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UNIDAD 2
DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS Y SERVICIOS
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Ing. VICTOR JAIRO FONSECA V. Mr Br.
CAPITULO 1
NORMATIZACIÓN DEL PROCESO
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LECCION 16 NORMATIZACION DEL PROCESO
16.1. Parámetros requeridos
Una vez se han realizado pruebas de campo y se han estudiado las consideraciones
que inciden en los proceso se procede a estandarizar el proceso bajo los siguientes
parámetros

Manejo del proceso, que comprende la relación de las operaciones y procesos
Unitarios, que tienen lugar, para desarrollar con ello la elaboración de los
diagramas de flujo.

Relación de equipos.

Cronogramas de operaciones (etapas y procesos), equipos, mano de obra y
servicios industriales para la representación gráfica de las diversas etapas,
equipos empleados y proceso general , en función del tiempo transcurrido.

Cronograma de Variables o representación gráfica de las variables que se cambian
durante el proceso, en función del tiempo transcurrido, y

Hojas de Proceso, en la cuales se registran las etapas y operaciones así como las
variables y tiempos transcurridos.
Para desarrollar adecuadamente cada uno de los parámetros mencionados se
normalizará el proceso artesanal de elaboración de tamales y posteriormente se
dimensionará para una producción industrial.
16.2. Manejo del proceso.El manejo del proceso comprende el seguimiento de las operaciones y etapas
estableciendo muy claramente tiempo y variables empleadas.
Sobre procesos ya definidos y cuando se desea la normatización ( estandarización)
del proceso debe hacerse el seguimiento de varias producciones para establecer tanto
tiempos como variables representativas.
Inicialmente se establecen promedios aritméticos, aunque para la optimización de
procesos, una vez se definen valores representativos, debe entrarse a realizar un
diseño experimental sobre las variables que incidan en la optimización.
En el desarrollo de nuevos productos sobre pruebas de campo, previamente
delineadas se establecen los valores representativos.
Debe tenerse un conocimiento adecuado de las materias primas y los insumos
empleados, para establecer las necesidades de hacer adecuaciones previas,
tratamientos especiales o manejos específicos para algunas de ellas.
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16.3. Materias primas
Las materias primas se clasifican como primarias o básicas y secundarias
Materias primas básicas son aquellas sustancias que tal cual o transformadas son
parte fundamental del producto final. Si falta alguna materia prima básica no se puede
tener el producto.
En la cerveza las materias primas son malta, lúpulo y agua.
Materias primas secundarias son aquellas sustancias que modifican las principales
características del producto y no son indispensables para obtener el producto en sí.
En algunos casos lo que se considera una materia prima secundaria en verdad llega a
ser una materia prima básica. Tal es el caso de un vinagre en una salsa o en un
aderezo. En la mayoría de los casos es un material para modificar el sabor del
producto o dar estabilidad al mismo, pero en una salsa a la vinagreta es obvio que el
vinagre es materia prima.
Materiales de proceso, son aquellas sustancias que participan, permiten o facilitan los
procesos; tal es el caso del bicarbonato de sodio en la cocción de verduras o la
levadura en un proceso de fermentación.
Aditivos son sustancias, generalmente de orden químico que se emplean para mejorar
o conservar algunas características de los productos
Algunos proyectistas consideran los empaques, rótulos, tapas y elementos de aseo
como materiales de proceso. Para nuestro ejemplo consideramos únicamente los
empaques y las tapas como materiales de proceso ya que ellos implican equipos,
áreas de montaje y servicios, que deben ser considerados en el diseño.
Caso Nº 4
En el desarrollo del caso a estudiar se selecciona el tamal elaborado en el interior del
país, cuyas materias primas son:
Carnes en trozos
Harina de Maíz
Arroz cristal
Arveja verde o verde-seca
Agua.
Aditivos o condimentos como:
Ajos
Cebolla
Color
Especias
Los materiales de proceso:
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Hojas de plátano o de vijao
Cabuya o piola.
A la vez en las carnes se pueden emplear pollos, carne de res ( costilla) y tocino ,
todos en trozos.
En las hojas de cálculo se presentan los balances y la simulación para 100 tamales,
con peso promedio de 0,550 kg por tamal.
Debemos recordar que en las producciones artesanales las etapas son por cochada.
BALANCE DE MATERIALES
El balance de materiales para la elaboración de los tamales se muestra en la tabla 9.
El balance de energía se realizara una vez se hayan establecido los cronogramas de
variables
Proceso
El proceso artesanal, para la elaboración del tamal, comprende cinco etapas
plenamente definidas:
a.- Cocción de carnes
b.- Elaboración de la masa.
c.- Conformación del tamal.
c.- Cocimiento del tamal.
d.- Enfriamiento y Almacenamiento .
Cocinadas las carnes en agua se obtiene el consomé, luego se elabora y cocina en el
consomé una masa debidamente condimentada, de maíz , arroz y alverjas enteras; la
masa se extiende sobre las hojas de plátano ó vijao, se le agregan las carnes
previamente cocidas, se enrolla la masa y se arma con las hojas, amarrando el
conjunto con pita o cabuya.
El tamal armado se lleva a una cocción final, para dar una consistencia sólida y un
adecuado grado de cocción a las carnes. Finalmente se enfría u orea el tamal para
luego almacenarlo a bajas temperaturas.
La descripción detallada del proceso, a nivel artesanal, se encuentra en el Apéndice
No, 1
Para normalizar el proceso y posteriormente proyectarlo a proceso industrial, a partir
de la actividad artesanal, deben elaborarse múltiples producciones para obtener los
parámetros representativos de cada operación y así llegar a estandarizar el proceso.
Se deben evaluar las operaciones y procesos unitarios para establecer alternativas y
secuencias en los mismos que permitan inicialmente tener el mejor proceso.
Puntualizando, el proceso artesanal comprende los siguientes operaciones
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








Recibo de materias primas
Almacenamiento de materias primas
Adecuación de materias primas
Cocimiento del Pollo
Cocimiento de la Carne de res y tocino
Preparación de las hojas
Corte de las carnes
Elaboración de la Masa
Dosificación de la Masa
TABLA 10
Balance de materiales para 100 tamales
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




Conformación del Tamal
Envoltura y Amarre
Cocción del Tamal
Oreo del Tamal
Refrigeración y Almacenamiento
Con las operaciones anteriores se elaboran los diagramas de flujo, ayudas necesarias
para tener la visión global del proceso e igualmente tener las bases de los balances de
materiales y energía, elementos fundamentales en el diseño y dimensionamiento de
los equipos.
En el diagrama de flujo se debe dar una buena orientación para que se comprenda el
proceso.
Se incluyen las operaciones y/o etapas más significativas más y no siempre ellas
corresponden a las definidas en el cronograma
DESARROLLO DEL PROCESO.
Para tener las mismas condiciones de operación, se toma como base del estudio y de
los balances, la elaboración de 100 tamales.
Algunos productores de tamales, adquieren las carnes en los trozos requeridos
mientras que otros compran pollos enteros o carne en canal y en este caso se deben
adecuar las materias primas.
Para la continuación del caso asumimos que las carnes llegan en trozos y no se tiene
la etapa de adecuación de materias primas. Igualmente las hojas de plátano llegan
listas para su uso.
No obstante, muchos procesos requieren de la adecuación de las materias primas,
como en la producción de arepas a partir del maíz entero, en la que debe retirarse la
cutícula y el germen del grano para la obtención de la harina. Esta adecuación puede
hacerse por vías húmeda o seca. En el primer caso, una vez, se obtiene la harina
humedecida o masa, debe continuarse con el proceso.
Dada la perecibilidad de algunas materias primas se requiere de un almacenamiento
refrigerado, cuya temperatura depende fundamentalmente del tiempo de
almacenamiento.
A la vez el tiempo de almacenamiento, íntimamente ligado a la rotación del Inventario
de materias primas, depende de los proveedores, en lo referente a la periodicidad y
volumen de las entregas, así como de la ubicación de los mismos.
Productos de cosecha o importado exigen de inventarios para largos periodos en tanto
que los de suministro diario y en la misma ciudad donde se ubica la planta requieren
de los mínimos inventarios, a lo sumo para unos tres días de producción.
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Volviendo a nuestro proceso, generalmente el cocimiento del pollo se lleva a cabo
independientemente del cocimiento de la carne y del tocino, aunque se emplea el
mismo recipiente, debido a la textura de las carnes.
El pollo demanda mucho menos tiempo de cocción que las carnes, ya que, con
exceso de cocción, tiende a recogerse sobre el hueso.
En el caldo o consomé obtenido se prepara la masa del tamal, adicionando al líquido,
y en diferentes tiempos, el maíz, arroz y arvejas.
Cocinada la masa, se procede a ensamblar el tamal. Para ello se toma la porción de
masa requerida para un tamal y se deja centrada sobre las hojas.
Es importante que la masa se encuentre a una temperatura media y tenga la
viscosidad requerida para que se extienda sobre las hojas en una capa de espesor
adecuado.
De inmediato se colocan sobre la masa los trozos de carne y luego se proceden,
mediante recogida de los lados de las hojas, a cubrir las trozos de carne con la masa.
Al mismo tiempo se cierra el tamal y se procede a amarrarlo mediante una cabuya
delgada o pita.
A continuación los tamales se arruman en bandejas, y se llevan todos los tamales de
la cochada, de nuevo a la olla con agua suficiente para su cocimiento final.
El cocimiento final demora entre dos y tres horas, tiempo en el cual se esta revisando
el nivel del agua, para compensar la que se ha evaporado en el proceso de cocción.
Como ya se comentó la descripción detallada del proceso se encuentra en el apéndice
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Equipos empleados.
Los equipos empleados en la producción artesanal son:








Una (1) Olla grande en aluminio con su respectiva tapa
Una (1) Ollas mediana en aluminio con su respectiva tapa
Canasta perforada en acero inoxidable para introducir en la olla grande
Bandejas en aluminio
Canastillas plásticas
Balanza gramera
Mesas para formación y amarre
Utensillos varios como pala de agitación, cucharones, cuchillos ,etc.
Servicios requeridos.Se tienen los siguientes servicios industriales.



Agua Fría
Agua caliente
Gas de Cocina (Estufa de Gas)
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

Energía Eléctrica.
Aguas servidas
No fue posible cuantificar los consumos de estos servicios , aunque en una
apreciación visual, se consideran muy altos estos consumos.
LECCIÓN 17. CRONOGRAMAS DE OPERACIONES, ETAPAS Y PROCESOS.
Los cronogramas son representaciones gráficas, en las que se relacionan entidades
como operaciones, etapas, procesos, variables, equipos, servicios, etc con el tiempo
en que ellas están activas.
Para elaborar el cronograma de una entidad se parte de una tabla en que se
establece la entidad y en orden cronológico los eventos que tienen lugar, los tiempos
empleado para el evento y la principal variable del evento realizado.
Para el caso que se viene estudiando, mediante el seguimiento de varias
producciones, de carácter eminentemente artesanal, se llegó a un proceso tipo, ya
definido en sus tiempos y parámetros de operación, para lograr estandarizar tantos los
tiempos de cada etapa y de cada operación, así como los parámetros operados.
Para el producto se dispone de carne de pollo, costilla de res y tocino de cerdo que
tienen tiempos diferentes de cocimientos.
En una olla o marmita primero se cocina el pollo con agua, luego se retira el pollo y
en el consomé se cocinan la costilla y el tocino. Una vez se retiran llas carnes, en el
caldo que queda en la olla se elabora la masa del tamal
En las tablas siguientes se anotan las operaciones realizadas para cada etapa y
promedios de las variables medidas.
Es de anotar que algunas etapas se realizan en el mismo equipo. Las etapas de
cocción de carnes A, B, y las de elaboración de la masa E y K , se llevan a cabo en
la misma olla .
Algunas etapas como se comentó son previas al proceso propiamente dicho.
No se tienen en cuenta los tiempos de alistamiento ni de aseo e los equipos.
A.- Cocimiento del Pollo
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TABLA 17.1. Cocimiento del Pollo
B.- Cocimiento de las Carnes
TABLA 17.2. Cocimiento de carnes
A partir de estas tablas se elaboran los cronogramas
Los cronogramas de operaciones se representan gráficamente y de ellos se
establecen los demás cronogramas, es decir los de equipos, servicios y mano de obra.
Para la representación gráfica se escoge una escala adecuada a las unidades de
tiempo seleccionadas, dependiendo de la duración de todo el proceso.
Se han tomado unidades de tiempo lapsos de 5 minutos, con marcaciones o
recuadros negros de sesenta minutos
A continuación se presenta el cronograma de las dos etapas de cocción de carnes que
se llevan a cabo en la misma olla
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TABLA 17.3. Cocciòn de carnes con cronograma
C.- Preparación de las hojas
Operación previa
D.- Corte de las carnes
Operación siguiente, independiente de la anterior y de la posterior
E.- Elaboración de la Masa.
La tabla para la elaboración de la masa se presenta enseguida.
Tabla 17.4. Elaboración de masa
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Tabla 17.5. Elaboración de masa con cronograma
La adición de condimentos se hace en forma simultánea con el cargue de arroz.
Se tiene la operación de diluir la harina de maíz, en una olla pequeña y puede
hacerse en cualquier momento entre las operaciones 1 a 6, y que se consigna así:
La adición de condimentos se hace en forma simultanea con el cargue de arroz.
Se tiene la operación de diluir la harina de maíz, en una olla pequeña y puede
hacerse en cualquier momento entre las operaciones 1 a 6, y que se consigna así:
1.- Dilución de harina de maíz
5 minutos
Ti = 15Oc
Tf =15 Oc
F.- Transporte de la Masa a Dosificación
1.- Operación continua hasta terminar de vaciar la masa de la olla ; depende de la
conformación o ensamble del tamal. Ti = 77 Oc Tf = 40Oc
Para el cronograma se han tomado únicamente 10 minutos que es el tiempo que se
demanda en retirar la olla y colocarla en un mesón para retirar la masa en
dosificación.
G.- Dosificación de la Masa
1.- Operación continua hasta terminar la masa. Para el presente caso se tomaron dos
horas y diez minutos.
H.- Ensamble del Tamal.
1. La masa que se ha dosificado sobre las hojas se extiende y en el centro se colocan
los trozos de carnes.
I. Envoltura y Amarre
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1.- Envoltura.- Operación continua hasta terminar la masa. Las etapas simultáneas
demandan de dos horas treinta minutos.
2.- Amarre.- Operación continua hasta terminar la masa.
J.- Transporte y arrume en la olla.
1.- Operación continua hasta terminar la masa. Un operario hábil puede ensamblar
hasta tres tamales por minuto. Esta operación siendo simultánea a las dos anteriores
demandan de dos horas treinta minutos.
Las anteriores operaciones se llevan a cabo en mesones simultáneamente con las cuatro
anteriores etapas.
TABLA 17.6. Cronograma de transporte y arrume en la olla
K.- Cocción del Tamal
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Se toma como tiempo de cargue, la correspondiente a los últimos tamales y su
posterior arreglo dentro de la olla. Igualmente se considera dentro de este tiempo la
adición de agua, pues la cocción se hace con agua
L. Oreo o Enfriamiento del Tamal.
Una vez se retiran los tamales, se dejan en los mesones para un enfriamiento natural
y posterior almacenamiento refrigerados.
Esta operación no se controla ya que en ocasiones el tamal se despacha aún caliente
y en otras ocasiones se envían al día siguiente de su elaboración.
Las etapas de manejo, posteriores a la elaboración de la masa, como son transporte,
dosificación , envoltura y amarre se pueden integrar en una sola, de tal forma que el
proceso artesanal se puede desglosar así:




cocción de carnes
elaboración de la masa
ensamble del tamal y
cocción del tamal.
A continuación se presenta el cronograma secuencial de las operaciones.
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CRONOGRAMA DE OPERACIONES
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Inicialmente se han presentado los cronogramas de
independientes para cada una de las etapas seleccionadas
operaciones,
Luego se ha presentado el cronograma secuencial de todas las operaciones
que tienen lugar en el proceso.
Las hojas de cálculo, en programas Excel o Linux son muy apropiadas para
hacer la representación sin limitación alguna como se muestra en el archivo
Cronograma.xls
LECCION 18. CRONOGRAMA DE PROCESOS.
Para el análisis del proceso siempre se hace necesario elaborar el
cronograma secuencial de las operaciones y etapas, como se aprecia en
hoja anterior, cronograma 5.
Una forma simplificada de presentar el cronograma es como se muestra en
la hoja anterior , teniendo presente que la escala de tiempo se ha cambiado
y cada división corresponde a 10 minutos.
Las operaciones se han llevado a cuatro etapas muy definidas, que
corresponden a las manejadas en el cronograma anterior.
Este cronograma también permiten en forma macro describir el proceso,
pero no sirve para efectuar el análisis detallado que permita estandarizar en
la mejor forma posible.
Se debe tener presente que la escala de tiempo se ha cambiado y cada
división corresponde a 10 minutos. Cronograma 6
A nivel de impresión, en hojas de tamaño normal (oficio o carta) , se
presentan inconvenientes para la presentación del cronograma,
especialmente en procesos que demandan largos periodos de tiempo, ya
sea porque se tienen muchas operaciones o porque algunas de ellas ocupan
mucho tiempo.
En estos casos el cronograma se presenta en segmentos diferentes.
Debemos recordar que los diversos cronogramas, de proceso, equipos,
mano de obra y servicios se trabajan simultáneamente y se debe tener una
visión completa de como se integran los diversos elementos que concurren
en el proceso.
Para facilitar la impresión de los cronogramas extensos, es posible cortar los
segmentos de tiempo para aquellas operaciones que demandan gran
cantidad de tiempo.
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Tal es el caso de la dosificación de la masa, dosificación de carnes, que
emplean dos horas, ensamble, envoltura y amarre, que demandan dos horas
y diez minutos y la cocción final de los tamales que requiere de dos horas.
Para estas operaciones se han cortado los segmentos de tiempo como se
puede apreciar en la hoja siguiente y en la gráfica se han reducido a 7, 9 y 7
segmentos con el espacio en blanco que indica que el tiempo se ha
segmentado. Por la escala de tiempo se puede establecer la real duración de
la operación.
LECCION 19. CRONOGRAMA DE EQUIPOS.
En el se representa el tiempo de ocupación de los equipos y en algunos
casos se deben incluir los tiempos de aseo, como en aquellos proceso que
requieren el empleo del equipo para operaciones o procesos diferentes.
De usarse en el proceso de los tamales una sola olla, en ella se debería
cocinar las carnes, elaborar la masa y finalmente cocinar los tamales,
haciéndose un aseo al finalizar la cocción de los tamales.
Entre la primera y segunda etapa no es necesario hacer aseo de la olla ya
que en el consomé obtenido en la primera etapa se elabora la masa, pero
para la cocción de los tamales si es conveniente que la olla no tenga
residuos de masa y por lo tanto debe hacérsele aseo.
El cronograma se ha distribuido para cada una de las etapas definidas
anteriormente y se ha incluido como etapa la disolución de la harina de maíz.
Se puede observar números en le cronograma para cada equipo y
corresponden a cada una de las operaciones realizadas en cada una de
ellos. Este hecho permite integrar el cronograma de procesos con el
cronograma de equipos.
En las casillas, si el espacio lo permite, en una mayor escala, en lugar de
números se pueden anotar las operaciones.
18
19
20
Para la olla grande se tienen las siguientes etapas
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
cocción de carne.
cocción de la masa.
cocción de los tamales.
en la olla pequeña se lleva a cabo la etapa
disolución de la harina de maíz y
en las mesa de ensamble
ensamble y amarre del tamal
Como ya se comentó no se han incluido ni los tiempos de preparación ni de aseo de
los equipos.
Lección 20. CRONOGRAMAS DE SERVICIOS.
Una vez se ha adquirido cierta habilidad para la elaboración de los cronogramas de
procesos y equipos se entra a realizar los cronogramas de servicio empleados.
Ya para este ejercicio se debe involucrar el equipo que está usando el servicio.
Para la energía térmica que, en el caso de producción artesanal, proviene de gas
natural, se tiene el cronograma 10:
El agua se constituye de servicio cuando se emplea para refrigeración o para
calentamiento como es el caso de la cocción de los tamales. También para el caso de
aseos.
En la cocción de carnes el agua se constituye en materia prima ya que con ella se
produce el consomé que se ha de emplear en la elaboración del tamal.
El cronograma de utilización de este servicio queda circunscrito al tiempo de adición a
la olla para la cocción de los tamales y al tiempo de aseo al final del proceso.
No se ha considerado la energía eléctrica, ya que no se emplean equipos que
demanden consumo de ella.
En la figuras se presentan cronogramas de consumos de calor, que se suministra por
vapor. En la figura se establecen los consumos individuales de calor, que tiene cada
equipo, en tanto que en la siguiente figura aparece los consumo del flujo de calor que
debe proveer la caldera , teniendo un pico de 2,34 kcal/minuto entre las 10:40 y
10:50 horas. Este pico da la referencia para el cálculo de la capacidad de la caldera e
igualmente el diámetro de la tubería de vapor que sale de la caldera
21
FIGURA
20.1. Cronograma de variables.
En algunos procesos como los que implican reacciones enzimáticas se hace necesario
realizar el cronograma de variables en el cual se relaciona el cambio de la variable con
el tiempo.
Su aplicación se tiene en el manejo de los flujos de servicios y en la programación de
controles en automatización de procesos.
Para el caso de los tamales dado que la variable temperatura se maneja en las
operaciones de calentamiento en las cuales se requiere el menor tiempo para llegar a
la ebullición y en la misma operación de ebullición el tiempo ya se ha definido, no se
justifica realizar el cronograma de variables.
En el caso No. 11, elaboración de mosto para cerveza, y en el cual se tienen
reacciones enzimáticas muy importantes
se establece un cronograma de
temperaturas.
Ingresar cronograma
20-2 Hoja de Proceso.
Definidas las operaciones y las etapas y disponiendo de los cronogramas se procede
a normatizar o estandarizar el proceso,
Para el efecto se diseña una hoja de proceso denominada Hoja patròn
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Para la Hoja se establecen en forma clara y debidamente individualizadas cada una
de las etapas, con los parámetros operativos respectivamente involucrados que se
tiene en cada una de ellas. Como se apreciará adelante, esta hoja se constituye en el
principio de la definición de los equipos requeridos.
Ya dentro de cada etapa, se registran las operaciones correspondientes.
y se somete a validación. Cuando en ella se dejan estipulados tanto tiempos como
temperaturas que pueden ser fácilmente controlables y que se deben cumplir para
todas las cochadas se tiene la HOJA PATRON.
Cuando la Hoja de Proceso se emplea para registrar los procesos llevados a cabo en
una planta, se pueden incluir en ella, otros datos de interés como los consumos de
materias primas, turnos y operarios responsables del proceso como se muestra en la
figura 12, para el proceso de elaboración de tamales.
Ingresar hoja de proceso tamales
23
CAPITULO 2
DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
24
LECCION 21. CAPACIDAD DE LOS EQUIPOS
De acuerdo a la estandarización del proceso se establecen los equipos requeridos
para desarrollar el proceso
El tamaño de los equipos esta referido inicialmente a su capacidad de producción,
como unidades (volumen o pesos a procesar) ò flujos (magnitudes por unidad de
tiempo) para tener un equipo correctamente utilizado.
El no realizar cálculos del tamaño lleva a tener equipos subutilizados por
sobredimensionamiento o cuellos de botella por subdimensionamiento.
También es notorio tener equipos subutilizados, en algunas ocasiones porque en el
mercado no se consiguen equipos de las capacidades requeridas y no se facilita su
fabricación y la mayoría por no haberse calculado apropiadamente.
En la industria cárnica, se encuentran equipos como molinos o cúter que trabajan tan
solo un 10 ò 20% del tiempo que trabajan los demás equipos.
Equipos de flujo continuo como transportadores, dosificadores y aun empacadoras
son los cuellos de botella que más se presentan en la industria de alimentos.
El papel del ingeniero es determinar el tamaño o capacidad del sistema operacional,
en lo que se constituye el diseño operacional de equipos.
Colateralmente, para varios equipos, se deben establecer dimensiones espaciales
(largo, ancho, alto, diámetros, etc.) para la distribución de los equipos en planta, o
teniendo el dimensionamiento del sistema operacional, buscar en catálogos o
manuales las dimensiones del equipo.
Partiendo de los cronogramas de proceso, se establecen las operaciones de cochada
y las continuas.
Para permitir un correcto empalme entre las operaciones continúa y las de cochadas
o viceversa se acostumbra a usar los tanques pulmón (o buffer) para líquidos y las
mesas de acumulación para sólidos.
Para los equipos que trabajan continuamente la capacidad está definida de acorde a los flujos
de producción estimada ésta en estudios de mercado, propios de la formulación del proyecto
de la planta.
Generalmente la formulación de proyecto establece cifras de producción para periodos
anuales y el mismo estudio define el tamaño óptimo de planta. Sin embargo con el uso de las
herramientas de cálculos se puede tener un diseño de planta simultáneo para diferentes
tamaños de producción, empleando la simulación operacional.
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21.1. CAPACIDAD PARA EQUIPOS DE PROCESO CONTINÚO.
El cálculo para los equipos de proceso continuo, se hace de acuerdo a los flujos
másicos o volumétricos que maneja el equipo.
Debe recordarse que flujo es el transporte o transferencia de masa o volumen por
unidad de tiempo.
Ejemplo 1. Al establecer el tamaño para una industria pasterizadora, se tiene cifras de
10.000.000 de kilos de leche al año. Es de anotar que la unidad internacional para el manejo
de la leche es el kilo. Determinar la producción horaria por litros.
Los equipos de envasado están dimensionados en botellas ó litros o garrafas por hora.
Para determinar el tamaño de la ó las envasadoras se requiere llevar los 10.000.000 de kilos a
botellas, litros ó garrafas por hora, .Siendo lo usual los litros, se empleará esta unidad.
Tomando una densidad promedio de la leche de 1,030 kg/l, la cantidad de leche a envasar
es:
10.000.000 /1.030 = 9.708.738 litros.
En el caso de la industria pasterizadora, se laboran todos los días del año. De tal forma que la
producción diaria será: 9.708.738 / 365 = 26.599 litros.
Tomando turno de 8 horas al día, y teniendo media hora de preparación y alistamiento de
equipos y media hora de aseo y desinfección,
La producción horaria será de 26.599 / 7 = 3.800 l / hr. A continuación se presenta la
respectiva hoja de cálculo.
Producción anual de leche
kilos
10.000.000
Densidad de la leche
kl / l
1,030
Litros a envasar
litros
Días laborales
cada uno
Leche diaria a envasar
litros
Horas día laborar
cada una
Producción horaria
litros/hr
9.708.738
365
26.599
7,0
3.800
TABLA 21.1 Cálculo de producción horaria
Probablemente no se encuentran en el mercado envasadoras de esta capacidad, pero se
selecciona la que se aproxime por encima a esta capacidad.
Una capacidad mayor cubre la producción que se deja por las paradas en el envasado por
diferentes causas, como baja presión en el vapor, fallas eléctricas y aún fallas mecánicas.
Diferente forma de cálculo se presenta en aquellas industrias que trabajan únicamente los
días laborales de lunes a viernes y el sábado medio día; el otro medio día está destinado
generalmente a aseos completos de equipos e instalaciones.
26
Ejemplo 2. Establecer la capacidad de las envasadoras para una planta cervecera que
producirá 1.800.000 hectolitros (Hl) al año.
En el ámbito cervecero estas son las unidades empleadas, en tanto que las botellas o latas
son de 1/3 de litro.
Luego las botellas a envasar son
1.800.000 Hl x 100 l/hl x 3 bot./l = 540.000.000 de botellas
Para determinar el tiempo que trabajan en el envase, se debe tener en cuentas los
dominicales, sábados, y días festivos.
Para Colombia se estima un promedio de 18 días como festivos a tener en cuenta y los
sábados se trabaja mediodía.
Los días laborados serán
365 – 52 – 52/2 – 18 = 269
El envase diario ha de ser
540.000.000 / 269 = 2.074.349 botellas.
El salón de envase de una planta cervecera trabaja los tres turnos al día es decir 24 horas.
De las 24 horas dos se dedican al aseo de las lavadoras de botellas y pasterizadora de tal
forma que el tiempo que trabajan las envasadoras es de 22 horas.
La capacidad horaria es de
2.074.349 / 22 = 91.247 botellas.
Los equipos mas grandes que existen en el mercado son de 10.000 decenas por hora1,
equivalente a 100.000 botellas horas. Tomando esta capacidad se requieren 91.247 /10.000 =
0.91 ==== 1 envasadora.
Ante la eventualidad de un daño, la planta se puede parar y no es conveniente tener una
envasadora. Razones practicas llevan a disponer de tres envasadoras de menor capacidad,
que bien puede ser del orden de 40.000 botellas /hr.
Este número, permite tener una envasadora en mantenimiento que normalmente dura 20 días
calendario.
A continuación se presenta la respectiva hoja de cálculo.
Producción anual de cerveza
Botellas
Días festivos
Dominicales y sábados
Días laborados
Envase diario
Horas diarias laborada
Botellas diarias a envasar
Decenas por hora
Hectolitros
cada una
cada uno
cada uno
cada uno
botellas
cada una
cada una
cada una
18.000.000
5.400.000.000
18
78
269
20.074.349
22
912470
91.247
TABLA 21.2. Cálculo de producción para envasadora
1
Krones
27
21.2. CÁLCULO DE CAPACIDAD EQUIPOS PARA PROCESOS POR COCHADA.
El cálculo de la capacidad de los equipos que procesan cochadas es algo más complejo pues
involucra el conocimiento de las materias primas, productos en procesos, mermas y el
empleo de los cronogramas de equipos.
Inicialmente se debe determinar el volumen de la cochada referenciado a un equipo en
particular, una marmita, un tanque un biorreactor, un secador, etc.
Cuando se dispone de varios equipos secuenciales que elaboran cochadas se debe
establecer cuál equipo es el referenciado para la cochada y cuál es el equipo dominante.
Al disponer de los cronogramas secuenciales de los diversos equipos, visualmente se
establece el equipo dominante, aquel que demanda el mayor tiempo para realizar su proceso.
Tomando el ejemplo de la elaboración artesanal de los tamales, el equipo dominante es la
marmita que demanda 3 horas.
El número de cochadas a realizar se establece tomando el tiempo que ha de laborar la planta,
o los turnos a programar.
Al tomar un turno de 8 horas, el número de cochadas es de 8 / 3 = 2,66 = 2 cochadas,
mientras que en dos turnos ò 16 horas se trabajan 16 / 3 = 5,33 =5 cochadas y para los
tres turnos, 24 horas se pueden laborar 8 cochadas.
Una vez se han determinado las cochadas a elaborar se establece la capacidad del equipo.
Ejemplo 3. Establecer la capacidad de la marmita para producir 45.000 tamales mensuales.
Si la planta ha de trabajar 3 turnos diarios.
Se debe aclarar si la producción está referenciada a la masa con que se arman los tamales o
si a la cocción de los tamales ya terminados
Tomando una jornada laboral y el sábado de 12 horas para proceso y 12 horas para aseo
completo, a la semana se trabajan en producción, 5 x 24 + 12 = 132 horas lo que permite la
elaboración de 132 / 3 = 44 cochadas semanales.
A la vez el promedio de semanas laboradas al mes es de 4,2, de tal forma que la marmita
producirá 44 x 4,2 = 184 cochada.
El número de tamales por cochadas es de 45000 /184 = 245, que se pueden llevar a 250.
Si la marmita es para cocción de la masa de los balances se toma la cantidad de masa a
cocinar por cada cochada o con la ingeniería del detalle y con las dimensiones de cada tamal
se entra a dimensionar la marmita.
Los tamales terminados se disponen en canastillas que se superponen una a otras.
28
21.3 Ccálculo de almacenamiento.
Si bien los productos alimenticios se caracterizan por una alta rotación y perecibilidad, que
llevaría a tener bajos inventarios y por ende bajos niveles de almacenamiento en
determinadas circunstancias se requiere de altos volúmenes especialmente de

materias primas como el caso de cereales cuya producción es estacionaria (cosechas),

de productos de temporalidad con altas demandas en determinados meses del año,
bebidas para navidad y fin de año.

Productos importados cuyos costos de transporte unitario es inversamente
proporcional a los volúmenes adquiridos.
La industria harinera, se ve abocada a adquirir altos volúmenes de sus insumos, en épocas de
cosecha, que generalmente son de mes o mes y medio de duración para atender la
producción del resto de semestre y en algunas ocasiones del resto del año acorde a la
periodicidad y rotación de los cultivos.
Si bien las bolsas agropecuarias garantizan suministros de productos agrícolas en cualquier
época del año, en las negociaciones denominadas a futuro, de un lado los volúmenes a
manejar son muy altos y de otro los precios también ya que estos absorben los costos de
almacenamiento, seguros, fumigaciones, empaques y obviamente utilidades propias del
negocio.
El estudio financiero que se haga alrededor de la operación de la planta dará pautas,
para establecer lo inventarios (tanto de producto, como de su rotación) frente al
tamaño de equipos y trabajos en horas extras o turnos suplementarios, sin embargo
la ingeniería establecerá los requerimientos de áreas y construcciones para las
necesidades de almacenamiento y así disponer de bases para los costos que
permitan establecer alternativas de cantidades a almacenar.
Para industrias que consumen grandes cantidades de materia primas y producen
volúmenes muy altos es interesante estudiar la modalidad de almacenamiento en
instituciones financieras, almacenes de depósito , que permiten pignorar los materiales
i disponer de espaciòs con bajos cánones de arriendo.
LECCION 22 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
Para la industria de alimentos, se dispone de equipos fabricados bajo normas y
estandarizados a capacidades definidas, tal es el caso de envasadoras de botellas o
enlatadoras, túneles de congelación, hornos, secadores, cutter, etc.
Otros equipos se fabrican acorde a las necesidades del usuario, como tanques, silos,
transportadores, marmitas, etc.
Algunos equipos deben ser fabricados para ser colocados en sitios con aéreas y
alturas muy definidos
El ingeniero debe establecer la capacidad de los equipos que requiera la planta y en
muchos casos establecer un dimensionamiento para su ubicación en planta
29
22.1 CRONOGRAMAS PARA DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
Ya en el anterior capítulo, estandarización de procesos, se han presentado los cronogramas
para el proceso de elaboración de tamales.
Los cronogramas son necesarios para poder determinar el tamaño de equipos y de servicios
principalmente en procesos de cochada.
Un resultado de integrar los cronogramas es la Hoja patrón, figura 12 del anterior capitulo,
esta hoja se emplea como control operacional para el desarrollo de los procesos.
Recordamos que los cronogramas más usuales son de:






Operaciones
Equipos individuales
De Operaciones de Procesos en equipos consecutivos
Servicios
Variables
Mano de Obra.
Los cronogramas de operaciones se emplean para representar las operaciones que se llevan
a cabo durante el desarrollo de operaciones unitarias y procesos unitarios realizados en un
equipo en particular empleando una escala descendente para cada operación en particular.
Para la escala de tiempo se emplea una escala apropiada acorde al tiempo empleado en la
etapa o proceso desarrollado en el equipo.
Para un proceso de cocción de carnes que demanda aproximadamente una hora se pude
emplear una escala de 5 minutos, en tanto que para la fermentación de mostos que
demandan una semana se puede emplear una escala de día o de segmentos de 12 horas.
Los cronogramas de equipos se hacen sobre una fila, como se observa en la parte inferior de
la figura
Cronogramas de operaciones y de equipo
FIGURA 17-2
30
Los cronogramas de Operaciones de Procesos en equipos consecutivos, sirven de base para:





la visualización del tiempo demandado en cada uno de los equipos del proceso y
establecer el equipo dominante.
verificar el número de cochadas a elaborar en periodos de tiempo
elaboración de los cronogramas de servicios y de mano de obra.
estudiar alternativas de proceso
estudiar ampliaciones de planta.
23. DIMENSIONAMIENTO DE SERVICIOS
Los servicios industriales usualmente empleados en la industria son:









Agua
Energía Eléctrica
Energía Térmica (vapor, combustibles)
Refrigeración (frio)
Aire
Vacio
Gases Industriales (CO2, N2, Acetileno, Argón)
Efluentes (Aguas Residuales)
Aseo.
Dado que en la industria de alimentos, el agua para servicio se toma del agua potable, para el
agua como materia prima también se elabora también cronogramas, ya que a partir de este se
determinan los tamaños de tuberías y en muchos casos capacidades de tanques que
almacenan agua para su uso en áreas especificas
En el estudio de los servicios industriales, se debe tener presente la demanda del servicio
como tal y los flujos que se requieren en determinadas horas.
Tomando el caso de los tamales, y como ejemplo en la marmita 1 entre las 10:30 y 10:50 se
requieren 12.000 Kcal, y entre las 12:30 y 12:50 se consumen 14.000 Kcal; entre las 10:00 y
13:00 el horno de tamales (procesando una cochada anterior) consume 38.500 Kcal.
Igualmente entre las 10:40 y 10:55 se consumen 8.000 Kcal. en una segunda marmita.
El consumo total de calor es de 12.000 + 14.000 + 38.500 + 8.000 = 72.500 kcal. en el periodo
entre las 10:00 y las 13:00. Este consumo de calor sirve para establecer los requerimientos
del suministro térmico, bien sea kilos de vapor, o de combustible o el consumo de energía
eléctrica.
Tomando como elemento calefactor el vapor, y con una entalpia de condensación de 540
Kcal/kg, en las tres horas se consumen 125 kgs. (ver tabla 13-2)
Para determinar el tamaño del equipo que suministra el servicio como una caldera, un
quemador de gas, resistencias eléctricas, etc., es necesario determinar los flujos de calor
Tomando vapor como elemento de calefacción y con una entalpia de condensación de 540
Kcal/kg , para una marmita entre las 10:40 y 10:55 se consumen 8.000 / 15 = 533,33
Kcal/min equivalente a 533,33 / 540 =
31
Para una marmita se consumen entre las 10:30 y 10:50 , 12.000/ 20 = 600 cal/min
Para esta marmita entre las 12:30 y 12:50 consume 14.000/ 20 = 700 Kcal/min y en el horno
entre las 10:00 y 13:00 se consumen 38.500 /180 = 186,11.
Observando los flujos entre las 10:00 y 10:30 hay consumo de vapor únicamente en el horno,
a un flujo de 0,34 Kgs. /min,
Entre las 10:30 y 10:40 hay un consumo en una marmita y en el horno a un flujo de 1,11 +
0,34 = 1,45 Kgs./min.
Entre las 10.40 y 10:50 hay consumo en las dos marmitas y el horno con un flujo de
1,11 + 0,34 + 0,99 = 2,34 Kgs./min.
EQUIPO
Calor requerido
Flujo
Vapor necesario
Kcal
minutos
Kcal/min
Kg
Kg/min
1 Marmita 1
14000
20
700
25,93
1,3
2 Marmita 1
12000
20
600
22,22
1,11
3 Marmita 2
8000
15
533,33
14,81
0,99
4 Horno
33500
180
186,11
62,04
0,34
67500
------
------
125
------
TOTAL
TABLA 17-2 Consumos y Flujos de Calor y Vapor
23.1 Cronograma y dimensionamiento de Servicios.
Fundamentados en los consumos de calor y los flujos del mismo se hacen los cronogramas
del servicio respectivo
En la figura 13-3 se aprecian los consumos de calor y en la figura 13-4 los flujos de vapor,
siendo de anotar que se tienen un flujo mínimo de 0,34 kg / minuto y un flujo máximo de 2,34
kg/minuto.
FIGURA 17-3
32
FIGURA 17-4
Similarmente se hacen los cronogramas de los otros servicios
33
CAPITULO III
P&ID Y CUADERNOS DE TAREAS
34
INTRODUCCIÒN
Una vez, se ha definido el proceso a seguir y se han establecido operaciones y
procesos unitarios así como variables y cronogramas, se continúa con la selección y
dimensionamiento de equipos así como la determinación de los servicios requeridos y
el dimensionamiento de los generadores o transmisores de servicios como calderas,
acueductos, turbogeneradores, equipos de refrigeración, subestaciones o tableros
eléctricos etc.
Para la selección y dimensionamiento de equipos y llegar a un diseño funcional, se
requiere de los siguientes pasos:





P&ID y/o Layout
Cuadernos de Tareas
Balances de Materiales y Energía.
Dimensionamientos de Equipos, Servicios y Mano de Obra
Calculo de Equipos e Instalaciones.
Una vez se tenga el dimensionamiento de equipos se puede proceder a hacer la
distribución de planta, que consiste en ubicar los equipos en las aéreas disponibles.
35
LECCION 24. P&ID
El P&ID. (Piping, and Instrumento Drawing), Diagrama de Tuberías e Instrumentación,
como diagrama que es, no se realiza a escala y en el se representan entre otros:








Instrumentos de medición debidamente identificados
Equipo de proceso con nombres y números de identificación
Válvulas debidamente identificadas
Tableros
Bloques de válvulas
Tuberías, tamaños e identificación
Accesorios principales como venteos, drenajes, uniones
reducciones, ampliaciones, trampas, etc.
Líneas de flujo debidamente direccionadas
especiales,
Instrumentos.- Los principales instrumentos colocados en los P&ID son:




Termómetros, con nomenclatura
Manómetros
Medidores de flujo
Indicadores de Nivel, de máxima y de mínima
En equipo de proceso se involucran







Tanques
Reactores
Filtros, Centrifugas
Bombas
Intercambiadores de calor.
Molinos.
Y demás en los cuales se tienen procesos y operaciones unitarias
La identificación de instrumentos, equipos y válvulas se realiza con letras y números.
Normalmente se emplean dos o tres letras que usualmente están dentro del nombre
como
TQ
para tanques
BV
para bloque de válvulas
MB,
motobomba
TT
termómetro (temperatura testing).
PT
manómetro (pressure testing)
CT
conductivimetros
El los diagramas de P&ID se debe colocar en un recuadro la nomenclatura empleada
36
Los números, normalmente dos dígitos se emplean cuando se dispone de dos o más
equipos o instrumentos como
BV02, para un segundo bloque de válvulas que se encuentra en la sección (ver foto
de bloque de válvulas)
TT01, primer termómetro, TT02 segundo termómetro, etc.
VA01, primera válvula, automática.
VM02, segunda válvula, manual.
Para las válvulas se emplea una convención o simbología que define claramente el
tipo de válvula. Para la identificación únicamente se hace referencia
a la
operabilidad, manual o automática, VM15 válvula manual 15, VA35 válvula automática
35.
Es de anotar que aún teniendo diferente clase de equipo o instrumento la numeración
no se repite, esto con el ánimo de tener listados y cantidades de equipos o
instrumentos consistente con planos y P&ID
Los bloques de válvulas involucran válvulas automática ensambladas en un bloque,
que se identifican con las letras BV y los números consecutivos.
Para tuberías se emplean generalmente líneas coloreadas del mismo espesor. Para
cada fluido se establece un color en particular que generalmente se asocia a los
códigos industriales
Sobre las líneas y en lugares muy visibles se colocarán los diámetros de las tuberías,
empelando sistema inglés (IPS) o sistema europeo (DIN). Para el primero se
emplean pulgadas (“) y para el segundo milímetros, ejemplos 2”, 80 DIN.
Las líneas llevaran punta de flecha para indicar la dirección del flujo,. Cuando las
líneas son muy largas se colocan puntas de flecha en lugares intermedios y siempre
al terminar el flujo o cuando hay cambio de dirección.
37
En la figura 17-1, se muestra la sección de un P&ID para una marmita en un proceso
de cocción de carnes. Este P&ID, se ha realizado en Excel
P&ID Para marmita de cocción de carnes
FIGURA 17-1
En el anterior P&ID se tienen :





Marmita, M01
Líneas o tuberías de
o Consomé
o Agua
o Vapor
o Condensado
o Refrigeración (entrada y salida)
Válvulas manuales, V01 a V05.
Bomba, BV01,
Indicadores:
o Nivel de máxima, NM.
o Nivel de mínima, NN
o Temperatura, TT
o De Flujo, TT
En el P&ID no se incluye
38






Interruptores manuales o automáticos
Capacidad de equipos
Instrumentos y elementos primarios
Datos de variables
Codos, tees, accesorios estándar para tuberías
Notas aclaratorias.
El P&ID permite corroborar los servicios requeridos que se han determinado en los
respectivos cronogramas, visualizándose simultáneamente los diagramas de flujo
tanto de materiales como de servicios. También permite establecer los requerimientos
y clases de válvulas para diversas tareas.
El ingeniero elabora el diagrama a mano alzada, o emplea un programa de software
como Autocad, Investor, etc., iniciando la identificación de tuberías, válvulas,
instrumentos de medición y control, motores, y bombas.
El procedimiento para elaborar un P&ID es el siguiente








Colocación de los símbolos de los equipos de proceso.
Ingresos y salidas de insumos y productos
Ingresos de servicios a los equipos (salida de servicios usados o servidos)
Tuberías y accesorios
Equipos de transporte
Instrumentos de medición
Instrumentos de control.
Colocar nomenclatura.
Mediante los siguientes diagramas (Figura 2-2) esquematizamos la elaboración de un
P&ID, para las ollas de crudos y mezclas del proceso de obtención de mosto

Paso 1 - Colocación de los símbolos de los equipos de proceso.
39

Paso 2 Ingresos y salidas de insumos y productos

Paso 3 Ingresos de servicios a los equipos (salida de servicios usados o
servidos)
40

Paso 4 Tuberías y accesorios

Paso 5 a 8 Bombas, Instrumentos de medición, instrumentos de control,
nomenclatura de elementos.
FIGURA 17-2
En la figura 17-3 de muestra un sector de plano del P&ID para una área de la zona
de recibo de leche, en una planta procesadora y por ello las líneas de flujo están
cortadas.
41




La línea en color verde representa la tubería de conducción de leche que va en
2”,
la línea en color sepia representa la tubería para agua de empuje.
La línea en color rojo, la tubería de suministro de CIP y
La linea en color lila, la tubería de retorno del CIP.
La figura 17-4 nos muestra la fotografía del tablero de uno de los tanques de
almacenamiento de leche.
Se puede apreciar la tubería para empuje con agua (color sepia) , que se conecta a la
tubería del tanque, e igualmente se aprecia la válvula manual VMM40 (manija azul) y
la válvula VB08 (manija en acero inox.).
.
P&ID PARA RECIBO Y ALMACENAMIENTO DE LECHE
FIGURA 17-3
42
En la figura 17-4 se aprecia un codo largo que esta uniendo la llegada de leche con la
salida hacia el siguiente tanque, tubería inferior entre los tableros de los tanques
El P&ID nos muestra el recibo de leche en dos tanques de 20.000 litros cada uno. Y
en un tanque de 60.000 litros
Las líneas verde que vienen de la parte superior de un tablero de distribución (que no
se muestra en la figura) son las que conducen la leche a los tableros de los tanques.
Para el tanque L-4, se tiene el tablero TBL04 en donde mediante una U larga ( como
la de la foto) se conecta la tubería de llegada de leche (1) al tablero con la tubería de
entrada (2) al tanque L-4, en esta tubería se encuentra la válvula VMM41, cuya manija
es de color azul
TABLERO DE TANQUE DE RECIBO Y ALMACENAMIENTO
FIGURA 17-4
Para la salida de la leche a proceso se emplea la misma tubería de entrada que llega
al tablero de distribución en donde bombas de diferentes áreas envían la leche a
proceso específico como obtención de queso, de kumis y yogurt, arequipe etc.
43
En el tablero TBL-5, del tanque L-5, se aprecia la llegada de CIP, punto 3. Cuando se
requiere hacer aseo al tanque se conecta el punto 3 con el punto 4 de la entrada del
CIP al tanque, mediante una U corta.
Las soluciones lavadoras entran al tanque en el punto 6 y mediante una bola rociadora
(Spray ball) se proyectan a alta velocidad y presión a las paredes, techo y fondo del
tanque.
Recibo de leche en tanque L-6 (línea negra)
La solución sale del tanque y llega al punto 7 en donde mediante una U corta, se
conecta al punto 5, salida del CIP.
En la foto (figura 17-4) se aprecia la tubería de agua de empuje en color verde y la
respectiva válvula, VV08 igualmente se aprecia la válvula de mariposa VMM40 , del
tanque L-04
44
24.1. LAYOUT
El layout, es la representación grafica de un proceso empleando una simbología
específica para equipos y accesorios. Aunque se emplea para toda clase de
materiales es apropiado cuando se tiene manejo exclusivo de sólidos, también se
emplea para líquidos
LECCION 25. CUADERNO DE TAREAS
El Cuaderno de tareas es la descripción detallada escrita de las operaciones tanto
manuales como automáticas de cada etapa en particular, indicando en ella la
secuencia, variables, rangos de operaciones de las variables, instrumentos de
medición e instrumentos de control.
Se fundamenta en el proceso estandarizado y en el PID
El cuaderno de tareas es un medio que permite:





Corroborar la secuencia de operaciones, etapas y procesos
Establecer clase y número de válvulas y demás accesorios requeridos.
Definir servicios industriales requeridos.
Establecer operaciones manuales y automáticas
Establecer condiciones de entrada y salida para los programas de
automatización
Para elaborar un cuaderno de tareas se requiere:



Tabla del cronograma de operaciones para la etapa del proceso
P%ID y
Definición de operaciones, manuales o automáticas
A continuación se presenta la tabla para el cronograma de la cocción de pollo para
tamales, con las siguientes operaciones.
Minuto
s
5
10
20
20
10
OPERACIÓN
1.- Preparar agua
2.- Cargue a la olla
3.- Calentamiento
4.- Cocción
5.- Enfriamiento del pollo
45
Ti ºC
15
15
15
94
94
Tf ºC
15
15
94
76
6.- Descargue
5
76
7- Bombeo consomé
5
76
8. Empujar con agua
2
15
Tiempo de Etapa
92
TABLA 17-1 Operaciones para cocción de pollo
El P%ID de este proceso está representado en al figura 17-1
Se toma un proceso semiautomático (con operaciones tanto manuales como automáticas).
Mientras se efectúa el descargue del pollo, se bombea el consomé a la marmita para preparar
la masa.
Se dispone de los siguientes equipos automáticos
P&ID para Cuaderno de tareas
FIGURA
Válvulas





V01 de mariposa de agua fría
V02 de mariposa suministro de vapor en serpentín
V03 de mariposa tres vías en línea de serpentín para salida de vapor o agua fría
V04 de agua fría en serpentín
V05 de salida de consomé.
Bomba BV01, centrifuga de impeler abierta
Se tiene los siguientes instrumentos
46




Termocupla TT para medición e indicación de temperaturas
Medidor de nivel NM
Indicador de nivel de mínima. NN
Conductivimetro en línea de consomé FT
Cuaderno de tareas para cocimiento de pechugas de pollo para la elaboración de
tamales.
Operaciones iníciales
Verificar:





estado de la marmita (limpia y desinfectada)
válvulas en posición normal,
presión de vapor de 40 psi
presión línea de agua de 2 psi.
Materia prima lista para agregación a marmita
Operaciones automáticas
Abrir válvulas V01 de suministro de agua, y V02 de suministro de vapor, colocar V03 hacia
retorno condensado; una vez se llegue al nivel de 100 litros, cerrar válvula V01.
Operación manual.

Adicionar pollo a la marmita. Cargando canastilla
Operación automática.




Controlar apertura de válvula V02 a 94ºC, temporizar 20 minutos. Cerrar válvula V02.
Abrir válvula V04, colocar V03 a retorno de agua fría ,llegar a 76ªC, cerrar válvula V04
Abrir válvula V05 , prender bomba B01, nivel de mínima actúa, abrir V01, temporizar 2
minutos. Cerrar V01
Actúa Conductivimetro, Apagar bomba B01, cerrar V05
Operación manual

Asear marmita
Como otro ejemplo presentamos el cuaderno de tareas para una operación de CIP a una
tubería de recibo de leche
25.2.CIP para tubería de recibo de leche en tanques de mezcla. (CIP 2)
Las válvulas tanto del CIP 2, como de la línea de recibo de leche se encuentran en
posición normal y todos los instrumentos de medición habilitados.
Las condiciones de concentración y temperaturas de soluciones del CIP se deben
encontrar en los niveles especificados.
47
El CIP se inicia con el paso de agua recirculada. Para el efecto en el tablero TP20 se
conecta una u ò teléfono 70LIS32 entre los puntos SCIPC2 línea 1 y salida hacia
tanque. El indicador de contacto 10LIS32 debe dar señal.( Diagrama 16)

Paso de agua recirculada.. Se abren la válvula 70OV11 del tanque de agua
recirculada, las válvulas 70OV02, 70YV03 se actúa hacia la línea de del
suministro de CIP, las válvulas 61YV05 y 61YV14 , 61OV15, 61YV21, 61YV19,
61YV17 y 61YV18. quedan en posición para el paso del CIP.

Se prenden las bombas 70MP02, 61MP01 y 61MP04, se deja pasando agua
durante xx segundos, haciendo intermitencia en las válvulas 61YV05 y 61YV14
del mezclador.
Al cabo del tiempo se hace paso de soda.

Paso de Solución de soda caliente. Inmediatamente se ha pasado el agua
recirculada se abren la válvulas 70OV27 y 70OV22 y se cierra 70OV11. Se
hace intermitencia la apertura de las válvulas 61OV14 y 61OV15 del cono de
mezcla.
Se deja circulando la soda durante xx segundos al cabo de los cuales se hace
un juagado con agua fresca.

Juagado de la soda. Se abre la válvula 70OV46 del tanque de agua fresca y
se cierra 70OV27 del tanque de soda. Tan pronto el conductivímetro 70CS02
marque cambio en la solución cierra la válvula 70OV22 y abre 70OV06 de
entrada al tanque de agua recuperada. Se hace intermitencia la apertura de las
válvulas 61OV14 y 61OV15 del cono de mezcla. Se deja pasando agua por xx
segundos, al cabo de los cuales se hace el paso de ácido.

Paso de ácido. Se abre la válvula 70OV35 de salida del tanque de ácido y se
cierra la 70OV46 del tanque de agua fresca, Tan pronto el conductivímetro
70CS02 marque cambio en la solución abre 70OV30 de entrada al tanque
ácido y cierra 70OV06 de entrada al tanque de agua recuperada . Se hace
intermitencia la apertura de las válvulas 61OV14 y 61OV15 del cono de mezcla.
Se deja pasando ácido por xx segundos, al cabo de los cuales se hace el
juagado del ácido.

Juagado del ácido. Se abre la válvula 70OV46 del tanque de agua fresca y se
cierra 70OV35 del tanque de ácido. Tan pronto el conductivímetro 70CS02
marque cambio en la solución cierra la válvula 70OV30 de entrada al tanque y
abre 70OV06 de entrada al tanque de agua recuperada. Se hace intermitencia
la apertura de las válvulas 61OV14 y 61OV15 del cono de mezcla . Se deja
pasando agua por xx segundos, al cabo de los cuales se hace el paso del
desinfectante.
48

Paso del desinfectante. Se abre la válvula 70OV19 de salida del tanque de
desinfectante y se cierra la 70OV46 del tanque de agua fresca, Tan pronto el
conductivímetro 70CS02 marque cambio en la solución abre 70OV14 de
entrada al tanque de desinfectante y cierra 70OV06 de entrada al tanque de
agua recuperada. Se hace intermitencia la apertura de las válvulas 61OV14 y
61OV15 del cono de mezcla. Se deja pasando desinfectante por xx segundos,
al cabo de los cuales se hace el juagado del desinfectante

Juagado del desinfectante. Se abre la válvula 70OV46 del tanque de agua
fresca y se cierra 70OV19 del tanque de desinfectante. Tan pronto el
conductivímetros 70CS02 marque cambio en la solución cierra la válvula
70OV14 de entrada al tanque de desinfectante y abre 70V06 de entrada al
tanque de agua recuperada. Se hace intermitencia la apertura de las válvulas
61OV14 y 61OV15 del cono de mezcla. Se deja pasando agua por xx
segundos, al cabo de los cuales se da por terminado el CIP de la tubería de
recibo de leche.
Se apagan las bombas 70MP02, 61MP01 y 61MP04, y las válvulas vuelven a
su posición normal, Se abren las válvulas 61YV17, 61YV18 y 70OV40 para
drenar las tuberías.
49
UNIDAD 3
DISTRIBUCION EN PLANTA
Lección 26. DISTRIBUCION DE PLANTA
Para la distribución en planta se debe partir de la disponibilidad del lote o área en la cual se ha
de instalar la planta e igualmente si se dispone o no de construcciones. Son tres las
situaciones presentadas


Disponer de terreno para distribuir áreas administrativas y planta
Partir de un terreno con área definida.
50

Montar la planta en un edificio o bodega
La distribución de planta se refiere a la ubicación de equipos, servicios, líneas de transporte de
servicios, y demás instalaciones industriales, en áreas previamente delimitadas.
El objetivo de hacer la distribución en planta integrar los áreas, edificios, equipos, materiales y
operarios de tal modo que se logren procesos racionales, en las mejores condiciones de
trabajo tanto para equipos como para operarios, cumpliendo adecuada y oportunamente con
las metas de producción.
La tendencia de ubicación de plantas es en zonas de alto consumo, generalmente ciudades
medianas o grandes capitales, o en zonas de suministro de materias primas en sectores
rurales.
Los lotes en sectores rurales, pueden tener topografía accidentada y muchas veces, carecen
de los servicios industriales y vías de acceso y sus acometidas son bastante costosas
En ciertas circunstancias las empresas en el sector rural instalan los equipos generadores de
servicios, como calderas, turbogeneradores, plantas de tratamiento de aguas, etc. Y por ello
los costos de plantas en sector rural pueden ser sensiblemente iguales a los costos en el
sector urbano.
En la distribución en planta se manejan dos conceptos importantes, la disposición y el arreglo
o distribución de equipos.
26.1 DISPOSICION DE PLANTA
La disposición hace referencia a la ubicación espacial, dependiendo fundamentalmente de los
lotes de terrenos disponibles, ambientes y de la reglamentaciones gubernamentales al
respecto.
26.1.1. AMBIENTES
Un buen número de industrias alimentarias y de bebidas dispones equipos en áreas con
diferentes condiciones ambientales, presentándose en ellas


diferentes temperaturas y
diferentes condiciones de humedad,
en factores que inciden notoriamente en la selección y disposición de los equipos.
Debemos recordar que el diseño es dinámico y en determinadas circunstancias debemos
retornar a temas tratado anteriormente.
Las aéreas acorde a estas condiciones de humedad y temperaturas se definen como:





Fría y seca
Fría y húmeda
Normal
Caliente y seca
Caliente y húmeda.
51
En una industria panificadora se pueden tener.



Normal : Mezclado y amasado
Caliente y seca, área de hornos y empaque
Caliente y húmeda. área Laudado
En una cervecería se tienen





Fría y seca, cavas de fermentación, maduración y contrapresión
Fría y húmeda. Filtración de cerveza
Normal., Almacenamiento y molienda de malta, Salas de compresores , generadores
eléctricos
Caliente y seca, Cocinas
Caliente y húmeda. Salón de envase (por lavadoras de botellas y pasterizadoras de
túnel).
El área de cocinas se considera seca, ya que los vapores formados en los calentamientos de
masa y ebullición de mosto salen al exterior del edificio a través de chimeneas.
En una fábrica de tamales:



Fría y seca Almacenamiento de tamales
Normal Almacenamiento y alistamiento de insumos
Caliente y húmeda. Cocción de masas y cocción de tamales, enfriamiento de tamales.
Al tener diferentes aéreas ambientales es conveniente tener las adecuadas separaciones y
en caso de no disponer de espacio suficiente se manejan las cortinas de aire o de algún
material de fácil aseo y desinfección, como cortinas plàsticas
26.1.2. CLASES DE DISPOSICIÒN
Se tienen tres clases de disposición:



Horizontal
Vertical y
Mixta.
La disposición horizontal, figura 3.1 es la más empleada en la industria de alimentos.
En la figura 3.2 se presenta el plano de planta de las cocinas, en disposición horizontal de una
cervecería y el corte de una sección de dichas cocinas
En ella todos los equipos y bodegas o almacenes se encuentran en un solo nivel, aunque no
necesariamente integrados en un solo edifico.
Las áreas administrativas, pueden estar en el mismo nivel o pueden tener un edificio
independiente de varios niveles también integrado o no a las construcciones que albergan los
equipos.
En algunas circunstancias la disposición horizontal puede tener dos niveles, teniendo en el
segundo pasillos que permiten soporta tolvas de proceso y a la vez zona de trafico para la
supervisión de operaciones y equipos
52
En la figura se presenta una fábrica de yogur con tanques de recibo de leche, de mezclas, de
fermentación y de producto terminado con empacadoras y envasadoras e igualmente servicios
industriales
FIGURA 3.1
Bartholomai
PLANTA DE YOGUR,
tomado de Fabricas de Alimentos de Alfred
La disposición vertical define dos o más niveles para las áreas productivas, llegándose en
alguna industria como la molinera ò cervecera a disponer de siete u ocho niveles.
No se usa la nomenclatura pisos, empleada en edificios habitacionales o de oficinas, en los
cuales las aturas varían entre 2,30 y 2,70 metros.
En las plantas industriales estas alturas dependen de las alturas de los equipos,
requerimientos de ventilación o evacuación de vapores, acometidas de los servicios
industriales, bandejas para suportación de tuberías, etc.
En grandes e intermedias ciudades la disponibilidad y costos de terrenos en las zonas
delimitadas para uso industrial ha llevado a la disposición mixta, en la que los equipos
productivos están en una disposición vertical y servicios y almacenamiento se ubican en un
primer nivel con disposición horizontal, aunque en ocasiones estos últimos se colocan en un
segundo nivel
En el primer caso, disposición horizontal, los lotes disponibles, en sectores industriales, para
las plantas industriales son escasos o de gran costo, la reglamentación sobre manejo
ambiental se hace cada vez más estricta y el acceso vehicular cada vez más difícil.
En planta de mediano y gran tamaño se requiere de aéreas al interior de la planta para
parqueo y descarga de vehículos con materias primas como con producto terminado. Se hace
53
necesario disponer de patios de maniobra para el ingreso y salida de vehículos en los puntos
de cargue y descargue, así como muelles de cargue y descargue
PLANOS DE PLANTA Y CORTE DE LAS COCINAS EN ARREGLO HORIZONTAL
FIGURA 3.2
54
La disposición vertical exige de equipos de relativo poco peso, mediana o pequeña vibración, y
es adecuada para el manejo de materiales de fácil flujo, como líquidos o materiales
pulverulentos (granos y harinas).
FOTOGRAFIA DE LS OLLAS DE FILTRACIÒN Y COCCIÒN MOSTRADOS EN LOS
PLANOS ANTERIORES
FIGURA 3.3
Los diseños modernos de edificios industriales permiten en pisos altos la ubicación de
tanques de proceso de hasta 200 toneladas, caso de cervecerías y molino de mediana
vibración, caso de molinos de trigo, arroz y maíz, entendiendo como molino prácticamente
toda la instalación industrial para procesar el cereal.
55
FIGURA 26.4
CERVECERIA
DISPOSICION VERTICAL Y HORIZONTAL PARA COCINAS DE UNA
En la figura 3.3 se tiene el isométrico de un planta cervecera con dos cocinas se aprecian la
disposición vertical en la parte superior izquierda y disposición horizontal en la parte inferior
derecha que corresponde a lo presentado en la figura 3.2.
Es de anotar que en la disposición vertical no aparece el tanque de sedimentación
Colocar lo de las áreas por ambientes (cálidos, húmedo etc.) Contaminaciòn cRUZADA
La disposición horizontal tiene como ventajas, facilidades en:






ampliación que se puede realizar por los cuatro costados.
establecer cualquiera de los arreglos (lineal, en L, en U o en Zigzag).
transporte de insumos de gran volumen o peso
el mantenimiento de equipos,
evacuación de personal.
separación adecuada de ambientes
56
La disposición vertical tiene como ventajas.




Aprovechamiento de los flujos por gravedad
Menor costo del terreno.
Separación apropiada de áreas para controlar la contaminación cruzada
Manejo apropiado de áreas ambientales.
No obstante esta disponibilidad, presenta



dificultades de ampliación,
problemas en la organización de flujos ascensionales (por ascensores , escaleras)
dificultades en evacuación
La disposición mixta es la que presenta las mayores ventajas en que se combinan las de las
otras disposiciones y se minimizan las desventajas.
Lección 27 ARREGLO DE PLANTA.
El arreglo de planta se refiere a la distribución de los equipos y de los servicios en los
diferentes niveles que pueden tener las plantas.
Esta correlacionado con las líneas de producción y con los productos
Los arreglos más usuales son:




Lineal
En ele
En U y
Mixto
Los arreglos dependen inicialmente de la configuración del área disponible.
Áreas rectangulares con lados muy desiguales, como largos muy superiores a los anchos
llevan a los dos primeros arreglos en tanto que áreas con largos y anchos sensiblemente
iguales llevan a usar los dos últimos.
27.1. Arreglo lineal
El arreglo lineales muy sencillo y se emplea generalmente para líneas de producción de un
solo producto, o multilíneas de varios productos, en los que se emplean los llamados trenes de
producción, como elaboración de bebidas, lácteos, galletería y fritos.
En este arreglo las materias primas ingresan por un lado o punta y los productos salen por el
opuesto. Es decir los almacenes de insumos están opuestos a los de producto
27.2. Arreglo en L
Limitaciones en la extensión del área del nivel en donde se instalan los equipos ò los
requerimientos de materiales y subproductos en la línea de producción llevan a hacer esta
clase de arreglo que indistintamente pueden tener segmentos iguales o no
57
27.3. Arreglo en U
Situaciones similares a la anterior arreglo llevan a este, siendo muy significativo el suministro
de insumos ò materias primas e igualmente el almacenamiento de producto terminado que se
tienen en el mismo costado de la planta.
Es de los arreglos más usuales de la planta, dado que vehículos que transportan insumos y
productos requieren de menos áreas de trafico dentro de la planta, aunque dependiendo del
número de ellos pueden causar problemas de ingreso o salida de vehículos
27.4 Arreglo Mixto
Continuos accesos de los mismo operarios a diferentes equipos lleva a este tipo de arreglo
para disminuir la distancias y tiempos de desplazamientos
LECCION 28 AREAS REQUERIDAS
Dentro de las plantas se requiere de espaciòs para las oficinas, planta propiamente
dicha, bodegas y almacenes, generación y transporte de servicios industriales y
finalmente aéreas para cargue y descargue así como movilidad de vehículos, en lo
que se denomina patios de maniobras.
En la planta propiamente dicha o áreas de producción se requieren espacios para








Equipos
Operarios.
o Permanencia
o Acceso y
o Evacuación
Materiales y empaques
o Ingreso
o Permanencia y
o Salida
Subproductos
Mantenimiento de equipos y servicios.
Partes y herramientas de equipo.
Productos terminados
Servicios industriales (recibo, generación, almacenamiento
Debe tenerse presente que algunos espacios son comunes para varias usos, como
el caso de acceso de operarios a algunos equipos que también es apropiado para el
ingreso de materiales o empaques, acceso de mecánicos o electricistas y equiposherramientas para mantenimiento, etc.
Una vez tomada la decisión sobre la disposición de los equipos, horizontal o vertical
debe entrarse a considerar, como hacer el arreglo en el nivel o niveles escogidos
58
28.1. Espacios para equipos.
El dimensionamiento de equipos o catálogos de los mismos dan en primera instancia
las dimensiones requeridas para establecer el área ocupada por del equipo.
El tamaño y peso del equipo establecen las condiciones de montaje y a la vez ellas
llevan al diseñador a fijar la secuenciación en lo que se denominan obras civiles,
principalmente en los arreglos verticales.
Volviendo al ejemplo de las cocinas en una cervecería, a medida que se van
montando las ollas se va construyendo el edificio
59
CAPITULO 2
PLANOS
60
PLANOS EN EL DISEÑO DE PLANTA.
En el diseño de plantas se emplean planos siendo los principales




De Planta
Cortes
Isométricos
3D.
tanto de equipos de proceso como de servicios. Se hace necesario hacer
proyecciones de los equipos así como tener medios manuales o programas para
realizarlo en computador.
Normalmente el diseñador realiza alternativas con diagramas o bosquejo de cómo se
van a colocar los equipos primando un sentido común aplicado al adecuado
conocimiento de las diversas pasos previos a esta etapa del proyecto.
El disponer figuras a escala de los diferentes equipos permiten hacer desplazamiento
en las áreas de un nivel ó aun entre diferentes niveles para la presentación de las
alternativas.
El trabajo de elaborar los planos nace en la aplicación del P&ID, con los apropiados
equipos y los servicios.
LECCION 29 PLANOS DE PLANTA.
Los planos de planta corresponde a la representación gráfica, a escala, de la
ubicación de los equipos vistos desde un posición vertical a una determinada distancia
y equivale a una fotografía aérea de cómo van a quedar los equipos en una
determinada área.
Se acostumbra hacer un plano de planta por cada nivel establecido en la disposición
de equipos.
Cuando se tienen dos diferentes niveles contiguos, se pueden integrar los planos de
cada nivel en uno solo como se muestra en la figura. 29-1 bosquejo para el plano de
planta del primer piso de una microcervecería con un arreglo mixto.
Normalmente el diseñador, sobre el área disponible, bosqueja dos o tres alternativas
de arreglos, para que el dibujante elabore los planos a escala en programas como
Autocad, Investor, Solid Edge, y otros. que permitan desplazar las figuras de los
equipos dejando las áreas de tráfico, mantenimiento, etc. establecidas inicialmente en
el estudio previo.
61
Figura 29-1. DIAGRAMA Y PLANO DE PLANTA Del PRIMER NIVEL UNA
MICROCERVECERIA
Con cierto manejo el diseñador puede hacer planos en Excel , con las herramientas de
dibujo como se muestra en las figuras
62
FIGURA 29-2. PLANO
MICORCERVECERIA.
DE
PLANTA
DE
SEGUNDO
NIVEL
DE
UNA
Enseguida, presentamos el P&ID y los planos de planta, corte e isométrico de los
equipos del área de filtración de una cervecería.
FIGURA 20-3 P&ID AREA DE FILTRACIÒN
63
FIGURA 29-4. PLANO DE PLANTA DEL ÀREA DE FILTRACIÒN
FIGURA 29-5. PLANO DE CORTE DEL AREA DE FILTRACIÒN
64
FIGURA 29-6.PLANO 3D DEL AREA DE FILTRACION
Igualmente estamos presentando la foto correspondiente
65
FIGURA 29-7 AREA DE FILTRACION
En la foto se muestra el área de filtración, con el autor del módulo, con detalles del filtro como
la plataforma, bomba de cerveza, válvulas y tanque de preparación de tierra .Esta vista
corresponde a la ubicación de izquierda a derecha de los planos anteriores, excluyendo el
tanque vertical que se encuentra a la izquierda de la foto.
66