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ESTUDIO TÉCNICO PARA EL MONTAJE DE UNA PLANTA
PRODUCTORA DE BIZCOCHOS DE ACHIRA
MAURICIO CORDI VIVEROS
JOSÉ RAMÓN GARZÓN NIÑO
UNIVERSIDAD DE LA SABANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN AGROINDUSTRIAL
CHÍA
2003
ESTUDIO TÉCNICO PARA EL MONTAJE DE UNA PLANTA
PRODUCTORA DE BIZCOCHOS DE ACHIRA
MAURICIO CORDI VIVEROS
JOSÉ RAMÓN GARZÓN NIÑO
Proyecto de grado para optar el título de Ingenieros de
Producción Agroindustrial
Directores:
Ing. ROSA HELENA SIERRA
Ing. MAURICIO AGUDELO
UNIVERSIDAD DE LA SABANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN AGROINDUSTRIAL
CHÍA
2003
Chía 28 de Noviembre de 2002
Señores:
UNIVERSIDAD DE LA SABANA
ATN: Facultad de Ingeniería
Ciudad
Cordial saludo:
Por medio de la presente nos complace comunicarle que una vez revisado
detenidamente el proyecto de grado titulado “ESTUDIO TÉCNICO PARA EL MONTAJE
DE UNA PLANTA PRODUCTORA DE BIZCOCHOS DE ACHIRA”, lo consideramos
apto y aprobado para los fines pertinentes.
Remitimos el documento para que esté a disposición de los jurados en nuestra calidad
de director del proyecto de grado.
Cordialmente,
Ing. ROSA HELENA SIERRA
Ing. MAURICIO AGUDELO
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ..............................................................................................................I
OBJETIVOS.....................................................................................................................2
1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA.......................................................................................3
1.1. ALMIDÓN DE ACHIRA ..........................................................................................3
1.1.1. Composición del almidón ...............................................................................3
1.1.2. Método de extracción del almidón..................................................................4
1.1.3. Requisitos fisicoquímicos del almidón de Achira.............................................4
1.1.4. Variedades, usos y aplicaciones del almidón de Achira..................................5
1.2. IDENTIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LAS MATERIAS PRIMAS ............6
1.2.1. Almidón de Achira ..........................................................................................6
1.2.2. Queso campesino ...........................................................................................6
1.2.3. Huevo............................................................................................................7
1.2.4. Grasas............................................................................................................7
1.2.5. Sal ..................................................................................................................8
1.3. CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO................................................................9
1.3.1. Ficha técnica .................................................................................................10
1.3.2. Información nutricional ..................................................................................11
1.3.3. Sistema de conservación y almacenamiento ................................................11
2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ...............................................................................13
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
RECEPCIÓN ......................................................................................................13
DOSIFICADO .....................................................................................................14
MEZCLADO Y AMASADO.................................................................................14
FORMADO .........................................................................................................14
REPOSO ............................................................................................................15
COCCIÓN...........................................................................................................15
EMPAQUE Y ALMACENAMIENTO ....................................................................16
DIAGRAMA DE FLUJO. .....................................................................................17
3. ESTUDIO TÉCNICO ..................................................................................................18
3.1. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA .............................................................................18
3.1.1. Objetivos generales de la distribución en planta .........................................18
3.1.2. Decisión 1. Procedimiento de distribución en planta ....................................19
3.1.3. Decisión 2. Tipo básico de distribución ........................................................19
3.1.4. Decisión 3. Diseño detallado de la distribución en planta ............................20
3.1.5. Decisión 4. Forma de la línea.......................................................................20
3.2. DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS....................................................................21
3.2.1. Amasadora...................................................................................................21
3.2.2. Formadora.....................................................................................................21
3.2.3. Horno ...........................................................................................................21
3.3. CÁLCULO DE LAS CAPACIDADES NOMINALES MÍNIMAS DE
LOS EQUIPOS ...........................................................................................................23
3.3.1. Capacidad de la Amasadora ........................................................................24
3.3.2. Capacidad de la formadora ..........................................................................24
3.3.3. Capacidad del horno ....................................................................................24
3.3.4. Capacidad de la empacadora .......................................................................25
3.3.5 Capacidad del cuarto frío ...............................................................................26
3.4. CÁLCULO DEL NÚMERO DE MÁQUINAS .........................................................27
3.5 SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS..........................................................................27
4. NECESIDADES DE ESPACIO ..................................................................................20
4.1. ÁREA DE PRODUCCIÓN....................................................................................20
4.1.1. Parámetros para calcular el espacio de las máquinas. .................................32
4.1.2. Cálculo del espacio total para las máquinas. ................................................33
4.1.3. Muestra de cálculo para hallar el área de producción. ..................................33
4.1.4. Cálculo para la zona de pasillos....................................................................35
4.1.5. Área total de producción ...............................................................................35
4.2. CÁLCULO ÁREA BODEGA MATERIA PRIMA....................................................35
4.2.1. Cálculo del área que ocupa la bodega de materia prima ..............................36
4.2.2. Cálculo del área del cuarto frío .....................................................................36
4.3. OTRAS ÁREAS ...................................................................................................37
4.4 ÁREA TOTAL DE LA BODEGA............................................................................37
5. INSTALACIONES INDUSTRIALES...........................................................................41
5.1. MATERIALES ELÉCTRICOS. .............................................................................41
5.1.1 Conductores ...................................................................................................41
5.1.2. Tuberías ........................................................................................................43
5.1.3. Brakers o interruptores..................................................................................43
5.2. ILUMINACIÓN .....................................................................................................44
5.3. INSTALACIONES HIDRÁULICAS .......................................................................46
5.3.1. Cálculo del diámetro de la red interna...........................................................47
5.3.2. Cálculo de las pérdidas por carga .................................................................49
5.3.3. Cálculo del sistema de suministro por presión ..............................................51
5.3.4. Cálculo del sistema de suministro por gravedad ...........................................51
6. INVERSIÓN EN EQUIPOS E INSTALACIONES.......................................................53
6.1. VALOR DE ADQUISICIÓN DE LOS EQUIPOS..................................................53
6.2. VALOR DE LAS INSTALACIONES INDUSTRIALES ..........................................53
6.2.1. Instalaciones eléctricas .................................................................................54
6.2.2 Instalaciones hidráulicas ................................................................................55
6.3. ACONDICIONAMIENTO DE LA BODEGA ..........................................................56
6.4 INVERSIÓN TOTAL EN EQUIPOS E INSTALACIONES .....................................56
CONCLUSIONES ..........................................................................................................54
BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................56
LISTA DE TABLAS
TABLA 1. REQUISITOS FISICOQUÍMICOS PARA EL ALMIDÓN DE ACHIRA. ....................................5
TABLA 2. CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DEL QUESO CAMPESINO.....................................6
TABLA 3. COMPOSICIÓN FÍSICA DEL HUEVO ...........................................................................7
TABLA 4. COMPOSICIÓN MEDIA DE LA YEMA DEL HUEVO. ........................................................7
TABLA 5. CLASIFICACIÓN DE LAS GRASAS. ............................................................................8
TABLA 6. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA SAL REFINADA...........................................................9
TABLA 7. FICHA TÉCNICA DEL BIZCOCHO DE ACHIRA. ..........................................................10
TABLA 8. INFORMACIÓN NUTRICIONAL DEL BIZCOCHO DE ACHIRA. ........................................11
TABLA 9. SISTEMA DE CONSERVACIÓN Y ALMACENAMIENTO DEL BIZCOCHO DE ACHIRA. .........11
TABLA 10. ESQUEMA CLASIFICATIVO DE HORNOS................................................................22
TABLA 11. CÁLCULO DE LAS CAPACIDADES NOMINALES MÍNIMAS. .........................................23
TABLA 12. PORCENTAJE DE HUMEDAD INICIAL EN LA MEZCLA ................................................23
TABLA 13. NÚMERO DE MÁQUINAS REQUERIDAS EN EL PROCESO .........................................27
TABLA 14. MATRIZ DE DECISIÓN PARA SELECCIONAR AL PROVEEDOR DE LA AMASADORA. .......28
TABLA 15. ESPECIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS SELECCIONADOS............................................29
TABLA 16. CÁLCULO DEL ÁREA DE LA ZONA DE PRODUCCIÓN ................................................34
TABLA 17. ÁREA DE PASILLO EN LA ZONA DE PRODUCCIÓN. ..................................................35
TABLA 18. CÁLCULO DEL NÚMERO DE ESTIBAS ....................................................................36
TABLA 19. ÁREA OCUPADA POR LAS ESTIBAS ......................................................................36
TABLA 20. ÁREA TOTAL DEL CUARTO FRÍO ..........................................................................37
TABLA 21. ÁREA TOTAL DE LA BODEGA DE MATERIA PRIMA. ..................................................37
TABLA 22. OTRAS ÁREAS ..................................................................................................37
TABLA 23. OPCIONES DE BODEGA ......................................................................................38
TABLA 24. ÁREA LIBRE DE BODEGA ....................................................................................38
TABLA 25. CALIBRE DE CABLE CALCULADO PARA CADA EQUIPO.............................................43
TABLA 26. BRAKER CALCULADO PARA CADA EQUIPO ............................................................43
TABLA 27. NÚMERO DE LÁMPARAS CALCULADAS .................................................................46
TABLA 28. NÚMERO DE ACCESORIOS..................................................................................47
TABLA 29. RESULTADOS DEL COEFICIENTE DE PÉRDIDA PARA ACCESORIOS ...........................50
TABLA 30. RESULTADOS DEL COEFICIENTE DE PÉRDIDA DE CARGA TOTAL ..............................50
TABLA 31. PRESIÓN MÍNIMA REQUERIDA POR TRAMO ...........................................................51
TABLA 32. PRESIONES POR SUMINISTRO DE GRAVEDAD .......................................................52
TABLA 33. VALOR DE ADQUISICIÓN DE LOS EQUIPOS ............................................................53
TABLA 34. VALOR DE LA TUBERÍA ELÉCTRICA ......................................................................54
TABLA 35. VALOR DEL ALAMBRE ........................................................................................54
TABLA 36. VALOR DE LAS TOMAS E INTERRUPTORES............................................................54
TABLA 37. VALOR DE LAS LUMINARIAS ................................................................................55
TABLA 38. VALOR DE LA TUBERÍA Y ACCESORIOS HIDRÁULICOS.............................................55
TABLA 39. VALOR DE LOS APARATOS HIDRÁULICOS .............................................................56
TABLA 40. VALOR DEL ACONDICIONAMIENTO DE LA BODEGA .................................................56
TABLA 41. VALOR DE LA INVERSIÓN TOTAL EN EQUIPOS E INSTALACIONES .............................57
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A .......................................................................................................................57
ANEXO B .......................................................................................................................65
ANEXO C .......................................................................................................................66
ANEXO D .......................................................................................................................67
ANEXO E .......................................................................................................................70
ANEXO F........................................................................................................................71
ANEXO G .......................................................................................................................73
ANEXO H .......................................................................................................................74
ANEXO I.........................................................................................................................76
ANEXO J ........................................................................................................................78
RESUMEN
El propósito de este proyecto es proporcionar las herramientas técnicas, que
cumplan con las normas estipuladas en el decreto 3075 de 1997 (Cáp. I y II) del
INVIMA, necesarias para el montaje de una planta productora de bizcochos de
Achira.
Este estudio se hace con el fin de aprovechar la sobreproducción de almidón de
Achira que tiene ALMICOR, ya que el almidón es la principal materia prima para la
elaboración de Bizcochos de Achira.
Estos bizcochos son productos altamente nutritivos cuyas materias primas son
productos naturales (almidón, cuajada, mantequilla, huevos), sin preservativos ni
químicos que afecten la salud de las personas.
El proyecto elabora una propuesta de distribución de la planta, establece las
capacidades y equipos necesarios para el proceso, con sus respectivas instalaciones
eléctricas, hidráulicas y de iluminación.
Por último, se estima el valor de la adquisición de los equipos e instalaciones
necesarios para el montaje de la planta productora de bizcochos de achira en
$183.475.450 pesos.
ABSTRACT
The Purpose of this project is to provide the technical tools, that fulfill the norms
stipulated in decree 3075 of 1997 (Cap. I and II) of the INVIMA, necessary for the
assembly of a producing plant of sponge cakes of Achira.
The reason for this Research is to take advantage of the overproduction of Achira starch
that ALMICOR has, having in mind that that this type of starch is the main raw material
for the elaboration of Sponge cakes of Achira.
These sponge cakes are highly nutritious made of natural products (starch, curd, butter,
eggs), without chemical or preservatives. Sponge cakes of Achira are very popular
snack among South American countries.
Elements like the necessary equipment for the manufacturing of the product as well as
the distribution systems, are taken into consideration with in this proposal.
Finally, a business case will determine the necessary investment in order to acquire the
equipment and land for the assembly of the producing plant of sponge cakes of Achira.
The business plan yield an initial investment of $183.475.450 pesos ( $64,105 dollars) .
INTRODUCCIÓN
El sector alimentos es uno de los que más aporta en la economía colombiana. El consumo es
diario y sus materias primas contienen gran cantidad de nutrientes y vitaminas que ayudan al
crecimiento y desarrollo del ser humano. Desempeña un papel importante en la solución de los
problemas, tanto de tipo económico como social; incidiendo en el campo colombiano por su
efecto en la integración del sector agrícola con el industrial en la generación de empleo, en el
impulso a la eficiencia en el sistema de producción – distribución – consumo, en el incremento
en la productividad agrícola y pecuaria y en el avance tecnológico que produce su dinámica.
A pesar de sus beneficios, el impulso que se le ha dado al sector de alimentos es escaso, y su
evolución se presenta en forma aislada en algunos segmentos de su producción. Dentro de
esta industria, el sector de los “snacks” muestra un gran dinamismo en su consumo.
Según diversos estudios de mercado realizados por Almicor, la gran demanda en el mercado
de “snacks”, permite que la producción e industrialización del bizcocho de achira se convierta
en una actividad rentable. Este estudio consta básicamente en la determinación y la
cuantificación de la demanda y la oferta, el análisis de los precios y la comercialización para el
posible mercado nacional e internacional de dicho producto. Para el año de 2002 y proyectada
al 2003, la demanda es de 172.000 kilogramos anuales, equivalentes a 1.433.334 paquetes de
120 gramos cada uno.
Basado en ésto, se plantea el siguiente proyecto, donde se consolidarán las bases técnicas y
se proporcionarán las herramientas necesarias, en aras a realizar una planta productora de
bizcochos de achira, que cumpla con el 40% de la demanda pronosticada, la cual equivale a
44.800 paquetes mensuales.
i
OBJETIVOS
GENERAL:
Realizar un estudio técnico para el montaje de una planta productora de bizcochos de Achira,
incluyendo sus instalaciones eléctricas e hidráulicas, cumpliendo con el decreto 3075 de 1997
(Cáp. I y II) INVIMA.
ESPECÍFICOS:
•
Establecer las capacidades de los equipos basándose en estudios de la cantidad de
almidón de Achira excedente y los requerimientos del mercado realizados por Almicor.
•
Determinar las necesidades de espacio en los puestos de trabajo en la planta de
producción.
•
Determinar el tamaño de la planta.
•
Realizar una propuesta de distribución en planta, instalaciones hidráulicas y eléctricas.
•
Estimar el valor de la adquisición de los equipos e instalaciones necesarios para el
montaje de la planta.
2
1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
Este capítulo cubre los aspectos más relevantes de la fundamentación teórica, necesaria para
el estudio y realización de este proyecto.
1.1. ALMIDÓN DE ACHIRA
El término almidón se usa para referirse a un grupo de materiales de dimensiones y formas
variables. Presente exclusivamente en las plantas, el almidón se encuentra en el interior de la
célula vegetal en forma de gránulos citoplasmáticos y también dentro de plastos e incluso en
los cloroplastos. La función biológica del almidón es almacenar alimento en las plantas.
“El almidón puede ser digerido por los seres humanos y por la mayoría de los organismos
debido a la presencia de amilasa salival y amilasa pancreática en las secreciones digestivas
las cuales en acción combinada degradan por completo el almidón a a-D-Glucosa, la cual es
absorbida y metabolizada posteriormente.”1
1.1.1. Composición del almidón
El almidón es el segundo polisacárido más abundante. Los almidones no son sustancias
sencillas, sino mezclas de dos polisacáridos estructuralmente diferentes. Al ser triturado y
tratado con agua caliente, se divide en dos fracciones principales según su solubilidad: una es
la molécula lineal llamada amilosa (soluble), que constituye alrededor del 25% y otra molécula
es una estructura ramificada llamada amilopectina (insoluble), que forma el 75% restante.
“La amilosa es un polímero lineal constituido de moléculas de glucosa. Posee múltiples enlaces
hidrógenos en los grupos hidrógenos que son responsables de su forma cristalizada (que se
rompen a temperatura elevada) en los gránulos de almidón, de la adsorción de agua y
formación de geles, en el curso de Ia retrogradación. La amilosa no es fácilmente dispersable
en agua fría. Con el aumento de la temperatura, el hinchamiento de los gránulos lleva a la
formación de un engrudo de almidón constituido por un sistema de gránulos de almidón
fuertemente hinchados en una solución. La amilopectina que constituye la mayor parte del
almidón, es una estructura altamente ramificada, compuesta de muchas ramas cortas de DGlucosa. Constituida de enlaces lineales α[1—>4] unidos y ramificaciones en α[1—>6]. Durante
la cocción, la amilopectina absorbe mucha agua y es, en gran parte, responsable de la
hinchazón de los gránulos del almidón. Así, los gránulos de amilopectina son más fáciles de
disolver en el agua a 950C, que los que contienen mucha amilosa. Las soluciones de
1
QUAGLIA, Giovanni. Ciencia y Tecnología de la Panificación
3
Revisión Bibliográfica
4
amilopectina muestran una muy débil retrogradación y por lo tanto poseen un elevado poder de
retención de agua después del enfriamiento, contrario a las de amilosa. En rasgos generales la
amilopectina, es utilizada como espesante, estabilizante y adhesivo.”2
El almidón de Achira contiene un 30% de amilosa y un 70% de amilopectina. Debido a que
contiene un mayor porcentaje de amilosa respecto a los otros almidones, posee una mayor
capacidad de formación de geles por la cual, es adecuada para uso en postres y salsas
instantáneas.
1.1.2. Método de extracción del almidón
Las etapas del proceso son:
•
Lavado: esta operación tiene como objetivo, eliminar la mayor parte de impurezas
adheridas a la cáscara.
•
Pelado: se realiza para eliminar la cáscara.
•
Triturado: se requiere que sea una de las operaciones más eficientes del proceso,
por ser la etapa donde se liberan los gránulos de almidón contenidos en el
parénquima del material.
•
Tamizada: la lechada (suspensión de almidón), obtenida del triturado es pasada par
un tamiz, donde se retiene la mayor parte de la fibra celulósica a la cual se Ie agrega
agua, removiendo la masa y en cantidad suficiente para desprenderla del almidón.
•
Sedimentación: la suspensión de almidón se deja decantar según el almidón, el cual
es recuperado en el fondo del recipiente. Los almidones que sedimentan
rápidamente (Achira) arrastran con ellos numerosas impurezas; requiriendo de varias
lavadas para su purificación.
•
Lavado del almidón: se realiza con el objetivo de retirar el mayor contenido de
impurezas.
•
Secado: el almidón puede ser secado en estufa o al medio ambiente.
1.1.3. Requisitos fisicoquímicos del almidón de Achira
Los diferentes elementos presentes en el almidón de Achira condicionan su funcionalidad, por
ésto se deben cumplir los parámetros fisicoquímicos de éste, reglamentados legalmente por la
Norma Técnica Colombiana NTC 3228 indicadas en Ia Tabla 1.
2
CHARLEY, Helen. Tecnología de Alimentos.
Revisión Bibliográfica
5
Tabla 1. Requisitos fisicoquímicos para el almidón de Achira.
Requisitos
Humedad (%)
Cenizas (%)
Grasa (%)
Fibra (%)
Proteína (%)
Contenido almidón (%)
pH a 20oC
Condiciones de
Almacenamiento
Mínimo
Máximo
-20.0
-0.5
-0.5
-0.2
-1.0
78.0
-5.5
6.0
Lugar seco, temperatura
ambiente
Fuente: Norma Técnica Colombiana NTC 3228
1.1.4. Variedades, usos y aplicaciones del almidón de Achira
“Es cultivada en Brasil, Bolivia, Perú, Australia y principalmente en el Vietnam en donde existen
30.000 ha y, su principal objetivo es la producción de pastas alimenticias. En Colombia
tradicionalmente ha sido un cultivo de minifundio. Su extracción se realiza mediante procesos
artesanales y rudimentarios del rallado de sus rizomas. Se estima un área a nivel nacional de
800 ha, donde su mayor producción se encuentra en el departamento de Cundinamarca con
cerca de 500 ha, complementando con Huila, Cauca y Nariño. El cultivo de Achira ha sido
considerado por las productores como ecológico por el no uso de agroquímicos o agentes
contaminantes en la producción; actualmente se utilizan abonos orgánicos. El cultivo de Achira
presenta un alto margen de adaptabilidad y rusticidad a las condiciones adversas de clima, se
comporta bien desde 500 hasta 2.700 m.s.n.m. con temperaturas ideales de 18 a 240C.”3
El almidón de Achira constituye una gran fuente de materias primas en variadas industrias,
encontrándose:
3
•
Industria alimenticia. El almidón de Achira es consumido en bizcochos, bizcochuelos,
galletas, pan, como espesantes en sopas instantáneas, como relleno en productos
dietéticas y en la elaboración de gomas dulces entre otras.
•
Industria farmacéutica. Es muy utilizado como relleno de drogas empastilladas.
•
Industria textil. Para almidonar prendas logrando que luzcan una mejor apariencia y para
lograr adhesión en las fibras que constituyen las telas.
•
Industria de adhesivos y papelera. Debida a que los almidones de Achira una vez
gelatinizados muestran geles de alta viscosidad, de gran capacidad de absorción de
agua y baja solubilidad, se ha venido explotando dentro de las industrias de adhesivas,
ya que no presenta toxicidad y no es obstáculo en el reciclado del papel, además da
mejores acabados al papel.
Instituto de Investigaciones Tecnológicas (I.I.T)
Revisión Bibliográfica
6
1.2. IDENTIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LAS MATERIAS PRIMAS
El almidón de Achira es el ingrediente fundamental en la elaboración del bizcocho, bizcochuelo
y galleta.
El bizcocho de Achira está elaborado can base en almidón de Achira y queso, como
ingredientes fundamentales, además de huevo, margarina, sal y panela. La presentación se da
en varios tamaños y formas. Es de color amarillo - dorado, estructura interna porosa y de
consistencia granulosa.
Para formular un bizcocho de Achira con buenas características de consumo y estabilidad,
debe tenerse en cuenta la función específica de cada uno de los componentes con su
respectivo nivel de adición.
1.2.1. Almidón de Achira
En lo referente a la influencia de las propiedades del almidón de Achira sobre la formación del
bizcocho el alto contenido de amilosa del almidón, esta contribuye con las propiedades innatas
del bizcocho, como son, su sabor característico, crocancia y textura arenosa.
1.2.2. Queso campesino
“El queso campesino, se obtiene por coagulación enzimática de la leche fresca de vaca, es un
queso blando de alto contenido de humedad, con bajo contenido de sal. Se comercializa con
diferentes nombres tales como: queso fresco, queso sabanero y queso campesino. Se puede
clasificar como un queso blando con alto contenido de materia grasa. El queso campesino
tiene una consistencia blanda que se deshace con relativa facilidad al frotarlo entre los dedos,
presenta una textura abierta con ojos mecánicos irregulares coma consecuencia de no ser
prensado.”4
Tabla 2. Características fisicoquímicas del queso campesino.
Características
Valor
Referencia
54-59
Humedad (%)
21-23
Materia grasa (%)
17-19
Proteína (%)
Materia grasa en la materia seca 49-50
(%)
70-71
Humedad en el queso
desgrasado (%)
5.4-5.8
pH
Fuente: AMIOT, Jean. Ciencia y tecnología de la leche.
Este ingrediente contribuye con el aumento del volumen, acentúa el color amarillo dorado y
proporciona la estructura interna característica del bizcocho.
4
AMIOT, Jean. Ciencia y tecnología de la leche.
Revisión Bibliográfica
7
1.2.3. Huevo
El huevo es un alimento de gran valor nutritivo por su contenido en proteínas, vitaminas y
minerales, ácidos grasos saturados e insaturados, junto a otras sustancias no menos
importantes.
Las partes del huevo más notarias y comúnmente conocidas son: la cáscara, la clara y la
yema.
Respecto a la composición física, se toma como representativa la tabla 3.
Tabla 3. Composición física del huevo
Elemento
Cáscara
Clara
Yema
Contenido (%)
10
58
32
Parte Comestible(%)
-65
35
Fuente: CHARLEY, Helen. Tecnología de Alimentos
La composición química es mucho más constante que la física y se aprecia en el Tabla 4.
Tabla 4. Composición media de la yema del huevo.
Humedad %
Grasa %
Proteína %
Hidratos %
Sales minerales %
Fuente:
51-52
30-34
16-17
1-1.5
1.5-2
GÓMEZ, Mario. Teoría y Practica de la Elaboración del Pan.
Hay trazas de gran cantidad de minerales, existen cantidades apreciables de vitaminas,
especialmente en la yema. “La yema de huevo está formada por mitad agua mitad sólidos. Las
proteínas suman aproximadamente la tercera parte y las grasas las otras dos terceras partes.
La proteína principal en la yema de huevo es la vitelina. La grasa en la yema de huevo consiste
en triglicéridos, fosfolípidos y colesterol. El principal fosfolípido es Ia lecitina.
La yema es una excelente fuente de hierro y de riboflavina. La vitamina A y Ia Tiamina del
huevo se encuentran en la yema.”5 Debido a todas sus propiedades es la parte utilizada en la
elaboración del bizcocho de Achira, la cual contribuye en aumentar su valor nutritivo, en dar
una coloración más sugestiva y una mejor distribución de la masa.
El huevo cumple las siguientes características en la elaboración de productos de panificación:
capacidad de formar emulsiones de las yemas de huevos (para masas secas ricas en grasa y
azúcar), capacidad de formación de espuma con la clara de huevo y yema, capacidad de
coagulación de sus proteínas por calor, al cocer se solidifica, fijando ciertas estructuras de
unión con otras sustancias, la yema se utiliza para dar brillo en algunos casos.
1.2.4. Grasas
El Código Alimentario las define como aquellos productos cuyo componente mayoritario es la
5
CHARLEY, Helen. Tecnología de Alimentos
Revisión Bibliográfica
8
materia grasa de origen animal, vegetal o sus mezclas, que tienen como constituyentes
principales los glicéridos de las ácidos grasos. “Un glicérido es un líquido viscoso más pesado
que el agua y tienen un gusto dulce. El término grasas aceite se refiere solamente al estado
física y no a diferencias básicas de las sustancias.”6
Su clasificación es determinada según tengan agua o no, de acuerdo con la Tabla 6.
Tabla 5. Clasificación de las grasas.
Con
agua
Margarinas. Se le considera a la emulsión de agua en materia grasa
que tiene características físicas similares a la mantequilla.
Mantequilla. Extracto obtenido de la leche.
Sin
agua
Grasas. Pueden ser de diversas formas:
Sólidas- Que pueden tener textura plástica o dura.
Semilíquidas - A temperatura ambiente aspecto pastoso.
Aceites. Materias grasas líquidas a temperatura ambiente.
Fuente. CALAVERAS, Jesús. Tratado de Panificación y Bollería.
La margarina fue desarrollada con el objeto de sustituir la mantequilla. En la actualidad la
industria panificadora tiene un consumo muy grande de este producto. “La composición en
grasas de las margarinas varía dependiendo del uso que se les dé. Las de mesa contienen un
80% de grasa, de 6 a 8 % de leche, de 12 a 14% de agua, de 0,5 de emulsificantes y 3% de
sal. Las de panificación contienen 80% de grasa, 0,5% de emulsificantes y 19% de agua.”7
Durante el proceso de panificación y en el producto mismo, las grasas cumplen funciones muy
importantes, entre las cuales cabe destacar: dar suavidad, ayudar a la aireación del producto,
mejora las cualidades panificadoras y las cualidades de conservación del producto.
En general, las propiedades panificadoras de la margarina presentan buenas ventajas sobre
las demás grasas, por la presencia de emulsificantes los cuales mejoran notablemente sus
propiedades lubricantes, características para elaborar productos de panificación crujientes y
suaves. Facilita cortezas de características más suaves, factor que se mide por compresión
sobre el producto. Una miga muy crujiente y seca, se romperá pronto y por tanto no tiene
característica de lubricación.
En el caso del bizcocho de Achira, el papel de la margarina es actuar coma un agente
antiaglutinante y en funciones de textura, tales como crocancia y arenosidad; de forma que
resulta un producto menos duro de la que sería sin ella. Además, contribuye en su sabor, en su
volumen y en el aumento del valor nutritivo.
1.2.5. Sal
“Este término se refiere al producto resultante de la reacción de un ácido con una base. En
panificación se denomina así exclusivamente a la sal común que es un compuesto producido
por la unión de un átomo de sodio con un átomo de cloro (NaCl). Es sensible a captar olores,
es higroscópico. Un exceso de calor puede producir apelmazamientos indeseados, por este
6
7
CALAVERAS, Jesús. Tratado de Panificación y Bollería.
GÓMEZ, Mario. Teoría y Practica de la Elaboración del Pan.
Revisión Bibliográfica
9
motivo se recomienda ser almacenada en lugares apropiados y bien ventilados.”8
La sal es considerada como el primer mejorador de la masa, siendo su principal característica
potenciar el sabor, sin embargo en muchos de los casos no se busca potenciar su sabor propio
en la sal, sino ayudar a potenciar sabores de otras materias primas en la masa.
Según lo establecido debe utilizarse como máximo un 2% de sal sobre la materia seca. La
composición química de la sal refinada se presenta a continuación en el Tabla 6.
Tabla 6. Composición química de la Sal refinada
Componente
Cloruro de sodio
Agua
Sulfato de calcio
Cloruro de calcio
Cloruro de magnesio
%
99.5
0.41
0.06
0.02
0.01
Fuente: CALAVERAS, Jesús. Tratado de Panificación y Bollería.
1.3. CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO
Los bizcochos son productos naturales sin aditivos, y por tener un alto contenido de almidón, le
permite a las personas que tienen restricciones para el consumo de harinas, consumirlos con
la seguridad de tener acceso a un producto de óptima calidad, que no está contraindicado en
las dietas especiales. Sus ventajas son enormes porque es un producto delicioso de fácil
digestión para todas las edades; se consume solo o acompañado con cualquier bebida, es
altamente nutritivo ya que las materias primas son productos naturales (almidón, cuajada,
mantequilla, huevos) sin preservativos ni químicos que afecten la salud de las personas.
Es tradicional en las regiones del sur de nuestro país y está siendo aceptado favorablemente
en los demás departamentos así como en países donde hay asentamientos de culturas
hispana como Estados Unidos y Europa.
8
CALAVERAS, Jesús. Tratado de Panificación y Bollería.
Revisión Bibliográfica
10
1.3.1. Ficha técnica
Tabla 7. Ficha técnica del Bizcocho de Achira.
Nombre
Características
Composición
Análisis
Bacteriológico
Análisis
Fisicoquímico
Aspecto del
producto
Color
Sabor
Olor
Textura
Presentación
Periodo de vida
útil
Bizcocho de Achira
Bizcocho o panecillo de rico sabor,
horneado y tostado. Rico en minerales,
fibra y nutrientes esenciales en el
metabolismo humano.
Mezcla de queso fresco, almidón de
achira, huevos frescos, margarina y
sal.
Recuento de mesófilos: 3
NMP Coliformes totales: 3
NMP Coliformes fecales: 3
Recuento de hongos y levaduras: 10
ECSR: 0
SCP: 0
Humedad: 3.5%
Grasa extracto etereo: 27.66%
Cenizas: 0.55%
Nitrógeno: 2.82%
Proteína: N x 6.25: 17.64%
Propio
Propio
Propio
Propio
Natural
Bolsa en polipropileno Bioorientado.
120 días
Fuente: Productora de Alimentos Suprema
Revisión Bibliográfica
11
1.3.2. Información nutricional
Tabla 8. Información Nutricional del Bizcocho de Achira.
Fibra Cruda
Calcio
Mg/100gr
Fósforo
Mg/100gr
Hierro
Mg/100gr
Calorías
0.4%
21.3
268.4
18.2
434
Fuente: Productora de Alimentos Suprema
1.3.3. Sistema de conservación y almacenamiento
Tabla 9. Sistema de conservación y almacenamiento del Bizcocho de Achira.
Temperatura ambiente
Seco sin humedad alejado del sol
En cajas.
Almacenamiento
Máximo arrumes de 8 cajas.
No colocar cerca de productos
Indicaciones
contaminantes.
No manipular la bolsa o restregarla.
Conservación
Lugar
Fuente: Productora de Alimentos Suprema
2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
En este capítulo se presenta la descripción de las etapas que conforman el proceso para la
producción de bizcochos de achira, identificando todas las variables y características de cada
una desde el momento en que llega la materia prima a la planta, hasta obtener el producto
terminado listo para ser despachado.
2.1. RECEPCIÓN
El proceso productivo comienza en esta etapa. Al llegar la materia prima a la planta, los
operarios encargados de la recepción, la pesan y la almacenan bajo condiciones adecuadas,
para controlar sus características organolépticas.
La recepción y almacenamiento de materias primas en esta industria se puede clasificar en dos
grupos que son el almacenamiento seco y el almacenamiento frío.
La inspección de todas las materias primas es absolutamente necesaria para prevenir la
entrada de roedores e insectos al lugar de almacenaje. Para poder prevenir esto, cada unidad
de material debe ser totalmente inspeccionada y cualquier unidad que muestre signo de daños
mecánicos o evidencia de contaminación debe ser aislada.
Para planear un buen almacenamiento de todos los materiales es necesario asegurar que
éstos no se contaminen mientras son utilizados. Para ésto es necesario tener en cuenta lo
siguiente:
•
El sitio donde las bolsas, cartones u otros paquetes son apilados, debe estar
completamente limpio.
•
Se debe evitar el ingreso de bolsas o paquetes que estén dañados con el fin de no
propiciar el ingreso de roedores e insectos.
•
Es muy importante asegurarse que ninguna de las materias primas tenga contacto con
zonas transitadas como corredores o pasillos, ya que éstas son consideradas como
áreas sucias.
•
Una vez las bolsas o cajas son abiertas deben ser removidas del área de
almacenamiento o deben ser selladas de nuevo.
•
Según el material a almacenar se debe tener en cuenta las condiciones de
13
Descripción del Proceso
14
• temperatura y humedad para su mayor durabilidad y evitar cambios en su estructura.
2.2. DOSIFICADO
En esta etapa se hace el pesaje según las indicaciones de la formulación de los bizcochos de
achira, con base en un reporte de producción se determinan las cantidades requeridas de cada
materia prima.
Esta es la primera operación que se realiza para la elaboración del bizcocho, en la cual una
vez pesados los ingredientes, se colocan en la amasadora, teniendo en cuenta que se haya
realizado previamente las labores de limpieza y desinfección de los equipos.
2.3. MEZCLADO Y AMASADO
Una vez calculado las cantidades de los ingredientes, se lleva a cabo el mezclado y el
amasado el cual tiene como funciones principales:
•
Dispersar uniformemente los ingredientes en una mezcla homogénea.
•
Desarrollar apropiadamente la masa, que contenga las características de flexibilidad,
elasticidad y extensibilidad deseadas.
“El mezclado se refiere a la homogenización de los ingredientes sólidos, mientras que el
amasado consiste en la absorción de agua por parte de los componentes del almidón,
disolución de los azúcares formando soluciones cristalinas junto con las sales que se
encuentran ya disueltas”9. Es decir la unión de toda la formulación. En el mezclado y amasado
ocurren los siguientes estados: la masa adquiere una consistencia diferente, la masa se torna
elástica y empieza a separarse de las paredes de la amasadora, la masa se torna seca,
elástica tersa y se desprende con facilidad de las paredes de la amasadora.
En panificación los parámetros que se regulan son la velocidad y la duración del amasado, la
duración del proceso de amasado o mezclado está en función del tipo de amasadora usada,
del panificador y de las características del almidón, generalmente se encuentra en un rango de
15 a 20 minutos.
Los factores que afectan el amasado pueden ser: calidad del almidón, presencia de agentes
oxidantes, temperatura, velocidad de amasado, otros ingredientes presentes en la formulación
y valor del pH.
2.4. FORMADO
Finalizado el amasado se extrae la mezcla y se alimenta la tolva de la formadora, en la cual se
forma y se divide la masa en porciones iguales en peso, forma y tamaño. Esta operación es
controlada por un operario que también tiene la función de preparar la máquina de acuerdo con
el tamaño del producto deseado. Luego de esta operación las piezas formadas se depositan en
9
QUAGLIA, Giovanni. Ciencia y Tecnología de la Panificación
Descripción del Proceso
15
unas bandejas de manera ordenada.
2.5. REPOSO
El reposo se define como el tiempo que transcurre entre el final del formado y el inicio de la
cocción, durante el cual la masa sufre una serie de transformaciones que le confiere
propiedades fisicoquímicas adecuadas para la cocción.
El tiempo de reposo se fija de manera empírica, la cual es una etapa corta de máximo 5 a 10
minutos, tiempo necesario donde se relaja la masa para que se recupere la estructura del gel
dañada por los procesos mecánicos de amasado y división.
2.6. COCCIÓN
En el proceso de panificación todos los equipos son importantes, pero quizás el horno sea la
pieza principal ya que es responsable de regular el ritmo de producción y la capacidad de
fabricación. Su elección debe ser muy estudiada y se deben conocer bien los modelos
existentes en el mercado para que su compra tenga rentabilidad.
“Cuando se habla de horno se le define como el lugar donde se introducen los bizcochos para
finalizar su proceso con temperatura y tiempo controlado; teniendo variables como son la
aplicación del vapor o tiros de calor”10.
La introducción del calor en el bizcocho es el responsable de aumentar la presión del gas en el
interior del mismo, produciendo un aumento significativo en el tamaño del bizcocho.
Los procesos más característicos del bizcocho dentro del horno son:
•
Caramelización de los azucares y coloración de la corteza.
•
Gelificación del almidón, finalizando en una
proporcionando la estructura final del bizcocho.
•
Aparición del sabor y aroma específico del bizcocho.
cristalización
del
mismo
y
Las proteínas sufren una coagulación y posterior desnaturalización a los 43oC hasta llegar a
mantener una consistencia constante cercana a los 85oC.
Normalmente el rango de cocción está entre 180oC y 250 oC, ya que a temperaturas más altas
encontramos bizcochos con excesivo color y crudos por dentro.
La cocción es un proceso de combustión al contacto con el aire.
202 + 2C + 2H
Aire Combustible
= Calor + C02+ H20 + CO + Humos
Los defectos más significativos producidos por una mala cocción son:
10
•
Poco volumen o debilitamiento de la masa al entrar en el horno.
•
Exceso o falta de coloración.
QUAGLIA, Giovanni. Ciencia y Tecnología de la Panificación
Descripción del Proceso
16
2.7. EMPAQUE Y ALMACENAMIENTO
Después de la etapa de cocción el bizcocho se deja enfriar a temperatura ambiente durante
una hora, tiempo necesario para llegar a una temperatura de 20 oC.
Una vez fríos los bizcochos se empacan de acuerdo al peso (120 gr.) y a la presentación en el
mercado; cada unidad de empaque debe contener la información que dicta la resolución No.
8688 de 1979. Rótulos y empaques. . Además se hace necesario especificar:
•
Fecha de producción y lote.
•
Fecha de vencimiento.
•
Nombre del producto (tipo)
•
Presentación
•
Peso
El empaque más utilizado para los bizcochos de achira es el polipropileno, con el fin de
proteger el producto contra factores externos que lo puedan alterar, como la humidificación, la
captación de aromas, oxidación y contaminación microbiana. El producto después de su primer
empaque es embalado en cajas de cartón, con capacidad para 100 unidades cada una, el
proceso de producción de los bizcochos de achira puede enmarcarse en una serie de etapas,
que se pueden observar en el diagrama de flujo.
Descripción del Proceso
17
2.8. DIAGRAMA DE FLUJO.
ALMACENAJE
DE PRODUCTO
TERMINADO
ALMACENAJE
DE MATERIA
PRIMA
EMPACADO
DOSIFICADO
ENFRIADO
10 a 15 min
AMASADO
15 a 20 min
FORMADO
REPOSO DE 5 a
10 min
COCCIÓN a
200oC por 10 min
3. ESTUDIO TÉCNICO
En el aparte anterior se definió el proceso para la producción de bizcochos de achira, el cual
servirá como punto de partida para desarrollar lo que se presenta a continuación que
comprende: distribución en planta, descripción de los equipos, capacidades nominales de los
equipos. Y de esta forma poder seleccionar y determinar el número de equipos necesarios por
operación.
En la distribución en planta se realizarán algunas consideraciones generales y se anexará un
plano a escala con todas las especificaciones del caso. La selección de los equipos se
realizará de acuerdo con una serie de factores que se expondrán en el respectivo numeral.
3.1. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA
La distribución en planta implica la ordenación física de los elementos industriales. Esta
ordenación, en el proyecto, incluye, tanto los espacios necesarios para el movimiento del
material, almacenamiento, trabajadores indirectos y todas las otras actividades o servicios,
como el equipo de trabajo y el personal de la planta.
3.1.1. Objetivos generales de la distribución en planta
La misión es hallar una ordenación de las áreas de trabajo y del equipo, que sea la más
económica para el trabajo, al mismo tiempo que sea la más segura y satisfactoria para los
empleados. Se deben ordenar productos, materiales y maquinarias, y los servicios auxiliares
(mantenimiento, transporte, etc.) de modo que sea posible fabricar a un costo suficientemente
reducido para poder venderlo con buen margen de beneficio en un mercado de competencia.
Más específicamente, las ventajas de una buena distribución en planta se traducen en
reducción del costo de fabricación, como resultado de los siguientes puntos:
•
Reducción de riesgo para la salud y aumento de seguridad de los trabajadores.
•
Elevación de la moral y la satisfacción del operario.
18
Estudio Técnico
•
Incremento de la producción.
•
Disminución los retrasos de la producción.
•
Ahorro de área ocupada (Áreas de producción, de almacenamiento y de servicio).
•
Reducción en el manejo de materiales.
•
Mayor utilización de la maquinaria, de la mano de obra y/o de los servicios.
•
Reducción del material en proceso.
•
Disminución del tiempo de fabricación.
•
Reducción del trabajo administrativo y del trabajo indirecto en general.
•
Logro de una supervisión más fácil y mejor.
•
Disminución de la congestión y confusión.
•
Disminución del riesgo para el material o su calidad.
•
Mayor facilidad de ajuste para los cambios de condiciones.
19
3.1.2. Decisión 1. Procedimiento de distribución en planta
Cada tipo de proceso en la manufactura significa una manera distinta de organizar las
actividades de las operaciones con características distintas de volumen y variedad.
Los tipos de procesos en la manufactura son (en orden de volumen creciente y variedad
decreciente).
•
Procesos por proyecto
•
Procesos por tareas
•
Procesos por lotes
•
Procesos continuos
En este caso se utilizará el proceso por lotes, ya que este opera con mayores volúmenes y
menor variedad. En la planta productora de bizcochos de achira, que se está analizando, se
producirán únicamente bizcochos de achira en grandes volúmenes, durante periodos largos.
Son literalmente lotes porque sus productos se fabrican en un flujo en el cual se puede
diferenciar cada bache de producción.
3.1.3. Decisión 2. Tipo básico de distribución
Una vez seleccionado el tipo de proceso debe elegirse el tipo básico de distribución en planta.
Este tipo de distribución es la forma general del arreglo de las instalaciones para la operación.
La mayoría de las distribuciones prácticas se derivan en cuatro tipos básicos que son:
•
Distribución de posición fija
•
Distribución por proceso o distribución funcional
•
Distribución en células
•
Distribución por producto
Estudio Técnico
20
El indicado para este proyecto es la distribución por producto, ya que los recursos
transformados fluyen a lo largo de una “línea” de proceso. El flujo de productos en esta
distribución es claro, predecible y, por ende fácil de controlar.
La decisión administrativa de organizar las instalaciones con un enfoque de producto y una
configuración de línea involucra importantes requerimientos y existen algunas consecuencias
que afectan la fuerza de trabajo que deben ser ponderadas cuidadosamente.
Deben satisfacerse las siguientes condiciones si se desea organizar las instalaciones como en
sistema enfocado al producto.
•
Un volumen adecuado para una utilización razonable del equipo.
•
Una demanda del producto.
•
Estandarización del producto.
•
Intercambiabilidad de partes.
•
Suministro “continuo” de materiales.
Cuando se satisfacen las condiciones para los sistemas enfocados a productos pueden
obtenerse importantes ventajas económicas.
Como se requiere muy poco manejo manual, el costo de manejo de materiales es bajo. Los
inventarios de trabajo en proceso son menores en comparación con aquellos asociados al
procesamiento de lotes debido al ciclo de manufactura. Finalmente, el control del flujo del
trabajo se simplifica enormemente con los sistemas enfocados a productos, ya que las rutas
son directas y mecánicas. No se requiere una programación detallada del trabajo a las
locaciones del trabajo y máquinas individuales, porque cada operación forma parte integral de
la línea.
3.1.4. Decisión 3. Diseño detallado de la distribución en planta
Una vez tomada la decisión sobre el tipo básico de distribución, debe decidirse su diseño
detallado. El producto de esta etapa es:
•
La localización precisa de todas las instalaciones, equipo y personal que constituye las
“estaciones de trabajo” de la operación.
•
El espacio que se dedicará a cada estación de trabajo.
•
Las tareas que se realizaran en cada centro de trabajo.
De acuerdo con las características de funcionamiento de la planta productora de bizcochos de
achira, se realizará el cálculo del área para la planta industrial, teniendo en cuenta la capacidad
a instalar, dimensiones de los equipos y requerimientos de producción. (Ver capítulo 4.)
3.1.5. Decisión 4. Forma de la línea
Se decide adoptar un arreglo con un flujo secuencial entre etapas en serie en forma de U,
ya que tiene las siguientes ventajas:
•
Flexibilidad y balance en la asignación de personal. La forma en U permite a una
persona atender varias estaciones de trabajo adyacente o en frente de la U sin caminar
mucho.
Estudio Técnico
21
•
Retrabajo. Cuando la línea da vuelta es sencillo regresar al trabajo sin errores sin
interrupciones y sin recorridos largos.
•
Manejo. Desde una posición central en la U, una persona puede entregar materiales y
manejar herramientas con facilidad.
•
Trabajo en equipo. Un semicírculo se ve como un equipo, el personal puede ayudarse
entre si una etapa se sobrecarga.
3.2. DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS
En este aparte se realizará la respectiva descripción de la maquinaria utilizada.
Para lograr ésto, se recurrió a la información brindada por distribuidores a través de catálogos
e investigaciones a partir de bibliografía, también recopilando experiencias ajenas, además de
criterios propios.
La tecnología que se presenta para ser implementada en la planta productora de bizcochos de
achira, debe tener unas especificaciones técnicas que permitan lograr los volúmenes de
producción, las características y la calidad del producto.
3.2.1. Amasadora
Dentro del campo de la industria panificadora las amasadoras mecánicas han sustituido
completamente el amasado manual, las cuales han permitido que tengan masas a altas
velocidades y de mejor calidad, la gran fuerza que ejerce sobre los componentes de la masa
da lugar a una pasta más suave, lisa y elástica.
Las amasadoras se pueden clasificar en amasadoras de alta velocidad, de velocidad lenta, de
espiral, de brazos, rotatorias y de horquillas.
3.2.2. Formadora
La formadora hace parte de una línea semiautomática de panificación la cual comprende una
tolva en la que se deposita la masa. Esta deciente por una primera pareja de cilindros rotativos
los cuales se encuentran en una posición fija de modo que se obtenga el espesor y forma
deseada. Una vez sale de estos cilindros, la masa es recibida por una cinta transportadora y es
llevada al dispositivo donde es cortada con unas cuchillas especiales, las cuales dividen la
masa en el peso deseado. Estos trozos caen sobre la cinta transportadora que los lleva fuera
de la máquina donde son retirados manualmente y puestos en bandejas.
3.2.3. Horno
•
Hornos de carro.
El quemador calienta el aire que es directamente transmitido a las piezas que hay que cocer.
Normalmente llevan un intercambiador que evita la mezcla del aire caliente y el aire contaminado de la combustión.
Estudio Técnico
22
Su ventaja es la facilidad de la carga con carro, teniendo alguno una buena cocción ya que los
panes se aplican sobre bandeja refractaria.
•
Hornos de Túnel.
Son los hornos utilizados en grandes producciones y en producciones automáticas en continuo
con sistemas de gran rendimiento.
Está basado en una continuidad de cocción por donde pasa el pan recibiendo calor durante
todo su recorrido y es de ahí de donde le viene el nombre de horno túnel.
Su mayor ventaja es la versatilidad para conseguir distintas temperaturas según la etapa de
cocción.
•
Hornos de Solera
Es la versión moderna del horno moruno pero con grandes cambios donde se hace circular el
aire contaminado por el exterior de la cámara, lógicamente si es fuego indirecto; evitando la
impregnación de malos olores a las piezas de pan.
Existen dos modelos solera giratoria, con el fin de repartir bien el calor debe ir girándose.
Normalmente son por aplicaciones de radiación con combustible como gas. Sin embargo la
electricidad se usa solo en hornos de solera muy pequeños para pastelería. Algunos utilizan
alternativamente leña y gas.
Tabla 10. Esquema clasificativo de hornos.
TIPO
HORNOS DE CARROS
HORNOS DE TÚNEL
HORNOS DE MORUNO
HORNOS DE SOLERA
HORNOS DE PISO
MODELO
CARROS ROTATIVOS
CARROS DE PASTELERÍA
CARROS FIJOS
TÚNEL DE RED
TÚNEL DE PLACAS
TÚNEL BALANCINES
SOLERA GIRATORIA
SOLERA FIJA
TUBOS ANULARES
TRANSMISIÓN DE CALOR
CONVECCION
CONVECCION/RADIACIÓN
CONVECCION
RADIACIÓN
RADIACIÓN
RADIACIÓN
CONVECCION/RADIACIÓN
Fuente: RANKEN, M.D. Manual de la industria de Alimentos
Los combustibles utilizados más comúnmente en el sector panadero son los sistemas
eléctricos que permite una cocción uniforme y es muy limpio. Permite la movilidad del horno,
pero su desventaja es que su consumo es caro.
Los sistemas líquidos como el gas-oil que aumentan el rendimiento en cocción continua, es
limpio y posee poco mantenimiento.
De la aplicación del gas en combustión directa o indirecta se deducen grandes ventajas:
•
Se evitan las limpiezas de los quemadores.
•
Poco mantenimiento al eliminar el equipo de bombeo.
•
No hay cenizas, siendo el trabajo más limpio y cómodo para el operario.
Estudio Técnico
23
3.3. CÁLCULO
LOS EQUIPOS
DE
LAS
CAPACIDADES
NOMINALES
MÍNIMAS
DE
Definido el proceso o método de producción, se determina el número de máquinas,
estableciendo las capacidades nominales mínimas que éstas deben tener con el propósito de
cumplir con las necesidades del proyecto.
Para calcular las capacidades nominales de los equipos requeridos para el proceso productivo
se relacionó el tiempo y las cantidades de producción proyectadas.
Tabla 11. Cálculo de las capacidades nominales mínimas.
Producción mensual (Pm)
Días laborados al mes (Dlm)
Producción requerida por día
(Prd)
Horas laborales por día (Hld)
Producción requerida por hora
(Prh)
44.800 paquetes
20 dias
2.240 paquetes
10 horas
224 paquetes
Fuente: Autores
Prd = Pm / Dlm Cálculo de la producción requerida por día.
Prh= Prd / Hld Producción requerida por hora
Estas capacidades nominales son las principales variables que se deben considerar en el
momento de realizar la elección de los equipos de la planta. Los cálculos de las capacidades
nominales se realizaron teniendo en cuenta que cada paquete es de 120 gramos de producto
terminado.
Teniendo en cuenta que se tiene que producir 224 paquetes hora de 120 gramos cada uno, se
calcula lo siguiente:
paquetes
gramos
ki log ramo
Kg
× 120
×1
= 26.88
de producto terminado con un
hora
paquete 1000 gramos
hora
porcentaje de humedad del 3.5% base húmeda.
224
Tabla 12. Porcentaje de humedad inicial en la mezcla
Formulación
Ingrediente
(%)
Almidón
Queso
Huevo
Grasa
TOTAL
Humedad
(%)
38.3
57.5
0.37
3.83
100
Fuente: Autores
10
60
51
16
Cantidad
H2O / 100
Kg mezcla
3.83
34.5
0.1887
0.6128
39.1
Estudio Técnico
Cantidad .de.H 2 O
24
100.Kg .mezcla = Formulación × % Humedad
% Humedad .en.la.mezcla = (3.83 + 34.5 + 0.187 + 0.6128) = 39.1%
Teniendo en cuenta que la humedad inicial de la masa, antes de la cocción, es del 39.1%, se
tiene el siguiente balance de masa en el horno:
HORNO
X Kg de masa
inicial/h
%H= 39.1
H Kg de agua/h
26.88 Kg de Pdto
terminado/h
%H= 3.5
Balance global:
X = H + 26.88
Balance de agua:
X (0.391) = 26.88(0.035) + H (1)
Resolviendo el sistema se obtiene:
X = 42.6 Kg/h de masa.
H = 15.7 Kg/h de agua que es retirada de la masa inicial.
3.3.1. Capacidad de la Amasadora
Especificaciones
• Amasadora de 2 arrobas en harina ( 25 Kg)
•
Capacidad total de masa = 40 Kg
•
Tiempo de amasado = 0.5 horas
Teniendo en cuenta las especificaciones se calcula:
40 Kg .
= 80 Kg
Capacidad .amasadora =
h
0.5h
3.3.2. Capacidad de la formadora
La capacidad de la formadora fue obtenida a partir de la ficha técnica del equipo. Ver anexo A.
Capacidad .de.la. formadora = 60 Kg .
h
3.3.3. Capacidad del horno
Especificaciones del horno y del bizcocho:
•
Horno de 18 bandejas
Estudio Técnico
25
•
Dimensiones de la bandeja: (45 ancho * 65 largo) cm
•
Tiempo de cocción = 0.5 horas
•
Dimensiones del bizcocho crudo: (1 ancho * 3.5 largo) cm
•
Espacio entre bizcocho: (1.5 ) cm a cada lado
•
Peso promedio del bizcocho cocinado = 0.0047 Kg
•
Peso promedio del bizcocho crudo = 0.0054 Kg
Los pesos promedio del bizcocho fueron hallados por los autores experimentalmente.
Teniendo las especificaciones del horno y del bizcocho se calcula:
Área.requerida
12.5cm 2
1.
= (1 + 1.5)x(3.5 + 1.5) =
Bizcocho
Bizcocho
2. Área.de.la.bandeja = 45 x65 = 2925cm 2
El número de bizcochos por bandeja se calcula dividiendo 2 y 1
2925cm 2
3. # bizcochos / bandeja =
= 234.bizcochos / bandeja
12.5cm 2
Teniendo en cuenta que el horno tiene una capacidad para 18 bandejas se calcula el número
total de bizcochos en el horno.
234
4. # bizcochos.en.el.horno =
bizcochos
* 18.bandeja
bizcochos
bandeja
= 8424.
0.5.h
hora
La capacidad del horno se calcula multiplicando el número de bizcochos en el horno por el
peso del bizcocho crudo:
5. capacidad .del.horno = 8424
bizcochos
Kg
Kg
* 0.0054
= 45.5
de. producto.ter min ado
hora
bizcocho
hora
3.3.4. Capacidad de la empacadora
Especificaciones de la empacadora
•
Número.de. paquetes
= 400
hora
Estudio Técnico
•
26
Ki log ramos
= 0.12
Paquete
La capacidad de la empacadora se calculó de la siguiente manera:
Capacidad .empacadora = 400
paquete
Ki log ramos
Ki log ramos
x0.12
= 48
hora
paquete
hora
3.3.5 Capacidad del cuarto frío
Las materias primas que se van almacenar dentro del cuarto frío son el queso y la margarina.
Estos productos por ser perecederos, se almacenarán por un periodo máximo de 5 días.
•
Cantidad de queso a almacenar:
Flujo másico
42.6 kg/h
% en la formulación
57.5%
Mp necesaria para 50 horas de trabajo
Cantidad .de.queso.a.almacenar = 42.6 Kg
•
h
x57.5% x50h = 1224.75 Kg
Cantidad de queso a almacenar
Flujo másico
42.6 kg/h
% en la formulación
3.83%
Mp necesaria para 50 horas de trabajo
Cantidad .de.m arg arina.a.almacenar = 42.6 Kg
h
x3.83% x50h = 81.6 Kg
La presentación del queso y de la margarina es en bloques de 2.5 kilos y 0.5 kilos
respectivamente. Las dimensiones son (0.1m x 0.1m x 0.4m) para el queso y (0.1m x 0.1m
x 0.8m) para la margarina.
•
Cálculo para la capacidad del cuarto frío
volumen.que.ocupa.elqueso = 1224.75kg ×
1bloque 0.1m × 0.1m × 0.4m
×
= 1.96m 3
2.5kg
1bloque
volumen.que.ocupa.la.m arg arina = 81.6kg ×
1bloque 0.1m × 0.1m × 0.08m
×
= 0.13m 3
0.5kg
1bloque
El volumen total que ocupan el queso y la margarina es de:
volumen.total = 1.96m 3 + 0.13m 3 = 2.09m 3
Estas es la capacidad mínima que se requiere para el cuarto frío.
Estudio Técnico
27
3.4. CÁLCULO DEL NÚMERO DE MÁQUINAS
Para hallar el número de máquinas se toma como base un flujo másico de 42.6 Kg de mezcla/
hora, calculado anteriormente. Para la empacadora se toma un flujo másico de 26.88 Kg de
producto terminado / hora, ya que este producto pierde humedad en el horno, como se ve en el
balance de materia expuesto anteriormente.
Se define:
# de.máquinas =
Capacidad .requerida
capacidad .del.equipo
Tabla 13. Número de máquinas requeridas en el proceso
EQUIPO
AMASADORA
FORMADORA
HORNO 18
BANDEJAS
EMPACADORA
80
60
CAP.
REQUERIDA
(Kg/h)
42.6
42.6
45.5
42.6
0.94≈ 1
48
26.88
0.56≈ 1
CAP. EQUIPO
(Kg/h)
# MAQUINAS
0.53≈ 1
0.71≈ 1
Fuente: Autores
Considerando el aumento futuro de producción que se proyecta en la planta, algunos equipos
estarán subutilizados en su etapa inicial, para luego ajustarse adecuadamente a la capacidad
de producción, sin necesidad de realizar mayores reformas a la misma.
3.5 SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS
Para la escogencia de la maquinaria se tuvo en cuenta los siguientes elementos técnicos:
•
Volumen o capacidad
•
Espacio requerido
•
Garantía
•
Disponibilidad
•
Restricciones legales
•
Servicios auxiliares
•
Versatilidad
•
Mantenimiento
•
Valor de adquisición
Los equipos seleccionados que van a estar en contacto directo con los bizcochos de achira,
serán construidos en un material higiénico como el acero inoxidable, debido a que presenta las
Estudio Técnico
28
siguientes características:
•
Superficie totalmente compacta.
•
Elevada resistencia mecánica y térmica.
•
Elevada resistencia a la corrosión.
•
Optima capacidad de limpieza y en consecuencia elevado grado de eliminación de
bacterias.
Para dicha selección se toman los elementos técnicos más importantes (capacidad del equipo,
valor de adquisición, garantía, disponibilidad) y se les da una calificación de uno a cinco, con el
fin de evaluar a cada uno de los proveedores, eligiendo el que mayor puntaje obtenga.
A continuación se muestra la matriz de decisión para seleccionar al proveedor de la
amasadora. Los demás equipos se eligieron de igual manera.
Tabla 14. Matriz de decisión para seleccionar al proveedor de la amasadora.
AMASADORA
Capacidad
Valor de
Adquisición
Garantía
Disponibilidad
Total
Hobart
Andina S.A
5
5
5
5
20
Nova
Colombia
Ltda.
5
3
4
5
17
ABC de las
Máquinas
5
2
5
5
17
Fuente: Autores
En la tabla 15, se describen todos los equipos seleccionados.
Estudio Técnico
29
Tabla 15. Especificación de los equipos seleccionados.
EQUIPO
AMASADORA
FORMADORA
HORNO
CARACTERÍSTICAS
ESPECIFICACIONES
TÉCNICAS
Amasadora sobadora marca
NOVA. Olla, agitador, rejilla
de seguridad, y programador
de tiempo.
Capacidad en masa [Kg]: 80
Dimensiones L*A*H (cm):
120*80*115
Peso neto (Kg): 314
Material: Acero inoxidable
Potencia (KW):4
Sistema
automático
de
producción que facilita la
forma y peso deseado del
bizcocho, dotada de una
tolva en forma de parrilla
para la alimentación, con
banda por donde sale el
producto terminado.
Horno compacto de un rack
sencillo marca HOBART,
puerta con ventana de
inspección. Luces internas,
dispositivo
automático
levantador
de
rack,
quemadores de gas, sistema
de circulación de aire
EMPACADORA
Empacadora
selladora
horizontal eléctrica cotizada
por
ABC
DE
LAS
MÁQUINAS, con utilidad en
productos de panadería y
pastelería.
Empaque de polipropileno
biorientado.
CUARTO FRIO
El equipo está compuesto
por
una
unidad
condensadora,
el
cual
trabaja
con
refrigerante
ecológico.
Cotizada
por
Frigocol Ltda.
Fuente: Proveedores
Capacidad (Kg/h): 50 a 60
Dimensiones L*A*H (cm):
80*60*140
Peso neto (Kg): 150
Material: Acero inoxidable
Potencia(KW): 4
Capacidad: 18 bandejas
Dimensiones L*A*H (cm):
125*170*230
Peso neto (Kg.):
Material: Acero inoxidable
Potencia(KW): 3
Combustible: gas propano o
natural
Área de cocción (m2): 5.25
Capacidad: 400 paquetes
por hora
Gramos / paquete: 120 g
Dimensiones L*A*H (cm):
110*50*250
Material: Acero inoxidable
Potencia(KW): 1.5
Dimensiones: 193X98x250
(cm)
Temperatura de trabajo: 1oC
a 5oC .
Aislamiento en 3 in de
poliuretano de 35 Kg/m3 de
densidad.
4. NECESIDADES DE ESPACIO
Los diversos espacios deben tener el tamaño adecuado para la instalación, operación y
mantenimiento de los equipos, así como para la circulación del personal y el traslado de
materiales o productos.
De acuerdo con las características de funcionamiento de la planta productora de bizcochos de
achira, se realizó el cálculo del área para la planta industrial, teniendo en cuenta la capacidad a
instalar, las dimensiones de los equipos y los requerimientos de producción.
El cálculo se hará para el área de producción y bodega de materia prima, ya que estas áreas
son básicas para el proceso de producción. Las demás zonas de la planta industrial como
oficinas de personal administrativo, áreas de servicio para personal operativo y otros, serán
consideradas como estándares de espacio debido a que son los más apropiados y cuentan
con el área necesaria para cada departamento.
4.1. ÁREA DE PRODUCCIÓN
Este paso consiste en asignar espacio a las instalaciones que debe tener la zona de
producción, para esto se debe tener en cuenta:
•
Número de máquinas por operación.
•
Número de operarios por máquina.
•
Los artículos que se utilizaran en esas máquinas.
•
Forma de la línea de producción.
•
Planeación de volúmenes de producción.
•
Factores de carga y eficiencias.
•
Desechos y reprocesos.
•
Herramientas, mantenimiento, edificaciones, etc.
31
Necesidades de Espacio
32
4.1.1. Parámetros para calcular el espacio de las máquinas.
Este espacio corresponde a las dimensiones de cada equipo según los catálogos, más el área
que se debe considerar para operarios, mantenimiento y trabajo en proceso.
ESPACIOM = EBM + EOYM + ETEP
Donde:
•
ESPACIOM : Espacio de maquina (m2)
•
EBM:
Espacio básico maquina. Largo x Ancho (m2).
•
EOYM :
Espacio de operador y mantenimiento (m2).
•
ETEP :
Espacio de trabajo en proceso (m2)
El espacio del operador y el mantenimiento (EOYM), será de acuerdo con el área de máquina y
se estimará así, según Konz agregando 0.61 m alrededor de la máquina para el
mantenimiento, este valor es constante (K1), y agregando 0.91 m en donde esté ubicado el
operador (K2).
El espacio de trabajo en proceso (ETEP), considera el área a tener en cuenta para:
•
Almacenamiento de amortiguador de entrada.
•
Almacenamiento de amortiguador de salida.
•
Desperdicio, desecho y reproceso (unidades defectuosas).
•
Herramientas, troqueles, accesorios.
•
Suministros y materiales (cajas voluminosas).
•
Distancia otra máquina.
Necesidades de Espacio
33
Para este requerimiento de espacio se debe multiplicar el espacio máquina por un porcentaje
cuyo rango es del 20% al 30%, que se estimará según el espacio disponible, la frecuencia de
movimiento del material y áreas de servicio dentro del área de producción. Para este caso se
tomará un porcentaje del 25% (K3), porque el proceso de producción tiene movimiento de
materiales en forma continua.
0.61m (K1) alrededor de la máquina
A
EBM
(LxA)
EMB
L
MANTENIMIENTO
OPERADOR
0.91m (K2) X L
4.1.2. Cálculo del espacio total para las máquinas.
Esta área corresponde al espacio máquina, más un margen de seguridad (EM). Este margen
será utilizado en caso de futuros cambios o posibles incrementos en el área de producción.
Dicho rango va del 10% al 30%, el cual es una decisión administrativa. Aplicando un periodo
de 5 años en la planeación de la producción, se estimará que el tamaño del margen sea del
20% (K4) para este proyecto.
ETM = ESPACIOM + EM
Donde:
ETM:
Espacio total máquina (m2)
EM:
(Espacio total máquina) x 20%.
4.1.3. Muestra de cálculo para hallar el área de producción.
A continuación se explicará el cálculo para uno de los equipos.
AMASADORA
Equipo:
Largo (L):
1.2 m
Ancho (A):
0.8 m
Alto (h):
1.15 m
# Operarios (op):
1
Distancia a otra máquina(dm) 5 m
Necesidades de Espacio
34
• Espacio básico de la máquina (EBM):
EBM = L × A
EBM = 1.2m × 0.8m = 0.96m 2
•
Espacio de operadores y mantenimiento (EOYM):
EOYM = [((2 × K 1 ) + A) × ( K 2 × op )] + [(((2 × K 1 ) + A) × (2 × K 1 + L)) − ( L × A)]
EOYM = [((2 × 0.61m) + 0.8m) × (0.91m × 1)] + [(((2 × 0.61m) + 0.8m) × (2 × 0.61m + 1.2m))
− (1.2m × 0.8m)] = 5.77m 2
•
Espacio de trabajo en el proceso (ETEP):
ETEP = [ EBM × K 3 ] + [(2 × K 1 ) + A] × dm
ETEP = [0.96m 2 × 0.25] + [(2 × 0.61m) + 0.8m] × 5m = 10.34m 2
•
Espacio de la máquina (ESPACIOM):
ESPACIOM = EBM + EOYM + ETEP
ESPACIOM = 0.96m 2 + 5.77 m 2 + 10.34m 2 = 17.07 m 2
•
Espacio total de la máquina:
ETM = EM + ESPACIOM
EM = ESPACIOM × K 4
EM = 17.07m 2 × 0.2 = 3.41m 2
ETM = 3.41m 2 + 17.07m 2 = 20.48m 2
Los demás cálculos se realizan de igual manera y se muestran en la Tabla 15.
Tabla 16. Cálculo del área de la zona de producción
Máquina
Amasadora
Largo Ancho Alto
(m)
(m)
(m)
1.20
0.80
1.15
Distancia
Espacio
a otra EBM Mantenimiento
EOYM ETEP ESPACIOM EM
Operario
# op máquina
1
2
2
2
2
2
2
(m)
(m )
(m )
(m )
(m )
(m )
(m )
5.00
0.96
3.93
1.84
5.77
10.34
17.07
2
(m )
ETM
2
(m )
3.41 20.48
Formadora
0.80
0.60
1.40
2
5.00
0.48
3.20
3.31
6.51
9.22
16.21
3.24 19.45
Horno
1.25
1.70
2.30
1
5.50
2.13
5.09
2.66
7.74
16.59
26.46
5.29 31.75
Empacadora 1.10
0.50
2.50
2
8.00
0.55
3.44
3.13
6.57
13.90
21.02
4.20 25.22
TOTAL m2
96.91
Fuente: Autores
El área total que ocupan las máquinas en la zona de producción, sin incluir pasillos es de 96.91
m 2.
La experiencia que se tiene en la industria panificadora, es de suma importancia a la hora de
determinar el número de operarios, para el proceso.
Necesidades de Espacio
35
4.1.4. Cálculo para la zona de pasillos
El ancho de los pasillos y corredores depende del tipo de uso, la frecuencia de uso y la
velocidad de viaje permitida. En general, deben ser tan angostos como sea posible ya que
ocupan espacio de planta. En el área de producción se debe contar con un pasillo principal en
forma de U, siguiendo la línea de producción el cual será un pasillo combinado, es decir que su
uso principal es para el paso de la gente y carros de mano con peso, además de esto será de
dos sentidos.
Los pasillos deben tener de 54 a 72 pulgadas de ancho, dependiendo del número de personas
que transiten por éste, y si tiene tráfico de carros de mano. En este caso se utilizará un pasillo
de 72 pulgadas (1.83m) de ancho, debido al uso de carros de mano.
Teniendo en cuenta la distribución de los equipos en el área de producción, se calculará el
espacio requerido para los pasillos, tomando la longitud de pasillo como la distancia entre el
primer equipo y el ultimo, siguiendo la línea de distribución en planta.
Tabla 17. Área de pasillo en la zona de producción.
ANCHO DE PASILLO (m)
1,83
LONGITUD DE PASILLO(m) 27,30
AREA DE PASILLO (m2)
49,96
Fuente: Autores
4.1.5. Área total de producción
Para hallar esta área se suman el área total de máquinas y el área de pasillos.
Área.total.de. producción = área.total.de.máquinas + área.de. pasillos
Área.total.de. producción = 96.91m 2 + 49.96m 2 = 146.87m 2
4.2. CÁLCULO ÁREA BODEGA MATERIA PRIMA
El diseño de las bodegas de almacenamiento es un cálculo importante para tener en cuenta
dentro del área total de la planta, debido a que se va a requerir un espacio para almacenar la
materia prima.
Para realizar el dimensionamiento de la bodega, es necesario determinar:
•
Cantidad a almacenar.
•
Tiempo de almacenamiento.
•
Dimensiones del producto.
•
Restricciones del producto.
Una de las maneras de reducir el espacio de la bodega, es reducir el tiempo de
almacenamiento y entrega del producto terminado.
Necesidades de Espacio
36
4.2.1. Cálculo del área que ocupa la bodega de materia prima
El tamaño de la bodega debe estar en proporción a los volúmenes de insumos manejados por
la planta, disponiendo además de espacios libres para la circulación del personal, el traslado
de materiales o productos y para realizar la limpieza y el mantenimiento de las áreas
respectivas.
Las materias primas a almacenar son: almidón de achira, huevos, margarina y cuajada. El
almacenamiento de estas dos últimas requieren un cuarto frío.
Para calcular el área de la bodega de materia prima, se debe considerar que el almidón de
achira es el ingrediente de mayor porcentaje en la formulación; por lo tanto ocupará el mayor
volumen dentro de la bodega y se almacena sobre estibas, cada una con capacidad de 18
bultos de 50 kilogramos. Los cálculos se basan en un almacenamiento máximo de quince días
de producción, este almacenamiento es calculado de acuerdo con el tiempo de reposición de la
materia prima para evitar inconvenientes de producción causados por el proveedor. Los demás
ingredientes son de mayor rotación por ser altamente perecederos y requieren de un cuarto frío
para su almacenamiento.
Tabla 18. Cálculo del número de estibas
A FLUJO MÁSICO DE MATERIA PRIMA (Kg/ h)
B HORAS DE TRABAJO POR DIA
42.6
10
C % DE ALMIDON EN LA MEZCLA
38.3%
D CANTIDAD DE ALMIDON POR HORA (Kg/día) (AxBxC)
163.2
E # DE DIAS DE ALMACENAMIENTO
15
F CANTIDAD DE ALMIDON A ALMACENAR (DxE)
2447.4
G KILOGRAMOS DE ALMIDON POR BULTO
50
H # DE BULTOS A ALMACENAR(F/G)
48.9
I # DE BULTOS POR ESTIBA (Especificaciones ALMICOR)
J # DE ESTIBAS(H/I)
K # DE ESTIBAS APROXIMADAS
18
2.7
3
Fuente: Autores
Una vez calculado el número de estibas, se halla el área que ocupan.
Tabla 19. Área ocupada por las estibas
Dimensiones de la Estiba
Longitud (m)
Ancho (m)
1.3
1.3
Número de Estibas
Área Total Ocupada
por las Estibas (m2)
3
5.07
Fuente: Autores
4.2.2. Cálculo del área del cuarto frío
El cuarto frío estará ubicado dentro de la bodega de materia prima. Para hallar el área
requerida por éste, se tendrán en cuenta los mismos parámetros utilizados anteriormente.
Necesidades de Espacio
37
Tabla 20. Área total del cuarto frío
Máquina
Cuarto Frío
Largo Ancho Alto
(m)
(m)
(m)
2
2
2.20
Distancia
Espacio
a otra EBM Mantenimiento
EOYM ETEP ESPACIOM EM
Operario
# op máquina
(m)
1
(m )
2
(m )
(m )
(m )
2
(m )
(m )
4
6.37
2.93
9.3
7.44
20.74
2
2
2
2
2
2
(m )
ETM
2
(m )
4.15 24.89
Fuente: Autores
Una vez hallada el área que ocupa el almidón (5.07m2) y el cuarto frío (24.89m2), es de suma
importancia considerar un espacio necesario para el cargue y descargue de la materia prima.
Este espacio según Konz debe ser de 40% del área total de almacenamiento.
Tabla 21. Área total de la bodega de materia prima.
Área de almacenamiento del almidón (m2) A
Área del cuarto frío (m2) B
Total Área Básica (m2) A+B
Espacio amortiguador (40%)
Área total (m2)
5.07
24.89
29.96
11.9
41.94
Fuente: Autores
4.3. OTRAS ÁREAS
Las demás zonas de la planta industrial como oficinas de personal administrativo, áreas de
servicio para personal operativo y otros, serán ajustadas al espacio libre dentro de las bodega,
según el diseño arquitectónico.
Tabla 22. Otras Áreas
Área
Oficinas
Baño Oficina
Baño Mujeres
Baño Hombres
Despachos
Control de Calidad
Almacén
Total
(m2)
21.06
6.28
7.00
7.00
18.67
12.32
25.95
98
Fuente: Autores
4.4 ÁREA TOTAL DE LA BODEGA
El área total estimada de la bodega será la suma de las áreas antes calculadas es decir la
suma de la zona de producción (96.91m2), zona de pasillos (49.96 m2), bodega de materia
prima (41.94 m2) y otras áreas (98 m2), para un área total de 281.81 m2. Este resultado es de
Necesidades de Espacio
38
gran ayuda para escoger la bodega. En el momento se cuenta con dos opciones dentro de la
zona industrial de Toberín. Dicha zona es la más adecuada ya que dispone de recursos
importantes como:
•
Cercanía con el área metropolitana donde se encuentra ubicada la mayor demanda
potencial.
•
Cercanía con los proveedores de las materias primas.
•
Se cuenta con los servicios públicos necesarios.
•
Facilidades administrativas y operativas.
Tabla 23. Opciones de bodega
OPCIÓN
1
2
DIMENSIONES
AREA (m2)
LARGO (m) ANCHO (m)
42
10
420
42
20
840
Fuente: Proveedores
Cada una de estas opciones cumple con los requisitos de espacio antes mencionados, para
determinar la bodega comercial más apropiada, se elegirá la bodega que tenga menor área
libre, con el fin de maximizar los espacios.
Tabla 24. Área libre de bodega
OPCIÓN % A. LIBRE
1
46.4%
2
66.5%
Fuente: Proveedores
Por lo tanto se elige la opción 1 ya que tiene un porcentaje de área libre menor (46.4%) y
cuenta con áreas construidas que pueden ser acondicionadas.
Instalaciones Industriales
41
5. INSTALACIONES INDUSTRIALES
En este capítulo se determinarán las instalaciones eléctricas, hidráulicas y de iluminación
necesarias para el funcionamiento de la planta productora de bizcochos de achira. Estas
instalaciones se regirán bajo las normas que estipula el decreto 3075 de 1997 (Cáp. I y II) del
INVIMA.
5.1. MATERIALES ELÉCTRICOS.
5.1.1 Conductores
Una vez se tienen definidos los equipos con los que se van a trabajar, se calcula el calibre del
cable que va a necesitar, de la siguiente manera:
1. Para calcular el calibre del cable se debe conocer la potencia del motor la eficiencia y el
factor de potencia. Estos valores son suministrados por el proveedor del equipo.
2. Se halla la corriente con la siguiente fórmula:
In =
P
V f × cos Φ × n × 3
Donde:
In
P
Vf
Cosφ
n
Corriente nominal [Amp.]
Potencia [W]
Voltaje [V]
Factor de potencia
Eficiencia
3. Una vez hallada la corriente nominal se multiplica por 1.25, para hallar la corriente de
arranque, la cual es la corriente que consume el motor al prenderlo.
I rr = 1.25 × I n
4. Una vez hallada la corriente de arranque, se toma un calibre de cable cualquiera y se
observa en la tabla numero 2.19 del anexo B, el factor de caída de tensión (K3) que le
corresponde.
5. Con el factor de caída de tensión se verifica si el calibre del cable escogido, es el
adecuado de la siguiente manera:
Instalaciones Industriales
42
K 3 × L × I rr
< 15% Para poder aceptar el calibre del cable tomado anteriormente, el
1000
resultado de la ecuación debe ser menor al 15%, de lo contrario se toma otro calibre de cable
y se recalcula.
Se calcula
Muestra de cálculo para hallar el calibre del cable para la amasadora.
1. La potencia del motor de la amasadora es de 2983W (4 hp.), la eficiencia (n) para
motores con potencia menor 10 hp, es de 0.8 y el factor de potencia (Cosρ) para
motores con potencia menor 10 hp es de 0.9 según catálogos.
2. Se halla la corriente con la siguiente fórmula:
Donde:
In
P
Vf
Cosρ
N
In =
Corriente nominal [Amp.]
= 2983W
= 220 V
= 0.9
= 0.8
P
V f × cos Φ × n × 3
= 10.9 Amperios
3.
I rr = 1.25 × I n = 13.6 Amperios
4. Se toma como referencia el calibre de cable numero 12, el cual tiene un factor de caída
de tensión unitaria de 11.74 según la tabla 2.19 del anexo B.
5. Ahora se procede a comprobar si el calibre del cable que se tomó como referencia es
menor al 15%.
11.74 × 9.2 × 13.6
= 0.67% < 15%
1000
Por ser menor a 15%, se acepta.
Instalaciones Industriales
43
Tabla 25. Calibre de cable calculado para cada equipo
Servicio
Potencia
∆V%
L
(Irr)
(m) Max.
15 %
11.74 9.2 0.67
11.74 17.5 1.27
11.74 14 0.76
11.74 8.4 0.76
11.74 34.9 1.27
In
Irr Calibre
K3
n Cosρ
(Amp.) (Amp.) Cable
hp W
Amasadora 4 2982.8 0.8
Formadora 4 2982.8 0.8
3 2237.1 0.8
Horno
Cuarto Frio 5 3728.5 0.8
Empacadora 2 1491.4 0.8
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
10.9
10.9
8.2
13.6
5.4
13.6
13.6
10.2
17.0
6.8
12
12
12
12
12
Fuente: Autores
5.1.2. Tuberías
Son ductos de diferentes materiales y diámetros en donde se introducen los conductores con el
fin de ubicarlos y protegerlos. El tipo de ductos que se utilizará es el Conduit liviano o pesado.
Se fabrica en longitudes normales de 3.05 m y los diámetros más comunes ½ in, ¾ in 1 in, 1 ¼
in 1 ½ in 2 in, sin embargo se fabrica hasta un diámetro de 6 in.
Para calcular el diámetro de la tubería se utiliza la tabla 2.9 del anexo C, en la cual
dependiendo del calibre y la cantidad de conductores se toma el diámetro del ducto que más
convenga.
5.1.3. Brakers o interruptores
Estos brakers se calculan dependiendo de la corriente que van a administrar en el circuito. Por
ejemplo en al caso de la amasadora, la corriente es de 13.6, por lo tanto necesitaría un braker
de 13.6 Amperios, pero comercialmente se consiguen de 15 Amperios.
En la tabla número 26 se puede ver los brakers necesarios para cada uno de los equipos.
Tabla 26. Braker calculado para cada equipo
Servicio
Circuito
Amasadora
Formadora
Horno
Cuarto Frío
Empacadora
7,9,11
2,4,6
8,10,12
14,16,18
13,15,17
Corriente Corriente de Breaker
Nominal (A) Arranque (A)
(A)
10.9
10.9
8.2
13.6
5.4
Fuente: Autores
13.6
13.6
10.2
17.0
6.8
3x15
3x15
3x15
3x20
3x15
Instalaciones Industriales
44
5.2. ILUMINACIÓN
La iluminación es un factor importante en la prevención de accidentes, la rapidez con que se
percibe el peligro y la reacción consecuente, define la inmunidad o vulnerabilidad hacia los
accidentes.
Una iluminación adecuada aumenta al máximo la producción y reduce la ineficiencia y el
número de accidentes. Entre los defectos de la iluminación están el deslumbramiento, el reflejo
de un brillo intenso y las sombras.
Físicamente la iluminación es necesaria para la realización del trabajo; su concepción esta en
función de:
•
Las necesidades de la tarea.
•
Contraste entre la iluminación que requiere la tarea y el ambiente de trabajo.
•
Color conveniente en dispositivos de iluminación y superficies.
Proceso de cálculo:
Los cálculos de alumbrado determinan la clase, tipo, número y forma de distribución de las
luminarias que hay que instalar para iluminar una superficie determinada.
Se aplicará un método sencillo, el cual procede como sigue:
1. Es necesario saber el tamaño del área a iluminar.
2. Se fija el nivel de iluminación a obtener en el plano de trabajo, según las norma INVIMA
3075.
3. Se halla el índice del local, este índice es la relación que existe entre sus dimensiones y
la altura de montaje. Este índice se calcula con la siguiente fórmula:
Indice.de.local =
W ×L
h × (W + L )
donde:
W = Ancho del local (m.)
L = Largo del local (m.)
H = Altura techo (m.)
4. Se determina el sistema de alumbrado y el tipo de luminarias disponibles en el mercado.
5. Se determina el factor de utilización Fu y el factor de mantenimiento Fm. En toda
instalación de alumbrado, hay dos elementos de mantenimiento que son: depreciación
luminosa de la lámpara y pérdida por acumulación de polvo y suciedad sobre la
lámpara. Estos factores son suministrados por el fabricante de la luminaria.
6. Se calcula el flujo total ϕt a instalar (el que deben aportar las luminarias) mediante la
siguiente fórmula:
Instalaciones Industriales
45
ϕt =
E × L ×W
Fm × Fu
donde:
E = Nivel de iluminación en lux
W = Ancho del local (m.)
L = Largo del local (m.)
H = Altura techo (m.)
Fm = Factor de mantenimiento dado por el fabricante de la luminaria.
Fu = Factor de utilización dado por el fabricante de la luminaria.
7. Una vez calculado el flujo total ϕt, y como se conoce el flujo que aporta cada luminaria ϕi
(dado por el fabricante de la luminaria), se calcula el número de luminarias mediante la
fórmula:
N=
ϕt
ϕi
Muestra de cálculo:
1. Zona a iluminar: Oficinas L= 5.83 m.
W= 3.55 m.
H= 2.5 m.
Estas medidas fueron obtenidas del plano arquitectónico. Ver anexo D.
2. Nivel de iluminación según norma INVIMA 3075: 400 lx.
3.
Indice.de.local =
W ×L
= 0.88
h × (W + L )
4. Para las oficinas se escogió iluminación fluorescente de 4 tubos de 17W cada uno.
Cada tubo aporta 1.350 lúmenes. Por lo tanto ϕi = 4*1.350lm=5400 lúmenes/lámpara.
5. Factor de mantenimiento Fm = 1.00
Factor de utilización Fu = 0.51
6. El flujo total ϕt a instalar;
ϕt =
E × L ×W
= 16.232lm
Fm × Fu
7. El número de luminarias mediante la formula:
N=
ϕt
= 3lámparas
ϕi
Instalaciones Industriales
46
Tabla 27. Número de Lámparas calculadas
AREA
Baños
Mujeres
Baños
Hombre
Corredor
Oficinas
Baño
Oficina
Bodega
Materia
Prima
Despachos
Control
Calidad
Producción
1
Producción
2
Almacén
L (m)
W H
Índice Tipo de
#
E
Fu Fm
(m) (m)
Local Lámpara
B/Lámpara
ϕt
Lumen/
#
Bombillo lámparas
3.46
2
2.5 150 0.51
2
0.51 1
2
2035.3
700
1
3.46
2
2.5 150 0.51
2
0.51 1
2
2035.3
700
1
17.77 2.34 3 220 0.69
5.83 3.55 2.5 400 0.88
3
6
0.83 1
0.51 1
2
4
11021.7
16232.5
600
1350
9
3
2.51 2.5 2.5 150 0.50
5
0.51 1
1845.6
1350
1
9.7
3 220 0.86
4
0.51 1
2
14645.1
1350
5
5.26 3.55 3 220 0.71
4
0.51 1
2
8055.0
1350
3
3.47 3.55 3 500 0.58
4
0.51 1
2
12077.0
1350
4
15.28 9.7
3 600 1.98
6
0.83 1
4
107144.1
1350
20
8.65 6.55 3 600 1.24
6
0.83 1
4
40957.2
1350
8
8.5
4
0.51 1
Fuente: Autores
2
11000
1350
4
3.5
3
3 220 0.74
5.3. INSTALACIONES HIDRÁULICAS
Teniendo en cuenta el sector de ubicación de la bodega (Toberín), se debe conocer la presión
en la red de servicio público, y es de 15 metros columna de agua (m.c.a.), dato obtenido con la
empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá sector norte parte baja y la cual garantiza
una presión uniforme en la red, además el fluido en la tubería es agua potable libre de
contaminaciones físicas, químicas y bacteriológicas por lo tanto es apta para el consumo
humano.
Para poder predimensionar el diámetro de la tubería de la red interior de la bodega, se debe
establecer con exactitud las siguientes condiciones, de acuerdo con el método aplicado
llamado FACTORES DE SIMULTANEIDAD.
1. La demanda máxima de agua o gasto instantáneo que se puede presentar si todos los
aparatos o salidas están funcionando al mismo tiempo, es decir caudal máximo (Qmáx).
2. El número de aparatos (artefactos sanitarios y otras salidas)
3. Cálculo del factor de simultaneidad.
4. La demanda máxima probable, es la demanda máxima por su factor de simultaneidad,
es decir ( Qprobable)
5. Longitud del tramo de tubería.
6. Listado de accesorios que requiere el ramal.
Instalaciones Industriales
47
7. Calcular el diámetro teórico.
8. Aproximar al diámetro real teniendo en cuenta las limitaciones de velocidad y pérdida de
carga.
9. Una vez se halla calculado el diámetro real se halla la velocidad real y así calcular las
perdidas del ramal por fricción y por accesorios.
5.3.1. Cálculo del diámetro de la red interna
En esta parte se explicará como se realizan los pasos para el cálculo del diámetro de la red
interna de la bodega
1. Cálculo de la demanda máxima de agua ( Qmáx): el proceso de producción de bizcochos
de achira no requiere agua, por lo tanto se debe tener en cuenta solo los accesorios
requeridos para la planta, algunas normas existentes para este tipo de industrias se
recomiendan lo siguiente (INVIMA 1500):
•
La dotación de agua para consumo humano es de 80 litros por empleado, por cada
turno de 8 horas o fracción
•
Instalar 1 lavamanos y 1inodoro, para un número de operarios hombres de 1 a 15
•
Instalar 1 lavamanos y 1inodoro, para un número de operarias mujer de 1 a 10
•
El caudal para accesorios y salidas es de 0.15 L/s para inodoro tanque, 0.2 L/s para
lavamanos, 0.25 para salida.
• La presión requerida por accesorios o salida es de 2 metros columna de agua.
De acuerdo con el número de operarios se obtiene la cantidad de accesorios para los baños de
la planta. Ver plano arquitectónico anexo D.
Tabla 28. Número de accesorios
Zona
Baño Oficinas
Baño hombres
Baño mujeres
No.
Operarios
3
5
3
Inodoros Lavamanos
1
1
1
1
1
1
Fuente: Autores
Además de estos accesorios, está diseñada una salida para el lavado de equipos y un
lavamanos en la zona de producción.
Para iniciar el cálculo del diámetro de la tubería se debe conocer el número de aparatos en el
tramo, para este caso el tramo E-D (ver plano hidráulico anexo D), este tiene un lavamanos el
cual debe tener un caudal de 0.2 L/s y una presión de 2 metros columna de agua, por lo tanto
Qmáx= 0.2 L/s
2. Número de aparatos: en este ramal se tiene un solo aparato (lavamanos).
Instalaciones Industriales
48
3. Cálculo del factor de simultaneidad (F): el factor de simultaneidad se expresa por la
siguiente ecuación:
F=
Qmax probable
Qmax posible
El factor de simultaneidad se calcula en función del número de aparatos usados el la red,
para este caso se debe calcular el factor de simultaneidad para aparatos comunes e
instalación tipo colectivo, y se calcula así:
F=
1
1 + LOGn
Donde n es el número de aparatos, por lo tanto para el tramo E-D el factor de simultaneidad
es 1.
4. Demanda máxima probable (Qmax probable): de acuerdo con la relación del factor de
simultaneidad el caudal probable será:
Qmax probable = F * Qmax posible
L
L
Qmax probable = 1 * 0.2 = 0.2
s
s
5. Longitud del tramo de tubería: para el tramo E-D se debe tener en cuenta la suma de la
longitud horizontal y la longitud vertical, para este tramo es de 18.29 m de longitud
horizontal y 0.7 m de longitud vertical para una longitud total de 18.99 m.
6. Listado de accesorios que requiere el ramal: para el E-D se tienen 3 codos y 1 válvula
globo.
7. Calcular el diámetro teórico: para calcular este se tiene la siguiente ecuación de caudal:
Q = A *V =
π * D2
* V *1000
de donde
4
Q= caudal máximo probable ( Qmáx probable) (L/s)
A= área de sección transversal del flujo (m2)
D = diámetro interno teórico ( m)
V = velocidad del fluido (m/s)
D=
4Q
1000 * π * V
Para el tramo E-D tenemos
D=
4 * 0 .2 L / s
= 0.0113m
1000 * π * 2m / s
Este diámetro es teórico, pero con la aproximación suficiente para tener una estimación inicial
de los diámetros requeridos, que sirve para el predimensionamiento de redes interiores,
basados en el caudal y la velocidad.
Se calcula el diámetro requerido de la tubería teniendo presente las limitaciones establecidas
para la velocidad del fluido, velocidad máxima = 2 m / s hasta tuberías con diámetros de 2 ½”.
Para el diseño definitivo de la tubería, exige la aplicación de las tablas suministradas por el
fabricante, ver anexo E. Esto significa que una vez calculado el diámetro teórico, se selecciona
directamente el diámetro real de la tubería a instalar, y así se podrán calcular las pérdidas en la
red por fricción y por accesorios. Para este caso el fabricante escogido es TUBOTEC S.A.
Instalaciones Industriales
49
empresa que produce tubos y accesorios de PVC marca Colmena, teniendo estos tubos las
siguientes especificaciones y así poder tener el diámetro interno real.
El diámetro interior real se calcula así: D int .real = Dext. − 2 * espesor.de. pared
El diámetro teórico es de 0.0113 m por lo tanto el diámetro seleccionado será el de ½ es decir
0.0166 m.
Teniendo en cuenta los diámetros reales de la tubería se calcula la velocidad real ya que con
esta se estiman con mayor precisión las pérdidas de carga en la red por fricción y por
accesorios.
De la ecuación de caudal mencionada antes tenemos que la velocidad real será:
V =
4Q
1000 * π * D 2
de donde
V =
4 * 0.2
= 0.9241m / s
1000 * π * 0.0166 2
5.3.2. Cálculo de las pérdidas por carga
Las pérdidas de carga por fricción están en función del tipo de material de la tubería, y
depende de la velocidad del fluido, constante de rozamiento, diámetro de la tubería y la
longitud de la misma, se calcula la pérdida de carga unitaria resolviendo la ecuación:
J=
V 1.85
(0.355 * C )1.85 * D1.17
Donde:
J = pérdida de carga unitaria (m.c.a. / m)
V = velocidad real (m/s)
C = constante de rozamiento ( para PVC es 150)
D = diámetro real (m)
Por lo tanto reemplazando los valores para el tramo E-D tenemos
J=
0.92411.85
(0.355 *150)1.85 * 0.01661.17
= 0.0669m.c.a. / m
Para hallar la pérdida de carga (Hf) en el tramo E-D sin incluir accesorios, se debe multiplicar el
factor de pérdida de carga unitaria por la longitud del tramo.
Hf = J * L
de donde
Hf = 0.0669m.c.a / m. * 18.99m = 1.2703m.c.a
Las pérdidas de carga por accesorios en la tubería se calculan de la siguiente forma:
V2
2g
Hm = pérdida de carga en el accesorio (m.c.a.)
Km = coeficiente de pérdida del accesorio
V = velocidad real en la tubería (m/s)
g = aceleración de la gravedad (m/s2)
Hm = Km
El coeficiente de pérdida del accesorio está tabulado y depende del diámetro de entrada del
mismo, la siguiente tabla muestra los coeficientes más comunes en la red de la red interna de
Instalaciones Industriales
50
la bodega.
Los demás cálculos serán repetitivos para cada una de las secciones de la red como se
muestra en la tabla 29.
Tabla 29. Resultados del coeficiente de pérdida para accesorios
Coeficiente de pérdida Km
½ pulgada
¾ pulgada
0.54
0.5
0.80
0.75
9.2
8.5
2.5
2.5
Accesorios
Tee
Codo
Válvula de globo
Válvula de cheque
Fuente: Autores
V2
, por lo
2g
tanto se toma un total de coeficientes de pérdida para cada sección, como la tubería
seleccionada es de ½ se debe multiplicar cada uno de los coeficientes de pérdida por el
número de accesorios y la sumatoria de estos por el factor en común.
Para calcular las pérdidas de carga por accesorios se tiene un factor en común
Para el tramo E-D tememos 3 codos y 1 válvula cheque, calculamos el total de coeficientes de
pérdida:
TK m = (3x0.80) + (1x9.2) = 11.6
La pérdida de carga por accesorios en esta sección sería:
Hm = 11.6
0.92412
= 0.5049m.c.a
2g
Las pérdidas totales de carga (Htotal) es la suma de las pérdidas de carga por fricción y por
accesorios, por lo tanto para el tramo E-D será:
Htotal = Hf + Hm = 1.2703 + 0.5049 = 1.775m.c.a.
Los demás cálculos son repetitivos y se aplican con la misma secuencia. Ver tabla 29.
Tabla 30. Resultados del coeficiente de pérdida de carga total
#
Fact.
Q
Q
Apar. Simult. Posib. Prob.
Tramo
L
Accesorios
(m)
(L/S) (L/S)
Diám. Diám. Diám. Total Veloc.
Codo Tee
E-D
1
1.00
0.20
0.20 18.99
3
3
Valv. Valv. Teórico
Globo Cheq.
(Pulg.)
(m/s)
1
1
1
0.77
0.45
0.35 2.11
0.68
0.65
0.44 10.10
C-B
5
0.59
1.00
0.59 6.95
2
2
1
1
B-B1
4
0.62
0.70
0.44 9.27
3
2
B1-B2
2
0.77
0.30
0.23 2.06
4
1
B-A
9
0.51
1.50
0.77 2.36
A1-B'
9
0.51
1.50
0.77 6.72
3
1
1
Htot
(m)
1
2
3
Hm
Real (mca/m) (mca) (mca) (mca)
0.0113 0.0166
D-C
Hf
Comerc. Km
1
D-D1
2
(m)
J
Real
1/2
11.6 0.9241 0.0669 12.703 0.5049 1.775
0.0148 0.0166
1/2
12.1 15.982 0.1843 0.3888 15.804 1.969
0.0167 0.0218
3/4
9
0.0194 0.0218
3/4
11 15.726 0.1298 0.9023 13.865 2.289
11.757 0.0758 0.7656 0.6341 1.400
0.0167 0.0218
3/4
11.8 11.674 0.0748 0.6935 0.8162 1.510
0.0121 0.0166
1/2
3.74 10.654 0.0870 0.1793 0.2164 0.396
0.0221 0.0218
3/4
12.5 20.508 0.2122 0.5007 26.794 3.180
0.0221 0.0218
3/4
1.5 20.508 0.2122 14.257 0.3215 1.747
Fuente: Autores
Instalaciones Industriales
51
5.3.3. Cálculo del sistema de suministro por presión
Además del predimensionamiento de los diámetros de la tubería, la red interna de la bodega
debe cumplir con los requerimientos de presión en cada uno de los aparatos o salidas para que
estos funcionen correctamente.
1. Presión disponible a la entrada de la red : 15 m.c.a.
2. Perdidas totales de carga (Htot) : 3.18 m.c.a. tramo B-A
(ver tabla 30)
3. Presión en el punto B-A: 15 – 3.18 = 11.82 m.c.a. que será la presión disponible para el
tramo B1-B2.
4. Como la presión en el punto B-A es de 11.82 m.c.a y la requerida es de 2 m.c.a, dicha
presión es aceptada.
Se calculan las presiones para cada uno de los tramos de la red, ver tabla 30.
Tabla 31. Presión mínima requerida por tramo
Tramo
E-D
D-D1
D-C
C-B
B-B1
B1-B2
B-A
Presión Presión mínima
requerida
ACEPTADO
disponible
(mca)
(mca)
6,36
2
SI
6,16
2
SI
8,13
2
SI
9,53
2
SI
10,31
2
SI
9,91
2
SI
11,82
2
SI
Fuente: Autores
5.3.4. Cálculo del sistema de suministro por gravedad
La distribución puede ser directa a cada uno de los aparatos mediante los equipos
mencionados o por descarga del tanque elevado, para este caso la bodega tiene un tanque
elevado a una altura de salida de 9.5 m, se debe tener un tanque de almacenamiento en la
bodega para abastecer la red en caso de que no se alimente directamente de la red pública.
Como la parte física de la bodega se está rediseñando en su red hidráulica, se revisará la
presión de los accesorios y salidas hasta el aparato crítico, en la bodega es el punto de lavado
D1 (ver plano hidráulico anexo D), teniendo en cuenta que la alimentación será la red de salida
del tanque por lo tanto la presión disponible será de 9.5 m.c.a. y se calcula la presión
disponible en cada punto así:
1. Presión disponible a la entrada de la red : 9.5 m.c.a.
2. Pérdidas totales de carga (Htot) : 1.747 m.c.a tramo (ver tabla 29)
3. Presión en el punto A1-B´: 9.5 – 1.747 = 7.753 m.c.a. que será la presión disponible
para el tramo C-B, como la presión requerida es de 2 m.c.a, dicha presión es aceptada.
Instalaciones Industriales
52
Se calculan las presiones para cada uno de los tramos de la red, ver tabla 32.
Tabla 32. Presiones por suministro de gravedad
Presión Presión Mínima
ACEPTADO
Tramo Disponible Requerida
(mca)
(mca)
D-D1
2.10
2
SI
D-C
4.06
2
SI
C-B
5.46
2
SI
A1-B`
7.75
2
SI
Fuente: Autores
Como la presión requerida es menor que la presión disponible en cada uno de los puntos, se
puede asegurar que los accesorios funcionaran correctamente es decir tendrá un adecuado
suministro con la alimentación por gravedad y directamente del servicio público.
6. INVERSIÓN EN EQUIPOS E INSTALACIONES
En este capítulo se presenta el valor de adquisición de los equipos, instalaciones industriales y
acondicionamiento de la bodega necesarias para lograr el montaje de la planta productora de
bizcochos de achira, cumpliendo con el decreto 3075 de 1997 (Cáp. I y II) del INVIMA. .
6.1. VALOR DE ADQUISICIÓN DE LOS EQUIPOS
La selección de los equipos se realizó en la sección 3.3. basado en esto y en la información
brindada por fabricantes a través de catálogos y cotizaciones (Ver anexo A), se presenta un
análisis de los costos de los equipos.
Tabla 33. Valor de adquisición de los equipos
EQUIPO
AMASADORA
FORMADORA
HORNO DE 18
BANDEJAS
EMPACADORA
CUARTO FRIO
Cantidad de
Valor
Equipos
1
$ 7.468.103
1
$ 17.280.000
1
$ 67.961.750
1
1
TOTAL
$ 18.000.000
$ 4.360.000
$115.069.853
Fuente: cotizaciones de distribuidores y fabricantes.
6.2. VALOR DE LAS INSTALACIONES INDUSTRIALES
El resultado de este valor está directamente relacionado con las características de
funcionamiento de la planta productora de bizcochos de achira. Para esto se realizó el cálculo
del área de la planta industrial, teniendo en cuenta la capacidad a instalar, dimensiones de los
equipos y requerimientos de producción.
53
Inversión en Equipos e Instalaciones
54
6.2.1. Instalaciones eléctricas
Para llevar a cabo el análisis de los costos se comenzará por la instalación eléctrica. Se
realizaron los cálculos en donde se obtuvieron los calibres de los cables, diámetros de tubería
y accesorios para esta instalación.
En la instalación eléctrica se tiene la red para motores y para la iluminación de la planta, por lo
tanto en las siguientes tablas se observará los requerimientos para dicha instalación. La red de
las instalaciones se puede observar en los planos. Ver anexo D.
Tabla 34. Valor de la tubería eléctrica
Diámetro Longitud Valor Total
(in)
(m) Unitario
Servicio
Iluminación
Motores
1/2
1 1/4
1/2
151,75 $ 1.871 $ 283.924
19,69 $ 5.246 $ 103.294
52,54 $ 1.871 $ 98.302
TOTAL $ 485.520
Fuente: cotizaciones de distribuidores y fabricantes.
Tabla 35. Valor del Alambre
Servicio Calibre
Iluminación
Motores
12
12
2
Longitud Valor
Total
(m)
Unitario
432,79
$ 400 $ 160.000
206,10
$ 400 $ 160.000
59,07 $ 3.900 $ 230.373
$ 550.373
Fuente: cotizaciones de distribuidores y fabricantes.
Tabla 36. Valor de las tomas e interruptores
Cantidad
Tomas Trifásicas
Interruptores Sencillos
29
14
Valor
Total
Unitario
$ 1.500 $ 43.500
$ 2.900 $ 40.600
$ 84.100
Fuente: cotizaciones de distribuidores y fabricantes
Inversión en Equipos e Instalaciones
55
Tabla 37. Valor de las luminarias
Tipo de Número
Valor
Lámpara
Total
de
Unitario
Lámparas
II III IV V VI
1
$ 66.783 $
66.783
BAÑOS MUJER X
1
$ 66.783 $
66.783
BAÑOS HOMBRE X
9
$ 209.065 $ 1.881.585
CORREDOR
X
Área
OFICINAS
BAÑO OFICINA
BODEGA MP
DESPACHOS
CONTROL CAL
PRODUCCIÓN 1
PRODUCCIÓN 2
ALMACÉN
X
X
X
X
X
X
X
X
3
1
5
3
4
20
8
4
$ 146.019 $ 438.057
$ 99.828 $
99.828
$ 123.786 $ 618.930
$ 123.786 $ 371.358
$ 123.786 $ 495.144
$ 146.019 $ 2.920.380
$ 146.019 $ 1.168.152
$ 123.786 $ 495.144
TOTAL $ 8.622.144
Fuente: cotizaciones de distribuidores y fabricantes
6.2.2 Instalaciones hidráulicas
En la instalación hidráulica se tendrá en cuenta la tubería necesaria y los accesorios para la
red calculada. Ver plano anexo D.
Tabla 38. Valor de la tubería y accesorios hidráulicos
Accesorios
Tubería
Diámetro Longitud Valor
Valor
Valor
Válvula
Valor
Válvula Valor
codo
tee
(in)
(m)
Unitario
Unitario
Unitario Globo Unitario Cheque Unitario
TOTAL
1/2
23,16
$ 5.402
10
$ 134
2
$ 175
2
$ 6.137
0
0
$139.074
3/4
35,40
$ 7.541
7
$ 253
8
$ 355
4
$ 6.984
1
$ 8.500
$ 307.998
TOTAL
Fuente: cotizaciones de distribuidores y fabricantes
$ 447.073
Inversión en Equipos e Instalaciones
56
Tabla 39. Valor de los aparatos hidráulicos
APARATO
Valor
Unitario
Cantidad
Total
Sanitarios
3
$
125.000 $
375.000
Lavamanos
Conjunto de llaves
Tanque plástico 2000 lt.
Válvula flotador
5
5
1
1
$
32.759 $
$
16.810 $
$
258.534 $
$
24.569 $
$
TOTAL
163.795
84.050
258.534
24.569
905.948
Fuente: cotizaciones de distribuidores y fabricantes
6.3. ACONDICIONAMIENTO DE LA BODEGA
La edificación debe ser diseñada y construida de manera que proteja los ambientes de
producción, e impida la entrada de polvo, suciedades u otros contaminantes, así como del
ingreso y refugio de plagas y animales domésticos.
Para el correcto funcionamiento de la planta son necesarias obras civiles, las cuales se
muestran en la tabla 40. Estas obras cumplen con el decreto 3075 de 1997 (Cáp. I y II)
INVIMA.
Tabla 40. Valor del acondicionamiento de la bodega
Área
(m2) Valor Unitario
Total
21,06 $ 151.000 $ 3.180.060
Oficinas
6,28 $ 191.000 $ 1.198.525
Baño Oficina
7,00 $ 191.000 $ 1.337.000
Baño Mujeres
7,00 $ 191.000 $ 1.337.000
Baño Hombres
18,67 $ 151.000 $ 2.819.623
Despachos
Control de Calidad 12,32 $ 151.000 $ 1.860.094
47,15 $ 151.000 $ 7.118.895
Bodega M.P
25,95 $ 151.000 $ 3.918.450
Almacén
420
$ 72.000 $ 30.240.000
Cielo raso
TOTAL
$ 53.009.647
Fuente: cotizaciones de distribuidores y fabricantes
6.4 INVERSIÓN TOTAL EN EQUIPOS E INSTALACIONES
La inversión en equipos, instalaciones industriales y acondicionamiento de la bodega
necesarias para lograr el montaje de la planta productora de bizcochos de achira, es de $
179.174.658, como las cotizaciones son del año 2001, se ajustaran los valores al 2002 de
acuerdo a la inflación actual, para una inversión total de $ 193.508.630.
Inversión en Equipos e Instalaciones
57
Tabla 41. Valor de la inversión total en equipos e instalaciones
INVERSIÓN
Equipos
Tubería Eléctrica
Alambre
Tomas e Interruptores
Luminarias
Tubería y Accesorios
Hidráulicos
Aparatos Hidráulicos
Acondicionamiento de la
bodega
SUBTOTAL
Ajuste inflación 2002 (8%)
TOTAL
$
$
$
$
$
Valor
115.069.853
485.520
550.373
84.100
8.622.144
$
447.073
$
905.948
$ 53.009.647
$ 179.174.658
$ 14.333.972
$ 193.508.630
Fuente: cotizaciones de distribuidores y fabricantes
La evaluación de la inversión se basa en los equipos e instalaciones para el montaje de la
planta productora de bizcochos de achira; se debe tener en cuenta que existen muchas otras
variables que no son evaluadas en este proyecto y que los valores estimados pueden ser
flexibles de acuerdo con las decisiones tomadas por la empresa.
CONCLUSIONES
Para el montaje de la planta de producción, no sólo es importante pensar en
el espacio como tal, sino en la adecuada utilización de los espacios. Para la
planta productora de bizcochos de achira es necesaria una bodega de 281.81
m2. Los cálculos para determinar esta área, se basaron en el tamaño de la
zona de producción, la zona de pasillos, bodega de materia prima y otra
áreas.
Mediante la distribución en planta se determinó una ordenación adecuada de
las áreas de trabajo y los equipos, de manera que sea la más económica,
productiva y satisfactoria para los empleados. Se concluyó que la forma de la
línea de producción optima en planta, tiene una forma en U, la cual cuenta
con mejores ventajas para este tipo de proceso por lotes. Los equipos fueron
ubicados de una secuencia lógica dentro del proceso, desde la recepción de
las materias primas y demás ingredientes, hasta el empaque y embalaje del
producto terminado.
La tecnología que se presentó para ser implementada en la planta productora
de bizcochos de achira, tiene unas especificaciones técnicas que permiten
lograr los volúmenes de producción, características y calidad del producto
deseados.
Los equipos que se escogieron según las características y volúmenes de
producción fueron: Amasadora (80 Kg), Formadora (50-60 Kg/h), Horno ( 18
bandejas), Empacadora (400 paquetes/h). La inversión requerida para estos
equipos fue de $115.069.853.
Se determinaron las instalaciones eléctricas, hidráulicas y de iluminación
necesarias para el funcionamiento de la planta productora de bizcochos de
achira, bajo la idea de satisfacer las necesidades de cada puesto de trabajo.
Para realizar la distribución de las instalaciones industriales en la planta, se
tomaron puntos estratégicos, para minimizar costos y riesgos, y maximizar el
aprovechamiento de dichas instalaciones, cumpliendo las normas que
estipula el decreto 3075 de 1997 (Cáp. I y II) del INVIMA.
La inversión estimada en equipos e instalaciones es de $193.508.630, es un
valor que se considera bajo en comparación con otros proyectos o empresas
productivas.
.
BIBLIOGRAFÍA
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CHARLEY, Helen. 1991. Tecnología de alimentos. Procesos físicos y químicos en la
elaboración de alimentos. Addison Wesley. Iberoamericana.
Decreto 3075 .1997. INVIMA. CAP I Y II
FOLEY, Joseph. 1991. Fundamentos de instalaciones eléctricas. Mc Graw
Hill. México
Folletos informativos de Luminex, Bticino Manual Técnico de PAVCO. 2002.
Ferretería REINA, Manuales y Asesorías técnicas
GOMEZ, M.1993. Practica de la elaboración de pan. Talleres piloto.
Instituto de investigaciones tecnológicas (I.I.T) 1969. Achira posibilidades de su
cultivo y aprovechamiento industrial en Colombia.
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Manual técnico COVAL COMERCIAL S.A. 2002.
MELGUISO, S. 1975. Fundamentos de hidráulica e instalaciones en las
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Normas técnicas colombianas NTC (3228). Industrias alimenticias de almidones de
Achira. ICONTEC.
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SENA, Manual de instalaciones hidráulicas y sanitarias.
Wong, D. 1995. Química de los alimentos, mecanismos y teoría. Editorial Acribia
S.A. Zaragoza. España.
www. Memltda.com
www. philips.com.
ANEXO A
FICHAS TÉCNICAS Y COTIZACIONES DE LOS EQUIPOS
ANEXO B
TABLA 2.19. FACTORES DE CAIDA DE TENSIÓN UNITARIA
ANEXO C
TABLA 2.9. CANTIDAD DE CONDUCTORES ADMISIBLES EN
TUBERÍA CONDUIT
ANEXO D
PLANOS
ARQUITECTÓNICO
AREA MAQUINAS
AREA OPERARIOS
AREA
MANTENIMIENTO
Zona
de
productos
formados
AREA OTRA
MAQUINA
Formadora
AREA CORREDOR
Zona
de
Amasados
Amasadora
Bodega
matería
Prima
Cuarto
Frío
Baño
vestier
mujeres
Corredor
Horno
Central
Zona
de
enfriamiento
Corredor
Corredor
Central
Control
de
Calidad
Almacen
Empacadora
Zona
de
empaque
Almacenamiento
HIDRÁULICO
Bodega
producto
terminado
Despachos
Oficinas
Baño
vestier
hombres
B2
Amasadora
Formadora
E
Bodega
matería
Prima
B1
Horno
Cuarto
Frío
Corredor
Bodega
producto
terminado
Control
de
Calidad
Almacen
Empacadora
A1
Despachos
A'
LAVADO
D
D1
B
A
B'
P A = 15 m c a
C
ILUMINACIÓN
4
3
3
3
2
2
2
X
X
X
X
X
X
4
4
X
1
4
4
2
2
1
2
X
X
X
X
X
X
X
4
X
3
3
3
3
3
3
3
X
1
3
3
3
S1
S1
1
S1
X
S1
X
X
X
1
X
1
X
X
X
4
X
X
1
1
1
1
X
3
S1
3
3
3
3
3
3
X
S1
1
X
1
X
S1
X
3
3
X
X
X
3
2
X
4
4
1
X
X
X
4
X
X
4
S1
X
1
1
S1
2
X
1
1
X
1
S1
X
X
X
4
X
4
4
S1
2
2
2
2
X
X
S1
1
1
1
1
X
2
X
X
X
2
S1
4
4
X
X
X
4
4
X
X
X
1
X
X
X
X
X
X
4
3
3
2
X
2
2
2
X
S1
X
MOTORES
12,67
13,47
11,21
8,1
Amasadora
Bodega
matería
Prima
0,98
M 5
circuito 13,15,17
3 No. 12 ø 1/2"
1,34
3,71
Formadora
3,5
9 No. 12 ø 1/2"
M1
1,99
M 2
4,03
circuito 7,9,11
3 No. 12 ø 1/2"
CCM2
circuito 2,4,6
3 No. 12 ø 1/2"
circuito 8,10,12
3 No. 12 ø 1/2"
CCM1
3 No. 2 ø1 1/4"
Horno
3 No. 2 ø1 1/4"
5,03
13,32
10,1
Corredor
7,42
M 3
4,45
8,75
14,72
10,52
3
Empacadora
Control
de
Calidad
circuito 14,16,18
3 No. 12 ø 1/2"
Bodega
producto
terminado
3,55
Almacen
Despachos
M4
13,76
42
M 2
CONVENCIONES
MOTOR
CONTROL DEMOTORES
TUBERIASUBTERRANEA
CAJATRIFASICA
ANEXO E
TABLAS DE TUBOTEC
ANEXO F
TIPO DE ILUMINARIAS
ANEXO G
COTIZACIONES DE LAS ILUMINARIAS
ANEXO H
COTIZACIONES DE LAS INSTALACIONES ELECTRICAS
ANEXO I
COTIZACIONES DE LAS INSTALACIONES HIDRÁULICAS
ANEXO J
COTIZACIONES PARA EL ACONDICIONAMIENTO DE LA BODEGA