos sentidos y para ciclos consecutivos.
Resolución
Es el mínimo intervalo entre dos valores adyacentes que pueden ser distinguidos el uno del
otro.
Linealidad
Es la proximidad con que la curva de respuesta de un instrumento (salida en función de la
entrada), se asemeja a una línea recta. Usualmente se mide la no linealidad, y se expresa como
linealidad.
Deriva (drift)
Es la máxima variación experimentada a la salida de un instrumento, durante un período de
tiempo determinado, cuando la entrada se mantiene a un valor constante durante dicho período.
La deriva generalmente se expresa en función del span.
Estabilidad
La estabilidad se refiere a la máxima variación experimentada por alguna de las características
del instrumento con respecto a una variable externa al instrumento, la cual en términos generales
no puede ser controlada.
Sensibilidad
Es la relación que hay entre la variación experimentada por la salida de un instrumento, y la
variación a la entrada causante del cambio.
4.5.3 Características dinámicas
Las características dinámicas de un instrumento se refieren al comportamiento del mismo
cuando la entrada o variable medida, está cambiando en el tiempo.
Para la determinación de las características dinámicas de un instrumento, típicamente se somete
al mismo a una entrada tipo escalón, y se estudia el comportamiento de la salida en el tiempo.
43
La naturaleza del material de proceso altera las características dinámicas del instrumento, ya
que por lo general están especificados para materiales de referencia como el agua, el aire, etc.
El impacto principal de dinámicas de medida no favorables se ve reflejado en el rendimiento de
sistemas de control en lazo cerrado. A continuación se señalan las características dinámicas de los
instrumentos.
Tiempo muerto
Es el tiempo transcurrido desde el inicio de un estímulo a la entrada del instrumento, hasta que
existe un cambio observable a la salida. Una parte del tiempo muerto se debe a la presencia de
una banda muerta en el instrumento.
Tiempo de respuesta al escalón
Es el tiempo transcurrido desde un cambio en la entrada (tipo escalón), hasta que la salida
alcance un porcentaje específico del valor en estado estacionario. Usualmente este porcentaje
suele estar entre 90% y 99%.
Tiempo de establecimiento
Es el tiempo transcurrido después del inicio de un estímulo a la entrada (escalón), hasta que la
salida se estabiliza dentro de una banda alrededor del valor final (usualmente 2%, o también se
puede utilizar la banda de exactitud).
Tiempo de elevación
Es el tiempo que tarda la salida en recorrer, ante un cambio tipo escalón en la entrada, dos
límites prestablecidos del valor final o de estado estacionario. Por ejemplo, el tiempo de
elevación 10-90 es el tiempo que tarda la salida en viajar desde un valor al 10% del valor final
hasta el 90% del valor final.
Velocidad de respuesta
Es la rapidez a la que el instrumento responde a cambios en la cantidad medida. Usualmente se
determina sometiendo a la entrada a un cambio tipo escalón, y midiendo el cambio a la salida
experimentada durante el tiempo de elevación.
Constante de tiempo
44
Es el tiempo que tarda la salida en recorrer el 63% del valor final, ante un cambio tipo escalón
en la entrada. El hecho de que se indique la constante de tiempo de un instrumento, no indica que
el mismo responda como un sistema de primer orden.
4.6 Criterios de Selección de Instrumentos
La selección de un instrumento de medición requiere realizar un análisis basado en las
siguientes consideraciones:
Intervalo de medida: El intervalo de medida requerido para la variable medida debe situarse
por completo dentro de la zona de funcionamiento del instrumento.
Rendimiento: Es necesario estudiar algunas medidas como precisión, repetibilidad, entre otras,
dependiendo de la aplicación específica del instrumento. Si se contempla la utilización en lazo
cerrado se debe incluir la velocidad de respuesta en el análisis.
Seguridad: El fabricante suele proporcionar datos a varias condiciones de referencia. La
experiencia previa con el instrumento de medida dentro de la empresa que adquiere el
instrumento en ocasiones puede ser importante.
Materiales de Construcción: El instrumento debe resistir las condiciones de proceso a las que
va a ser expuesto, como temperatura de operación, presiones de operación, corrosión y abrasión.
Primer uso: Podría ser necesario el entrenamiento del personal de mantenimiento y al compra
de material de repuesto para la primera instalación en la planta del instrumento de medida.
Potencial para liberar materiales del proceso al medio ambiente: Cuando el fluido de
proceso es corrosivo y tóxico es sumamente importante las consideraciones de exposición, tanto
instantáneas como a largo plazo.
Acceso Físico: Después de la calibración el personal de mantenimiento debe tener acceso físico
al instrumento de medida para calibración y mantenimiento. De ser necesario instalar estructuras
adicionales, se deben incluir en los costos de instalación.
Coste: Existe dos tipos de coste, los costes iniciales de compra e instalación, también llamados
costes de inversión y los costes recurrentes o gastos de operación, que incluyen aspectos como el
mantenimiento de los instrumentos, calibración, consumibles y cualquier otro gasto necesario
para mantener los instrumentos en servicio y buen estado.
45
4.7 Medida de Caudal
El caudal se define como volumen por unidad de tiempo en condiciones específicas de
temperatura y presión y por lo general se mide utilizando medidores de desplazamiento positivo o
de velocidad.
Los medidores de desplazamiento positivo se refieren a dispositivos en que el flujo se divide en
volúmenes aislados medidos, en el que el número de llenado de estos volúmenes es
contabilizado, a diferencia de los medidores de velocidad, por donde el material pasa sin dividirse
en cantidades aisladas, siendo un elemento primario de medición el que detecta el paso del
material y activa un elemento secundario.
Si se desea medir caudal con propósitos de contabilizar producción se debe compensar la
medición por efectos de variación de temperatura y presión del fluido, ya que el volumen que
ocupa cierta masa de fluido depende de la densidad del mismo, la cual a su vez depende de la
temperatura y presión.
En la Tabla 4.1 se muestran algunos sensores de adquisición de data comunes para el flujo.
Tabla 4.1 Elementos Primarios de Medición de Flujo Comunes (Perry, 2001)
Equipo
Comentarios
Se basa en la colocación de una restricción de caudal de área fija (un
Medidores de
Orificio
orificio) en la tubería que transporta el fluido, la cual origina una caída de
presión que se puede relacionar con la velocidad de caudal. . Funciona
correctamente para régimen turbulento y ocasiona una pérdida
permanente de carga que debe ser vencida por la maquinaria de bombeo.
Funciona con el mismo principio que la placa orificio. Es recomendado
para medir caudales muy grandes, donde las pérdidas de energía sean
Medidor Venturi
importantes económicamente, ya que proporciona una mejora en las
pérdidas
de
energía,
respecto
a
la
placa
orificio.
Presenta un costo más elevado, pero a su vez una reducción en los costos
de operación.
46
Está conformado por un tubo vertical calibrado en forma de huso en el
Rotámetro
cual un flotador cambia de posición con la variación de caudal a través
del tubo, mientras que si el caudal es fijo, el flotador permanece
estacionario.
Una rueda de turbina se sitúa en una tubería donde hay un fluido en
circulación. La velocidad de rotación de la rueda de turbina depende de la
Medidor de
Turbina
velocidad de flujo del fluido. Se encuentra disponible para una amplia
variedad de caudales, abarcando desde 0,1 hasta 30000 gpm para
líquidos. La caída de presión a lo largo del medidor está alrededor de 3 a
10 psi para el máximo caudal.
Se basa en el derramamiento que ocurre al formarse un remolino,
Medidores de Flujo
por derramamiento
en remolino
cuando un fluido pasa sobre un objeto no hidrodinámico. La velocidad de
formación de remolinos es directamente proporcional a la velocidad de
flujo volumétrico. Si el número de Reynolds es superior a 10000 la
precisión del instrumento se mantiene.
Reciben ondas que surgen cuando varía la velocidad de flujo y se basan
en retrasos de tiempo variables de dichas ondas. Existen dos técnicas para
medir el flujo, según la limpieza del líquido. La primera utiliza dos
Caudalímetros por transductores instalados en la tubería y miden la diferencia entre la
ultrasonido
velocidad a la que viaja el sonido a dirección contraria al flujo. La
segunda requiere que el líquido presente partículas o burbujas
diseminadas que viajen a la velocidad del líquido y reflejen las ondas
sonoras.
Se basan en la Ley de Faraday de la inductancia electromagnética. Se
requiere un valor mínimo de la conductividad del fluido y la presión de
Caudalímetros
sólidos no disueltos o múltiples fases puede afectar la precisión de la
magnéticos
medida. Este tipo de medidores es muy preciso a los largos rangos de
caudal. Son utilizados típicamente para medir fluidos viscosos y
productos químicos muy corrosivos.
47
Este tipo de medidores usan un tubo vibrante en el cual se puede crear y
Caudalímetros
másicos de Coriolis
medir una aceleración de Coriolis a un fluido en un lazo de caudal. Se
pueden utilizar para cualquier tipo de líquidos. Es más costoso que los
volumétricos y varían en rango de diámetro desde 1/16 hasta 6 pulgadas.
Debe instalarse de forma que permanezca lleno de fluido.
4.8 Medida de Nivel
Se puede definir como la determinación de la entrecara entre dos fluidos, separables por
gravedad, con respecto a un plano de referencia fijo. Comúnmente se realiza la medida de
entrecara entre un líquido y un gas.
Los dispositivos de nivel se clasifican según las siguientes bases: visuales, activados por
flotador, de desplazador, de carga y un grupo combinado que depende principalmente de las
características del fluido.
En la Tabla 4.2 se muestran algunos sensores de adquisición de data comunes para el flujo.
Tabla 4.2 Elementos Primarios de Medición de Nivel Comunes (Perry, 2001)
Equipo
Dispositivos
activados por flotador
Medidores de
flotador de cadena o
cinta
Mecanismo de
palanca y eje
Comentarios
Se caracterizan por un medio flotante que queda suspendido en la
entrecara de los dos fluidos. Se limitan casi siempre a las entrecaras
líquido-gas.
El flotador se conecta a un mecanismo indicador por medio de una
cadena o cinta flexible. Se emplean en tanques de almacenamiento de
gran tamaño instalados al aire libre.
Se utilizan con frecuencia en depósitos presurizados. Constan de un
flotador mecánico hueco y una palanca conectada a un eje giratorio.
48
Están activados por medio de un flotador que transmite el
Dispositivos
movimiento del mismo por medio de un acoplamiento magnético. El
magnéticos acoplados flotador y el tubo guía se producen en variedad de materiales que
resisten la corrosión y soportan altas presiones o vacío.
Emplean la carga hidrostática como medición del nivel. La medición
Dispositivos de carga exacta exige en conocimiento preciso de las densidades de ambos
fluidos, el de fase pesada y el de fase ligera.
Reduce notablemente las restricciones en la ubicación del elemento
Sistemas de tubo de
burbujas
de medición. Se emplea un regulador de diferencial constante para
mantener un gasto uniforme de gas y reducir las variaciones en la caída
de presión. Se utilizan en líquidos corrosivos o viscosos, líquidos
sujetos a congelación o con sólidos arrastrados.
La conductividad y la constante dieléctrica se utilizan para distinguir
Métodos eléctricos
entre dos fases. Las mediciones de nivel basadas en la capacitancia se
basan en el hecho de que la capacidad eléctrica entre 2 electrodos varía
en función de la constante dieléctrica del material que los separa.
Los sensores de nivel de punto fijo basados en la diferencia de
conductividad
Métodos térmicos
térmica
entre
dos
fluidos
constan
de
una
termorresistencia calentada eléctricamente y que se inserta dentro del
depósito.
La
resistencia
eléctrica
aumenta
al
disminuir
la
conductividad térmica del fluido.
Se trata de un medidor de nivel de punto fijo basado en las
características de la propagación sónica, para detectar una entrecara
Métodos sónicos
líquido-vapor. Emplea un transmisor y un receptor piezoeléctricos.
4.9 Análisis Conductímetro
Las soluciones de electrolitos en disolventes ionizantes, como por ejemplo el agua, conducen
una corriente cuando se aplica un potencial eléctrico a los electrodos sumergidos en la solución.
49
La conductancia es una función de las concentraciones iónicas, la carga iónica y la movilidad de
los iones.
Es adecuado realizar mediciones de conductancia cuando se desea conocer la concentración de
un solo electrolito fuerte en disoluciones diluidas. Si las concentraciones son mayores, la
conductancia se hace una función compleja no lineal de la concentración y en ese caso se
requiere una calibración adecuada para mediciones cuantitativas.
4.10 Válvulas
Las válvulas son dispositivos que tienen por finalidad regular, interrumpir y restablecer la
circulación de un fluido por una tubería. De igual manera, son utilizadas para impedir que existan
flujos inversos en tuberías, que pueden afectar ciertos instrumentos que se encuentren aguas
arriba de la tubería. Las válvulas pueden ser utilizadas además como dispositivos de seguridad
para estrangular fluidos que se desplazan por tuberías, para alivio de presión en tanques de
almacenamiento, reactores, tuberías, entre otros equipos, que pueden encontrarse a presiones
superiores que la presión máxima para la cual fueron diseñados.
De manera general, las válvulas son usadas con el objetivo de cumplir con un régimen de flujo
a lo largo de una tubería o para controlar ciertas variables como temperatura, presión, caudal,
nivel de líquido en un tanque, entre otras, para cumplir con especificaciones o garantizar la
seguridad de los equipos y operadores de la planta.
Las válvulas de control son dispositivos de control automático que sirven para modificar el
caudal del fluido al valor que especifica el controlador. Constan de una válvula, un actuador y
posiblemente uno o más dispositivos de control de la válvula.
El vástago de la válvula es la varilla, eje o tubo que conecta el actuador con el dispositivo de
cierre. Según el tipo de diseño de las válvulas, en cuanto al recorrido del vástago, las válvulas se
clasifican en: Globo y ángulo, mariposa, bola, tapón y multipaso.
El actuador de la válvula es el dispositivo que aplica la fuerza necesaria para lograr que el
miembro de cierre de la válvula se mueva. Los actuadores deben ser capaces de vencer las
fuerzas de la presión y de los caudales del proceso y proporcionar la fuerza de asiento. Los
actuadores suelen proporcionar una fuerza de seguridad o fallo, ya que en el caso de que haya una
falla en el suministro de energía, deben colocar la válvula en una posición segura predeterminada,
por lo general totalmente abierta o totalmente cerrada.
50
Los actuadores se clasifican según su fuente de energía, encontrando actuadores neumáticos
cuando son movidos por presión de aire, hidráulicos cuando son movidos por aceite hidráulico y
por último se encuentran también actuadores eléctricos. Es importante señalar que las válvulas
con posicionador manual no son por definición válvulas de control automático, pero pueden estar
involucradas en el control de procesos.
51
CAPÍTULO V
MARCO METODOLÓGICO
En este capítulo se describe de forma detallada la metodología empleada en la realización de
este proyecto. Éste fue ejecutado en 5 fases principales. La primera fase se correspondió con el
estudio del proceso de elaboración y envasado cervecero, donde se hizo especial énfasis en el
análisis de los procesos que utilizan soda aditivada, los cuales son el lavado de botellas
retornables en las líneas de envasado y la limpieza en sitio CIP de todos los equipos y tuberías de
la planta. En esta fase se realizó una investigación de los procesos en el portal interno de
Empresas Polar, así como investigación bibliográfica y visitas en campo. La segunda fase
correspondió con el estudio de la situación actual, referida específicamente al sistema de
preparación de la soda aditivada. En esta fase se realizó investigación bibliográfica y en el portal
de Empresas Polar, con la finalidad de comprender a fondo el proceso. Se realizó además un
adiestramiento de los equipos pertenecientes al sistema de preparación de la solución en campo y
del sistema como tal. Seguidamente se procedió a extraer data de SAP, referida a los resultados
de la preparación de la mencionada solución a través del tiempo y el posterior análisis de dicha
data, en cuanto a consumo de químicos, tiempo de preparación y horas-hombre empleadas. La
tercera fase correspondió al levantamiento de propuestas de mejora al sistema de preparación de
soda aditivada. En esta etapa se levantaron cinco propuestas de mejora de distinta complejidad y
costos, realizando un estudio de las mismas, en cuanto a las ventajas y desventajas aportadas por
cada una de ellas, así como la selección de la propuesta más viable desde el punto de vista de las
necesidades y posibilidades de la empresa. Además se levanto un procedimiento para la empresa,
relacionado con la forma de realizar el inventario de consumo de soda cáustica y aditivo químico
para cada semana de producción así como la carga de dichos datos en el sistema SAP. La cuarta
fase correspondió con las pruebas en campo y en el laboratorio de las concentraciones obtenidas
en la solución de soda aditivada con la modificación implementada en el método de preparación.
Se realizó el análisis de los datos obtenidos. Finalmente, la quinta etapa correspondió con el
levantamiento de un procedimiento para la carga de consumo de los químicos empleados en la
preparación de la soda aditivada en SAP, para cada período de producción. Dicho procedimiento
52
no existía en la planta y es de vital importancia que el mismo se realice de la forma correcta, de
manera que los inventarios correspondientes al consumo de dichos químicos por cada área de la
planta concuerden con el nivel físico de los tanques involucrados. Para el cumplimiento de esta
fase se procedió a realizar entrevistas al personal encargado de llevar a cabo el mencionado
procedimiento e investigación de documentos existentes en el portal interno de Empresas Polar.
5.1 Revisión Bibliográfica y de Documentos Internos de la Empresa
Se realizó una investigación del tema de trabajo, así como de los procesos relacionados con él
dentro de la planta. Se estudiaron instructivos y procedimientos extraídos del portal interno de
Empresas Polar, relacionados con los procesos de Elaboración y Envasado en Cervecería Polar.
Se hizo especial relevancia en el estudio del proceso de lavado de botellas retornables, el cual
es un subproceso del proceso de Envasado. La razón por la cual se hizo hincapié en el lavado de
botellas retornables es porque es el proceso que representa un mayor consumo de soda aditivada
en la planta. También se estudio con detenimiento el proceso de limpieza en sitio CIP, que
representa el segundo consumo de soda aditivada en la planta.
Se realizó investigación bibliográfica referente a los agentes de limpieza utilizados en las
plantas cerveceras, así como las concentraciones óptimas de los reactivos que conforman la
solución detergente ideal.
Así mismo, se estudió el instructivo de preparación de soda aditivada en Cervecería Polar
Planta Los Cortijos, de manera de entender a profundidad dicho proceso, así como todos los
términos y equipos involucrados.
5.2 Adiestramiento en Campo
Una vez realizada la revisión de todos los instructivos y procedimientos importantes y referidos
a este proyecto, se procedió a realizar recorridos en campo, con la finalidad de visualizar y
comprender mejor los procesos.
En esta parte, se le dio especial atención a la visualización y entendimiento del funcionamiento
de la lavadora de botellas retornables en las líneas de envasado de Cervecería Polar Planta Los
Cortijos. Se realizaron entrevistas al personal involucrado en la operación y mantenimiento de
dicho equipo.
53
Finalmente, se procedió a realizar el recorrido del área de Tratamiento de Aguas Blancas de
Cervecería Polar Planta Los Cortijos, donde se encuentra el tanque 90TA01, en el cual se prepara
y almacena la soda aditivada para el consumo del área de Envasado de la Planta. Así mismo en
PTA (Planta de Tratamiento de Aguas Blancas) se encuentran todos los equipos involucrados con
la preparación de la solución de soda aditivada. Se recibió un adiestramiento por parte del
Técnico responsable de la preparación de la mencionada solución, en cuanto al funcionamiento
de todos los equipos y al sistema de preparación de soda aditivada, de manera de ser capaz de
preparar la solución con él o de manera individual, de ser necesario.
5.3 Estudio de la Situación Actual
Inicialmente se procedió a realizar el Diagrama de Tuberías e Instrumentación (DTI) del
sistema de preparación de Soda Aditivada actual. Seguidamente, en base al DTI realizado y al
adiestramiento recibido por parte del técnico responsable de la preparación de la solución, se
procedió a la identificación de los factores más importantes que requieren mejoras en el sistema,
así como todas aquellas oportunidades de mejora del mismo, para lograr un sistema óptimo de
preparación.
Se procedió a medir el tiempo de preparación de la solución en varias oportunidades para
poder obtener el tiempo promedio, así como las horas-hombre empleadas en el proceso.
Se pidió la data de los resultados de la concentración de la solución, obtenida mediante análisis
de laboratorio de la misma, en cuanto a sus dos reactivos importantes, soda cáustica y aditivo
químico, para los meses de Junio y Julio del año 2011. Esta data fue analizada, realizando
gráficos y comparaciones entre los resultados obtenidos y los valores que se debieron obtener,
para así verificar la desviación presente en la efectividad del sistema de preparación.
Seguidamente, para poder analizar el consumo de químicos producto de la preparación de la
solución de soda aditivada, se recibió un adiestramiento básico para el uso del Sistema SAP, de
donde se pudieron extraer los datos de consumo de soda cáustica y aditivo químico del sector de
Envasado, para todas las semanas de producción del año 2011, hasta la fecha de inicio de este
proyecto. Los datos obtenidos representaban el consumo másico de ambos químicos para cada
semana de producción, así como el índice de consumo e índice de costo de dichas sustancias. Se
realizaron gráficas para poder visualizar el comportamiento de las variables estudiadas. El
consumo del sector de envasado de soda cáustica y aditivo químico corresponde únicamente a la
54
preparación de la solución de soda aditivada, razón por la cual con los datos extraídos se pudo
calcular la relación aditivo químico/soda cáustica para cada semana de producción, verificando la
desviación con el valor que se debía obtener, es decir 5%.
Finalmente, se procedió a revisar la tabla mediante la cual el técnico responsable de la
preparación de soda aditivada se guiaba, en cuanto al volumen de cada componente a añadir para
cumplir con los requerimientos de concentración, en el momento de la preparación de la soda
aditivada. Se verificaron los valores presentes en la tabla, constatando que los mismos se
encontraban calculados de forma errónea, lo cual contribuía a no obtener las concentraciones
requeridas en la solución de soda aditivada. Por esta razón, se procedió a realizar un modelo de
cálculo nuevo, el cual se encuentra en el Apéndice E y a realizar una nueva tabla guía en la
preparación de la solución de soda aditivada. La nueva tabla fue implementada desde ese
momento en el proceso.
5.4 Levantamiento de propuestas de mejora
En esta etapa de proyecto, en base a la situación actual analizada, se procedió a levantar
propuestas de mejora al sistema de preparación de soda aditivada, de distinta complejidad.
El sistema de preparación de Soda Aditivada se dividió en 4 etapas principales: Incorporación
de agua, incorporación de soda cáustica 50%, incorporación de aditivo químico y recirculación.
Inicialmente, se procedió a determinar el mejor orden para añadir los componentes al tanque de
mezclado, mediante una prueba de laboratorio. Al mezclar soda cáustica y agua se presenta una
reacción exotérmica, por lo que se deseó determinar bajo que orden de incorporación de estos
componentes la reacción resultaba ser menos violenta y menos exotérmica. Para ello, se trabajó
con 20 ml de Soda cáustica y 30 ml de agua, con la finalidad de cumplir el requerimiento de
concentración de la solución final de 25% en peso de soda cáustica en agua. Se realizaron dos
experiencias, en la primera se añadió el agua y después la soda cáustica, mientras que en la
segunda experiencia se cambio el orden de los reactivos. Para ambas experiencias se registró la
temperatura máxima que alcanzó la solución y el tiempo transcurrido hasta llegar a dicha
temperatura. El aditivo químico, por su baja concentración en la solución, puede ser añadido en
cualquier momento, sin representar cambios significativos. Para las propuestas de
automatización, se considera introducir todos los componentes simultáneamente en el tanque de
mezclado, de manera de reducir el tiempo de preparación de la solución. En el caso de propuestas
55
de mejora del sistema que no involucren la automatización del mismo, sino determinadas
acciones que mejoren los factores más relevantes, un técnico especializado seguiría preparando la
solución de soda aditivada, por lo que el orden apropiado en la introducción de los componentes
al tanque resulta importante.
Para cada propuesta de mejora levantada, se definieron las acciones a llevar a cabo en cada una
de las 4 etapas principales del sistema de preparación de soda aditivada. Dichas acciones
contemplaron la adquisición de nuevo equipos e instrumentos, reconfiguración de los equipos
existentes, cambio de tuberías, entre otras. Seguidamente, se determinó la filosofía de operación
para cada propuesta de mejora, explicando paso a paso como se realizaría la preparación de la
solución de soda aditivada.
Con respecto a la etapa de incorporación de agua, para todas las propuestas de mejora se
consideró aumentar el diámetro de la tubería por donde se introduce dicha sustancia al tanque de
mezclado, ya que la incorporación de agua es el paso que más tiempo lleva en la preparación. Si
se aumenta el diámetro de la tubería del agua se reduciría el tiempo de preparación, lo que
conlleva a la reducción de las horas-hombre empleadas. Los cálculos realizados para validar esta
consideración se encuentran en el Apéndice E.
En Empresas Polar C.A. existen especificaciones referidas a los instrumentos y accesorios
aprobados, así como los fabricantes recomendados. En base a estas especificaciones, se procedió
a determinar los instrumentos y equipos nuevos necesarios para cada propuesta de mejora.
Finalmente, se procedió a realizar el DTI de cada una de las propuestas de mejora levantadas.
5.5 Levantamiento del Procedimiento de carga de datos de consumo de Soda Cáustica y
Aditivo Químico en SAP
En Cervecería Polar Planta Los Cortijos, las 3 áreas principales de la planta, Elaboración,
Envasado y Planta de Tratamiento de Aguas Blancas, consumen Soda Cáustica 50% y Aditivo
Químico. El consumo del área de Envasado se debe en su totalidad a la preparación de la
solución de Soda Aditivada que se utiliza en las lavadoras de botellas retornables y en los CIP.
Para fines de control e inventario, al cierre de cada semana de producción se debe realizar la
carga de datos de consumo de los químicos mencionado en SAP, asociándolo a los centros de
costo correspondientes para cada área de la planta.
56
En Cervecería Polar Planta Los Cortijos no se había desarrollado un manual de procedimiento
para la carga de datos de consumo de soda cáustica 50% y aditivo químico en SAP. La
responsabilidad de la realización de las acciones relacionadas con los inventarios recae
únicamente sobre el técnico encargado, y sólo él conocía a profundidad los pasos a seguir para
ejecutar dichas acciones. Por esta razón se procedió a levantar un procedimiento detallado, que
permite dejar por sentado la forma correcta de realizar los inventarios y carga de consumo de
químicos en SAP, asociando dicho consumo a los centros de costo correspondientes. Con este
procedimiento se permite además el adiestramiento de nuevos técnicos que deban ocupar el
puesto del responsable de realizar las acciones relacionadas con el mismo.
Se realizaron varias sesiones de entrevistas al técnico responsable de la realización de los
inventarios y carga de datos de consumo de los químicos. Además, se realizó el procedimiento
conjuntamente con el técnico responsable, en varias ocasiones, para entender a profundidad todos
los detalles.
Finalmente se redactó el manual de procedimiento y se discutió en Comité de Soda en
Cervecería Polar Planta Los Cortijos, donde se encuentran presentes representantes de cada área
de la planta. El procedimiento aprobado por el Comité de Soda fue publicado en el portal interno
de Empresas Polar, disponible así para cualquier empleado de la empresa.
5.6 Estudio de Factibilidad de las propuestas de mejora levantadas
Para el cumplimiento de esta etapa del proyecto se consideraron las ventajas y desventajas de
cada una de las cinco propuestas de mejora presentadas al sistema de preparación de soda
aditivada. Adicionalmente, se revisaron los instrumentos y equipos disponibles en el almacén de
la planta, que coincidieran con los requeridos para cada propuesta de mejora. Se consideró
además el precio de cada instrumento y equipo seleccionado.
Se procedió a calcular el costo por concepto de equipos e instrumentos nuevos de
implementación necesaria para la implementación de cada propuesta de mejora levantada.
Se presentaron los resultados del análisis de las ventajas y desventajas de cada propuesta, así
como el costo por concepto de inversión en equipos e instrumentos nuevos, a representantes de la
Gerencia de Calidad de la planta. Se seleccionó la propuesta más viable desde el punto de vista
de las necesidades y posibilidades actuales de la empresa y para dicha propuesta se procedió a
57
pedir presupuestos a las contratistas presentes en la planta, por concepto de la instalación de los
equipos e instrumentos nuevos requeridos en caso de su ejecución.
Finalmente, se calculó el costo total de la implementación de la propuesta de mejora
seleccionada como la más viable.
5.7 Medición y Análisis de las concentraciones obtenidas en la solución de Soda Aditivada a
lo largo del período del proyecto
Con la finalidad de comprobar el efecto producido por la implementación de la nueva tabla guía
para la preparación de la solución de soda aditivada, sobre la concentración final de la misma, se
realizaron pruebas de laboratorio a lo largo de todo el período del proyecto, de forma aleatoria, en
distintas preparaciones de la solución. Se tomaron muestras en el tanque de Soda Aditivada
90TA01 y a dichas muestras se les realizaron titulaciones en el laboratorio, para determinar la
concentración en peso de soda cáustica y aditivo químico.
Por otra parte, se extrajeron del servidor SAP, los datos de consumo de soda cáustica 50% y
aditivo químico, desde la implementación de la nueva tabla guía hasta el final del proyecto y se
calculo la relación aditivo químico/soda cáustica 50%, utilizados por el área de envasado, para
determinar que tan cerca se estuvo del valor deseado de dicha razón, es decir, 0,05 o 5%.
58
CAPÍTULO VI
SITUACIÓN ACTUAL
El sistema de soda cáustica en Planta Los Cortijos se divide en cuatro operaciones: Recepción,
Preparación, Suministro y Recuperación. Una de las pantallas principales del programa
computarizado de control del sistema es la de Recepción y Distribución de Soda 50 % que se
muestra en la Figura 6.1. Las válvulas, bombas y sensores en las pantallas de la sala de control
tienen indicadores de posición por colores. El azul significa Inactivo/Cerrado, el verde
Activo/Abierto, el naranja Falla en Inactivo/Cerrado y el rojo Falla en Activo/Abierto.
Figura 6.1 Diagrama de Recepción y Distribución de Soda 50%. (CERVECERÍA POLAR
C.A.)
59
El operador debe seleccionar primeramente la operación a realizar, que puede ser Recepción,
Trasiego, Suministro o Recirculación. Algunas válvulas se pueden controlar desde la pantalla de
control, para lo cual el operador debe colocar el sistema GM1/GM2/GM3 en manual (MAN), de
esta forma el sistema bloquea las válvulas y bombas que no tienen que ver con la operación
seleccionada.
La lista de todos los equipos involucrados en el Sistema de Recepción y Distribución de Soda
50% de Cervecería Polar C.A. Planta Los Cortijos se encuentra ubicada en el Apéndice A.
6.1 Preparación de Soda Aditivada para el Sector de Envasado.
Los pasos a seguir para la preparación de la Soda Aditivada son los siguientes, según
instructivo de (CERVECERÍA POLAR C.A.).

Verificar que el tanque 9OTA01 (Tanque Soda Aditivada suministra hacia Envasado de 20
m3 de capacidad) esté disponible para poder preparar la solución.

Verificar el nivel del tanque 9RTA01 (Tanque de Aditivo de 6,5 m3 de capacidad, suministra
hacia Tanque Soda Aditivada de Envasado) para asegurarse de que tenga suficiente aditivo
para preparar la solución.

Asegurarse que el tanque Q3-9MTA01 tengan suficiente nivel de soda para preparar la
solución.

Verificar nivel de tanque 9OTA01 y anotar cifra inicial.

Calcular la cantidad de Aditivo necesaria para la preparación de la soda aditivada, en base a la
cantidad de soda a preparar. Las cantidades de cada componente a añadir se encuentran
registradas en una tabla, en base al volumen total de solución que se desea preparar.

Activar desde pantalla las válvulas neumáticas en el siguiente orden: 9OPV02 y 9NPV01, las
cuales se observan en la Figura 6.2.

Abrir las válvulas manuales 9RHV02, 9RCK06 y 9RHV05 de la salida del tanque de aditivo
9RTA01, entrada y salida de la bomba 9NB01.

Tomar lectura inicial en sitio del tanque de aditivo 9RTA01 y restar la cantidad que se debe
agregar (Vol. Aditivo).

Accionar la bomba de aditivo 9NB01.
60
Figura 6.2 Equipos involucrados en la preparación de Soda Aditivada (CERVECERÍA POLAR
C.A.)

Una vez que se haya agregado la cantidad de aditivo necesaria al tanque 9OTA01 apagar la
bomba de aditivo (Verificar nivel en sitio o en pantalla a través de la medición continua del
tanque 9OTA01).

Cerrar las válvulas manuales 9RHV02, 9RCK06 y 9RHV05 de la salida del tanque de aditivo
9RTA01, entrada y salida de la bomba 9NB01.

Desactivar desde la pantalla las válvulas neumáticas en el siguiente orden: 9NPV01 y
9OPV02.

Realizar la carga de soda concentrada 50% desde el tanque Q3-9MTA01 hacia el tanque
9OTA01. Los equipos involucrados se pueden observar en la Figura 6.3.

Abrir la válvula manual 9VHV30 que envía soda concentrada 50% hacia el tanque 9OTA01 y
cerrar la válvula que va hacia el área de Elaboración 9VHV29.

Tomar y anotar en la hoja de control de soda concentrada los datos del contador inicial del
tanque de donde se va a sacar la soda concentrada (Q3-9MTA01) y el volumen inicial del
tanque 9OTA01 que va a ser llenado.

Colocar el sistema GM1 en manual.

Accionar las válvulas 9OPV01 y 9MPV02.
61

Seleccionar y activar la bomba 9XB02, la cual se apagará automáticamente cuando llegue a
nivel máximo (19.500 L) cerrando las válvulas 9OPV01 y 9MPV02.
Figura 6.3 Equipos involucrados en el suministro de Soda para la preparación de Soda
Aditivada de Envasado (CERVECERÍA POLAR C.A.)

Cuando se apague automáticamente el sistema se coloca el sistema GM1 en automático.

Tomar y anotar en la hoja de control de soda concentrada el valor final del contador del
tanque Q3-9MTA01 y el volumen final del tanque 9OTA01.

Cerrar la válvula manual 9VHV30 que envía soda concentrada hacia el tanque 9OTA01 y
abrir la válvula manual 9VHV29 que va hacia el área de elaboración.

Seleccionar en la pantalla de Recepción y Distribución de Soda 50% la opción de
RECIRCULANDO.

Activar la válvula 9OPV02 y encender la bomba 9ZB01 y dejar recircular por 20 minutos. En
la Figura 6.4 se observan la válvula y la bomba mencionadas.
62
Figura 6.4 Recirculación Tanque Soda Aditivada Envasado (CERVECERÍA POLAR C.A.)

Al finalizar la recirculación desactivar la bomba 9ZB01y colocar el sistema GM2 en
automático, seleccionar en pantalla la opción SUMINISTRO para volver a la operación
normal.
Condiciones de seguridad:
Si se intenta encender alguna de las bombas sin abrir ninguna de las válvulas siguientes la
pantalla da un mensaje de “STOP” y no permite encender la bomba de suministro de soda
9XB01/02/03 o de aditivo 9NB01 según corresponda. (CERVECERÍA POLAR C.A.)
El tanque 9OTA01 realiza el bloqueo automático de la bomba y las válvulas al alcanzar el nivel
máximo de 19,5 m3 a través del medidor de nivel continuo 9OLI01. (CERVECERÍA POLAR
C.A.)
Actualmente el sistema de preparación de la solución difiere del procedimiento explicado ya
que no se prepara la Soda Aditivada al 50% como se hacía antes, sino que se prepara al 25%,
añadiendo un tercer componente al tanque 9OTA01, el agua. Dicha modificación se realiza desde
el mes de Junio del presente año (2011). Las lavadoras solicitan dosificación de soda aditivada
proveniente del tanque 9OTA01 cada cierto tiempo, ya que ellas mismas regulan la concentración
de soda cáustica en el tanque N°2 de cada una al 2.5%, por medio de mediciones realizadas con
conductímetros instalados en los mismos y el uso de controladores de lógica programable. El
cambio en la preparación de soda aditivada de 50% a 25% se realizó con la finalidad de que
63
cuando existen inconvenientes en algunos equipos o procesos involucrados en el suministro de
soda aditivada hacia las lavadoras o componentes CIP no se desperdicie tanta soda cáustica, ya
que al estar diluida al 25% se desperdiciaría la mitad, lo que implica un ahorro en costos. La
concentración de las lavadoras no se ve afectada, ya que ellas regulan dicha concentración al
2.5%. La diferencia es que las mismas solicitan dosificación de soda del tanque 9OTA01 más
frecuentemente.
La cantidad de Soda Aditivada a preparar depende del día de la semana. Al inicio del período
de producción, se llena el tanque por completo. Para ello se resta la capacidad del tanque
9OTA01 (19,5 m3) del volumen inicial presente en el mismo para calcular el volumen a preparar.
Según el consumo de la semana, y la concentración obtenida en la preparación del inicio del
período, se necesita rellenar el tanque. Algunas semanas se consume un mayor volumen de soda
aditivada, por lo que puede ser posible que se tenga que preparar soda nuevamente, para terminar
de cubrir la demanda semanal de esta solución por parte de las lavadoras y CIP. En este caso, se
prepara un volumen de solución tal que permita cubrir el consumo del resto del período, sin que
quede un excedente de soda aditivada significativo en el tanque 90TA01, ya que esto influiría
negativamente en el inventario de consumo de dicha semana.
El consumo excesivo de soda aditivada en una semana de producción se puede dar por varias
causas, siendo la causa principal, el mal funcionamiento de alguna lavadora. También es
importante mencionar que si la solución no queda con la concentración de soda cáustica
requerida, las lavadoras pueden solicitar un suministro de soda aditivada más frecuente para
compensar y obtener la concentración óptima dentro de sus tanques, lo que se traduce en un
mayor consumo volumétrico de dicha solución.
Al incorporar agua al tanque 9OTA01, para preparar la solución de soda aditivada al 25%, se
diluye la soda cáustica 50%, produciéndose una reacción exotérmica con conlleva al aumento de
la temperatura de la solución. Dicho aumento de temperatura es una consecuencia no deseada, ya
que el medidor de nivel del tanque 9OTA01, es un medidor de tipo ultrasónico, por lo que los
cambios de temperatura que producen cambios de densidad del medio conllevan a errores en su
medición.
En la Figura 6.5 se puede observar el Diagrama de Tuberías e Instrumentación del sistema
actual de preparación de la solución de soda aditivada al 25%.
64
6.2 Factores que Requieren Mejoras
Los principales elementos del sistema que presentan oportunidad de mejora pueden ser
agrupados en grupos, según el problema general que ocasionen en el proceso.
6.2.1 Factores que Ocasionan Error por Lectura de Instrumentos

El indicador de nivel del tanque 9RTA01, que contiene al aditivo, es un indicador de nivel en
sitio, con una apreciación de 500L. Este indicador es fuente de error al agregar el aditivo al
tanque 9OTA01 ya que no se puede añadir la cantidad exacta deseada, sino que se depende
de la apreciación de lectura del técnico.

El tanque de soda cáustica Q3-9MTA01 posee un contador a la salida, para contabilizar de
forma más precisa la cantidad de esta sustancia a agregar al tanque de soda aditivada. En la
pantalla de la sala de control de observa la indicación de dicho contador en metros cúbicos,
siendo el error de apreciación de ±1 m3, lo cual influye significativamente en la concentración
final de la solución. Es recomendable instalar medidores de flujo en la salida del tanque de
aditivo, así como en la tubería por donde se introduce el agua, para controlar de forma
efectiva la cantidad de reactivos a emplear y lograr la concentración óptima requerida. Los
contadores deben dar la indicación en litros.
6.2.2 Factores que Ocasionan Error por Tiempo de Respuesta

Las válvulas 9RHV02, 9RCK06 y 9RHV05, de la salida del tanque de aditivo 9RTA01,
entrada y salida de la bomba 9NB01, son manuales. Se deben reemplazar por válvulas
automáticas que se puedan abrir o cerrar desde la sala de control.

La bomba 9NB01 se enciende en campo. Es importante cambiar el sistema para poder
centralizar su manejo y poder encenderla o apagarla desde la sala de control.

La válvula 9VHV30 que envía soda concentrada 50% hacia el tanque 9OTA01, se abre o
cierra manualmente en campo por parte del técnico. Se debe remplazar por una válvula
automática que se pueda manejar desde la sala de control.

Para añadir el agua al tanque 9OTA01 se deben abrir dos válvulas manuales en campo.
Dichas válvulas deben ser cambiadas por unas automáticas que se puedan abrir o cerrar desde
la sala de control.
65
22
9X
FI02
23
24
90PV01
9XFE02
9VHV30
20
19
21
9VHV29
9M
LE01
9M
LT01
9R
LS01
9M
LI01
01
9RTA01
9M
LS01
02
03
04
9RHV01
9RHV02
18
90
LE01
14
90
LI01
13
9MHV02
Q3-9MTA01
90
LT01
33
9OP02
9OHV01
34
15
10
11
9XB02
12
32
16
25
09
17
9NPV01
9RHV05
9ZHV01
31
9MPV02
9RCK01
27
9OTA01
9ZCK01
08
30
26
07
Lavadoras y CIP Envasadp
9ZB01
29
9RHV06
9NB01
9ZHV07
06
28
9ZHV09
Figura 6.5 Diagrama de Instrumentación y Tuberías del Proceso Actual.
65
66
6.2.3 Factores que Ocasionan Error por Tiempo de Preparación

La tubería por donde se introduce el agua, tiene un diámetro de 1 pulgada, lo cual representa
un diámetro muy pequeño para la introducción de un alto volumen de agua. Se debe cambiar
por una de mayor diámetro para así disminuir el tiempo que se emplea en esta operación.
6.2.4 Actualización de Documentos

Se debe modificar el Diagrama de Instrumentación y Tuberías de la Empresa, ya que en el
actual no se ve reflejada la incorporación de agua a la solución, para que la misma quede al
25% de concentración en peso.
6.3 Precio de los Componentes Utilizados
El precio de la soda cáustica es 3,21 Bsf/Kg. El aditivo químico utilizado tiene un costo de
20,84 Bs/Kg. Con estos precios se calcula el costo total de las sustancias para un lapso de tiempo
determinado, ya sea semanal o mensual, para luego calcular un indicador denominado Índice de
Costo, que se calcula según la ecuación:
(6.1)
Donde:
Índice de Costo Sustancia: (Bsf/Hl)
Costo total: Costo de la sustancia para una semana o un mes (Bsf)
Producción total: Producción total de la planta en la semana o mes de estudio, en Hectolitros
(Hl).
6.4 Horas – Hombre
Una hora hombre es una unidad de medida que se establece en función del trabajo de un
hombre durante una hora. La unidad hora hombre es una medida de productividad que sirve para
fijar presupuestos, sobre todo cuando hay empleados a tiempo parcial.
Una hora hombre es la cantidad de trabajo realizada por un trabajador en una hora.
67
(6.2)
Se tomó el tiempo de llenado del tanque durante la preparación de la Soda Aditivada en varias
oportunidades, obteniendo un promedio de una hora y 25 minutos, o lo que es lo mismo, 1, 42
horas. Durante la preparación de la soda Aditivada, la dosificación de dicha solución a las
lavadoras se encuentra detenida. Por esta razón la concentración de los tanques de las lavadoras
disminuye significativamente, lo cual repercute negativamente en el lavado de las botellas.
Para el cálculo de las horas – hombre se sabe que en la preparación de la soda Aditivada sólo
trabaja una persona.
Si se logran disminuir las horas – hombre destinadas a esta operación, se puede garantizar que
el técnico disponga de parte del tiempo empleado en la preparación de la soda Aditivada para otra
función en la planta, siendo así más efectivo. De igual manera, es importante reducir el tiempo
empleado en este procedimiento, para garantizar que la concentración de los tanques de las
lavadoras no baje tan significativamente.
6.5 Concentración Requerida de Soda Cáustica y Aditivo en el Tanque
Hasta el mes de Junio del presente año, la solución del tanque de soda aditivada se preparó
utilizando únicamente soda cáustica al 50% y aditivo. Se requería que el aditivo quedara al 5% en
peso de concentración. Actualmente, la solución se prepara incorporando agua con la finalidad de
que la concentración de la soda cáustica quede a 25% en peso con respecto al agua, mientras que
la concentración de aditivo quede a 2,5% en peso con respecto a la solución.
En ciertas ocasiones se presentan fallas en el funcionamiento de equipos involucrados en el
proceso de distribución de soda aditivada, lo que tiene como consecuencia la fuga o pérdida de
solución, repercutiendo directamente en los costos, índices de consumo de las sustancias e índices
de costos. De cara a minimizar el impacto ocasionado por estos inconvenientes se planteó el
cambio de las concentraciones del tanque con la finalidad de que el volumen de solución
perdida tuviese sólo un 25% de soda cáustica.
68
Al momento de realizar el llenado del tanque, el técnico se guía por una tabla que se encuentra
en la sala de control. En dicha tabla se puede observar el volumen de cada componente a ser
añadido, dependiendo del volumen total de solución de soda al 25% que se desee preparar. Dicha
tabla se encuentra en el Apéndice B.
En la mencionada tabla, guía para la preparación de la solución, se puede observar que los
volúmenes se encuentran calculados en % volumen, de la siguiente manera:
(6.3)
(6.4)
Al sacar la concentración en porcentaje de peso de la soda cáustica con respecto al agua y del
aditivo con respecto a la solución se obtiene que los mismos son 30% y 2,19% respectivamente,
por lo cual se cae en un error que ha influido en que no se obtenga una solución con las
concentraciones deseadas.
La Tabla 6.1 reporta los resultados provenientes del análisis en el laboratorio de muestras de la
solución de soda aditivada, en distintas fechas donde se realizó el llenado del tanque.
La concentración de Soda Cáustica debería ser 25% y el promedio de las concentraciones
obtenidas es 27,5%. Se sabe que no se puede obtener la concentración requerida de 25% por el
error proveniente de usar los volúmenes tabulados en la Tabla B.1, para los cuales se está
preparando una solución 30% en peso de soda cáustica. La desviación entre el porcentaje que
debería de haberse obtenido, 30%, y el alcanzado para cada caso, se debe principalmente a el
método de preparación de la soda aditivada, donde todas las operaciones dependen directamente
de la apreciación y juicio del técnico, el cual a su vez no cuenta con instrumentos precisos para
saber exactamente la cantidad de reactivos que está introduciendo al tanque.
Con respecto a las concentraciones de aditivo reportadas en la Tabla 6.1 se observa que las
mismas también tienen un error asociado, siendo el promedio de la concentración obtenida, en
69
las fechas estudiadas, 2,03%. El razonamiento es completamente análogo al realizado en el caso
de la soda cáustica.
Tabla 6.1 Concentraciones de Soda Cáustica y Aditivo de la Solución de Soda Aditivada
Fecha de
prueba
Concentración
NaOH (%p)
Concentración
Aditivo (%p)
Soda al 25%
06-Jun
28,60
3,50
08-Jun
29,40
1,70
15-Jun
31,60
2,40
27-Jun
28,80
1,70
07-Jul
26,00
1,90
18-Jul
27,70
1,80
26-Jul
20,81
1,20
El error promedio obtenido con respecto a la concentración en peso de soda cáustica en las
fechas de prueba fue de ± 2,6% y con respecto a la concentración en peso de aditivo fue de ±
0,5%.
Se realizó la Tabla 6.2, para uso de los técnicos que llenan el tanque de soda aditivada,
calculando el volumen de cada componente que debe ser añadido en base a una concentración
másica de soda y de aditivo de 25% y 2,5% respectivamente. Esta tabla debe ser usada mientras
se levantan las propuestas de mejora del sistema de preparación de soda aditivada.
Tabla 6.2 Volumen a añadir de cada componente para preparar la Solución de Soda Aditivada
Solución Soda 25%
(L)
Soda 50%
(L)
Agua (L)
Aditivo
(L)
19500
7585,86
11378,79
535,35
19000
7391,35
11087,03
521,62
18500
7196,84
10795,26
507,89
70
Solución Soda 25%
(L)
Soda 50%
(L)
Agua (L)
Aditivo
(L)
6807,82
10211,74
480,44
17000
6613,32
9919,97
466,71
16500
6418,81
9628,21
452,99
16000
6224,30
9336,44
439,26
15500
6029,79
9044,68
425,53
15000
5835,28
8752,92
411,81
14500
5640,77
8461,15
398,08
14000
5446,26
8169,39
384,35
13500
5251,75
7877,63
370,62
13000
5057,24
7585,86
356,90
12500
4862,73
7294,10
343,17
12000
4668,22
7002,33
329,44
11500
4473,71
6710,57
315,72
11000
4279,20
6418,81
301,99
10000
3890,19
5835,28
274,54
9500
3695,68
5543,51
260,81
8500
3306,66
4959,99
233,36
8000
3112,15
4668,22
219,63
7500
2917,64
4376,46
205,90
7000
2723,13
4084,69
192,18
6500
2528,62
3792,93
178,45
6000
2334,11
3501,17
164,72
5500
2139,60
3209,40
151,00
5000
1945,09
2917,64
137,27
4500
1750,58
2625,88
123,54
4000
1556,07
2334,11
109,81
3500
1361,56
2042,35
96,09
3000
1167,06
1750,58
82,36
2500
972,55
1458,82
68,63
2000
778,04
1167,06
54,91
17500
71
6.6 Consumo Semanal de Soda Cáustica 50% en el Sector de Envasado
En general, el consumo semanal de soda cáustica 50% en el sector de envasado depende de la
cantidad de botellas lavadas en la semana de estudio, siendo directamente proporcional. Si la
producción total de cerveza es mayor para dicha semana, habrá una mayor cantidad de botellas
lavadas, por lo que el consumo de soda cáustica 50% debería ser más elevado que en semanas de
menor producción. En la Figura 6.6 se observa el consumo de esta sustancia a lo largo de todas
las semanas transcurridas del presente año, hasta la actualidad. Se puede observar que dicho
consumo varía a lo largo de las semanas. Para poder cuantificar la relación entre la cantidad de
soda consumida y la producción total de la semana se estudia el Índice de consumo de soda, que
se calcula como lo indica la ecuación (6.5). Se tiene como meta que dicho índice sea 360,
notando que si el índice da valores superiores a 360 se consumió más cantidad de soda de la
esperada y si da menor quiere decir que en la semana se obtuvo un resultado positivo en relación
al consumo de esta sustancia. Los valores del Índice de consumo obtenido para cada semana se
pueden observar en la Figura 6.7.
(6.5)
La Figura 6.6 permite observar la cantidad de soda cáustica 50% consumida a lo largo de las
semanas del presente año. Es notable que dicha cantidad varía constantemente. Se observa un
mínimo muy notable en la semana 16 (18/04/2011 al 24/04/2011), donde el consumo de soda fue
de 3300 kg ya que esa semana correspondió a un feriado, donde la producción fue de 10470,70
hectolitros.
72
Cantidad de Soda Consumida
45.000
40.000
Cantidad (kg)
35.000
30.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Semana
Figura 6.6 Cantidad de Soda Consumida en Kg a lo largo de las semanas transcurridas del año
2011 (Del 03/01/2011 al 31/07/2011).
En la Figura 6.7 se puede observar gráficamente la variación del Índice de Consumo de Soda
50% a través de las semanas y su comparación con el valor óptimo del mismo, el cual es 360. Es
notable que en pocas ocasiones se logró cumplir con la meta y mayoritariamente se obtuvo un
índice por encima a 360, en oportunidades el valor obtenido se ha encontrado por encima de 500,
lo cual representa un consumo de soda muy elevado. Si bien en ciertas ocasiones se logra obtener
índices de consumo por debajo de 360, la mayoría de las veces dicho índice se encuentra por
encima del valor meta, de lo que se infiere que se deben tomar acciones para reducir el consumo
de soda cáustica 50%, garantizando a su vez una limpieza perfecta de las botellas retornables.
Es notable que una de las causas que podría influir en que se consuma más soda cáustica 50%
de la cantidad debida, es que en el llenado del tanque los técnicos se guiaban por la Tabla B.1,
donde los volúmenes se encontraban calculados de forma errónea por razones explicadas
anteriormente, utilizando 1920 L más de sustancia por cada tanque llenado, lo que equivale a
2881 Kg de soda cáustica 50%. Por otra parte, causas asociadas a este consumo excesivo
encuentran su razón en el funcionamiento de las lavadoras de botellas retornables, a nivel
mecánico, y en fugas en el sistema de distribución de soda aditivada 25.
73
Índice de Consumo de Soda 50%
índice de Consumo Soda
550,00
500,00
450,00
Valor
Meta
400,00
350,00
Índice
Consumo
Soda
300,00
250,00
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Semanas
Figura 6.7 Índice de Consumo de Soda 50 % a lo largo de las semanas transcurridas del año
2011. (Del 03/01/2011 al 31/07/2011).
Tomando como base el índice de consumo de soda meta, es decir 360, se puede calcular la
cantidad de soda que debería ser consumida en una semana, para varios escenarios, en cuanto a la
cantidad de hectolitros producidos en la planta en dicha semana. En la Tabla 6.3 se reportan los
resultados de este análisis, observándose la cantidad másica máxima de soda cáustica que se debe
consumir para cumplir con el objetivo de no tener un índice de consumo por encima de 360. Para
realizar el llenado del tanque, cuya capacidad es de 19,5 m3 se necesita una cantidad de soda
cáustica 50 % de 7585,86 L, lo que representan 11378.7921 kg de dicha sustancia. La última
columna de la Tabla 6.3 representa el número de tanques que se pueden llenar para cumplir con
el índice de consumo meta, considerando los distintos volúmenes de producción, así como la
cantidad de masa de soda cáustica 50% que se necesita para llenar un tanque. De esta manera se
puede llevar un control durante la semana, de la soda que se ha consumido, así como cuántas
veces se ha llenado el tanque, comparando los valores reales con los valores de referencia
proporcionados en la Tabla 6.3, con la finalidad de tomar acciones correctivas, si se presentan
situaciones de consumo elevado, para poder obtener al final de dicha semana un índice de
consumo aproximado a 360.
74
Tabla 6.3 Cantidad de Soda a Consumir Semanalmente según la Producción de la Planta.
Producción Total
(Hl)
Cantidad de Soda a
Consumir (Kg)
Cantidad
Tanques
60000,00
21600
1,9
62000,00
22320
2,0
64000,00
23040
2,0
66000,00
23760
2,1
68000,00
24480
2,2
70000,00
25200
2,2
72000,00
25920
2,3
74000,00
26640
2,3
76000,00
27360
2,4
78000,00
28080
2,5
80000,00
28800
2,5
82000,00
29520
2,6
84000,00
30240
2,7
86000,00
30960
2,7
88000,00
31680
2,8
90000,00
32400
2,8
92000,00
33120
2,9
94000,00
33840
3,0
96000,00
34560
3,0
98000,00
35280
3,1
100000,00
36000
3,2
75
Otro indicador importante es el Índice de costo de una sustancia, el cual se calcula como se
indicó en la ecuación (6.1). En la Figura 6.8 se puede observar gráficamente el comportamiento
del índice de costo, calculado según la producción total de la planta, para cada semana
transcurrida del año 2011.
Índice de Costo de Soda por Semanas
1,8000
Índice de Costo
1,6000
1,4000
1,2000
1,0000
0,8000
0,6000
0
5
10
15
20
Semana
25
30
35
Figura 6.8 Índice de Costo de Soda Cáustica a lo largo de las semanas transcurridas del año
2011. (Del 03/01/2011 al 31/07/2011).
6.7 Consumo Semanal de Aditivo en el Sector de Envasado
El consumo semanal de Aditivo es, al igual que el de Soda Cáustica 50%, directamente
proporcional a la producción total de cerveza de la planta y por tanto, a la cantidad de botellas
lavadas. A mayor cantidad de botellas lavadas se requerirá más volumen de soda aditivada.
En la Figura 6.9 se puede visualizar la cantidad de Aditivo consumido en kg a lo largo de todas
las semanas transcurridas del año 2011, observando la variación de dicha cantidad. Al igual que
en la Figura 6.6, correspondiente al consumo por semanas de soda cáustica 50%, se presenta un
mínimo en la semana 16, la cual correspondió a un feriado.
En cuanto al Índice de Consumo de Aditivo, se tiene como meta que el mismo sea 18, notando
que por lo general los valores obtenidos del mismo se encuentran por debajo de la meta, lo que
76
quiere decir que se consume menos cantidad de aditivo de la esperada. Esta situación se debe a
que la preparación del tanque se ha venido realizando utilizando la Tabla B.1 como guía para las
cantidades a añadir de cada sustancia. En la Tabla 6.2 se puede observar que para obtener una
concentración en peso de 2,5% de Aditivo, es necesario emplear una cantidad mayor de la que se
utilizaba anteriormente. En la Figura 6.10 se puede observar el Índice de Consumo de Aditivo
para todas las semanas transcurridas del año 2011, así como el índice de consumo meta de esta
sustancia.
Cantidad de Aditivo consumido
1.600,00
1.400,00
Cantidad (Kg)
1.200,00
1.000,00
800,00
600,00
400,00
200,00
0,00
0
5
10
15
20
Semanas
25
30
35
Figura 6.9 Cantidad de Aditivo Consumido en kg a lo largo de las semanas transcurridas del
año 2011. (Del 03/01/2011 al 31/07/2011).
Resulta de suma importancia corregir la preparación de la solución de soda aditivada, en
relación a la concentración obtenida de aditivo químico. A lo largo de todas las semanas
estudiadas se ha venido obteniendo un resultado fuera de lo esperado y contradictorio, ya que el
índice de consumo de soda cáustica se presenta por encima del valor meta, lo cual teóricamente
debería conllevar a que el índice de consumo del aditivo químico se encontrase por encima del
valor meta también. Esto es, porque desde el punto de vista de calidad de la solución preparada,
se esperaría que si se presenta un consumo elevado de soda cáustica, se presente a su vez un
77
consumo elevado de aditivo químico, lo cual garantice que se estén usando ambos reactivos en la
proporción adecuada para cumplir con los requerimientos de concentración en la solución,
aunque esto conlleve a un mayor gasto por concepto de consumo.
Índice de Consumo
Índice de Consumo de Aditivo
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
Valor
Meta
Índice
Consumo
Aditivo
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Semanas
Figura 6.10 Índice de Consumo de Aditivo a lo largo de las semanas transcurridas del año 2011.
(Del 03/01/2011 al 31/07/2011).
En la Figura 6.11 se puede visualizar la variación del Índice de Costo del Aditivo Químico a
través del tiempo. Es importante tener en cuenta que dicho índice debería de ser superior, ya que
las cantidades de Aditivo que están siendo empleadas son menores a las que deberían ser
realmente usadas. Dicho error será solventado con el uso de la Tabla 6.2 como guía para la
preparación de la solución. La cantidad de aditivo usado será mayor, por lo tanto aumentarán el
índice de costo y el índice de consumo. No existe inconveniente con que el índice de consumo de
aditivo aumente ya que el mismo se encuentra bastante por debajo del índice meta, que es 18.
6.8 Resultados de las Concentraciones con la implementación de los cambios en el proceso
A partir de la implementación de la Tabla 6.2 como guía para la preparación de la soda
aditivada al 25% en peso, se tomaron muestras aleatorias en el tiempo para observar la tendencia
de la concentración de soda cáustica y de aditivo químico. Dichas muestras, tituladas en el
laboratorio, arrojan los resultados de concentración obtenidos en cada fecha de estudio. En las
78
Figuras 6.12 y 6.13 se pueden visualizar gráficamente los resultados, para la soda cáustica y el
aditivo químico, respectivamente.
Índice de Costo de Aditivo por
Semanas
0,5500
Índice de Costo
0,5000
0,4500
0,4000
0,3500
0,3000
0,2500
0,2000
0,1500
0,1000
0
5
10
15
20
25
30
35
Semana
Figura 6.11 Índice de Costo de Aditivo a lo largo de las semanas transcurridas del año 2011.
(Del 03/01/2011 al 31/07/2011).
En la Figura 6.12 se puede observar que la concentración de soda cáustica no excede
significativamente el valor requerido de 25%. En general, el resultado se encuentra cercano al
valor requerido. Los errores obtenidos son completamente atribuibles al sistema de preparación
manual de la solución, de hecho, el mínimo observado en el gráfico, correspondiente al 20 de
septiembre de 2011, donde se obtuvo una concentración de 21,4% en peso, lo que representó un
error relativo de 14,4%, se debió a un problema puntual en la preparación, donde el técnico
agregó la cantidad indicada por la tabla de soda cáustica, sin verificar que no había un volumen
suficiente de aditivo químico en el tanque 9RTA01. El técnico decidió rellenar con agua el
volumen faltante de aditivo químico, por lo que diluyó la soda cáustica.
El error promedio de la concentración de soda cáustica en peso, para todas las fechas de prueba
fue de ±1,5%.
79
Concentración de Soda Cáustica
26
%p Soda Cáustica
25
24
25%
23
%p Soda
Cáustica
22
21
20
Fecha de Prueba
Figura 6.12 Concentración de Soda Cáustica en la Solución de Soda Aditivada para distintas
fechas de prueba a lo largo del proyecto.
Concentración de Aditivo
3,5
%p Aditivo
3
2,5
2,50%
2
%p Aditivo
1,5
1
Fecha de Prueba
Figura 6.13 Concentración Aditivo Químico en la Solución de Soda Aditivada para distintas
fechas de prueba a lo largo del proyecto.
80
En la Figura 6.13 se observa que existen dos mínimos de la concentración de aditivo, el primer
mínimo es el correspondiente al 20 de septiembre de 2011, para el cual se explicó la razón de
dicho resultado anteriormente. En el caso del mínimo del 21de Octubre de 2011, donde la
concentración obtenida de aditivo químico fue de 1,6%, nuevamente no se contó con aditivo
químico suficiente en el tanque de almacenamiento 9RTA01, pero en esta oportunidad se cuidó
de no afectar la concentración de soda cáustica, ya que no se agregó más agua de la debida. Los
errores relativos fueron de 28% y 36% en estas dos oportunidades, respectivamente.
Es importante recordar que la implementación de la nueva tabla ayuda significativamente al
logro de mejores resultados en la concentración de la solución, pero el método de preparación
siempre ha de influir, mientras siga realizándose de forma manual, ya que por descuidos y errores
humanos la desviación de los valores requeridos puede ser muy grande.
El error promedio de la concentración en peso de aditivo obtenida para todas las fechas de
prueba fue de ± 0,3%.
En general, se observa una mejoría de los resultados obtenidos con la corrección de los
volúmenes de mezcla mediante la implementación de la nueva tabla guía en la preparación de la
solución, ya que el error promedio de la concentración obtenida de soda cáustica en porcentaje de
peso se redujo de ± 2,6% a ± 1,5% y en el caso del aditivo químico se redujo de ± 0,5% a ±
0,3%.
6.9 Relación Aditivo Químico/Soda Cáustica
Finalmente, para comprobar la efectividad de la implementación de la nueva tabla como guía
para la preparación de la solución de soda aditivada, de forma más tangible, se analizaron los
datos de consumo de soda cáustica 50% y aditivo químico a lo largo de todo el periodo del
proyecto.
Se sabe que la cantidad másica de aditivo químico en la solución debe ser el 5% de la cantidad
másica de soda cáustica presente. Por esta razón, al diluir con agua, la concentración debe quedar
al 2,5% en peso de aditivo con respecto a la soda cáustica.
Se analizaron los datos de consumo de ambos químicos a lo largo de todas las semanas del
proyecto, obteniendo la relación Aditivo Químico/Soda Cáustica. Lo mismo se realizó con lo
datos de consumo de ambos químicos para todas las semanas del presente año, previas a la
81
implementación de la nueva tabla guía en la preparación. De esta forma, se graficaron los
resultados obtenidos, lo cual se muestra en la Figura 6.14.
%p/p de Aditivo en Soda (Consumo)
8
7
Relación
Aditivo/Soda 1
% p/p
6
Valor
Requerido
5
4
Relación
Aditivo/Soda 2
3
2
0
10
20
30
SEMANA
40
50
Figura 6.14 Relación Aditivo Químico/Soda Cáustica antes y después de la implementación de
la Tabla 6.2
En la Figura 6.14 se puede observar que el valor requerido de la relación Aditivo Químico/Soda
Cáustica es 5% y se observa como una línea recta.
Los puntos denominados “Relación
Aditivo/Soda 1” corresponden a las semanas previas a la implementación de la nueva tabla. Para
dicho período los puntos se sitúan notablemente por debajo de la línea roja y el valor promedio de
la relación obtenida fue de 3,49%. Los puntos denominados “Relación Aditivo/Soda 2”
corresponden a las semanas del proyecto donde se utilizó la nueva tabla guía en la preparación
(Tabla 6.2), siendo notable que los mismos se distribuyen alrededor del valor requerido de 5% y
el promedio obtenido de la relación para todas las semanas de este período fue de 5,02%.
El error promedio en la relación Aditivo Químico/Soda Cáustica disminuyó significativamente,
pasado de ser ± 1,5% a ser ± 0,02%. Sin embargo, se observó una mayor dispersión entre los
puntos obtenidos para esta relación, después de la implementación de los cambios en los
82
volúmenes de mezcla, es decir, la desviación estándar aumento de 0,62 a 1,04. El error humano
siempre perdurará mientras el método de preparación de la solución siga siendo manual.
Se analizó también el índice de consumo de soda cáustica y de aditivo químico después de la
implementación de la Tabla 6.2 en la preparación. Con respecto al índice de consumo de soda
cáustica no se observaron cambios significativos, lo cual se puede observar en la Figura 6.15,
donde se observa el índice de consumo meta, es decir 360, el índice de consumo en las semanas
previas a la implementación de la Tabla 6.2 y el valor del mencionado índice después de la
realización de los cambios. Con respecto al índice de consumo de aditivo químico, el mismo
presentó la tendencia esperada después de la implementación de la Tabla 6.2, lo cual se puede
observar en la Figura 6.16. Se observó que dicho índice se ubicó por encima del valor meta, lo
cual es negativo desde el punto de vista de consumo de químicos y de costos, pero es positivo
desde el punto de vista de la calidad de la solución obtenida, ya que si el índice de consumo de
soda cáustica se ubica por encima del valor meta, el de aditivo químico debe presentar la misma
tendencia, para lograr obtener una solución óptima en cuanto a las concentraciones de sus
componentes.
Índice
Índice de Consumo Soda Cáustica
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
Indice Meta
Indice
Consumo 1
Indice
Consumo 2
0
20
40
60
Semana
Figura 6.15 Índice de Consumo de Soda Cáustica antes y después de la implementación de la
Tabla 6.2.
83
Índice de Consumo Aditivo
35
30
Indice Meta
Índice
25
Indice
Consumo 1
Indice de
Consumo 2
20
15
10
5
0
20
40
60
Semana
Figura 6.16 Índice de Consumo de Aditivo Químico antes y después de la implementación dela
Tabla 6.2.
84
CAPÍTULO VII
LEVANTAMIENTO DE PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA
PREPARACIÓN DE SODA ADITIVADA
De cara a mejorar el proceso actual de preparación de soda aditivada para el sector de
envasado, se plantean una serie de propuestas de mejoras, basadas en el análisis de la situación
actual. Para cada propuesta, se requiere de la implementación de ciertos equipos nuevos. Dichos
equipos a instalar se encuentran identificados, según los instrumentos y accesorios aprobados por
Empresas Polar C.A., así como su disponibilidad en almacén.
En Cervecería Polar C.A., existen especificaciones sobre los instrumentos de uso frecuente
aprobados por la empresa, así como los fabricantes recomendados. Los instrumentos requeridos
para cada propuesta de mejora perteneciente a este proyecto, deben ser de una marca y modelo
aprobada en la lista de fabricantes. Sin embargo, debido al constante cambio de modelos por
parte de los fabricantes, Empresas Polar puede aprobar la compra e instalación de cierto
instrumento que no se encuentre en la lista, después de un estudio de las especificaciones técnicas
del mismo.
Específicamente, es de importancia en este proyecto, la medición de nivel y de flujo, así como
el control mediante válvulas automáticas. A continuación se detallan ciertos requerimientos por
parte de Empresas Polar:

Para medición de flujo volumétrico se deben usar medidores de tipo magnético/inductivo. El
estándar utilizado en Polar para medidores inductivos es marca FISCHER & PORTER
modelo MAG – XM con electrónica separada. Para medición de flujo volumétrico de agua se
recomiendan medidores tipo Vortex, siendo los fabricantes recomendados FISCHER &
PORTER, YOKOGAWA y ENDRESS & HAUSER. (Scholz)

Para medición de nivel continua de productos químicos concentrados, se recomienda el uso
de transmisores de nivel por ultrasonido. Los fabricantes recomendados son MICROTONICS
y ENDRESS & HAUSER. (Scholz)
85

Las
válvulas
de
control
deben
ser
suministradas
por
el
fabricante
con
un
posicionador/transductor de señal de a 20 mA a 3-15 psi, un reductor/filtro de aire de
suministro y un sensor de posición cerrada. El accionamiento de la válvula debe ser
neumático, por medio de pistón o diafragma. La documentación de la válvula reguladora debe
incluir el cálculo del valor Cv y hoja de especificaciones de materiales usados en el cuerpo de
la válvula. El flujo máximo de operación debe ser entre 60 y 80% del valor máximo
calculado. Las válvulas más usadas en Polar son marca MASONEILAN tipo: CAMFLEX o
VARIMAX. También se recomiendan NELES JAMESBURRY y SAMSON. (Scholz)

Los convertidores de frecuencia usados en Polar son DANFOSS serie 5000. (Scholz)

En el área de tratamiento de aguas, donde se encuentra ubicado el tanque de Soda Aditivada
9OTA01, se utilizan Controladores de Lógica Programable (PLC) marca Siemens. El tipo de
PLC usado es el Simatic 115U con periferia de entradas y salidas descentralizadas tipo
borneras electrónicas ET200, comunicadas con la unidad central por medio de un bus de
comunicaciones L2. (Profibus DP). Todos los Simatic de sistemas de un área y las estaciones
de operación y visualización, consisten en computadoras scada que se conectan entre por
medio de un bus “Industrial Ethernet”. Las estaciones de operación realizan las funciones de
visualización, introducción y modificación de recetas, cambios de parámetros del proceso,
graficación de variables, reportes de alarmas y protocolos de proceso. (Scholz)

Todos los instrumentos deben instalarse de acuerdo al dibujo de instalación típica que viene
junto al proyecto eléctrico de control. Deben respetarse también las especificaciones de
instalación del fabricante del instrumento. Los instrumentos no deben tener soportes fijados a
tuberías de procesos o tanques o equipos en general con excepción de los que tienen la
conexión al proceso integral (Transmisor con flanges o sensor roscado en la tubería). Todo
soporte de instrumentos debe fijarse al piso, columna o estructura que no esté afecta a
vibraciones, sea accesible y visible cuando tiene indicación de medida, pero no expuesto a
golpes u obstruyendo el paso.

Las entradas de cables eléctricos a un instrumento deben tener siempre un prensa estopa para
protección mecánica y asegurar a toda costa, la entrada de humedad al mismo.
86
Se estudió además, cuál es el mejor orden para añadir los componentes al tanque de mezclado.
El aditivo químico, por su baja concentración en la solución, puede ser añadido en cualquier
momento, sin representar cambios significativos.
Cuando se disuelve soda cáustica en agua se libera una gran cantidad de calor. Se realizó una
prueba de laboratorio para verificar cuál es el orden más conveniente al incorporar dichas
sustancias al tanque de soda aditivada, de manera tal de que se dé la reacción menos exotérmica.
En la primera experiencia se añadió el agua y después la soda cáustica, mientras que en la
segunda experiencia se cambio el orden de los reactivos. Para ambas experiencias se registró la
temperatura máxima que alcanzó la solución y el tiempo transcurrido hasta llegar a dicha
temperatura. En la Tabla 7.1 se pueden observar los resultados de ambas experiencias, notando
que el orden idóneo al añadir los componentes es el de la experiencia #2, es decir, primero se
debe incorporar la soda cáustica y seguidamente el agua.
Tabla 7.1 Temperatura máxima alcanzada y tiempo transcurrido para la mezcla Soda Cáustica y
Agua.
Experiencia
(Temperatura ± 0,01)
°C
(Tiempo ± 1)
seg
1
42,14
65
2
34,21
77
Ambas experiencias se realizaron en un beaker de 200 ml, añadiendo 20 ml de soda cáustica y
30 ml de agua, en el orden requerido, para cumplir con la especificación de que la concentración
final de la soda fuese 25% en peso.
Finalmente, se concluye que es mejor realizar la incorporación de los componentes como en la
experiencia # 2, ya que la temperatura alcanzada es casi 8 °C menor y el tiempo en llegar a la
temperatura máxima es mayor, lo que quiere decir que la reacción es menos violenta.
87
7.1 Propuesta de Mejora I
Esta propuesta tiene como objetivo mejorar los aspectos claves del proceso de preparación de
Soda Aditivada. No se tomará en cuenta la implementación de un Controlador de Lógica
Programable (PLC), ya que sólo se quiere obtener una solución sencilla a los aspectos más
importantes del proceso que son fuentes de error para el mismo, con la finalidad de alcanzar
mejores resultados en cuanto a la concentración requerida de cada componente, asegurándose de
utilizar la cantidad óptima de cada uno en la preparación. Al no hacer uso de un PLC, se requiere
de un operador en todo momento, que controle el proceso.
Se plantea la ejecución de las siguientes acciones:

Instalar un Elemento primario de medición de nivel, un transmisor de nivel y un indicador de
nivel continuo, controlado con sistema supervisorio con indicación remota, en el tanque de
aditivo, 9RTA01. El actual indicador de nivel es un indicador en sitio, el cual funciona por
medio de un método mecánico de flotador. La apreciación del indicador de nivel es de 500 L,
lo que representa una muy importante fuente de error a la hora de añadir una cantidad
determinada de esta sustancia al tanque de soda aditivada, 9OTA01.

La bomba 9NB01, la cual suministra aditivo desde el tanque 9RTA01 hacia el tanque
9OTA01, se debe poder encender y apagar desde la sala de control, no sólo localmente, como
actualmente se realiza. De esta manera, se puede verificar la cantidad añadida de aditivo al
tanque y en la misma pantalla apagar la bomba, en el momento pertinente.

Cambiar la tubería por donde se introduce el agua por una de mayor diámetro. En el llenado
del tanque, el mayor volumen a añadir es el de esta sustancia. Al introducir el agua por la
tubería usada actualmente, la cual tiene un diámetro de 1”, hay una resistencia grande al paso
del fluido, disminuyendo su velocidad, lo cual se pretende minimizar al cambiar la misma por
una de mayor diámetro, disminuyendo así el tiempo empleado en esta operación. Se sugiere
la instalación de una tubería DN50 y
la instalación de una válvula preferiblemente
automática, o en su defecto manual. El modelo de cálculo donde se comprueba la efectividad
del cambio de tubería se encuentra en el Apéndice E.

El transmisor de flujo 9XFE02, envía la señal a la sala de control, donde se puede divisar en
pantalla el valor, en metros cúbicos, de soda cáustica 50% añadida hacia el tanque de soda
aditivada. Dicho cantidad se observa con una apreciación 1 m3, lo que genera un error de mil
88
litros al momento de añadir una cantidad determinada de soda cáustica. Se debe configurar la
señal enviada por el transmisor de flujo, para que el valor divisado en pantalla se encuentre en
litros. Con la ejecución de esta acción se podrá añadir la cantidad de soda cáustica 50% más
precisa y lograr que la concentración de dicha sustancia en el tanque sea más cercana a 25%.

El medidor de nivel del tanque de soda aditivada 9OTA01, es un medidor de nivel por
ultrasonido, que utiliza una onda de índole mecánica (sonido a alta frecuencia), por lo que el
desplazamiento de la misma se ve afectado por el medio de propagación. Se cuenta con un
indicador de nivel continuo, con indicación remota y de esta forma se puede observar el nivel
del tanque desde una computadora en la sala de control. En principio se colocó este tipo de
medidor ya que el tanque solo contenía soda cáustica más aditivo. En la actualidad se añade
agua por lo que se experimenta una reacción exotérmica y por efecto del aumento de la
temperatura, la densidad del medio también varía, ocasionando errores en la medición de
nivel. Cuando el tanque tiene un nivel bajo y se empieza a llenar, incorporando cierta
cantidad de aditivo, también se ha observado que el nivel del tanque antes y después de dicha
incorporación no coincide con el volumen añadido. Para añadir el agua al tanque, se observa
éste indicador de nivel, y de esta manera se sabe cuando cerrar la válvula manual de dicha
sustancia. Conociendo el error asociado al medidor de nivel del tanque de soda aditivada, se
debe instalar un medidor de flujo en la tubería de agua, que contabilice la cantidad que
ingresa al tanque. De esta manera se puede añadir con mayor exactitud la cantidad requerida
para lograr las concentraciones óptimas de soda y aditivo en la preparación.

Es recomendable añadir el agua primero que la soda cáustica, para que la reacción sea menos
exotérmica.

Se recomienda instalar una toma de muestras que salga directamente desde el tanque, ya que
actualmente se toman las muestras de la solución de soda aditivada desde una tubería lateral
que no tiene este propósito y por esta razón salpica solución y el procedimiento es dificultoso.
Es importante tomar muestras de la solución de soda aditivada siempre que se realice la
preparación de la misma, para verificar mediante análisis de laboratorio, las concentraciones
resultantes de los componentes en la solución. La forma en la que se toman las muestras
actualmente representa un riesgo para el técnico encargado de esta operación.
89
7.1.1 Equipos nuevos necesarios
Para poder implementar esta propuesta de mejora, en necesario la adquisición de los siguientes
equipos:

1 Elemento primario de Medición de Nivel por ultrasonido en el tanque 9RTA01.

1 transmisor de Nivel con indicación remota en el tanque 9RTA01.

Tubería DN50 de para introducir el agua al tanque 9OTA01.

1 Medidor de Flujo de tipo Magnético que contabilice la cantidad de agua a añadir al tanque
9OTA01.

Un transmisor de flujo con indicación remota en la tubería por donde se introduce el agua al
tanque 9OTA01.

1 Válvula Neumática o manual DN50 para la tubería de agua.
En la Figura 7.1 se muestra el Diagrama de Instrumentación y Tuberías del sistema de
preparación de soda aditivada 25% con los cambios en cuanto a instrumentos y equipos nuevos
contemplados en esta propuesta de mejora.
7.2 Propuesta de Mejora II
Esta es una propuesta de mejora que pretende automatizar el proceso de preparación soda
aditivada mediante la implementación de un controlador de lógica programable (PLC). Se
requiere de un operador que introduzca el volumen que desea obtener en el tanque. Considerando
el volumen de solución presente, remanente de la preparación previa, el PLC debe calcular, por
diferencia, el volumen de soda aditivada a preparar para llenar el tanque hasta el volumen
indicado por el operador. Seguidamente, el PLC debe calcular el volumen exacto a añadir de
cada componente, para poder obtener la soda cáustica a 25% en peso de concentración y el
aditivo a 2,5% en peso de concentración. El modelo de cálculo se encuentra en el Apéndice C.
El proceso de preparación de soda aditivada presenta 4 etapas: Incorporación de aditivo,
Incorporación de Soda Cáustica 50%, Incorporación de Agua y Recirculación. A continuación de
presentan las acciones a llevar a cabo en cada una de las etapas mencionadas, con el fin de
automatizar el proceso:
90
22
9X
FI02
23
24
90PV01
9XFE02
9R
LE01
9R
LT01
9R
LI01
9VHV30
20
19
21
9VHV29
9M
LE01
9M
LT01
9R
LS01
9M
LI01
01
9RTA01
9M
LS01
02
03
04
9RHV01
9RHV02
18
90
LE01
14
90
LT01
90
LI01
13
9MHV02
33
9OP02
9X
FI06
9XFE06
Q3-9MTA01
15
10
11
9XB02
12
35
32
16
25
09
17
9NPV01
9RHV05
9ZHV01
31
9MPV02
9RCK01
27
9OHV01
9OTA01
34
9ZCK01
08
30
26
07
Lavadoras y CIP Envasadp
9ZB01
29
9RHV06
9NB01
9ZHV07
06
28
9ZHV09
Figura 7.1 Diagrama de Instrumentación y Tuberías de la Propuesta de Mejora I.
90
91
7.2.1 Incorporación de Aditivo

Instalar un Elemento primario de medición de nivel, un transmisor de nivel y un indicador de
nivel continuo, controlado con sistema supervisorio con indicación remota, en el tanque de
aditivo, 9RTA01.

La bomba 9NB01, la cual suministra aditivo desde el tanque 9RTA01 hacia el tanque
9OTA01, debe encenderse y apagarse automáticamente por orden del PLC. Además se deben
poder realizar estas acciones manualmente, desde la sala de control.

Las válvulas neumáticas 9OPV02 y 9NPV01 deben poderse abrir y cerrar mediante señales
enviadas por el PLC.

Cambiar las válvulas manuales 9RHV02 y 9RHV06, a la salida del tanque de aditivo
9RTA01 y entrada de la bomba 9NB01, respectivamente, por válvulas neumáticas dirigidas
por el PLC.

La válvula manual 9RHV05 debe permanecer abierta en todo momento.

En caso de que exista una falla de energía eléctrica o falla en el suministro de aire a los
instrumentos, las válvulas neumáticas deben permanecer cerradas y la bomba 9NB01
apagada.
7.2.2 Incorporación de Soda Cáustica 50%

Cambiar la válvula manual 9VHV30 que envía soda concentrada 50% desde el tanque Q39MTA01 hacia el tanque de Soda Aditivada, por una válvula neumática que sea controlada
por el PLC.

Las válvulas neumáticas 9OPV01 y 9MPV02 se deben poder abrir y cerrar mediante señales
enviadas por el PLC.

La bomba 9XB02, que suministra Soda Cáustica 50% al tanque de Soda Aditivada, se debe
poder encender y apagar automáticamente por orden del PLC. Además se deben poder
realizar estas acciones manualmente, desde la sala de control.

En caso de que exista una falla de energía eléctrica o falla en el suministro de aire a los
instrumentos, las válvulas neumáticas deben permanecer cerradas y la bomba 9NB01
apagada.
92
7.2.3 Incorporación de Agua

Cambiar la tubería por donde se introduce el agua por una de mayor diámetro. Se sugiere la
instalación de una tubería DN50.

Cambiar la válvula 9OHV01, la cual se abre manualmente en campo para la introducción de
agua al tanque 9OTA01, por una válvula neumática que reciba órdenes del PLC.

Instalar un medidor de flujo en la tubería de agua, conjuntamente con un transmisor de flujo
que envíe la señal al PLC.

En caso de que exista una falla de energía eléctrica o falla en el suministro de aire a los
instrumentos, las válvulas neumáticas deben permanecer cerradas y la bomba 9NB01
apagada.
7.2.4 Recirculación

La bomba 9ZB01 se debe poder encender y apagar automáticamente conforme a las señales
enviadas por el PLC. Además estas acciones se deben de poder realizar manualmente, desde
la sala de control.

Las válvulas manuales 9ZHV09 y 9ZHV01 deben de permanecer abiertas en todo momento.

En caso de que exista una falla de energía eléctrica o falla en el suministro de aire a los
instrumentos, las válvulas neumáticas deben permanecer cerradas y la bomba 9NB01
apagada.
7.2.5 Filosofía de operación
El proceso se debe automatizar en base a la siguiente filosofía de operación:

El operador debe seleccionar en la pantalla de la sala de control la opción: Llenar Tanque
Soda Aditivada, y colocar el requerimiento de volumen final del tanque.

El PLC debe de calcular el volumen de Soda Aditivada a preparar, considerando el volumen
de solución presente en el tanque, así como la cantidad a añadir de cada componente para
alcanzar las concentraciones requeridas.

Se debe agregar el Aditivo, hasta que entre la cantidad adecuada del mismo, para lo cual:
93
o El PLC envía señales para abrir las válvulas neumáticas 9OPV02 y 9NPV01, en ese
orden. Seguidamente envía señales para abrir las válvulas neumáticas 9RHV06 y
9RHV02.
o El PLC envía la señal para encender la bomba 9NB01.
o El transmisor de nivel 9RLT01 envía señales al PLC, referentes al nivel del tanque
aditivo. Cuando se recibe la señal de que el nivel del tanque de aditivo disminuyó en
la cantidad correspondiente que se desea añadir al tanque de Soda Aditivada, el PLC
envía la señal para apagar la bomba 9NB01.
o Por último, se cierran automáticamente todas las válvulas neumáticas involucradas en
el proceso de incorporación de aditivo, en el orden preciso.

Para la incorporación de soda cáustica 50%, se deben ejecutar las siguientes acciones:
o El PLC envía la señal para abrir la válvula neumática 9VHV30, 9OPV01 y 9MPV02.
o Seguidamente, se enciende automáticamente la bomba 9XB02, por orden del PLC.
o El transmisor de nivel 9MLT01 envía señales al PLC del nivel del tanque de Soda
Cáustica 50%. Cuando el nivel del tanque desciende el valor correspondiente al
volumen de soda cáustica 50% que se desea trasegar, se envía la señal para apagar la
bomba 9XB02.
o Finalmente, se envían las señales para cerrar las válvulas neumáticas 9MPV02,
9VHV30 y 9opv01.

Para la incorporación de agua al tanque 9OTA01:
o El PLC envía la señal de apertura de la válvula neumática 9OHV01.
o Se introduce agua hasta que el transmisor de flujo 9XFT06 envía la señal al PLC de
que se ha añadido la cantidad requerida de dicha sustancia.
o Se cierra automáticamente la válvula 9OHV01.

Una vez que el transmisor de nivel 9OLT01 envía la señal al PLC de que el tanque tiene la
cantidad de soda aditivada indicada por el operador, se inicia el proceso de recirculación, para
lo cual:
o El PLC envía la señal de apertura de la válvula neumática 9OPV02.
94
o Se enciende automáticamente la bomba 9ZB01.
o El PLC debe tener funciones de temporización interna, por lo que, transcurridos 15
minutos, envía las señales para apagar la bomba 9ZB01 y cerrar la válvula 9OPV02,
en ese orden.

Las acciones para incorporar los 3 componentes se pueden ejecutar al mismo tiempo, de
forma tal de que el llenado del tanque se realice de la forma más rápida posible.

El PLC debe bloquear el suministro de soda aditivada hacia las lavadoras, durante la
preparación de la solución.

El PLC debe registrar los valores de volumen inicial y final de los tanques 9RTA01, 9MTA01
y 9OTA01, al igual que los valores de los contadores de flujo 9XFE02 y 9XFT06, antes y
después de la preparación.

En todo momento se debe poder visualizar, en la pantalla de la sala de control, el nivel de los
tanques 9RTA01, 9MTA01 y 9OTA01, al igual que los valores de los contadores de flujo
9XFE02 y 9XFT06.

Se sugiere la instalación de un indicador de bajo nivel en el tanque 9OTA01, que envíe la
señal al PLC. El PLC debe mostrar una alerta de PREPARAR SODA ADITIVADA en
pantalla de la sala de control.

Se recomienda instalar una toma de muestras que salga directamente desde el tanque, ya que
actualmente se toman las muestras de la solución de soda aditivada desde una tubería lateral
que no tiene este propósito y por esta razón salpica solución y el procedimiento es dificultoso.
Es importante tomar muestras de la solución de soda aditivada siempre que se realice la
preparación de la misma, para verificar mediante análisis de laboratorio, las concentraciones
resultantes de los componentes en la solución.

Cualquier desviación en la concentración obtenida de la solución de soda aditivada puede ser
corregida colocando el sistema en manual y trasegando la cantidad necesaria del componente
que haga falta para cumplir con los requerimientos de concentración.
95
7.2.6 Equipos nuevos necesarios
Para la implementación de esta propuesta de mejora se requiere la adquisición de los siguientes
equipos:

1 Controlador de Lógica Programable (PLC).

1 Elemento primario de Medición de Nivel por ultrasonido en el tanque 9RTA01.

1 transmisor de Nivel con indicación remota en el tanque 9RTA01.

Válvulas automáticas con actuador neumático para sustituir las válvulas manuales 9RHV02,
9RHV06, 9VHV30 y 9OHV01.

8 Convertidores de Señal de Intensidad a Presión para las válvulas neumáticas.

1 Interruptor de bajo nivel para el tanque 9OTA01.

1 Medidor de flujo magnético para la tubería por donde se introduce el agua al tanque
9OTA01.

1 Transmisor de flujo con indicación remota para la tubería por donde se introduce el agua al
tanque 9OTA01.
En la Figura 7.2 se muestra el Diagrama de Instrumentación y Tuberías del sistema de
preparación de soda aditivada 25% con los cambios en cuanto a instrumentos y equipos nuevos
contemplados en esta propuesta de mejora.
7.3 Propuesta de Mejora III
Esta propuesta se basa, al igual que la Propuesta de Mejora II, en la instalación de un
Controlador de Lógica Programable (PLC), con la finalidad de automatizar el sistema de
preparación de Soda Aditivada. Difiere fundamentalmente de la Propuesta de Mejora II en la
incorporación de aditivo, ya que se plantea la instalación de un medidor de flujo, con la finalidad
de contabilizar la cantidad de aditivo a añadir por medio de este elemento de medición, en vez de
utilizar un medidor de nivel en el tanque 9RTA01. De la misma manera, se pretende hacer uso
del medidor de flujo que se encuentra en el sistema de incorporación de Soda Cáustica 50% para
contabilizar la cantidad de esta sustancia a introducir en el tanque.
96
22
9X
FI02
90PV01
23
24
9XFE02
9R
LE01
9R
LT01
9R
LI01
PLC
I/P
9VHV30
I/P
20
19
21
9VHV29
9M
LE01
9M
LT01
9R
LS01
9M
LI01
01
9RTA01
9M
LS01
02
03
04
9RHV01
9RHV02
18
I/P
90
LE01
90
LT01
90
LI01
I/P
14
13
33
I/P
9X
FI06
9MHV02
9X
FT06
9OP02
15
Q3-9MTA01
9XB02
10
11
9MPV02
12
25
9XFE06
32
16
09
17
9NPV01
9RHV05
9ZHV01
31
9RCK01
27
9OTA01
35
9O
9O
LSLO1 LAL01
9ZCK01
9OHV01
08
30
I/P
26
I/P
Lavadoras y CIP Envasado
07
29
9ZB01
9NB01
I/P
34
9ZHV07
9RHV06
06
28
9ZHV09
96
Figura 7.2 Diagrama de Instrumentación y Tuberías de la Propuesta de Mejora II
97
Se debe instalar un Switch de bajo nivel en el tanque de Soda Aditivada, de manera que cuando
el nivel del tanque se encuentre en 2 m3, se active una alarma de bajo nivel, visible en las
pantallas de control del Sistema de Soda Cáustica.
Para la preparación de la Soda Aditivada, se requiere de un operador que introduzca el volumen
que desea obtener en el tanque. Considerando el volumen de solución presente, remanente de la
preparación previa, el PLC debe calcular, por diferencia, el volumen de soda aditivada a preparar
para llenar el tanque hasta el volumen indicado por el operador. Seguidamente, el PLC debe
calcular el volumen exacto a añadir de cada componente, para poder obtener la soda cáustica a
25% en peso de concentración y el aditivo a 2,5% en peso de concentración. El modelo de
cálculo se encuentra en el Apéndice C.
A continuación de presentan las acciones a llevar a cabo en cada una de las etapas involucradas
en el proceso de preparación de Soda Aditivada, con el fin de automatizar el proceso:
7.3.1 Incorporación de Aditivo

Instalar un elemento primario de medición de flujo y un transmisor de flujo con indicación
remota en la sala de control, en la tubería que sale del tanque 9RTA01, por donde fluye el
aditivo hacia el tanque de Soda Aditivada. El transmisor de flujo debe enviar la señal a el
PLC, de la cantidad volumétrica de aditivo que fluye, en litros, o en su defecto en metros
cúbicos, con varias cifras significativas.

La bomba 9NB01, la cual suministra aditivo desde el tanque 9RTA01 hacia el tanque
9OTA01, debe encenderse y apagarse automáticamente por orden del PLC. Además se deben
poder realizar estas acciones manualmente, desde la sala de control.

Las válvulas neumáticas 9OPV02 y 9NPV01 deben poderse abrir y cerrar mediante señales
enviadas por el PLC.

Cambiar las válvulas manuales 9RHV02 y 9RHV06, a la salida del tanque de aditivo
9RTA01 y entrada de la bomba 9NB01, respectivamente, por válvulas neumáticas dirigidas
por el PLC.

Las válvula manual 9RHV05 debe permanecer abierta en todo momento.
98

En caso de que exista una falla de energía eléctrica o falla en el suministro de aire a los
instrumentos, las válvulas neumáticas deben permanecer cerradas y la bomba 9NB01
apagada.
7.3.2 Incorporación de Soda Cáustica 50%

Cambiar la válvula manual 9VHV30 que envía soda concentrada 50% desde el tanque Q39MTA01 hacia el tanque de Soda Aditivada, por una válvula neumática que sea controlada
por el PLC.

Las válvulas neumáticas 9OPV01 y 9MPV02 se deben poder abrir y cerrar mediante señales
enviadas por el PLC.

La bomba 9XB02, que suministra Soda Cáustica 50% al tanque de Soda Aditivada, se debe
poder encender y apagar automáticamente por orden del PLC. Además se deben poder
realizar estas acciones manualmente, desde la sala de control.

Configurar el transmisor de flujo correspondiente al medidor de flujo 9XFE02, para que envíe
su señal hacia el PLC. Debe enviar una señal correspondiente a la cantidad volumétrica de
soda cáustica que fluye hacia el tanque de Soda Aditivada, en litros, o en su defecto en metros
cúbicos con varias cifras significativas.

En caso de que exista una falla de energía eléctrica o falla en el suministro de aire a los
instrumentos, las válvulas neumáticas deben permanecer cerradas y la bomba 9NB01
apagada.
7.3.3 Incorporación de Agua

Cambiar la tubería por donde se introduce el agua por una de mayor diámetro. Se sugiere la
instalación de una tubería DN50.

Cambiar la válvula 9OHV01, la cual se abre manualmente en campo para la introducción de
agua al tanque 9OTA01, por una válvula neumática que reciba ordenes del PLC.

Instalar un medidor de flujo en la tubería de agua, conjuntamente con un transmisor de flujo
que envíe la señal al PLC.
99

En caso de que exista una falla de energía eléctrica o falla en el suministro de aire a los
instrumentos, las válvulas neumáticas deben permanecer cerradas y la bomba 9NB01
apagada.
7.3.4 Recirculación

La bomba 9ZB01 se debe poder encender y apagar automáticamente conforme a las señales
enviadas por el PLC. Además estas acciones se deben de poder realizar manualmente, desde
la sala de control.

Las válvulas manuales 9ZHV09 y 9ZHV01 deben de permanecer abiertas en todo momento.

En caso de que exista una falla de energía eléctrica o falla en el suministro de aire a los
instrumentos, las válvulas neumáticas deben permanecer cerradas y la bomba 9NB01
apagada.
7.3.5 Filosofía de operación
El proceso se debe automatizar en base a la siguiente filosofía de operación:

El operador debe seleccionar en la pantalla de la sala de control la opción: Llenar Tanque
Soda Aditivada, y colocar el requerimiento de volumen final del tanque.

El PLC debe de calcular el volumen de Soda Aditivada a preparar, considerando el volumen
de solución presente en el tanque, así como la cantidad a añadir de cada componente para
alcanzar las concentraciones requeridas.

Se debe agregar el Aditivo, hasta que entre la cantidad adecuada del mismo, para lo cual:
o El PLC envía señales para abrir las válvulas neumáticas 9OPV02 y 9NPV01, en ese
orden. Seguidamente envía señales para abrir las válvulas neumáticas 9RHV06 y
9RHV02.
o El PLC envía la señal para encender la bomba 9NB01.
o El transmisor de flujo 9XFT06 envía señales al PLC, referentes a la cantidad
volumétrica de aditivo que fluye por la tubería que conecta al tanque 9RTA01 con el
tanque 9OTA01. Cuando se recibe la señal de que ha circulado el volumen de aditivo
que se desea añadir al tanque de Soda Aditivada, el PLC envía la señal para apagar la
bomba 9NB01.
100
o Por último, se cierran automáticamente todas las válvulas neumáticas involucradas en
el proceso de incorporación de aditivo, en el orden preciso.

Para la incorporación de soda cáustica 50%
al tanque 9OTA01, se deben ejecutar las
siguientes acciones:
o El PLC envía la señal para abrir la válvula neumática 9VHV30, 9OPV01 y 9MPV02.
o Seguidamente, se enciende automáticamente la bomba 9XB02, por orden del PLC.
o El transmisor de flujo 9XFT02 envía señales al PLC del volumen de Soda Cáustica
50% que está siendo trasegado hacia el taque de Soda Aditivada. Cuando se recibe la
señal de que ha circulado el volumen de soda cáustica 50% que se desea añadir, se
envía la señal para apagar la bomba 9XB02.
o Finalmente, se envían las señales para cerrar las válvulas neumáticas 9MPV02,
9VHV30 y 9opv01.

Para la incorporación de agua al tanque 9OTA01:
o El PLC envía la señal de apertura de la válvula neumática 9OHV01.
o Se introduce agua hasta que el transmisor de flujo 9XFT06 envía la señal al PLC de
que se ha añadido la cantidad requerida de dicha sustancia.
o Se cierra automáticamente la válvula 9OHV01.

Una vez que el transmisor de nivel 9OLT01 envía la señal al PLC de que el tanque tiene la
cantidad de soda aditivada indicada por el operador, se inicia el proceso de recirculación, para
lo cual:
o El PLC envía la señal de apertura de la válvula neumática 9OPV02.
o Se enciende automáticamente la bomba 9ZB01.
o El PLC debe tener funciones de temporización interna, por lo que al transcurrir 15
minutos, envía las señales para apagar la bomba 9ZB01 y cerrar la válvula 9OPV02,
en ese orden.

Las acciones para incorporar los 3 componentes se pueden ejecutar al mismo tiempo, de
forma tal de que el llenado del tanque se realice de la forma más rápida posible.
101

El PLC debe bloquear el suministro de soda aditivada hacia las lavadoras, durante la
preparación de la solución.

El PLC debe registrar los valores de volumen inicial y final de los tanques 9RTA01, 9MTA01
y 9OTA01, al igual que los valores de los contadores de flujo 9XFE02, 9XFT06 y 9XFE07,
antes y después de la preparación.

En todo momento se debe poder visualizar, en la pantalla de la sala de control, el nivel de los
tanques 9RTA01, 9MTA01 y 9OTA01, al igual que los valores de los contadores de flujo
9XFE02, 9XFT06 y 9XFT07.

Se sugiere la instalación de un indicador de bajo nivel en el tanque 9OTA01, que envíe la
señal al PLC. El PLC debe mostrar una alerta de PREPARAR SODA ADITIVADA en
pantalla de la sala de control.

Se recomienda instalar una toma de muestras que salga directamente desde el tanque, ya que
actualmente se toman las muestras de la solución de soda aditivada desde una tubería lateral
que no tiene este propósito y por esta razón salpica solución y el procedimiento es dificultoso.
Es importante tomar muestras de la solución de soda aditivada siempre que se realice la
preparación de la misma, para verificar mediante análisis de laboratorio, las concentraciones
resultantes de los componentes en la solución.

Cualquier desviación en la concentración obtenida de la solución de soda aditivada puede ser
corregida colocando el sistema en manual y trasegando la cantidad necesaria del componente
que haga falta para cumplir con los requerimientos de concentración.

Cualquier desviación en la concentración obtenida de la solución de soda aditivada puede ser
corregida colocando el sistema en manual y trasegando la cantidad necesaria del componente
que haga falta para cumplir con los requerimientos de concentración.
7.3.6 Equipos nuevos necesarios
Para la implementación de esta propuesta de mejora se requiere la adquisición de los siguientes
equipos:

1 Controlador de Lógica Programable (PLC).
102

Válvulas automáticas con actuador neumático para sustituir las válvulas manuales 9RHV02,
9RHV06, 9VHV30 y 9OHV01.

8 Convertidores de Señal de Intensidad a Presión para las válvulas neumáticas.

1 Interruptor de bajo nivel para el tanque 9OTA01.

2 Medidores de flujo magnético, uno para la salida del tanque 9RTA01 y otro para la tubería
por donde se introduce agua al tanque 9OTA01.

2 Transmisores de flujo con indicación remota, uno para la salida del tanque 9RTA01 y otro
para la tubería por donde se introduce agua al tanque 9OTA01.
En la Figura 7.3 se muestra el Diagrama de Instrumentación y Tuberías del sistema de
preparación de soda aditivada 25% con los cambios en cuanto a instrumentos y equipos nuevos
contemplados en esta propuesta de mejora.
7.4 Propuesta de Mejora IV
La presente propuesta tiene por finalidad que el sistema de preparación de soda aditivada se
encuentre completamente automatizado, sin necesidad de un operario que de la orden de
prepararla solución, ni supervise el proceso de preparación.
Se debe instalar un switch de bajo nivel en el tanque de soda aditivada, 9OTA01. Cuando el
nivel de solución en dicho tanque descienda hasta 1 m3, el switch de bajo nivel envía una señal a
un Controlador de Lógica Programable (PLC), el cual debe ejecutar todas las acciones necesarias
para preparar soda aditivada. Para ello, el PLC debe analizar qué día de la semana es, día del mes,
así como si es inicio de producción, para poder decidir qué volumen de soda aditivada se debe
preparar. Esto es porque no se desea que se cierre un período de producción con un excedente
significativo de soda aditivada en el tanque 9OTA01, ya que el objetivo es que el consumo de
químicos reflejado en el inventario de cada período de producción concuerde exactamente con el
consumo real del mismo, de manera de evaluar los índices de consumo y de costo y el desempeño
general del período.

Para todos los días del mes, exceptuando el penúltimo y último día de mes.
o Si es día lunes, martes o miércoles: Se debe llenar el tanque 9OTA01 hasta un nivel de
19,5 m3.
103
22
9X
9X
FT02 FI06
90PV01
23
24
9XFE02
PLC
I/P
9VHV30
I/P
20
19
21
9VHV29
9M
LE01
9M
LT01
9R
LS01
9M
LI01
01
9RTA01
9M
LS01
02
03
04
9RHV01
9RHV02
18
I/P
90
LE01
90
LT01
90
LI01
I/P
14
13
33
I/P
9X
FI06
9MHV02
9X
FT06
9OP02
15
Q3-9MTA01
9XB02
10
12
11
9MPV02
16
09
17
25
9XFE06
32
9NPV01
9RHV05
9ZHV01
06
31
9RCK01
08
I/P
9XFE07
07
27
9OTA01
9ZCK01
9X
FI07
35
9O
9O
LSLO1 LAL01
9OHV01
30
26
9X
FT07
29
I/P
Lavadoras y CIP Envasado
9ZB01
9NB01
I/P
34
9ZHV07
9RHV06
06
28
9ZHV09
103
Figura 7.3 Diagrama de Instrumentación y Tuberías de la Propuesta de Mejora III
104
o Si es día Jueves antes de mediodía: Se debe llenar el tanque 9OTA01 hasta 16,5 m3.
o Si es día Jueves después de mediodía: Se debe llenar el tanque 9OTA01 hasta un
volumen de 15 m3.
o Si es día Viernes antes de mediodía: Se debe llenar el tanque 9OTA01 hasta 8,5 m3.
o Si es día Viernes entre las 12:00 m y las 3:00 pm: Se debe llenar el tanque 9OTA01
hasta 6 m3.
o Si es viernes entre las 3:01 pm y las 6:00 pm: Se debe llenar el tanque 9OTA01 hasta
4 m3 .
o Si es viernes después de las 6:00 pm: Se debe llenar el tanque hasta 3m3.
o Si es sábado antes de mediodía; Se debe llenar el tanque 9AOTA01 hasta 1,5 m3.

En caso de ser penúltimo día de mes:
o
Si es antes de mediodía se debe llenar el tanque 9OTA01 hasta 11 m3.
o Si es entre las 12:01 pm y las 4 pm se debe llenar el tanque 9OTA01 hasta 9m3.
o Después de las 4:00 pm, se debe llenar el tanque 9OTA01 hasta 8 m3.

En caso de ser último día de mes:
o Si es antes de mediodía se debe llenar el tanque 9OTA01 hasta 5m3.
o Si es después de mediodía y antes de las 4:00 pm se debe llenar el tanque 9OTA01
hasta 3 m3.
o Si es después de las 4:00 pm, se debe llenar el tanque 9OTA01 hasta 1,5 m3.
Para llenar el tanque 9OTA01, el PLC debe considerar el volumen de soda aditivada presente
en el mismo en ese momento, y mediante un algoritmo de cálculo interno, calcular qué volumen
de cada componente se debe añadir para cumplir con los requerimientos de concentración final de
cada sustancia en la solución.
La adquisición de instrumentos nuevos para la ejecución de las 4 etapas involucradas en el
proceso de preparación de soda aditivada, incorporación de aditivo, incorporación de soda
cáustica 50%, incorporación de agua y recirculación, así como la filosofía de operación, se
pueden realizar según lo estipulado en la Propuesta de Mejora II o la Propuesta de Mejora III.
105
En la pantalla de las computadoras de la sala de control, se deben poder visualizar dos opciones
para este sistema, la opción “Automático” y la opción “Manual”. Normalmente el sistema debe
encontrarse en “Automático”, de manera tal que realice la preparación de la solución de manera
automatizada, según el día de la semana y día del mes, como se explicó anteriormente. Así
mismo, se debe poder seleccionar la opción “Manual”, en la cual el operador sea el que
introduzca el volumen de solución que se desea obtener en el tanque 9OTA01. Al tener la opción
manual el sistema es más seguro, en caso de que se requiera preparar menos volumen de solución
de la que se prepararía de manera automática.
7.5 Propuesta de Mejora V
Esta propuesta de mejora provee soluciones alternas a los principales problemas del sistema de
preparación de soda aditivada, sin la instalación de un Controlador de Lógica Programable
(PLC).
Con la finalidad de eliminar el error proveniente del indicador de nivel del tanque de aditivo,
9RTA01, lo cual trae como consecuencia que no se logre obtener la concentración de aditivo
deseada por la poca precisión que provee dicho instrumento, se propone hacer uso del tanque de
aditivo 9NTA01, el cual tiene una capacidad de 8 m3 y está destinado para satisfacer las
necesidades de esta sustancia en el área de elaboración de la Planta. Para poder hacer uso del
mencionado tanque, se debe llegar a un acuerdo entre el área de elaboración y el área de
envasado de la planta, así como llevar un control detallado del consumo de aditivo que haría
cada área, con la finalidad de poder realizar de manera óptima los inventarios.
El tanque 9NTA01 posee un elemento primario de medición de nivel, un transmisor de nivel y
un indicador de nivel continuo, controlado con sistema supervisorio con indicación local y
remota. Al utilizar este tanque, no haría falta invertir en instalar un elemento primario de
medición de nivel, transmisor de nivel e indicador de nivel en el tanque 9RTA01. El aditivo sería
añadido directamente al tanque de soda cáustica 50% del área de envasado, Q3-9MTA01, de
manera tal de tener una solución al 5% en peso de aditivo con respecto a la soda cáustica.
Para obtener la soda aditivada al 25% en peso, en el tanque 9OTA01 se deberían llevar a cabo 3
etapas en vez de 4: La incorporación de agua, la incorporación de soda aditivada al 50% y la
recirculación.
106
Con la finalidad de reducir el tiempo de preparación de la soda aditivada 25%, se puede utilizar
el anterior tanque de aditivo, 9RTA01, cuya capacidad es de 6m3, para almacenar agua y ser
añadida al tanque de soda aditivada en el momento de preparar la solución simultáneamente con
el uso de la tubería que se encuentra instalada para este fin.
Estas acciones reducirán
notablemente el tiempo de preparación de soda aditivada 25%, aumentando el caudal de llenado,
ya que incluso en el caso del llenado completo del tanque, más de la mitad de la cantidad de agua
a añadir provendría del tanque 9RTA01.
Con esta propuesta se puede lograr obtener una solución con concentraciones más cercanas a
las requeridas ya que se usa un instrumento mucho más exacto para medir la cantidad de aditivo a
añadir, que el usado en la actualidad. Con un tanque completo preparado de soda aditivada 50%
(36000 L) se pueden preparar 4,6 tanques de soda aditivada 25%, para lo cual solo hace falta
diluir la soda aditivada 50% con agua. De esta manera, se disminuye el error en la preparación al
disminuir el número de veces que se mezcla la soda cáustica 50% con el aditivo químico.
Para poder ejecutar esta propuesta, se deben de llevar a cabo las siguientes acciones, para cada
etapa de la preparación de la soda aditivada 25%:
7.5.1 Incorporación de Aditivo al tanque Q3-9MTA01

Se debe hacer una prolongación de la tubería que va desde el tanque 9NTA01 hacia el tanque
Q2-9LTA01, por donde se introduce aditivo al tanque de soda cáustica 50% del área de
elaboración, para que dicha tubería llegue al tanque de soda cáustica 50% del área de
envasado, Q3-9MTA01.

Se deben instalar dos válvulas neumáticas para tubería DN50 en la tubería que distribuiría el
aditivo hacia los tranques Q2-9LTA01 y Q3-9MTA01, una en la entrada a cada tanque, de
manera tal que se pueda escoger desde la sala de control la válvula a abrir o cerrar, según el
tanque al que se le requiera introducir dicha sustancia.

Se debe hacer uso de la bomba 9NB02 para trasegar el aditivo desde el tanque 9NTA01 hacia
el tanque de soda cáustica 50% del área de envasado, Q3-9MTA01.

En caso de que exista una falla de energía eléctrica o falla en el suministro de aire a los
instrumentos, las válvulas neumáticas deben permanecer cerradas y la bomba 9NB01
apagada.
107
7.5.2 Incorporación de Agua al tanque de Soda Aditivada.
Se realizará la incorporación de agua al tanque 9NTA01 primero que la incorporación de Soda
Aditivada 50%, con la finalidad de que la reacción sea lo menos exotérmica posible. De ser
posible, se pueden incorporar tanto el agua como la soda aditivada 50% al mismo tiempo, para
hacer el proceso más rápido.
Para la incorporación de agua se cuenta con las siguientes opciones:
1. Cambiar la tubería del agua actual DN25 por una tubería DN50 con la finalidad de
aumentar el caudal que ingresa al tanque y reducir el tiempo empleado en la
incorporación de esta sustancia. Se debe instalar una válvula nueva en la tubería DN50, la
cual puede ser manual o neumática. De ser neumática se debe programar para poder
encenderse o apagarse desde la sala de control. Es importante realizar éste cambio de
tuberías y reubicar la válvula nueva en la parte superior del tanque, ya que la válvula
actual se encuentra al lado de otra cuya función es el uso de una manguera y las personas
suelen abrir erróneamente la válvula del tanque 9NTA01, lo cual trae como consecuencia
la dilución de la solución e incluso se puede rebosar el mismo, lo cual es muy peligroso
ya que personas pueden entrar en contacto con la solución.
2. Utilizar dos fuentes de agua al momento de preparar soda aditivada 25% en el tanque
9OTA01. Como primera fuente, se puede utilizar el tanque de aditivo del área de
envasado, 9RTA01, como contenedor de agua. Para la preparación de Soda Aditivada
25% en el tanque 9OTA01, se pueden introducir los 6 m3 contenidos en el tanque
9RTA01 de forma rápida, con un caudal de 0,005 m3/seg, mediante el mismo
procedimiento que se usaba anteriormente para incorporar el aditivo proveniente de dicho
tanque. De ser necesaria una cantidad mayor a 6m3 de agua, se puede hacer uso de una
segunda fuente la cual sería la indicada en el apartado 1.
7.5.3 Incorporación de Soda Aditivada 50%
La Incorporación de la mezcla de Soda Cáustica y Aditivo que se encuentra en el tanque Q39MTA01 se debe realizar de la misma forma en la que se hace actualmente la incorporación de
Soda Cáustica 50%.
108
7.5.4 Recirculación
Cuando se inicie la incorporación de agua y soda cáustica aditivada al 50% se debe poner el
sistema a recircular, de la misma manera que se realiza actualmente, para garantizar que al
finalizar el proceso de preparación de soda aditivada 25%, la solución se encuentre
completamente homogénea y lista para ser enviada hacia las lavadoras y los CIP del área de
envasado.
7.5.5 Filosofía de Operación para Preparación de Soda Aditivada 50%
La soda aditivada 50% será preparada directamente en el tanque de soda cáustica 50% del área
de envasado, es decir, el tanque Q3-9MTA01. A continuación se describen los pasos a seguir
para preparar la solución:
1. Asegurarse que el tanque Q3-9MTA01 de 47m3 de capacidad, esté disponible para poder
preparar la solución. (Durante la preparación de soda aditivada 50% no se puede realizar
ninguna otra maniobra en el sistema).
2. Asegurarse que el tanque 9NTA01, tenga suficiente aditivo para preparar la solución,
verificando su nivel, antes de la preparación. (El nivel se encuentra indicado en
kilogramos).
3. Asegurarse que los tanques Q4-9PTA01 y Q5-9QTA01 tengan suficiente nivel de soda
cáustica 50% para preparar la solución.
4. Verificar el nivel del tanque Q3-9MTA01 y anotar la cifra inicial.
5. En base a la cantidad de soda aditivada 50% a preparar, verificar en la Tabla D.1, que se
encuentra en la sala de control, el volumen de aditivo y de soda cáustica que se debe añadir.
En dicha tabla se encuentran los volúmenes de aditivo y de soda cáustica 50% a añadir para
preparar distintos volúmenes de soda aditivada 50%, en base al requerimiento de que la
concentración de aditivo sea 5% p/p. La mencionada tabla se encuentra en el Apéndice D.
6. Se recomienda utilizar las siguientes cantidades para la preparación: 32636,20 L Soda +
2363,80 L aditivo, lo que da como resultado 35000 L de solución. De esta manera se evita
que las válvulas de entrada y la bomba de recirculación se bloqueen por alto nivel del
109
tanque Q3-9MTA01. Es importante tomar en cuenta el volumen que se encuentra en el
tanque antes de la preparación, para no sobrepasar la capacidad del mismo.
7. El nivel máximo a preparar debe ser 36000 L de soda aditivada 50%, ya que si se supera
este nivel en el tanque Q3-9MTA01, el mismo se espuma.
8. Colocar el sistema GM2 en Manual.
9. Se añade primero el aditivo al tanque Q3-9MTA01, para lo cual se deben realizar las
siguientes acciones:
a. Abrir la válvula manual 9NHV02, la cual se encuentra a la salida del tanque de
aditivo 9NTA01, y la válvula manual 9NHV04, ubicada a la salida de la bomba
9NB02.
b. Calcular la cantidad másica de aditivo que se debe añadir al tanque, para preparar el
volumen de solución de soda aditivada 50% deseado, multiplicando el volumen de
aditivo, verificado en el apartado 5, por la densidad del mismo, 1,07 Kg/L.
c. Tomar lectura inicial del tanque de aditivo, 9NTA01, y restar la cantidad másica que
se va a agregar al tanque Q3-9MTA01. De esta manera se conoce la masa final que
debe quedar en el tanque 9NTA01.
d. Desde la pantalla de la sala de control, encender la bomba 9NB02, que suministra
aditivo desde el tanque 9NTA01. Apagar la mencionada bomba cuando se hayan
añadido los kg necesarios de aditivo al tanque Q3-9MTA01.
e. Cerrar las válvulas manuales 9NHV02 y 9NHV04
10. Al finalizar la incorporación de aditivo al tanque Q3-9MTA01, se inicia la incorporación de
soda cáustica 50%, proveniente de los tanques de recepción. (Q4-9PTA01 ó Q5-9QTA01).
a. Realizar los cambios necesarios en el manifold de distribución de soda cáustica, para
llenar el tanque Q3-9MTA01, es decir, abrir la válvula 9VHV27 de trasiego que
pasa por el contador 9XFE01 y que alimenta al tanque Q3-9MTA01.
b. Anotar en la hoja de control, el nivel inicial del tanque de soda cáustica de donde se
va a realizar el trasiego. (Q4-9PTA01 ó Q5-9QTA01).
110
c. Seleccionar en la pantalla de recepción y distribución de soda 50% la opción de
TRASIEGO.
d. Abrir la válvula de salida del tanque disponible Q4-9PTA01 (9PPV02) ó Q59QTA01 (9QPV02). Dicha válvula se puede observar en la Figura 7.4.
e. Abrir la válvula de entrada al tanque Q3-9MTA01 (9MPV01).
f. Verificar que la apertura de las válvulas manuales sea la adecuada.
g. Encender la bomba centrífuga 9XB06, la cual suministra soda cáustica 50% hacia el
tanque Q3-9MTA01. La mencionada bomba se observa en la Figura 7.4.
h. Al haber introducido la cantidad deseada de soda cáustica 50% al tanque Q39MTA01, notando que el nivel del tanque llegue hasta el nivel deseado de soda
aditivada 50%, se debe apagar la bomba 9XB06 y cerrar la válvula 9PPV02 ó
9PQV02.
i. Anotar en la planilla el nivel final del tanque de soda cáustica 50% de donde se
extrajo esta sustancia, Q4-9PTA01 ó Q5-9QTA01.
Figura 7.4 Tanques de recepción desde donde se realiza el trasiego de Soda Cáustica 50%
(CERVECERÍA POLAR C.A.).
111
11. Seleccionar en la pantalla de Recepción y Distribución de Soda 50% la opción
RECIRCULANDO. Asegurarse que no cambie el nivel del tanque Q3-9MTA01, para
garantizar que la soda no se está yendo a otro lugar.
12. Abrir la válvula 9MPV02, a la salida del tanque Q3-9MTA01, y encender la bomba 9XB01,
para recircular el tanque por un tiempo de tres horas. La válvula 9MPV02 se puede observar
en la Figura 7.5.
13. Transcurridas las tres horas de recirculación, apagar la bomba 9XB02.
14. Cerrar la válvula de entrada al tanque Q3-9MTA01 (9MPV01), la cual se puede observar en
la Figura 7.5.
Figura 7.5 Tanque Q3-9MTA01 hacia donde se realiza el trasiego de Soda Cáustica 50%, con
los equipos involucrados (CERVECERÍA POLAR C.A.).
15. Seleccionar en la pantalla de Recepción y Distribución de Soda 50% la opción
SUMINISTRO, con la finalidad de regresar a la operación normal del sistema. El sistema
GM2 queda en automático.
112
Condiciones de Seguridad:

Al ser activada la opción TRASIEGO, en la pantalla de la sala de control, todas las válvulas
automáticas involucradas en los demás sistemas de operación de soda cáustica 50% son
bloqueadas, quedando sólo operativas las válvulas involucradas en el proceso de trasiego.

Al abrir la válvula 9MPV01, para realizar trasiego de soda cáustica 50% hacia el tanque Q39MTA01, las válvulas automáticas 9KPV01 y 9LPV01 se bloquean, para evitar la entrada de
esta sustancia a los tanques Q1-9KTA01 y Q2-9LTA01, respectivamente.

Para encender las bombas, las válvulas involucradas deben estar abiertas, de lo contrario en la
pantalla de la sala de control se visualizará un mensaje de “SOTP”, impidiéndose el
encendido de las mismas.

No se debe sobrepasar un nivel de 35m3 en el tanque Q3-9MTA01, para poder realizar la
recirculación del mismo.

Si durante el llenado del tanque Q1-9K/Q2-9L/Q3-9MTA01 el medidor de nivel continuo
9K/9L/9MLI01 falla el nivel asciende hasta el 9K/9L/9MLS01 que controla el nivel de
alarma por alto nivel y apaga la bomba 9XB06 y cierra la válvula de alimentación
9K/9L/9MPV01.
En la Figura 7.6 se muestra el Diagrama de Instrumentación y Tuberías del sistema de
preparación de soda aditivada 50%, con todos los equipos e instrumentos involucrados en el
proceso.
7.5.6 Filosofía de Operación para Preparación de Soda Aditivada 25%
1. Asegurarse que el tanque de Soda Aditivada 25% de Envasado, 9OTA01, se encuentre
disponible para la preparación.
2. Asegurarse que el tanque de Soda Aditivada 50%, Q3-9MTA01, tenga un volumen suficiente
para preparar la solución.
3. Verificar el nivel del tanque 9OTA01 y anotar la cifra inicial.
4. Verificar en la tabla que se encuentra en la sala de control, el volumen de soda aditivada 50%
y agua que se debe añadir para realizar la preparación, conforme al volumen de soda
aditivada 25% que se desea preparar. Al utilizar los volúmenes indicados en dicha tabla, se
113
9P
LI01
9X
FE01
9P
LT01
9P
LE01
9Q
LE01
9P
LS01
20
9Q
LI01
9Q
LS01
19
9VHV31
28
9Q
LT01
9VHV27
20
18
9MHV01
21
Q4-9PTA01
08
9MPV01
9X
FE06
17
Q5-9QTA01
09
10
16
9QHV02
9PHV02
22
9M
LE01
9M
LT01
9M
LI01
9PHV05
9PCK01
9X
PI06
11
13
13
12
9KHV09
9M
LS01
27
9PPV02
9XB06
9KCK01
14
9QPV02
9PHV04
15
26
9NHV04
25
9XB01
9N
LE01
07
9KHV07
9N
LT01
9N
LI01
9NCK01
Q3-9MTA01
23
24
01
06
9MPV02
9MHV02
9N
PI01
9NB02
9NHV03
05
03
02
9NTA01
05
9NHV02
04
9NHV01
113
Figura 7.6 Diagrama de Tuberías e Instrumentación de la Preparación de Soda Aditivada 50% (Propuesta de Mejora V).
114
prepara una solución que cumpla con los requerimientos de concentración de los componentes.
a. Tomar en cuenta el volumen inicial del tanque 9OTA01 al decidir que volumen de
solución se va a preparar. Recordar que el nivel del tanque no puede superar los 19500
L ya que la válvula de entrada y la bomba de recirculación se bloquean por alto nivel
del mismo.
b. Si el tanque 9OTA01 se encuentra vacío se deben usar 7800 L de soda aditivada 50%
y 11700 L de agua, preparando así 19500 L de soda aditivada 25%.
c. En caso de que el tanque no se encuentre vacío, calcular el volumen final al cual
llegará el mismo luego de la preparación, sumando el volumen inicial más el volumen
de solución a preparar.
5. Colocar el sistema GM2 en MANUAL.
6. Abrir la válvula manual 9OHV01, ubicada en la parte superior del tanque 9OTA01, para
iniciar la incorporación de agua.
7. En caso de estar preparando un volumen inferior a 10000 L de solución, esperar a que se
incorpore el volumen deseado de agua, para proseguir con la incorporación de soda aditivada
50%, para ello:
a. Observar el nivel del tanque 9OTA01, en la pantalla de la sala de control, mientras se
incorpora el agua. Una vez alcanzado el nivel correspondiente al volumen inicial del
tanque + volumen a incorporar de agua, proceder a cerrar la válvula 9OHV01, ubicada
en campo.
8. En caso de estar preparando un volumen superior a 10000 L de soda aditivada 25%,
incorporar el agua simultáneamente a la soda aditivada 50%. Para realizar la carga de la soda
aditivada 50% desde el tanque Q3-9MTA01 hacia el tanque 9OTA01:
a. Abrir la válvula manual 9VHV30, que envía soda aditivada 50% desde el tanque Q39MTA01 hacia el tanque 9OTA01 y verificar que la válvula 9VHV29, que envía hacia
el área de elaboración, se encuentre cerrada.
b. Verificar y anotar en la hoja de control de soda concentrada, los datos del contador
inicial del tanque de donde se va a sacar la soda aditivada 50% (Q3-9MTA01), así
como el volumen inicial de dicho tanque.
115
c. Restar al volumen inicial del tanque Q3-9MTA01, el volumen de soda aditivada 50%
que se va a trasegar hacia el tanque 9OTA01. El resultado obtenido corresponde con
el volumen final que se debe obtener en el tanque Q3-9MTA01.
d. Colocar el sistema GM1 en MANUAL.
e. Accionar desde la pantalla de la sala de control, las válvulas automáticas 9OPV01 y
9MPV02.
f. Seleccionar y activar la bomba 9XB02, para iniciar el trasiego de la soda aditivada
50% hacia el tanque 9OTA01.
g. Observar en la pantalla de la sala de control la disminución de nivel del tanque Q39MTA01, así como el aumento del contador de dicho tanque, mientras se realiza el
trasiego de la soda aditivada 50%. Cuando el nivel del tanque corresponda con el
volumen final que se debe obtener en el mismo, calculado en el apartado 8.c, apagar la
bomba 9XB02, para detener el trasiego.
h. Cerrar las válvulas automáticas 9MPV02 y 9OPV01, desde la pantalla de la sala de
control.
i. Verificar y anotar en la hoja de control de soda concentrada el valor final del contador
del tanque Q3-9MTA01 y el volumen final de dicho tanque.
j. Colocar el sistema GM1 en AUTOMÁTICO.
k. Cerrar la válvula manual 9VHV30.
9. Una vez introducida la soda aditivada 50% al tanque 9OTA01, observar el nivel del tanque
9OTA01 y esperar a que aumente hasta el volumen final calculado en el apartado 4.c. Cuando
el nivel del tanque de soda aditivada 25% llegue al valor esperado, cerrar la válvula manual
9OHV01, por donde se introduce agua al tanque 9OTA01.
10. Activar la válvula automática 9OPV02 y encender la bomba 9ZB01, para recircular la
solución preparada en el tanque 9OTA01, por de 15 minutos.
11. Transcurridos los 15 minutos de recirculación, apagar la bomba 9ZB01 y seguidamente
desactivar la válvula automática 9OPV02.
12. Colocar el sistema GM2 en AUTOMÁTICO.
116
En este caso, para la preparación de soda aditivada 25%, el Diagrama de Instrumentación y
Tuberías no difiere del mostrado en la Figura 6.5, correspondiente al proceso actual. Para el caso
de esta propuesta, la diferencia se encuentra en que el tanque 9RTA01 contendría agua en vez de
aditivo químico y que del tanque Q3-9MTA01 se trasegaría soda aditivada 50% en vez de soda
cáustica 50%.
7.6 Procedimiento de Carga de Datos de Consumo Semanal de Soda Cáustica 50% y aditivo
Químico en el Sistema SAP
Los reactivos utilizados en la preparación de la solución de soda aditivada 25%, Soda Cáustica
50% y el aditivo químico, representan un consumo de químicos que debe ser registrado al cierre
de cada semana de producción. Este consumo pertenece al área de Envasado de Cervecería Polar
Planta Los Cortijos. Las demás áreas de la planta, conformadas por el área de Elaboración y el
área de PTA (Planta de Tratamiento de Aguas), también utilizan Soda Cáustica 50% y aditivo
químico en sus procesos. Para fines de control e inventario, al cierre de cada semana de
producción se debe realizar la carga de datos de consumo de los químicos mencionado en SAP.
En la actualidad no se cuenta con un documento en la Empresa que describa el procedimiento
para realizar los inventarios de consumo de químicos ni la carga de datos de dicho consumo en
SAP. Por esta razón, sumado a la necesidad de que los procedimientos se cumplan siempre
apegados a lo establecido por la Empresa, surge la propuesta de levantar un procedimiento que
describa la metodología a emplear para realizar el Inventario de Consumo de Soda Cáustica 50%
y Aditivo Químico para cada semana de producción de Cervecería Polar Planta Los Cortijos, por
parte de las áreas de Elaboración, Envasado y PTA, así como el procedimiento de carga de dicho
consumo en SAP, asociándolo a los centros de costo correspondientes.
En el Apéndice F se encuentra el procedimiento levantado.
117
CAPÍTULO VIII
FACTIBILIDAD DE LAS PROPUESTAS DE MEJORA
Se presentaron 5 propuestas de mejora para el sistema de preparación de soda aditivada 25%,
de las cuales 3 son propuestas que involucran la completa automatización del sistema y 2 ofrecen
soluciones a los problemas más perentorios del mismo.
Es notable que para poder materializar cualquiera de las propuestas levantadas, se deben
adquirir una serie de instrumentos nuevos, motivo por el cual, a continuación se presenta el costo
de cada propuesta de mejora levantada, por razón de los instrumentos nuevos. Además, se
presentarán las ventajas y desventajas de cada propuesta, a fin de poder designar cuál es la
propuesta más conveniente en la actualidad.
Los precios mostrados en las tablas que se presentan a continuación, de los instrumentos nuevos
requeridos para cada propuesta, fueron sacados del sistema SAP de Empresas Polar,
seleccionando modelos de instrumentos adecuados y disponibles en el almacén de Cervecería
Polar Planta Los Cortijos.
Con respecto al procedimiento de carga de datos de consumo semanal de soda cáustica 50% y
aditivo químico en el sistema SAP, el mismo es de gran importancia para la Empresa, ya que
contribuye a que el proceso se realice siempre de la forma adecuada y estipulada por la normativa
interna, al tiempo que contribuye al adiestramiento de nuevo personal en dicho proceso. El
procedimiento levantado fue publicado en el portal interno de Empresas Polar.
8.1 Propuesta de Mejora I
Para la implementación de esta propuesta es necesaria la adquisición de ciertos instrumentos,
los cuales se encuentran detallados, conjuntamente con su costo, en la Tabla 8.1. En la
mencionada tabla se puede observar que el costo total por concepto de instrumentos nuevos
requeridos para la puesta en marcha de esta propuesta es de 37444,86 Bsf.
118
Tabla 8.1 Costo de la Propuesta de Mejora I por concepto de Instrumentos Nuevos
Instrumento
Costo (Bsf)
Elemento Primario de Medición de Nivel
5283,00
Transmisor de Nivel con Indicación Remota
7037,33
Elemento Primario de Medición de Flujo
8909,60
Transmisor de Flujo Con Indicación Remota
10705,12
Válvula Neumática DN50
5509,81
Costo total por instrumentos (Bsf)
37444,86
8.1.1 Ventajas
A continuación se presentas los aspectos positivos o ventajas que conlleva la aplicación de esta
propuesta de mejora, sobre el sistema de preparación de soda aditivada 25%.
1. Mediante la instalación de un elemento primario de medición de nivel y un transmisor de
nivel con indicación remota en el tanque de aditivo, 9RTA01, se conseguiría añadir una
cantidad de aditivo más exacta y se lograría que la concentración de dicha sustancia en la
solución de soda aditivada 25% sea 2,5% en p/p, o una concentración muy cercana a dicho
valor.
2. Al poderse encender y apagar la bomba 9NB01 desde la pantalla de la sala de control, se
garantiza alcanzar una solución con una concentración p/p de aditivo de 2,5%, ya que el
operador puede apagar la bomba exactamente en el momento en que observa que el indicador
de nivel del tanque 9RTA01 reporta el valor del nivel correspondiente con el trasiego del
volumen justo de aditivo requerido, al tanque 9NTA01.
3. Realizando el cambio de la tubería por donde se incorpora agua al tanque de soda aditivada
25%, por una de 2” de diámetro, el caudal aumentaría en un 23% y el tiempo empleado en la
incorporación de agua a dicho tanque se reduciría en un 23%.
119
4. Si se configura la indicación enviada por el transmisor de flujo, 9XFE02, la cual se observa
en la pantalla de la sala de control, para que el valor observado se encuentre en litros en vez
de en metros cúbicos, se puede garantizar que se incorpore una cantidad más exacta de soda
cáustica 50% en la preparación de la soda aditivada, consiguiendo que la concentración de
dicha sustancia en la solución sea cercana a 25% p/p.
5. Con la instalación de un elemento primario de medición de flujo en la tubería por donde fluye
agua hacia el tanque de soda aditivada, 9OTA01, se garantiza que en la dilución de soda
cáustica 50% se obtengan resultados más exactos, al incorporar la cantidad precisa de agua,
para obtener una solución al 25% p/p de soda cáustica.
6. Al añadir el agua primero que la soda cáustica 50%, se hace que la reacción sea menos
exotérmica, lo cual genera que el aumento de la temperatura de la solución sea menor que en
el caso actual. De esta manera, el cambio de la densidad de la solución también será menor, y
se reduce el error por cambio de densidad del medio en la medición realizada por el medidor
de nivel ultrasónico del tanque de soda aditivada 25%, 9OTA01.
7. El costo de esta propuesta, por concepto de instrumentos nuevos, es accesible y se ofrecen
soluciones a los principales factores que generan error en la obtención de una solución con las
concentraciones requeridos de soda cáustica y aditivo.
8.1.2 Desventajas
1.
Esta propuesta no ofrece una automatización
del sistema de preparación de soda
aditivada y es necesario la realización de todo el proceso por parte un técnico u operador
que debe dirigirse en varias oportunidades a la zona donde se encuentra el tanque, para
abrir y cerras las válvulas manuales involucradas en el proceso, y trasladarse nuevamente
a la sala de control para realizar las operaciones que se ejecutan desde dicho sitio.
2.
Pueden presentarse errores humanos en el proceso de preparación de la solución que
conlleven a obtener una solución que no cumpla con los requerimientos de concentración
de los componentes en la misma.
8.2 Propuesta de Mejora II
Esta propuesta de mejora, por ser una opción que conlleva a la automatización del sistema,
tiene un costo elevado por concepto de instrumentos nuevos, el cual es de 132569,24 Bsf, tal
120
como se observa en la Tabla 8.2. Son necesarios 8 convertidores de señal de intensidad a presión,
los cuales tienen un valor asignado de 0 Bs en la Tabla 8.2, ya que se encuentran disponibles en
campo, es decir, no hace falta realizar la adquisición de los mismos.
Tabla 8.2 Costo de la Propuesta de Mejora II por concepto de Instrumentos Nuevos
Instrumento
Costo (Bsf)
Elemento Primario de Medición de Nivel
5283,00
Transmisor de Nivel con Indicación Remota
7037,33
4 Válvulas automáticas con actuador neumático
22039,24
8 Convertidores de Señal de Intensidad a Presión
0
Interruptor de bajo nivel
594,95
Elemento Primario de Medición de Flujo
8909,60
Transmisor de Flujo Con Indicación Remota
10705,12
Controlador de Lógica Programable
78000
Costo total por instrumentos (Bsf)
132569,24
8.2.1 Ventajas
1. La implementación de esta propuesta conllevaría
a una automatización del sistema de
preparación de soda aditivada 25%.
2. Se garantiza que las concentraciones de soda cáustica 50% y aditivo en la solución de soda
aditivada, sean de 25% y 2,5% respectivamente.
3. Mediante el cambio de la tubería por donde se incorpora agua al tanque de soda aditivada
25%, por una de 2” de diámetro, el caudal aumentaría en un 23% y el tiempo empleado en la
incorporación de agua a dicho tanque se reduciría en un 23%.
121
4. El tiempo de preparación de la solución de soda aditivada disminuiría, ya que se
incorporarían los tres componentes, soda cáustica, aditivo y agua, al mismo tiempo. Esto es
importante ya que durante la preparación de soda aditivada 25%, las lavadoras de las líneas
de envasado de la planta no reciben dosificación de soda aditivada, perjudicando la calidad
del lavado de las botellas.
5. Sólo se necesitaría de un técnico u operario para introducir el valor del volumen de soda
aditivada 25% que se desea obtener en el tanque 9OTA01, por lo que las horas-hombre se
reducirían de manera muy significativa. El técnico u operario que antes empleaba 1,42 horas
– hombre para la preparación de la solución de soda aditivada puede dedicarse a la realización
de otras actividades en la planta.
8.2.2 Desventajas
1.
El costo de esta propuesta es elevado, por los instrumentos nuevos a ser adquiridos para la
automatización del sistema.
2.
Se debe considerar que sumado al costo por instrumentos nuevos, el costo de instalación y
mano de obra, para poder implementar esta propuesta, debe ser bastante elevado, estando
alrededor de un 70% del valor de los instrumentos nuevos a ser adquiridos.
8.3 Propuesta de Mejora III
Con esta propuesta se presenta otra opción de automatización del sistema de preparación de
soda aditivada, la cual tiene un costo por concepto de instrumentos nuevos, de 139863,63 Bsf, tal
como se puede observar en la Tabla 8.3. Los 8 convertidores de señal de intensidad a presión que
se observan en la Tabla 8.3, tienen un precio de 0 Bsf, ya que se encuentran disponibles en
campo, es decir, no es necesario adquirirlos nuevos.
8.3.1 Ventajas
1.
La implementación de esta propuesta conllevaría a una automatización del sistema de
preparación de soda aditivada 25%.
2.
Se garantiza que las concentraciones de soda cáustica 50% y aditivo en la solución de soda
aditivada, sean de 25% y 2,5% respectivamente.
122
Tabla 8.3 Costo de la Propuesta de Mejora III por concepto de Instrumentos Nuevos
3.
Instrumento
Costo (Bsf)
4 Válvulas automáticas con actuador neumático
22039,24
8 Convertidores de Señal de Intensidad a Presión
0
Interruptor de bajo nivel
594,95
2 Elementos Primarios de Medición de Flujo
17819,20
2 Transmisores de Flujo Con Indicación Remota
21410,24
Controlador de Lógica Programable
78000
Costo total por instrumentos (Bsf)
139863,63
Mediante el cambio de la tubería por donde se incorpora agua al tanque de soda aditivada
25%, por una de 2” de diámetro, el caudal aumentaría en un 23% y el tiempo empleado en la
incorporación de agua a dicho tanque se reduciría en un 23%.
3.3 El tiempo de preparación de la solución de soda aditivada disminuiría, ya que se
incorporarían los tres componentes, soda cáustica, aditivo y agua, al mismo tiempo. Esto
es importante ya que durante la preparación de soda aditivada 25%, las lavadoras de las
líneas de envasado de la planta no reciben dosificación de soda aditivada, perjudicando
la calidad del lavado de las botellas.
3.4 Sólo se necesitaría de un técnico u operario para introducir el valor del volumen de soda
aditivada 25% que se desea obtener en el tanque 9OTA01, por lo que las horas-hombre
se reducirían de manera muy significativa. El técnico u operario que antes empleaba 1,42
horas – hombre para la preparación de la solución de soda aditivada puede dedicarse a la
realización de otras actividades en la planta.
8.3.2 Desventajas
1. El costo de esta propuesta es elevado, por los instrumentos nuevos a ser adquiridos para la
automatización del sistema.
123
2. Esta propuesta ofrece las mismas ventajas que la propuesta de mejora II pero tiene un costo
por concepto de instrumentos mayor.
3. Se debe considerar que sumado al costo por instrumentos nuevos, el costo de instalación y
mano de obra, para poder implementar esta propuesta, debe ser bastante elevado, estando
alrededor de un 70% del valor de los instrumentos nuevos a ser adquiridos.
8.4 Propuesta de Mejora IV
Esta propuesta de mejora es una opción para la automatización completa del sistema de
preparación de soda aditivada 25% y difiere de las propuestas de mejora II y III, en la
programación del sistema, de manera tal que se prepara la solución automáticamente cuando el
nivel del tanque 9OTA01 baja hasta un nivel mínimo, sin necesidad de que un operador supervise
ni realice acciones durante el proceso. En cuanto a los instrumentos nuevos que se deben adquirir
para las 4 etapas de preparación de la solución, incorporación de aditivo, incorporación de soda
cáustica 50%, incorporación de agua y recirculación, así como la filosofía de operación, se puede
realizar esta propuesta tal como lo indica la propuesta de mejora II o la propuesta de mejora III.
En la Tabla 8.2 se puede observar que el costo por concepto de instrumentos nuevos para
implementar la Propuesta de Mejora II es de 132569,24 Bsf, mientras que en la Tabla 8.3 se
observa que para la Propuesta de Mejora III el referido costo es de 139863,63 Bsf. Por esta razón,
de ejecutarse esta propuesta, debe realizarse según lo estipulado en la propuesta de mejora II, ya
que representa una opción más económica que la propuesta de mejora III, al tiempo que provee
las mismas ventajas y desventajas.
8.5 Propuesta de Mejora V
La presente propuesta de mejora no plantea la automatización del sistema de preparación de
soda aditivada, es decir, provee de soluciones alternativas a la implementación de un controlador
de lógica programable, para solventar los principales problemas encontrados en dicho sistema.
Existen dos opciones para implementar esta propuesta con relación a la incorporación de agua
al tanque de soda aditivada 25%, 9OTA01.
En la Tabla 8.4 se observa el costo de la opción A, por concepto de instrumentos y equipos. En
esta opción se plantea la instalación de una Válvula Manual en la tubería DN50 por donde se
incorporaría el agua al tanque 9OTA01.
124
En la Tabla 8.5 se observa el costo de la opción B, donde se plantea la instalación de una
válvula automática con actuador neumático en la tubería DN50 por donde se incorporaría el agua
al tanque de soda aditivada 25%, 9OTA01.
Tabla 8.4 Costo de la Propuesta de Mejora V por concepto de Instrumentos Nuevos (Opción A)
Instrumento
Costo (Bsf)
2 Válvulas automáticas con actuador neumático
11019,62
Válvula Manual DN50
1618,96
Costo total por instrumentos (Bsf)
12638,58
Tabla 8.4 Costo de la Propuesta de Mejora V por concepto de Instrumentos Nuevos (Opción B)
Instrumento
Costo (Bsf)
3 Válvulas automáticas con actuador neumático
16529,43
Costo total por instrumentos (Bsf)
16529,43
8.5.1 Ventajas
1.
El costo por concepto de instrumentos nuevos, para la implementación de esta propuesta,
es bajo, siendo la propuesta de menor costo entre todas las presentadas.
2.
Al utilizar el tanque 9NTA01, como fuente de aditivo para la preparación de soda
aditivada 50%, se hace uso del instrumento primario de medición de nivel, 9MLE01, el
cual tiene un transmisor de nivel con indicación remota en la sala de control. De esta
manera, se puede añadir la cantidad necesaria de aditivo de forma mas exacta, para lograr
una concentración de 5% p/p de dicha sustancia en la soda cáustica 50%.
125
3.
La preparación de soda aditivada 50% se realiza en el tanque Q3-9MTA01, preparando 36
m3 de solución. Con cada preparación de 36 m3 de soda aditivada 50%, se pueden
preparar 4,6 tanques de 20m3 de soda aditivada 25%. Al reducir el número de veces que
se mezcla la soda cáustica 50% con el aditivo se reduce el error.
4.
Al preparar soda cáustica 25% en el tanque 9OTA01, el proceso sería más rápido y
sencillo, mezclando únicamente la soda aditivada 50% con el agua.
5.
En la preparación de soda aditivada 25%, se garantiza la incorporación de una cantidad
bastante exacta de soda aditivada 50%, ya que se haría uso del elemento primario de
medición de flujo 9XFE02, con indicación remota en la sala de control, quedando la soda
cáustica y el aditivo en las concentraciones requeridas.
6.
Mediante el cambio de la tubería por donde se incorpora agua al tanque de soda aditivada
25%, por una de 2” de diámetro, el caudal aumentaría en un 23% y el tiempo empleado en
la incorporación de agua a dicho tanque se reduciría en un 19%.
7.
Con el cambio de ubicación de la válvula 9OHV01 se evitaría el problema de que
trabajadores abran la misma por error, afectando la concentración de los componentes de
la solución y ocasionando reboses del tanque, los cuales pueden ocasionar corrosión y
heridas a personas que entren en contacto con la solución.
8.5.2 Desventajas
1. Esta propuesta no plantea la automatización del sistema por medio de un controlador de
lógica programable. Se necesita un técnico u operario que supervise la preparación de soda
aditivada 50% y de soda aditivada 25%.
2. Al hacer uso del tanque de aditivo 9NTA01, el cual es destinado al área de elaboración de la
planta, se requiere realizar un acuerdo entre dicha área y el área de envasado, y crear un
sistema de contabilización de la cantidad másica de aditivo que se trasiega hacia el tanque
Q2-9LTA01 (elaboración) y hacia el tanque Q3-9MTA01 (envasado).
3. La contabilización de la soda cáustica 50% consumida semanalmente por el sector de
envasado de la planta, se realiza en base a la indicación del elemento primario de medición de
flujo 9XFE02. Con la implementación de esta propuesta, por el mencionado medidor de flujo
fluiría soda aditivada 50%. Dicha soda aditivada se encontraría al 5% en peso de aditivo, lo
126
que es igual a 6,75% de concentración v/v. De esta manera, se puede conocer el volumen de
soda cáustica 50% y de aditivo químico que fluirían por el contador, para fines de inventario,
pero dichos volúmenes presentarían un error, según la verdadera concentración obtenida en
cada preparación.
4. Pueden presentarse errores humanos en el proceso de preparación de la soda aditivada 50% o
de la soda aditivada 25%, que conlleven a obtener soluciones que no cumplan con los
requerimientos de concentración de los componentes en la misma.
Después de presentadas todas las propuestas de mejora levantadas, al personal de la Gerencia
de Calidad de Cervecería Polar Planta Los Cortijos, se determinó que esta propuesta es la más
viable para ser implementada. Se escogió la opción A, la cual contempla la instalación de una
válvula manual en la tubería de introducción de agua al tanque 9OTA01, en lugar de la opción B
en la que se sugería la instalación de una válvula automática con actuador neumático. Por esta
razón, se procedió a pedir presupuestos por concepto de la implementación de la misma. El
presupuesto más económico se presenta en la Tabla 8.6.
Tabla 8.5 Costo de la Propuesta de Mejora V por concepto de obras de instalación
Concepto
Costo (Bsf)
Instalación de 2 válvulas automáticas con actuador neumáticas
DN50 en los tanque Q2-9LTA01 y Q3-9MTA01 prolongación
de tubería de aditivo
4100
Instalación de tubería de 2" para la introducción de agua al
tanque 9OTA01
3400
TOTAL
7500
Finalmente, el costo total de la implementación de esta propuesta, considerando tanto la
adquisición de los instrumentos y equipos nuevos requeridos, como la instalación de los mismos
es de 20138,58 Bsf.
127
CONCLUSIONES
Se determinó que los volúmenes mezclados para preparar la solución de soda aditivada al 25%
están calculados de forma errónea, lo que contribuye a la obtención de una solución que no
satisface los requerimientos de concentración ni de soda cáustica ni de aditivo químico. Se realizó
una tabla guía para la preparación de la solución de soda aditivada 25%, con los volúmenes
correctos de cada componente a añadir.
Se implementó en el proceso la tabla guía con los volúmenes correctos para la preparación de la
solución. Se logró reducir el error promedio de la concentración de soda cáustica en la solución,
en % p/p, de ± 2,6% a ± 1,5%; el error promedio de la concentración de aditivo químico en la
solución, en % p/p, se redujo de ±0,5% a ± 0,3%. La relación Aditivo Químico/Soda Cáustica, en
base al consumo de ambos químicos para cada semana de producción, se mejoró
significativamente pasando de tener un valor promedio de 3,49% a 5,02%. El error promedio de
esta relación paso de ser ± 1,5% a ± 0,02%.
Se estudiaron todos los factores involucrados en el sistema de preparación de soda aditivada
25%, identificando aquellos que son fuente de error para el mismo. En base a ello, se levantaron
cinco propuestas de mejora al sistema de preparación de la solución.
Mientras el sistema de preparación de la solución de soda aditivada se realice como en la
actualidad siempre existirá un error, producto de la baja exactitud de los instrumentos utilizados,
así como los errores humanos que se presentan por ser un método de preparación manual.
Se presentaron dos propuestas de mejora, Propuesta de Mejora I y Propuesta de Mejora V, que
ofrecen soluciones a los principales factores que son fuente de error en el sistema, sin contemplar
la automatización del mismo.
Se presentaron tres propuestas de mejora, Propuestas de Mejora II, III y IV, que involucran la
automatización del sistema de preparación de la solución de soda aditivada. Su costo es mayor al
de las otras propuestas.
Se estudió la factibilidad de las propuestas de mejora levantadas, analizando los costos de cada
una de ellas por concepto de adquisición de nuevos instrumentos y equipos, así como las ventajas
y desventajas ofrecidas por cada una de ellas. Se determinó que la propuesta de mejora más
viable es la V, ya que ofrece buenas soluciones a los factores que ocasionan error en el sistema de
128
preparación y tiene el menor costo de todas. El costo total de esta propuesta, contemplando
también el costo por trabajos de implementación de la misma es de 20138,58 Bsf.
Se levantó el procedimiento de realización del inventario de consumo de soda cáustica 50% y
aditivo químico, así como la carga de los datos en el sistema SAP, para cada semana de
producción. Dicho procedimiento se publicó en el portal interno de la empresa, contribuyendo a
que el mismo se realice siempre según la normativa.
129
RECOMENDACIONES

Realizar las pruebas de concentración de la solución de soda aditivada al 25% de forma más
regular, para llevar un seguimiento constante de los resultados obtenidos y realizar acciones
correctivas de ser necesario.

Calibrar periódicamente los instrumentos utilizados en el sistema de preparación de soda
aditivada al 25%, ya que se pudiesen minimizar los errores ocasionados por el uso los
mismos.

Llevar un control detallado de los químicos utilizados en la preparación de la solución,
anotando los volúmenes iniciales y finales de los tanques involucrados en el proceso, de
manera de poder verificar a la hora de realizar los inventarios.

Implementar la Propuesta de Mejora V presentada en este proyecto, ya que la misma ofrece
soluciones importantes a los principales problemas del sistema de preparación de la solución
y presenta un costo poco elevado. Con la implementación de dicha propuesta de mejora, pese
a que el sistema seguiría siendo manual, se pudiese reducir el error en las concentraciones así
como el tiempo de preparación de la solución y las horas - hombre empleadas en dicho
proceso.
130
REFERENCIAS
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Oxford.
Berlin, R. a. (2006). Practical Manual for Cleaning Returnable Glass or PET Bottles. Berlin:
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Calderón,
D.
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Disponible
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http://www.drcalderonlabs.com/Labnews/LabnewsPDF/Labnews6.pdf, consultado el 08 de Julio
de 2011.
CERVECERÍA POLAR C.A. (s.f.). SAP NetWeaver Portal. Disponible en Internet:
http://portal.netpolar.com/irj/portal, consultado el 28 de Julio de 2011.
EMPRESAS
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SAP
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Disponible
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Internet:
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ERCO
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Disponible
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Internet:
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Harper, E. (2004). El ABC de la Instrumentación en el Control de Procesos Industriales.
México DF: Limusa S.A.
Perry, R. H. (2001). Manual del Ingeniero Químico (Séptima ed., Vol. II). España: Mc Graw
Hill.
131
Quesada, L. H. (2001). Estudio de la Optimización de las estaciones CIP en Cervecerías Polar,
C.A. Planta Los Cortijos. Caracas: Universidad Simón Bolívar.
Scholz,
R.
(s.f.).
SAP
NetWeaver
Portal.
Disponible
http://portal.netpolar.com/irj/portal, consultado el 31 de Agosto de 2011.
en
Internet:
132
APÉNDICE A
LISTA DE EQUIPOS
Tabla A.1 Equipos e instrumentos del Sistema de Preparación de Soda Aditivada
Nombre
Descripción
9OTA01
Tanque de Soda Aditivada con capacidad de 20 m3
90LE01
Elemento primario de Medición de Nivel
90LT01
Transmisor de Nivel
90LI01
Indicador de Nivel Continuo, controlado por sistema supervisorio con
supervisión remota. Bloqueo llenando Nivel Alto: HL19,5 m3
9OLSL01
Switch de bajo nivel del tanque 9OTA01
9OLAL01
Alarma de bajo nivel del tanque 9OTA01
9RTA01
Tanque de Aditivo con capacidad de 6,5 m3
9RLE01
Elemento primario de Medición de Nivel
9RLT01
Transmisor de Nivel
9RLI01
Indicador de Nivel Continuo, controlado con sistema supervisorio con
supervisión remota
9RLS01
Switch de Nivel. Bloqueo vaciando nivel bajo 0,5 m3
9RHV02
Válvula manual salida del taque 9RTA01
9RHV01
Válvula Manual de drenaje del tanque 9RTA01
9RHV06
Válvula Manual a la succión de la Bomba 9NB01
9RHV05
Válvula Manual a la descarga de la bomba 9NB01
9NB01
Bomba suministro Aditivo desde el tanque 9RTA01 al tanque 9OTA01
9RCK01
Válvula de retención a la descarga de la bomba 9NB01
9NPV01
Válvula Automática. Abrir si se requiere trasiego de aditivo hacia el tanque
9OTA01
9OP02
Válvula automática con indicador de posición. Suministro de aditivo hacia
tanque de soda aditivada.
Q3-9MTA01
Tanque de Soda Cáustica 50% para Envasado con capacidad de 47 m3.
Q4/Q59P/9Q-TA01
Tanques de recepción de Soda Cáustica 50%. Capacidad 120 m3 c/u.
9P/9Q LE01
Elemento primario de Medición de Nivel
9P/9Q LT01
Transmisores de Nivel
133
Nombre
Descripción
9MLE01
Elemento Primario de Medición de Nivel
9MLT01
Transmisor de Nivel
9MLI01
Indicador de Nivel Continuo, controlado por sistema supervisorio con indicación
remota. Bloqueo llenado Nivel alto: 40 m3
9MLS01
Switch de Nivel con indicador de posición. Bloqueo llenado Nivel Alto: 40 m3
9MHV02
Válvula Manual de drenaje tanque Q3
9MPV02
Válvula Automática Salida del Tanque Q3
9XB02
Bomba Centrífuga
9VHV29
Válvula Manual que va hacia el área de elaboración
90PV01
Válvula automática con indicador de posición. Suministro de soda desde el
tanque Q3 a tanque 9OTA01
9XFE02
Medidor de Flujo. Contabiliza Soda Cáustica 50% enviada hacia tanque 9OTA01
9XFI02
Indicador de Flujo de Soda Cáustica 50% enviada hacia tanque 9OTA01
9XFE06
Medidor de Flujo. Contabiliza Agua enviada hacia tanque 9OTA01
9XFT07
Transmisor de Flujo
9XFI06
Indicador de Flujo de Agua enviada hacia tanque 9OTA01
9XFE07
Medidor de Flujo. Contabiliza el Aditivo Químico enviado hacia tanque 9OTA01
9XFT07
Transmisor de Flujo
9XFI07
Indicador de Fluo de Aditivo Químico enviado hacia tanque 9OTA01
9OHV01
Válvula de entrada de Agua al tanque 90TA01
9ZHV09
Válvula para Recirculación de la Soda Aditivada
9ZHV07
Válvula manual de succión de la bomba 9ZB01
9ZB01
Bomba Centrífuga para recirculación de Soda Aditivada
9ZCK01
Válvula de retención a la descarga de la bomba 9ZB01
9ZHV01
Válvula Manual de descarga de la bomba 9ZB01
9VHV30
Válvula Manual que envía soda concentrada desde Q3 hacia 9OTA01
9P/9Q HV02
Válvulas manuales de salida de los tanques Q4 y Q5
9P/ 9Q PV02
Válvulas automáticas de salida de los tanques Q4 y Q5 con indicaro de posición
9PHV04
Válvula manual suministro hacia los tanques Q4 y Q5 antes de la bomba 9XB06
9XB06
Bomba centrífuga recepción de soda cáustica y de suministro hacia los tanques
Q1, Q2 y Q3
134
Nombre
Descripción
9XPI06
Indicador de Presión
9PCK01
Válvula de retención suministro hacia los tanques Q4 y Q5 después de la bomba
9XB06
9PHV05
Válvula manual suministro hacia los tanques Q4 y Q5 antes de la bomba 9XB06
9VHV27
Válvula manual hacia manifold E de 6" que pasa por el contador 9XFE01
9VHV31
Válvula manual hacia manifold A de 4" entrada a los tanques Q1, Q2 y Q3
9XFE01
Medidor de flujo. Contabiliza sumnistro de soda hacia los tanques Q1, Q2 y Q3
9MPV01
Válvula automática con indicador de posición alimentación del tanque Q3 desde
manifold A
9KHV07
Válvula manual succión de la bomba 9XB01
9XB01
Bomba centrífuga vaciado tanque Q3
9KCK01
Válvula de retención descarga de la bomba 9XB01
9KHV09
Válvula manual luego de la válvula de retención de la bomba 9XB01
9NTA01
Tanque "Fibra" de Aditivo Químic de Elabración. Capacidad 8 m3
9NLE01
Elemento primario de Medición de Nivel
9NLT01
Transmisor de Nivel
9NLI01
Indicador de nivel continuo, controlado por sistema supervisorio con indicación
local y remota
9NHV01
Válvula manual de drenaje tanque 9NTA01
9NHV02
Válvula manual succión bomba 9NB02
9NB02
Bomba centrífuga suministro de aditivo desde tanque 9NTA01 hasta tanque Q2
9NHV03
Válvula manual hacia indicador de presión 9NPI01
9NPI01
Indicador de Presión
9NCK01
Válvula de retención descarga de la bomba 9NB02
9NHV04
Válvula manual de descarga de la bomba 9NB02
135
APÉNDICE B
TABLA GUÍA PARA PREPARAR LA SOLUCIÓN DE SODA ADITIVADA AL
25% CON LOS VOLÚMENES ERRÓNEOS
Tabla B.1 Volúmenes erróneos de mezclado utilizados como guía para la preparación de la Soda
Aditivada
Solución Soda 25%
(L)
Soda 50%
(L)
Agua
(L)
Aditivo (L)
19500
9506,25
9506,25
487,50
19000
9262,50
9262,50
475,00
18500
9018,75
9018,75
462,50
18000
8775,00
8775,00
450,00
17500
8531,25
8531,25
437,50
17000
8287,50
8287,50
425,00
16500
8043,75
8043,75
412,50
16000
7800,00
7800,00
400,00
15500
7556,25
7556,25
387,50
15000
7312,50
7312,50
375,00
14500
7068,75
7068,75
362,50
14000
6825,00
6825,00
350,00
13500
6581,25
6581,25
337,50
13000
6337,50
6337,50
325,00
12500
6093,75
6093,75
312,50
12000
5850,00
5850,00
300,00
11500
5606,25
5606,25
287,50
11000
5362,50
5362,50
275,00
10500
5118,75
5118,75
262,50
10000
4875,00
4875,00
250,00
9500
4631,25
4631,25
237,50
9000
4387,50
4387,50
225,00
8500
4143,75
4143,75
212,50
8000
3900,00
3900,00
200,00
136
Solución Soda 25%
(L)
Soda 50%
(L)
Agua
(L)
Aditivo (L)
7500
3656,25
3656,25
187,50
7000
3412,50
3412,50
175,00
6500
3168,75
3168,75
162,50
6000
2925,00
2925,00
150,00
5500
2681,25
2681,25
137,50
5000
2437,50
2437,50
125,00
4500
2193,75
2193,75
112,50
3500
1706,25
1706,25
87,50
3000
1462,50
1462,50
75,00
2500
1218,75
1218,75
62,50
2000
975,00
975,00
50,00
137
APÉNDICE C
MODELO DE CÁLCULO PARA DETERMINACIÓN DE LOS VOLÚMENES
DE MEZCLADO
A continuación se presenta el algoritmo de cálculo de los volúmenes a añadir de cada
componente, en la preparación de soda aditivada, para poder alcanzar las concentraciones
deseadas en la solución.
Se desea que la solución de soda aditivada tenga un 25% en peso de soda cáustica y 2,5% en
peso de aditivo. Se debe considerar que la soda cáustica utilizada en la preparación de soda
aditivada es al 50% en peso.
Donde:
%p NaOH: Concentración de Soda Cáustica en porcentaje peso.
mNaOH: Masa de Hidróxido de Sodio en kilogramos.
mH2O: Masa de Agua en kilogramos.
Donde:
%p adit: Concentración de aditivo en porcentaje peso.
madit: Masa de aditivo en kilogramos.
Además, sabemos que la densidad se puede relacionar con la masa y el volumen mediante la
siguiente ecuación:
138
De esta manera, las ecuaciones de concentración se pueden transformar, realizando las
sustituciones y operaciones convenientes. Primeramente, trabajando con la ecuación de la
concentración de soda cáustica, se tiene:
Sustituyendo los valores de la densidad de la soda cáustica y del agua, a la temperatura
ambiente, se llega a la siguiente ecuación:
(1)
Seguidamente, trabajando con la ecuación de la concentración de aditivo, se tiene:
Al sustituir los valores de la densidad a temperatura ambiente de cada componente, en kg/L, y
finalmente simplificar, se obtiene:
139
(2)
Finalmente, se sabe que el volumen de solución a preparar es la suma de los volúmenes
individuales de cada componente a añadir, tal como lo indica la siguiente expresión:
(3)
Donde:
Vsol: Volumen de solución de soda aditivada en litros.
Se tiene un sistema de ecuaciones de tres ecuaciones con tres incógnitas, formado por las
ecuaciones (1), (2) y (3), sustituyendo antes de resolverlo, el volumen de solución de soda
aditivada que se quiere preparar, para obtener el volumen década componente a ser añadido,
garantizando que se cumplan los requerimientos de concentración de soda cáustitca y aditivo.
Mediante la aplicación de este procedimiento de cálculo se obtuvo la Tabla 6.2.
Como ejemplo de cálculo se tomará el caso del llenado completo del tanque de soda aditivada,
9OTA01, es decir, la preparación de 19500 L de solución. A continuación se presenta el sistema
de ecuaciones a resolver:
Al resolver el sistema de ecuaciones, se obtienen los siguientes resultados:
140
APÉNDICE D
MODELO DE CÁLCULO DE LA PROPUESTA V
D.1. Preparación de Soda Aditivada 50%
Para la preparación de Soda Aditivada en el tanque Q3-9MTA01, el cual tiene una capacidad de
47 m3, se desea que la solución tenga un 5% en peso de aditivo. A continuación se presenta el
modelo de cálculo de los volúmenes a añadir tanto de soda cáustica 50% como de aditivo, para
cumplir con la especificación de concentración final.
Donde:
%p adit: Concentración de aditivo en porcentaje peso.
madit: Masa de aditivo en kilogramos.
msoda: masa de soda cáustica 50% en kilogramos.
Además, sabemos que la densidad se puede relacionar con la masa y el volumen mediante la
siguiente ecuación:
De esta manera, la ecuación
de concentración se puede transformar, realizando las
sustituciones y operaciones convenientes, como se muestra a continuación:
141
Sustituyendo los valores de densidad a temperatura ambiente, del aditivo y de la soda cáustica,
en kg/L, se obtiene:
Se sabe que el volumen de solución a preparar es la suma de los volúmenes individuales de
cada componente a añadir, tal como lo indica la siguiente expresión:
Donde:
Vsol: Volumen de solución de soda aditivada en litros.
Se tiene un sistema de ecuaciones de dos ecuaciones con dos incógnitas. Se debe sustituir el
volumen de solución de soda aditivada que se desea preparar, para poder resolver el sistema de
ecuaciones.
Como ejemplo de cálculo, se calcularan los volúmenes de aditivo y soda cáustica 50% a añadir
al tanque Q3-9MTA01, para preparar un volumen de solución de soda aditivada 50% de 46500 L.
A continuación se presenta el sistema de ecuaciones a resolver:
Para este caso, se obtienen los siguientes resultados:
142
La tabla D.1 representa una guía para la preparación de distintos volúmenes de soda aditivada
al 50%, con los volúmenes de soda cáustica 50% y de aditivo químico a emplear para cumplir
con los requerimientos de concentración.
Tabla D.1 Volúmenes de mezclado guía para la preparación de Soda Aditivada 50%
Solución Soda Aditivada 50% (L)
Soda 50% (L)
Aditivo (L)
36500
34034,89
2465,11
36000
33568,66
2431,34
35500
33102,43
2397,57
35000
32636,20
2363,80
34500
32169,97
2330,03
34000
31703,74
2296,26
33500
31237,51
2262,49
33000
30771,27
2228,73
32500
30305,04
2194,96
32000
29838,81
2161,19
31500
29372,58
2127,42
31000
28906,35
2093,65
30500
28440,12
2059,88
30000
27973,89
2026,11
29500
27507,65
1992,35
29000
27041,42
1958,58
28500
26575,19
1924,81
28000
26108,96
1891,04
27500
25642,73
1857,27
27000
25176,50
1823,50
26500
24710,27
1789,73
26000
24244,03
1755,97
143
Solución Soda Aditivada 50% (L)
Soda 50% (L)
Aditivo (L)
25000
23311,57
1688,43
24500
22845,34
1654,66
24000
22379,11
1620,89
23500
21912,88
1587,12
23000
21446,65
1553,35
22500
20980,41
1519,59
22000
20514,18
1485,82
21500
20047,95
1452,05
21000
19581,72
1418,28
20500
19115,49
1384,51
20000
18649,26
1350,74
19500
18183,03
1316,97
19000
17716,79
1283,21
18500
17250,56
1249,44
18000
16784,33
1215,67
17500
16318,10
1181,90
16500
15385,64
1114,36
16000
14919,41
1080,59
15500
14453,17
1046,83
15000
13986,94
1013,06
14500
13520,71
979,29
14000
13054,48
945,52
13500
12588,25
911,75
13000
12122,02
877,98
12500
11655,79
844,21
12000
11189,55
810,45
11500
10723,32
776,68
11000
10257,09
742,91
10500
9790,86
709,14
10000
9324,63
675,37
9500
8858,40
641,60
9000
8392,17
607,83
8500
7925,93
574,07
144
Solución Soda Aditivada 50% (L)
Soda 50% (L)
Aditivo (L)
7000
6527,24
472,76
6500
6061,01
438,99
6000
5594,78
405,22
D.2. Preparación de Soda Aditivada 25%
Para preparar la solución final de soda aditivada 25%, se debe diluir la preparada anteriormente
con agua, en el tanque 9OTA01.
Donde:
%p NaOH: Concentración de Soda Cáustica en porcentaje peso.
msoda50: Masa de soda aditivada 50% en kg.
mH2O: Masa de Agua en kilogramos.
La solución de soda aditivada 50% está compuesta por un 95% de soda cáustica 50%, además
no se conoce el peso molecular del aditivo químico por su carácter confidencial, por lo que no se
puede calcular la densidad de la solución, ya que la misma sería la sumatoria de la fracción molar
de cada componente por su densidad. Por estas razones se tomará la densidad de la solución de
soda aditivada 50% como la densidad de la soda cáustica 50%. Haciendo uso de la relación entre
la densidad, la masa y el volumen, se puede transformar la ecuación hasta obtener la siguiente
expresión:
145
Donde:
Vsoda50: Volumen de Soda Aditivada al 50%.
VH2O: Volumen de Agua.
Por otra parte, se sabe que el volumen de soda aditivada 25% a preparar, debe ser la suma de
los volúmenes de soda aditivada 50% y agua, tal como lo indica la siguiente expresión:
Donde:
Vsoda50%: Volumen de Soda Aditivada al 50%.
Vsoda25%: Volumen de Soda Aditivada al 25%.
De esta manera, se tiene un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, el cual se debe
resolver, sustituyendo el valor del volumen de soda aditivada 25% que se desea preparar, para
poder calcular los volúmenes de soda aditivada 50% y agua que se deben añadir.
Como modelo de cálculo se presenta el caso de la preparación de 19500 L de solución de soda
aditivada 25%, lo cual corresponde al llenado completo del tanque 9OTA01. El sistema de
ecuaciones queda de la siguiente forma:
146
Al resolver el sistema de ecuaciones, se obtienen los siguientes resultados:
La tabla D.2 representa una guía para la preparación de distintos volúmenes de soda aditivada
al 25%, con los volúmenes de soda aditivada al 50% y de agua a emplear para cumplir con los
requerimientos de concentración final de la solución.
Tabla D.2 Volúmenes de mezclado guía para la preparación de la Soda Aditivada al 25%
Solución Soda Aditivada 25%
(L)
Solución Soda Aditivada 50% (L)
Agua
(L)
19500
7800
11700
19000
7600
11400
18500
7400
11100
18000
7200
10800
17500
7000
10500
17000
6800
10200
16500
6600
9900
16000
6400
9600
15500
6200
9300
15000
6000
9000
14500
5800
8700
14000
5600
8400
13500
5400
8100
13000
5200
7800
12500
5000
7500
147
Solución Soda Aditivada 25%
(L)
Solución Soda Aditivada 50% (L)
Agua
(L)
11000
4400
6600
10500
4200
6300
9500
3800
5700
9000
3600
5400
8500
3400
5100
8000
3200
4800
7500
3000
4500
7000
2800
4200
6500
2600
3900
6000
2400
3600
5500
2200
3300
5000
2000
3000
4500
1800
2700
4000
1600
2400
3500
1400
2100
3000
1200
1800
2500
1000
1500
2000
800
1200
1500
600
900
1000
400
600
148
APÉNDICE E
CÁLCULO DEL CAUDAL DE AGUA PARA EL CAMBIO DE TUBERÍA DE
1” A 2”
Ecuación de Bernoulli
La pérdida de carga en tuberías se calculó mediante la ecuación de Darcy – Weischback:
(
∑ )
El coeficiente de fricción (f) se calculó mediante la ecuación de Colebrook:
√
(
⁄
√
)
El agua proviene de un hidroneumático cuya presión de salida es de 72 psi. Se instaló un
manómetro cerca del tanque 9OTA01, tal como se muestra en la Figura B.1, para conocer la
presión en un punto cercano a la entrada del agua al tanque de mezclado.
149
Figura B.1 Manómetro instalado en la tubería de agua hacia el tanque 9OTA01
La presión registrada por el manómetro es de 68 psi. Para conocer el caudal a la salida del
hidroneumático se aplicó la ecuación de Bernoulli, considerando como el punto 1 la salida del
hidroneumático y el punto 2 es donde se encuentra instalado el manómetro. El diámetro de la
tubería a la salida del hidroneumático es de 10 pulg mientras que en el punto donde se instaló el
manómetro es de 1 pulg. En el punto 1 se conoce la presión P1 y el área A1 y se desea determinar
el caudal Q1. En el punto 2 se conoce la presión P2, el área A2 y el caudal Q2, medido
experimentalmente en el llenado del tanque, el cual es de 0,002257 m3/seg. Se obtuvo que el
caudal a la salida del hidroneumático es de 0,2259 m3/seg.
Seguidamente se aplicó la ecuación de Bernoulli considerando como el punto 1 la salida del
hidroneumático, donde ahora se conoce P1, A1 y Q1, mientras que el punto 2 es la entrada del
tanque 9OTA01, con la nueva tubería de 2 pulg de diámetro. Se desea conocer el nuevo caudal
Q2. Se tomaron en cuenta todas las pérdidas por accesorios y cambios de altura. Se obtuvo que el
caudal con la nueva tubería de 2 pulg sería de 0,002779 m3/seg.
En la tabla E.1 se observa el tiempo de incorporación de dos volúmenes de agua al tanque
9OTA01, para el caso de la tubería actual de 1 pulg de diámetro y la tubería propuesta de 2 pulg
de diámetro. Los volúmenes de la tabla corresponden al caso del llenado completo del tanque,
donde se introducen 11,4 m3 de agua y el llenado de aproximadamente medio tanque, con la
introducción de 5 m3 de agua.
150
Tabla E.1 Tiempo de llenado para la tubería de 1 pulg y de 2 pulg
Tiempo
llenado 11,4 m3
(min)
Tiempo
llenado 5 m3
(min)
Diámetro Tubería
(pulg)
Caudal
(m3/seg)
1
0,002257
84,17
36,92
2
0,002779
68,37
29,99
En base a estos resultados se afirma que es recomendable cambiar la tubería de incorporación
de agua por una de 2 pulg de diámetro, ya que el caudal aumenta en un 23% y el tiempo de
llenado disminuye en un 19%, lo que a su vez disminuiría las horas – hombre empleadas en el
proceso.
En la Figura E.1 se observa un diagrama simplificado del sistema de distribución de agua desde
el hidroneumático hasta el tanque 9OTA01. La tubería que proviene del hidroneumático tiene un
diámetro de 10 pulg a la salida, pero la misma se va dividiendo y disminuyendo de diámetro en
su recorrido, hasta llegar a un diámetro de 2 pulg. Seguidamente en el punto donde se ubica el
manómetro instalado (PI) hay una reducción del diámetro de la tubería a 1 pulg. También se
observa en la parte superior del tanque 9OTA01, lo que sería el nuevo tramo de tubería de 2 pulg
que se propone instalar directamente desde la tubería superior hacia el tanque.
2"
Tubería nueva
2"
2"
1"
1"
PI
Hidroneumático
9OTA01
Figura E.1 Sistema de Tuberías por donde circula el agua desde el Hidroneumático hacia
el Tanque 90TA01
151
APÉNDICE F
PROCEDIMIENTO DE CARGA DE DATOS DE CONSUMO SEMANAL DE
SODA CÁUSTICA 50% Y ADITIVO QUÍMICO EN SAP
Propósito
Describir la metodología a emplear para realizar el inventario de consumo de Soda Cáustica y
Aditivo Químico para cada semana de producción de Cervecería Polar Planta Los Cortijos, por
parte de las áreas de Elaboración, Envasado y PTA, así como el procedimiento de carga de dicho
consumo en SAP, asociándolo con los centros de costo correspondientes.
Alcance y Áreas Involucradas
Al final de cada semana de producción de Cervecería Polar Planta Los Cortijos, se realiza el
inventario del consumo de químicos de la Planta, así como la carga de dicho consumo en SAP.
En este documento se explicará cómo se realiza la totalización del consumo de dos químicos,
Soda Cáustica 50% y Aditivo Químico. Involucra a las áreas de Elaboración, Envasado y PTA.
Definiciones
1. Soda cáustica: compuesto químico denominado también Hidróxido de Sodio (NaOH), que se
utiliza generalmente como solución al 50%, siendo una base fuerte que se disuelve muy bien
en el agua. Es utilizada comúnmente como detergente, ya que ejerce una vigorosa acción
limpiadora al disolver residuos orgánicos.
2. Aditivo Químico: contiene agentes activos de limpieza, agentes secuestrantes para la dureza
del agua, agentes desespumantes, agentes humectantes que contribuyen a disminuir la tensión
superficial de la solución en la que se encuentre, agentes secuestrantes y agentes quelantes
que reaccionan con iones metálicos para formar compuestos metálicos solubles en agua, e
inhibidores de corrosión.
3. Tanque Q1-PKTA01 (9KT): Tanque de soda cáustica 50% para suministro hacia PTA.
(Capacidad 47m3).
152
4. Tanque Q2-9LTA01 (9L9: Tanque de soda aditivada 50% para suministro hacia Elaboración.
(Capacidad 47m3).
5. Tanque Q3-9MTA01 (9MT): Tanque de soda cáustica 50% para suministro hacia Envasado.
(Capacidad 47m3).
6. Tanque Q4-9PTA01 (9PT): Tanque de recepción de soda cáustica 50%. (Capacidad 120 m3).
7. Tanque Q5-9QTA01 (9QT): Tanque de recepción de soda cáustica 50%. (Capacidad 120 m3).
8. Tanque 9NTA01: Tanque “Fibra” de aditivo de Elaboración. (Capacidad 8 m3).
9. Tanque 9RTA01: Tanque “R” de aditivo de Envasado. (Capacidad 6,5 m3).
10. INVENTARIO DE QUÍMICOS PTAB: Planilla llenada por el técnico de PTAB, en el área de
PTA, en base al nivel físico de los tanques, el valor registrado por los contadores y los
registros de la hoja de consumo de soda.
11. CONSUMO DE QUÍMICOS SEMANA N°X: Planilla llenada por el Supervisor de
Cocimiento encargado del área de Recepción de Materias Primas, para cada químico de la
planta, al cierre de la semana de producción. Esta planilla debe ser llenada simultáneamente a
la realización de la carga de datos de consumo de los químicos en SAP.
Normas
1. Generales
1.1 El Técnico de PTAB es el responsable de levantar el INVENTARIO DE QUÍMICOS
PTAB al cierre de cada semana de producción.
1.2 El Supervisor de Cocimiento, encargado del área de Recepción de Materias Primas, es el
responsable de llenar la planilla CONSUMO DE QUÍMICOS DE LA SEMANA N°X y
de realizar la carga de los consumos en SAP.
Pasos a seguir
1.
Soda Cáustica 50%
Para el almacenamiento de Soda Cáustica 50%, en Planta Los Cortijos, se cuenta con 5
tanques. Dos tanques, el Q4-9PTA01 (9PT) Y EL Q5-9QTA01 (9QT), corresponden a los
tanques de recepción y tienen una capacidad de 120 m3 cada uno. Adicionalmente, tanto el área
153
de PTA, como Elaboración y Envasado, cuentan con su propio tanque de soda cáustica 50% para
el consumo directo, los cuales son los tanques Q1-9KTA01 (9KT), Q2-9LTA01 (9LT) y Q39MTA01 (9MT), respectivamente. Los tanques 9KT, 9LT y 9MT tienen una capacidad de 47 m 3.
En cada semana de producción, se divide la función de los tanques de recepción de la siguiente
manera: El tanque que tenga un menor nivel será usado para la recepción de soda cáustica 50%
de la semana, mientras que el tanque con mayor nivel será utilizado para trasegar soda hacia los
tanques 9KT,9LT y/o 9MT, de ser necesario.
Al cierre de cada semana de producción, se realizan las siguientes acciones, a fin de poder
contabilizar el consumo de químicos en la planta:
1. En el área de PTA, el responsable de realizar el “INVENTARIO DE QUÍMICOS PTAB”
debe realizar las acciones que se enumeran a continuación:
Figura 1. INVENTARIO DE QUÍMICOS PTAB (SODA CÁUSTICA)
154
1.1. Verificar en la pantalla de la sala de control de PTAB y en campo, el nivel de los tanques
9KT, 9LT, 9MT, 9QT y 9PT. Anotar en la planilla dichos valores, en la fila
correspondiente a la semana que se está cerrando.
1.2. Totalizar el volumen presente en cada tanque (9KT, 9LT, 9MT, 9QT y 9PT) a fin de
conocer la cantidad volumétrica total de soda cáustica 50% presente en la planta. Anotar
el resultado obtenido en la planilla, en la celda correspondiente a la intersección de la
columna TOTAL con la fila correspondiente al número de la semana finalizada.
Figura 2. Ubicación de la celda TOTAL y las celdas correspondientes a las semanas.
1.3. Calcular la cantidad másica de soda cáustica 50% presente en la planta, multiplicando el
total volumétrico calculado en el apartado 1.2 por la densidad de la sustancia (1,5 Kg/L)
y anotar el valor obtenido en la celda correspondiente a la intersección de la columna
STOCK con la fila correspondiente a la semana que se está cerrando.
Figura 3. Ubicación de la celda STOCK y las celdas correspondientes a las semanas.
155
1.4. Para realizar el Inventario Físico, es decir, calcular el consumo másico de la semana
finalizada con respecto al nivel de los tanques, se realizan los siguientes pasos:
Figura 4. INVENTARIO FÍSICO (SODA CÁUSTICA)
1.4.1. Se anota, en la celda correspondiente a RECEPCIÓN, la cantidad másica de soda
cáustica 50% recibida en el tanque 9QT o 9PT, para la semana que se está cerrando.
1.4.2. La celda EXISTENCIA corresponde a la cantidad másica de soda cáustica 50%
presente al inicio de la semana que se está cerrando, o lo que es igual, al final de la
semana anterior. Por tal razón, la celda EXISTENCIA, corresponde al valor
registrado en la celda STOCK de la semana inmediatamente anterior.
1.4.3. En la celda EXISTENCIA INICIAL se debe sumar el valor de las celdas
EXISTENCIA + RECEPCIÓN, de la semana que se está cerrando. Esto es porque
esta celda corresponde a la cantidad másica de soda cáustica que se tenía al inicio de
la semana más la cantidad recibida de dicha sustancia.
1.4.4. La celda EXISTENCIA FINAL corresponde a la cantidad másica de soda cáustica
50% que se tiene en los tanques 9KT, 9LT, 9MT, 9QT y 9PT, al final de la semana
que se está cerrando, es decir, corresponde al valor de la celda STOCK de dicha
semana.
1.4.5. Finalmente, el consumo másico de soda cáustica de la semana que se está
cerrando, obtenido en base al nivel de los tanques (físico), se calcula de la siguiente
forma:
156
CONSUMO (Kg) = EXIST.INICIAL – EXIST.FINAL
1.5. Para realizar el Inventario por Contadores, se debe completar la parte de la planilla
correspondiente a “CONTROL CONSUMO DE SODA POR ÁREAS”. En este
inventario, los cálculos se realizan conforme a la indicación de los contadores en vez de
los medidores de nivel de los tanques. Se deben seguir los siguientes pasos:
Figura 5. INVENTARIO POR CONTADORES (SODA CÁUSTICA)
1.5.1. Calcular el consumo volumétrico de cada área como el valor registrado por el
contador de cada área al final de la semana menos el valor registrado por el mismo al
inicio de la semana. Es notable que en esta parte de la planilla, las 3 áreas principales
de la planta (Elaboración, Envasado y PTA) se dividen en 5 áreas:
1.5.1.1.
El área de Elaboración se divide en Elaboración 1 y Elaboración 2.
1.5.1.2.
El área de Envasado queda igual.
1.5.1.3.
El área de PTA (Planta de Tratamiento de Aguas) se divide en PTAR
(Planta de Tratamiento de Aguas Residuales) y PTAB (Planta de Tratamiento
de Aguas Blancas).
En la celda TOTAL se debe colocar la sumatoria del consumo volumétrico de cada área de la
planta, para la semana que se está cerrando.
1.5.2. Calcular el consumo másico de cada una de las 5 áreas de la planta, multiplicando
el consumo volumétrico por la densidad de la soda cáustica 50%, es decir, 1,5 Kg/L.
157
En la celda TOTAL se debe colocar la sumatoria del consumo másico de cada área
de la planta, para la semana que se está cerrando.
2. El Inventario de Consumo de Soda Cáustica 50% de la semana, calculado en base a la
indicación de los contadores (Inventario por Contadores) debe ser igual al calculado en base a
la indicación de los medidores de nivel de los tanques (Inventario Físico). Cuando existe una
diferencia entre ambos inventarios el Supervisor de Cocimiento encargado del área de
Recepción de Materias Primas debe realizar una serie de arreglos en el “CONSUMO DE
SODA POR ÁREAS”, es decir, en el Inventario por Contadores, con la finalidad de que los
inventarios cuadren. (El consumo másico de soda cáustica 50% de la semana debe dar
exactamente lo mismo en ambos inventarios).
2.1. Si el Inventario Físico da un consumo de soda cáustica 50% mayor al Inventario por
Contadores, se realiza lo siguiente:
2.1.1. Se calcula la Soda Remanente, es decir, la diferencia entre ambos inventarios, de
la siguiente manera:
Soda Remanente = Inventario Físico – Inventario Contadores
2.1.2. La cantidad másica de Soda Remanente es la que se debe añadir al Inventario por
Contadores para que ambos cuadren. Dicha cantidad másica se debe distribuir entre
las áreas de la planta según los siguientes porcentajes:
Elaboración = 20% Soda Remanente
PTA = 5% Soda Remanente
Envasado = 75% Soda Remanente
2.1.3. Los valores calculados de Soda Remanente de cada área deben ser sumados al
consumo másico de las mismas, del Inventario por Contadores.
158
2.2. Si el Inventario Físico da un consumo de soda cáustica 50% menor al Inventario por
Contadores, se realiza lo siguiente:
2.2.1. Se calcula la Soda Remanente, es decir, la diferencia entre ambos inventarios, de
la siguiente manera:
Soda Remanente = Inventario Contadores – Inventario Físico
2.2.2. La cantidad de Soda Remanente calculada se debe distribuir entre las áreas de la)
de la siguiente manera:
Elaboración = 20% Soda Remanente
PTA= 5% Soda Remanente
Envasado = 75% Soda Remanente
2.2.3. Los valores calculados de Soda Remanente para cada área deben ser restados al
consumo másico por Inventario de Contadores de las mismas.
NOTA: Antes de realizar la carga de datos de consumo de soda cáustica 50% en SAP, se debe
considerar que los 120 L utilizados semanalmente por la línea de barriles se encuentran dentro del
consumo de Elaboración. Por tal razón, dicha cantidad debe ser restada al consumo de
Elaboración y sumada al consumo del área de Envasado.
3. Una vez que el Inventario Físico y el Inventario por Contadores son iguales, el Supervisor de
Cocimiento encargado del área de Recepción de Materias Primas procede a realizar la carga
de datos de consumo de soda cáustica 50% en SAP y a llenar la planilla “CONSUMO DE
QUÍMICOS SEMANA N° X”.
159
Figura 6. Planilla “CONSUMO DE QUÍMICOS SEMANA N° X”
160
Continuación Figura 6. Planilla “CONSUMO DE QUÍMICOS SEMANA N° X” (Soda
Cáustica 50%)
3.1. En la planilla “CONSUMO DE QUÍMIVOS SEMANA N° X” se introduce:
3.1.1. La fecha correspondiente a la semana que se está cerrando. Por ejemplo:
Fecha: 07/11/2011 al 13/11/2011
3.1.2. El Código correspondiente al material soda cáustica 50%: 12088281
3.1.3. El número de Cuenta de Mayor: 511207
3.2. Se ingresa a SAP y mediante la transacción mb1a se carga el consumo de soda cáustica
50% a los distintos centros de costo, en los porcentajes indicados a continuación:
Área
Sub-Área
Centro de Costo
Porcentaje
Envasado
-
CM01-5675
100%
Elaboración
Elaboración 1
CM01-5167
100%
Elaboración 2
CM01-5362
75%
Elaboración 2
CM01-5492
25%
PTAR
CM01-5552
100%
PTAB
CM01-5503
100%
PTA
161
3.2.1. Dentro de la transacción mb1a se completan los siguientes campos:
Clase de Movimiento: 201
Centro: CM01
Almacén: 0150
Fecha Contable: Se escribe el último día de la semana que se está cerrando.
3.2.2. En la parte superior hacer click en SISTEMA --- VALORES PREFIJADOS --FIJAR DATOS.
3.2.3. Oprimir el ícono correspondiente a CONTINUAR.
3.2.4. Para cada centro de costo, se realiza el siguiente procedimiento:
3.2.4.1.
Se introduce el centro de costo, el número de Cuenta de Mayor, el número
de material, el número de lote (ver apartado 3.3), la cantidad másica consumida
y su unidad (kg).
3.2.4.2.
Se selecciona CONTINUAR.
3.2.4.3.
Aparecerá un aviso que dice “El material 12088281 está marcado para su
borrado”. Se selecciona CONTINUAR.
3.2.4.4.
Se selecciona CONTABILIZAR.
3.2.4.5.
Se genera un número de documento el cual es el número de “SALIDA DE
MERCANCÍA”
y se debe registrar en la planilla “CONSUMO DE
QUÍMICOS SEMANA N° X”, en la celda correspondiente al centro de costo
que se introdujo en SAP.
3.3. Simultáneamente a la realización del apartado 3.2.4, se debe ejecutar la transacción
mmbe, en otra ventana, para poder conocer el número de lote a introducir, en cada carga
de consumo de soda cáustica 50% asociada a cada centro de costo.
3.3.1. Dentro de la transacción mmbe, se selecciona RESUMEN DE STOCKS y se
introduce el código correspondiente al material soda cáustica (12088281).
3.3.2. Se selecciona EJECUTAR.
162
3.3.3. Debe aparecer una lista con los lotes disponibles y la cantidad másica de soda
cáustica 50% de cada lote.
3.3.3.1.
Los lotes deben ser consumidos por orden, desde el primero de la lista en
adelante.
3.3.3.2.
Si se desea cargar una cantidad másica de soda cáustica 50% a un centro de
costo, superior a la cantidad másica presente en el primer lote de la lista, se
debe realizar la carga en dos o más posiciones:

Una primera posición correspondiente al primer número de lote que
aparece en la lista. De esta manera dicho lote se agotará.

Se carga la cantidad remanente de soda cáustica 50% para ese centro de
costo en otra posición, asociada al siguiente lote de la lista.

De no ser suficiente el segundo lote de la lista para cubrir la cantidad
remanente de soda por cargar, se realiza una tercera posición y así
sucesivamente.
3.4. Una vez cargado el consumo másico de cada centro de costo de cada área de la planta en
SAP, se debe imprimir la planilla “CONSUMO DE QUÍMICOS DE LA SEMANA
N°X” para su almacenamiento físico.
2.
Aditivo Químico
Las áreas de la planta que consumen el aditivo químico son las áreas de Elaboración y
Envasado. Cada una de las mencionadas áreas tiene su propio tanque de almacenamiento de este
aditivo químico, siendo el tanque 9NTA01 de Elaboración, con una capacidad de 8 m 3 y el
tanque 9RTA01 de Envasado, con una capacidad de 6,5 m3.
Al cierre de cada semana de producción, se realizan las siguientes acciones, a fin de poder
contabilizar el consumo de químicos en la planta:
163
1. En el área de PTA, el responsable de realizar el “INVENTARIO DE QUÍMICOS PTAB”
debe realizar las siguientes acciones:
Figura 7. INVENTARIO DE QUÍMICOS PTAB (Aditivo Químico)
1.1. Verificar en la pantalla de la sala de control el nivel del tanque de Elaboración (9NTA01)
y en sitio el nivel del tanque de Envasado (9RTA01). Anotar en la planilla dichos
valores, en la fila correspondiente a la semana que se está cerrando. Considerar que el
nivel observado en pantalla, del tanque de Elaboración, se encuentra en Kg, mientras que
el nivel observado en sitio, del tanque de Envasado, se encuentra en L.
1.2. Convertir el nivel del tanque de Envasado, 9RTA01, de litros a kilogramos,
multiplicando dicho nivel por la densidad del Aditivo Químico, 1,07 Kg/L. Anotar el
valor obtenido en la casilla correspondiente al nivel másico del tanque de Envasado, en la
fila de la semana que se está cerrando.
1.3. Sumar la cantidad de Aditivo Químico presente en los tanques 9NTA01 y 9RTA01, a fin
de conocer la cantidad másica total de de aditivo químico presente en la planta. Anotar el
resultado obtenido en la planilla, en la celda correspondiente a la intersección de la
columna TOTAL con la fila correspondiente al número de la semana finalizada.
1.4. Seguidamente se debe realizar el Inventario Físico de Consumo de Aditivo Químico,
llenando los campos de la planilla “CONSUMO DE ADITIVO”.
164
Figura 8. INVENTARIO FÍSICO (ADITIVO QUÍMICO)
1.5. Se anota, en la celda correspondiente a RECEPCIÓN ELABORACIÓN (RECEP.
ELAB), la cantidad másica de Aditivo Químico recibida en el tanque 9NTA01, para la
semana que se está cerrando.
1.6. Se anota, en la celda correspondiente a RECEPCIÓN ENVASADO (RECEP.
ENVASADO), la cantidad másica de Aditivo Químico recibida en el tanque 9RTA01,
para la semana que se está cerrando.
1.7. El consumo másico de Aditivo Químico del área de Elaboración, para la semana que se
está cerrando, se calcula mediante la siguiente ecuación:
CONSUMOELABORACIÓN(Kg) = NIVELINICIO SEMANA + RECEP. ELAB - NIVELFIN SEMANA
Donde:

NIVELINICIO SEMANA: Es el nivel del tanque 9NTA01 al inicio de la semana que
se está cerrando, es decir, es el nivel del tanque 9NTA01 registrado al fin de la
semana anterior.

RECEP. ELAB: Cantidad másica de Aditivo Químico recibida en el tanque
9NTA01 a lo largo de la semana que se está cerrando.

NIVELFIN SEMANA: Es el nivel del tanque 9NTA01 al final de la semana que se
está cerrando.
1.8. El consumo másico de Aditivo Químico del área de Envasado, para la semana que se está
cerrando, se calcula mediante la siguiente ecuación:
165
CONSUMOENVASAD(Kg) = NIVELINICIO SEMANA + RECEP. ENVASADO-NIVELFIN SEMANA
Donde:

NIVELINICIO SEMANA: Es el nivel del tanque 9RTA01 al inicio de la semana que
se está cerrando, es decir, es el nivel del tanque 9rTA01 registrado al fin de la
semana anterior. El nivel debe estar en unidades másicas (Kg).

RECEP. ENVASADO: Cantidad másica de Aditivo Químico recibida en el
tanque 9RTA01 a lo largo de la semana que se está cerrando.

NIVELFIN SEMANA: Es el nivel del tanque 9RTA01 al final de la semana que se
está cerrando.
2. Una vez realizado el Inventario Físico de consumo de Aditivo Químico para la semana que
se está cerrando, el Supervisor de Cocimiento encargado del área de Recepción de Materias
Primas, procede a realizar la carga de datos en SAP y a llenar la planilla “CONSUMO DE
QUÍMICOS SEMANA N°X”.
NOTA 1: El consumo másico de Aditivo Químico del área de Elaboración que se cargará en
SAP no es el calculado en el apartado 1.7. El consumo a cargar en SAP se calcula de la siguiente
forma:
CONSUMOELABORACIÓN SAP (m3) = CONSUMOSODA ELABORACIÓN × 0,05
CONSUMOELABORACIÓN SAP (kg) = CONSUMO ELABORACIÓN SAP (m3) × 1070 KG/m3
NOTA 2: El consumo másico de Aditivo Químico del área de Envasado a cargar en SAP es el
calculado en el apartado 1.8.
166
Figura 9. Planilla “CONSUMO QUÍMICOS SEMANA N° X” (ADITIVO QUÍMICO)
2.1. En la planilla “CONSUMO DE QUÍMIVOS SEMANA N° X” se introduce:
2.1.1. La fecha correspondiente a la semana que se está cerrando. Por ejemplo:
Fecha: 07/11/2011 al 13/11/2011
2.1.2. El Código correspondiente al material ADITIVO QUÍMICO: 12272917
2.1.3. El número de Cuenta de Mayor: 511286
2.2. Se ingresa a SAP y mediante la transacción mb1a se carga el consumo de Aditivo
Químico a los distintos centros de costo, en los porcentajes indicados a continuación:
167
Área
Centro de Costo
Porcentaje
Elaboración
CM01-5167
40%
CM01-5362
45%
CM01-5492
15%
CM01-5601
29%
CM01-5602
29%
CM01-5603
29%
CM01-5604
12%
CM01-5620
4%
CM01-5632
7%
Envasado
2.2.1. Dentro de la transacción mb1a se completan los siguientes campos:
Clase de Movimiento: 201
Centro: CM01
Almacén: 0150
Fecha Contable: Se escribe el último día de la semana que se está cerrando.
2.2.2. En la parte superior hacer click en SISTEMA --- VALORES PREFIJADOS --FIJAR DATOS
2.2.3. Oprimir el ícono correspondiente a CONTINUAR.
2.2.4. Para cada centro de costo, se realiza el siguiente procedimiento:
2.2.4.1.
Se introduce el centro de costo, el número de Cuenta de Mayor, el número
de material, el número de lote (ver apartado 2.3), la cantidad másica consumida
y su unidad (kg).
168
2.2.4.2.
Se selecciona CONTINUAR.
2.2.4.3.
Aparecerá un aviso que dice “El material 12272917 está marcado para su
borrado”. Se selecciona CONTINUAR.
2.2.4.4.
Se selecciona CONTABILIZAR.
2.2.4.5.
Se genera un número de documento el cual es el número de “SALIDA DE
MERCANCÍA”
y se debe registrar en la planilla “CONSUMO DE
QUÍMICOS SEMANA N° X”, en la celda correspondiente al centro de costo
que se introdujo en SAP.
2.3. Simultáneamente a la realización del apartado 2.2.4, se debe ejecutar la transacción
mmbe, en otra ventana, para poder conocer el número de lote a introducir, en cada carga
de consumo de Aditivo Químico asociada a cada centro de costo.
2.3.1. Dentro de la transacción mmbe, se selecciona RESUMEN DE STOCKS y se
introduce el código correspondiente al material Aditivo Químico (12272917).
2.3.2. Se selecciona EJECUTAR.
2.3.3. Debe aparecer una lista con los lotes disponibles y la cantidad másica de Aditivo
Químico de cada lote.
2.3.3.1.
Los lotes deben ser consumidos por orden, desde el primero de la lista en
adelante.
2.3.3.2.
Si se desea cargar una cantidad másica de Aditivo Químico a un centro de
costo, superior a la cantidad másica presente en el primer lote de la lista, se
debe realizar la carga en dos o más posiciones:

Una primera posición correspondiente al primer número de lote que
aparece en la lista. De esta manera dicho lote se agotará.

Se carga la cantidad remanente de Aditivo Químico para ese centro de
costo en otra posición, asociada al siguiente lote de la lista.

De no ser suficiente el segundo lote de la lista para cubrir la cantidad
remanente de Aditivo Químico por cargar, se realiza una tercera posición
y así sucesivamente.
169
2.4. Una vez cargado el consumo másico de cada centro de costo de cada área de la planta en
SAP, se debe imprimir la planilla “CONSUMO DE QUÍMICOS DE LA SEMANA
N°X” para su almacenamiento físico.