UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA …148.206.53.84/tesiuami/UAMI10220.pdf · Síntesis química...

Homoláctyc de México SA de CV

Calle Periférica, Esq. Libramiento, Calpulalpan, Ciudad Sahagún, Edo. de Hidalgo TEL/FAX: 57819417 E-Mail: [email protected]

I.1

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA

IZTAPALAPA

C. B. S.

LICENCIATURA EN ING. BIOQUÍMICA INDUSTRIAL

PRODUCCIÓN DE ACIDO LÁCTICO A PARTIR DE EFLUENTES LACTEOS

INTEGRANTES: GARCIA MARTINEZ JULIETA MATRICULA: 96334766

MORENO DELGADILLO MARIA ALICIA MATRICULA: 90236329 ASESORES: ARTEAGA MARTINEZ MARIO RICARDO MORAN SILVA ALEJANDRO MORGAN SAGASTUME JUAN MANUEL RAMÍREZ ROMERO MARCO ANTONIO GERARDO

ABRIL DE 2001.

Av. San Rafael Atlixco # 186 Col. Vicentina C.P. 09340

Del. Iztapalapa, México D.F.



I.2

INDICE RESUMEN EJECUTIVO CAPITULO I. GENERALIDADES 1.1. Objetivo General 1.1.1. Objetivos Particulares 1.2. Justificación 1.3. Introducción 1.4. Antecedentes 1.5. ¿ A quién va dirigido ? 1.6. Bibliografía

I.2I.2I.2I.2I.3I.4I.4

CAPITULO II. EL PRODUCTO 2.1. Especificaciones del producto 2.1.1 Propiedades Físicas 2.2. Vida útil 2.3. Necesidad a cubrir 2.4. Usos 2.5. Sustitutos 2.6. Normas de calidad 2.7. Envase 2.8. Presentación 2.9 Marca y Etiqueta 2.10. Código de barras 2.11. Etiqueta y marca 2.12. Bibliografía

II.2II.2II.2II.2II.2II.2II.3II.3II.3II.3II.4II.5II.5

CAPITULO III. ANALISIS DE LA OFERTA Y DEMANDA 3.1. Análisis del mercado 3.2. Segmentación del mercado 3.3. Mercado potencial 3.4. Demanda 3.5. Análisis de la oferta 3.6 Cuantificación de la oferta 3.7 Balance Oferta-Demanda 3.8 Discusión y conclusión 3.9. Bibliografía

III.2III.2III.2III.2III.3III.3III.4III.4III.4

CAPITULO IV. DISTRIBUCIÓN 4.1. Canal de distribución 4.2. Cartera de clientes

IV.2IV.2



I.3

CAPITULO V. TAMAÑO DE PLANTA 5.1 Tamaño de la planta 5.2 Características de la micro, pequeña y mediana industria 5.3 Tamaño de la industria 5.4 Disponibilidad de la materia prima 5.5 Economía a escala 5.6 Balance de tiempos y movimientos 5.7 Diagrama de Gantt 5.8 Método de redes para el control de proyectos 5.9 Bibliografia.

V.2V.2V.3V.3V.3V.3V.5V.7V.9

CAPITULO VI LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA 6.1 Localización de la planta 6.1.1 Macrolocalización 6.1.1.1 Caracteristicas de los estados a evaluar 6.1.1.2 Estado de Zacatecas 6.1.1.3 Estado de Hidalgo 6.1.1.4 Distrito Federal 6.1.1.5 Estado de México. 6.1.2 Microlocalización 6.2 Bibliografía.

VI.2VI.3VI.3VI.3VI.3VI.4VI.4VI.7

VI.12

CAPITULO VII DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA 7.1. Distribución de la planta 7.2. Organización empresarial 7.3 Forma jurídica de la empresa 7.4 Estructura organizacional 7.5 Organigrama 7.6 Bibliografía

VII.2VII.2VII.2VII.3VII.4VII.5

CAPITULO VIII. SELECCIÓN DE PROCES0

8.1. Selección de proceso 8.1.1. Diagrama de bloques A 8.1.2. Diagrama de bloques B 8.1.3. Diagrama de bloques C 8.1.4. Matriz de selección del proceso 8.1.4.1. Descripción del proceso 8.2. Selección de tecnología 8.2.1. Matrices para la selección de equipo 8.2.1.1. Selección del equipo separador de biomasa 8.2.1.1.1. Matriz de selección para la separación de biomasa 8.2.1.2. Selección de membrana 8.2.1.2.1. Matriz de selección de membrana 8.2.1.3. Selección de equipo para regeneración de ácido láctico 8.2.1.3.1. Matriz de selección de equipo para regeneración de ácido láctico 8.2.1.4. Selección de membrana para el elctrodializador 8.2.1.4.1. Matriz de selección de membrana para el electrodializador 8.3 Bibliografía

VIII.2VIII.2VIII.3VIII.4VIII.5VIII.5VIII.6VIII.6VIII.6VIII.7VIII.7VIII.8VIII.8VIII.8VIII.8VIII.9

VIII.10



I.4

CAPITULO IX. BALANCES DE MASA 9.1 Balances de masa 9.2 Balances de masa del fermentador 9.3 Balances de masa en la columna de ultrafiltración 9.4 Balances de masa en el conector TEE 9.5 Balances de masa en el electrodializador 9.6 Balances de masa en el evaporador

IX.2IX.3IX.4IX.5IX.6

CAPITULO X BALANCES DE ENERGIA 10.1 Balances de energia 10.2 Balance de energía en el tanque F210 10.2.1 Calentamiento 10.2.2 Enfriamiento 10.3.1 Balance de calor 10.4 Generadores de vapor 10.4.1 Capacidad de calderas

X.2X.2X.2X.3X.4X.4X.5

CAPITULO XI PROCEDIMIENTOS DE BASES DE DISEÑO CAPITULO XII HOJAS DE DATOS CAPITULO XIII MEMORIAS DE CALCULO CAPITULO XIV. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 14.1. Tratamiento de aguas residuales 14.2. Constituyentes de las aguas residuales 14.3. Métodos analíticos 14.4. Conformación conceptual del tren de tratamiento 14.4.1. Pretratamiento y tratamiento primario 14. 4. 2. Tratamiento secundario convencional 14. 4. 2. 1. Digestión anaerobia 14. 4. 2. 2. Fosas sépticas 14. 4. 2. 2. 1. Diseño de fosa séptica 14. 4. 2. 3. Digestión aerobia 14. 4. 2. 3. 1. Filtros percoladores 14. 4. 2. 3. 2. Diseño de filtro percolador 14. 4. 2. 4. Tanque de sedimentación secundaria 14. 4. 2. 4. 1. Diseño de sedimentador 14. 4. 3. Tratamiento terciario o avanzado 14. 4. 4. Disposición final de los lodos 14.4.4.1. Mezclado del fango 14.4.4.2. Almacenamiento del fango 14. 4. 4. 3. Espesado por gravedad 14.4.4.4. Estabilización y acondicionamiento con cal 14.4.4.5 Compostaje por pila estática aireada 14.4.5. Diagrama de bloques del tratamiento de aguas residuales 14.4.6. Diagrama de flujo del tratamiento de aguas residuales 14.4. 7. Diagrama de flujo del tratamiento de lodos 14.5. Normas 14.6. Bibliografía

XIV.2XIV.2XIV.2XIV.3XIV.3XIV.4XIV.4XIV.5XIV.6XIV.6XIV.6XIV.7XIV.8XIV.8XIV.8XIV.9XIV.9XIV.9

XIV.10XIV.10XIV.10XIV.11XIV.12XIV.13XIV.14XIV.14



I.5

CAPITULO XV ANÁLISIS ECONOMICO FINANCIERO 15 Análisis Económico Financiero 15.1 Inversión Total 15.1.1 Inversión Fija 15.1.2 Capital de Trabajo 15.1.2.1 Componentes de la Inversión Fija 15.1.2.2 Inventario de Materia Prima 15.1.2.3 Inventario de Producto Terminado 15.1.2.4 Efectivo 15.2 Depreciaciones y Amortizaciones 15.3 Recursos Financieros 15.4 Costos Variables 15.4.1 Suministros de Operación 15.4.2 Mantenimiento y Operación 15.5 Costos Fijos de Inversión 15.5.1 Impuesto a la Propiedad 15.5.2 Seguro de la Planta 15.6 Costos Fijos de Operación 15.7 Gastos Generales 15.7.1 Gastos de Distribución y Ventas 15.7.2 Gastos Financieros 15.8 Precio de Venta 15.9 Presupuesto de Ingresos 15.10 Presupuesto de Egresos 15.11 Punto de Equilibrio 15.12 Estado de Resultados Pro forma 15.13 Flujo de Efectivo 15.14 Valor Presente Neto 15.15 Tasa Interna de Retorno 15.16 Bibliografía

XV.2XV.2XV.2XV.3XV.3XV.4XV.4XV.4XV.4XV.5XV.5XV.5XV.5XV.5XV.6XV.6XV.6XV.6XV.6XV.6XV.6XV.6XV.7XV.7XV.8XV.8XV.8XV.9XV.9



I.6



I.7

I GENERALIDADES



I.8

1.1 OBJETIVO GENERAL

Elaborar un estudio de mercado que tiene como meta final, la formulación del análisis de la rentabilidad técnica, económica, política y social de una planta productora de Acido Láctico.

1.1.1 OBJETIVOS PARTICULARES

• Aprovechar el desecho de lactosuero de las industrias queseras como fuente de materia prima. • Producir Acido láctico en cultivo continuo con recirculación de células. • Implementar el proceso de producción de Acido Láctico a través de tecnología que no se hace

aún en México. 1.2 JUSTIFICACION La producción y consumo de ácido láctico hoy en día representa una importante fuente económica, ya que el desarrollo de la tecnología para su procesamiento, estandarización y control en México han sido prácticamente nulos, debido ha esto se ha recurrido a importar volúmenes considerables de este producto. Por lo que este proyecto pretende incursionar en el mercado, proponiendo una alternativa biotecnológica que permite aprovechar los desechos y una tecnología que permite obtener un productividad alta de Acido láctico, pretendiendo así obtener un producto de calidad y con igual o menos precio al que se importa. 1.3 INTRODUCCION El ácido láctico puede ser obtenido por síntesis química o por medios biotecnológicos . Síntesis química parte de acetaldehído, el cual reacciona con HCN para obtener lactonitrilo, este compuesto se hidroliza a ácido láctico. Los procedimientos biotecnológicos para producción de Acido Láctico son basados tradicionalmente en la bioconversión de soluciones de azúcar por bacterias, pero recientemente el hongo Rhizopus oryzae fué también propuesto para la fermentación de ácido. Varias fuentes de carbono (incluyen glucosa, fructosa, sacarosa, lactosa y almidón), han sido usadas para este propósito y la modelación de las cinéticas de fermentación en cultivos por lotes o continuos han sido estudiados por varios autores. La fermentación láctica es anaerobia, pero los microorganismos utilizados son aerobios facultativos, lo cual hace innecesaria la exclusión estricta de aire. El caldo usualmente se agita suavemente para mantener el carbonato de calcio en suspensión. MICROORGANISMOS QUE PRODUCEN ACIDO LÁCTICO Es producido por numerosos microorganismos. Sin embargo, las especies más comúnmente utilizadas son las del género Lactobacillus, especialmente L. delbruecki, otra especies usadas son L.pentosus y L.bulgarixus.El hongo Rhizopus oryzae también es capaz de producir ácido láctico en un medio que contenga glucosa. La selección del microorganismo depende el carbohidrato fermentado L.bulgaricus, L.casei o Streptococcus lactis pueden utilizarse para fermentar leche o suero donde L.bulgaricus se ve favorecido. La producción obtenida con bacterias acidolácticas homofermentativas solo ha sido obtenida utilizando Rhizopus oryzae.



I.9

RUTA METABOLICA Lactosa = Galactosa + Glucosa Galactosa + ATP glucosa-1-fosfato + ADP + H+ 2(Glucosa +2Pi + 2ADP + 2 NAD+) 2(2piruvato +2ATP +2NADH + 2H+ + H2O) 2(2 lactato + 2 NAD+) FACTORES DE REGULACION El medio de fermentación utilizado contiene almidón hidrolizado, jarabes de dextrosa, glucosa, maltosa, lactosa o sacarosa como fuente de carbono. El contenido de un medio típico puede ser glucosa 120 g/L, germen malteado 3.75 g/L y (NH4)2HPO3 2.5 g/L. La fermentación se lleva a cabo entre 45-50°C, y el pH está en el lado de la neutralidad. Para mejores resultados se puede usar licor de sulfito, y puede burbujearse vapor para remover el dióxido de azufre y tratarse con álcalis para separar la lignina antes de la fermentación. Las bacterias acidolácticas tienen requerimientos nutricionales complejos, especialmente por vitaminas del grupo B. Estos requerimientos se cubren al enriquecer el medio con fuentes vegetales crudas, como el germen malteado. Sin embargo, debe cuidarse de no sobrecalentar los materiales de enriquecimiento durante el secado de tal manera que no pierdan su valor nutricional. La fermentación se lleva a cabo a temperaturas relativamente altas, cuando se usa L.delbrueckii es a 45°C, o más alto, usando L.bulgaricus a 45-50°C y usando L pentosus, L.casei o S.lactis la temperatura es sobre 30°C.El tiempo de fermentación comúnmente es de 5-10 días, pero controlando el pH a 6.3-6.5 por una continua neutralización con hidróxido de calcio, la fermentación completa de 12-13% de glucosa se lleva a cabo en 72 horas. El rendimiento comercial de la fermentación es del 93-95% de el peso de glucosa suministrada. La fermentación se considera completa cuando el contenido de azúcares reductores se acerca al 0.1%; el tiempo normal de fermentación es de 4-6 días. Al fin de la fermentación, el caldo es calentado a 83°C para destruir la bacteria Microorganismo Temperatura (°C) A. láctico formado

(g(540g glucosa) Glucosa convertida

(%) Lactobacillus casei 37 505 93 CULTIVO CONTINUO CON RECIRCULACION DE CELULAS. El fermentador continuo de tanque agitado llamado también quimiostato, ideal es aquel en donde el mezclado es perfecto, o sea que la concentración de cualquier variable (biótica y abiótica) es idéntica en cualquier punto del fermentador. CON RECIRCULACION. Este sistema permite inocular constantemente el fermentador, y así minimizar el efecto de perturbaciones. Además se puede operar el fermentador a más altas concentraciones de células y mejorar la productividad. 1.4 ANTECEDENTES El ácido láctico (ácido 2-hidroxipropanoico, ácido 2-propiónico) es un hidroxiácido orgánico . Primero fue producido comercialmente por Charles E. Avery en Littleton, Massachusetts, USA en 1891.La aventura no tuvo éxito al intentar una marca de lactato de calcio como un sustituto del tartárico en levadura en polvo. El primer éxito fue en 1894 al utilizar ácido láctico en la industria textil y producir niveles de 5000 kg al año básicamente en un 100%.



I.10

En 1942 en Estados Unidos la industria del cuero produjo alrededor de 2.7*106 Kg/año y fue consumido en un 20% en la industria de alimentos. Se intento utilizar ácido láctico en la industria de plásticos, pero no tuvo éxito a pesar de que reducía costos y aumentaba la pureza. En 1982, la producción de ácido láctico fue de 24-28*106 kg/año. Más del 50% del ácido láctico producido es usado en alimentos como acidulante y conservador. El resto fue utilizado en la industria farmacéutica o en otras industrias con numerosas aplicaciones. 1.5 ¿A QUIEN VA DIRIGIDO? Nuestro producto va dirigido a numerosas distribuidoras que generalmente lo importan para las diferentes industrias (alimenticia, química, farmacéutica, textiles etc). 1.6 BIBLIOGRAFIA

Arkinson, Biochemical Engineering and Biotechnology Handobook (1991) 2th edition. Stockton Press.USA pág. 246, 335, 336, 346-348, 1181-1183.

Bu´lock,John (editor). Basic Biotechnology.(1987). Academic Press. GB.pág 371,372. Vickroy,T.B. Lactic acid:Comprehensive Biotechnology.The principles, applications and

regulationes of biotechnology in industry, agriculture and medicine. (1985).Vol. 3 The practice of biotechnology in industry, agriculture and medicine .(1985). Vol. 3 The practice of biotechnology: current commodity products. Pergamon Press. GB. Pág 761-776.

Murray M.Y Comprehensive Biotechnology (1985)Vol. 3 Pergamon Press Pág 761-762 Kaiming Ye, Sha Jin, and Kazuyuki Shimizu. Performance Improvement of Lactic Acid

Fermentation By Multistage Extractive Fermentation. Journal of Fermentation and Bioegineering. Vol. 81, No. 3, 240-246. 1996.

Detlef Wilke. What Should and What Can Biotechnology Contribute to Chemical Bulk Production. FEMS Microbiology Reviews, 16 (1995), 89-100.

A.M.R.B. Xavier, L. M. D. Goncalves, J. L. Moreira, and M. J. T. Carrondo. Operational Patterns Affecting Lactic Acid Production in Ultrafiltration Cell Recycle Bioreactor. Biotechnology and Bioengineering. Vol. 45, pp 320-327 (1995)

IK-Keun Yoo, Ho Nam Chang, Eun Gyo Lee, Yong Keun Chang And Seun- Hyeon Moon.By-Product Formation in Cell Recycled Continuous Culture of Lactobacillus casei. Biotechnology Letters, Vol. 9, No. ·, March 1997, pp. 237-240.

Urs J Hänggi. Requirements on Bacterias Poliesters as Future Substitute For Conventional Plastics for Consumer Goods. FEMS Microbiology Reviews 16 (1995) 213-220.

Ho Nam Chang, IK- Keun Yoo and Beums Soo Kim. High Density Cel Culture By Membrane-Based Cell Recycle. Biotech. Adv. Vol. 12. Pp. 467- 487. 1994.



I.11

II EL PRODUCTO



I.12

2.1 ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO Pureza Min 85% Color Desde claro a ligeramente amarillo Cenizas Máx. 0.1% Calcio Máx 20 ppm Cloruro Máx 10 ppm Cianuro Máx 5 ppm Sulfatos Máx 10 ppm Metales Pesados Máx 5 ppm Plomo Máx 5 ppm Hierro Máx 5 ppm Arsénico Máx 1 ppm Ac. Cítrico, oxálico, fosfórico o tartárico Satisface la prueba del FCC Azúcares Reductores Satisface la prueba del FCC Pureza Isomérica Mínimo 95% L(+) 2.1.1 PROPIEDADES FISICAS Peso molecular 90.8 Punto de fusión D(+) o L(-) DL(varía con la composición)

52.8-54°C 16.8-33°C

Punto de ebullición DL 82°C a 0.5 mmHg 122°C a 14 mmHg

Constante de disociación (Ka a 25°C) 1.37x10-4 Calor de combustión(∆Hc) 1361 kJ mol-1 Calor específico (Cp a 20°C) 190 J mol-1 °C-| El ácido láctico (ácido 2-hidrox-ipropanoico. Ac. 2-hidroxipropiónico) es un hidroxiácido orgánico ópticamente activo, forma cristales incoloros monocíclicos cuando es puro; es soluble en todas las proporciones con agua y exhibe una baja volatilidad. En soluciones con más de 20% de ácido láctico, ocurre una semi-esterificación causada por los grupos funcionales hidroxilo y carboxilo. Puede formar dímeros o polímeros lineales con la fórmula general H[OCH(CH3)CO]nOH. 2.2 VIDA UTIL Es de 3 a 5 años en promedio, pero puede permanecer en almacenamiento durante muchos sin que el producto sufra alguna alteración. 2.2 NECESIDAD A CUBRIR Debido a la creciente demanda de ácido láctico en los últimos años surge la necesidad, de implementar tecnología que no se hace en México con la finalidad de producirlo aquí. 2.4 USOS El ácido láctico se utiliza ampliamente como acidulante en los alimentos y bebidas que requieren de la adición de un ácido más suave que la mayoría de los otros ácidos para uso en los alimentos para el ser humano y puede servir como un conservador efectivo. La ligera acidez del ácido láctico intensifica el sabor de muchos productos. 2.5 SUSTITUTOS Como productos sustitutos del ácido láctico se encuentran el ácido cítrico y acético, los cuales sirven como acidulante, para el control de pH en la industria alimentaria y farmacéutica.



I.13

Sin embargo el uso de cada uno tiene sus especificaciones ya que sus características tanto sensoriales como fisicoquímicas son diferentes. 2.6 NORMAS DE CALIDAD Acido láctico grado alimenticio para uso humano debe satisfacer especificaciones del código de Químicos Alimenticios III (Food Chemical Codex III) Esta incluido en la lista de los ingredientes GRAS (Reconocidos Generalmente como seguros) de la FDA (Administración de Alimentos y Drogas) 2.7 ENVASE Tambor de polietileno retornable de 50 litros. Tiene un cierre antidesenroscable y una tapa de doble sello es apilable y reciclable, el revestimiento anterior asegura la calidad del producto. 2.8 PRESENTACIÓN 50 litros

2.9 MARCA Y ETIQUETA Aunque no es obligatorio el registro para comercializar productos ni prestar los servicios sobre la marca, si es recomendable, ya que en el registro y el derecho a su exclusivo que le otorga, se puede evitar la copia o imitación y el aprovechamiento de su reputación comercial, Así como ejercer las acciones legales oportunas contra quien haga un uso no autorizado por el titular del registro. También cuando se desee proteger la misma marca en el extranjero. La ostentación de la leyenda MARCA REGISTRADA, las siglas M.R. o el símbolo ; Solo podrá realizarse en el caso de los productos o servicios para los que la marca se encuentra registrada. El registrar una marca consta de tres pasos: 1) Verificar si la marca ya se encuentra registrada mediante una búsqueda de anterioridades en el

Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI) 2) Presentar la solicitud correspondiente a su clase de productos y/o servicios ante el Instituto

Mexicano de la Propiedad Industrial.



I.14

3) Titulación de la marca. Instructivo para solicitar el registro de una marca, obtenido de SECURE en el Departamento de patentes y marcas.

Datos y tipos de la marca: • Normativa. Son las marcas que permiten identificar al producto y su origen mediante una

palabra o un conjunto de palabras. Su importancia radica en que se debe distinguir fonéticamente, es decir, deberán ser lo suficientemente distintivas para diferenciar los productos o servicios en el mercado de aquellos de su misma clase o especie. Los nombres propios de las personas físicas pueden registrarse como marca, siempre que no se confunda con una marca registrada un nombre comercial particular.

• Innominada. Son figuras que cumplen con la función de una marca. Este tipo de marcas pueden reconocerse visualmente pero no fonéticamente. Su peculiaridad consiste en ser símbolos, diseños, logotipo o cualquier elemento figurativo que sea distintivo.

• Mixta. Son marcas que combinan palabras con elementos figurativos que muestran a la marca como un solo elemento o como conjunto distintivo.

• Tridimensional. Son las marcas que protegen los envoltorios, empaques, envases, la forma o la presentación el producto en sí mismo, si estos resultan distintivos de otros de su misma especie o clase.

Dentro del régimen administrativo de los signos distintivos existen también las siguientes protecciones: • Marca colectiva. Se puede registrar como marca colectiva cualquier signo distintivo que las

asociaciones o sociedades de productores, comerciantes, fabricantes o prestadores de servicios legalmente constituidos, solicitan para distinguir en el mercado los productos o servicios terceros que no forman parte de esas asociaciones o sociedades.

• Nombre comercial. Es cualquier denominación que sirve para distinguir una empresa o establecimiento industrial, comercial o de servicios, dentro de la zona geográfica donde esta establecida su clientela efectiva. Tanto el nombre comercial como el derecho a su uso exclusivo estarán protegidos, sin necesidad de un registro.

• Aviso comercial. Se pueden registrar como aviso comercial las frases u oraciones que sirvan para anunciar al publico productos o servicios, establecimientos o negociaciones comerciales, industriales o de servicios.

2.10 CODIGO DE BARRAS Definición de código de barras: El código de barras es un arreglo en paralelo de barras y espacios que contienen información codificada en las barras y espacios de símbolo. Esta información puede ser leída por dispositivos ópticos los cuales pueden entrar la información en un sistema óptico los cuales pueden entrar la información en un sistema de computo. Estructura del código de barras: De acuerdo con la función que l código deba cumplir a lo largo de la cadena de abastecimiento, existen tres niveles de codificación. Unidad de consumo: toda aquella referencia que puede comparar un consumidor en un punto de vista. Las unidades de consumo se marcan con el código EAN-8. Unidad de empaque: la agrupación de varias unidades de consumo, con el propósito de facilitar y hacer más eficiente las operaciones de transporte y almacenamiento. Las unidades de empaque se identifican con el código ITF-14. Aplicaciones logísticas: cuando se desea simbolizar con código de barras cualquier información de la identificación de las unidades de empaque o de consumo. Se utilizan los identificadores de aplicación con los símbolos EAN-UCC 128. Los códigos EAN-13 y el ITF-14 son universales abiertos y se pueden leer en cualquier parte del mundo por lo que cualquier empresa que conozca y este acogida al sistema.



I.15

El código EAN-UCC 128 no pertenece al sistema estándar y así como, por ejemplo, en un supermercado no es posible efectuar la lectura de este sistema, por estar diseñado por sectores reducidos de nivel interno en compañías que lo solicitan para su propio manejo. Características del código de barras: un símbolo de barras tiene una densidad que es la anchura el elemento (barra o espacio) mas angosto dentro del símbolo de código de barras. Esta dado en milésimas de pulgada. El código de barras no se mide por su longitud física sino por su densidad. 2.11 ETIQUETA Y MARCA 2.12 BIBLIOGRAFIA - Rosenstein S. E. 1997. Diccionario de especialidades Para la Indistria Alimentaria. 7ª Edición . Ediciones PLM, S. A. De C. V. México - Catálogo J. T. Baker. 2000/2001. Química que promueve el Descubrimiento. Ediciones J. T. Baker. - Directorio de la Industria Alimentaria. Vol II

ACIDO LACTICO al 85% (Acido orgánico a partir de lactosuero)

Contenido neto: 50 litros Registro SSA No: 29.18.11 Fecha de elaboración: Hecho en México por: Homoláctyc de México S.A. de C.V. Ciudad Sahagún, Hidalgo



I.16

III ANALISIS DE LA

OFERTA Y DEMANDA



I.17

3.1 ANALISIS DE MERCADO Considerando que más del 50% del ácido láctico producido en el mundo (cerca de 40,000 ton/año) es utilizado en tecnología de alimentos, como regulador de pH, preservador microbial o agente amortiguador. En la industria química es usado como solvente, regulador de pH, para la manufactura de polímeros, incluyendo la posibilidad de producción de polímeros biodegradables a partir de ácido láctico. Basándose en los resultados arrojados por las encuestas, se obtuvo información que nos revela que la procedencia del ácido láctico es prácticamente de importación, de países como España e Italia principalmente, siendo comercializado en México por diversas empresas. 3.2 SEGMENTACION DE MERCADO El producto se comercializará a distribuidoras de la industria de alimentos, farmacéutica y química principalmente, las cuales se encuentran en su mayoría en el Distrito Federal y Estado de México. 3.3 MERCADO POTENCIAL Para determinar el mercado potencial al cual se pretende ingresar se realizó un reconocimiento de las industrias que requieren ácido láctico en el Distrito Federal y Estado de México, lugares donde se considera existe mayor actividad industrial en la rama alimenticia y otras relacionadas con nuestro producto. Además de que en éstas zonas es mayor la concentración de población que consume alimentos procesados, y añadiendo que la industria de alimentos está creciendo aproximadamente en un 8% anual por lo que se requiere mayor cantidad de materias primas. 3.4 DEMANDA Se realizaron 20 encuestas telefónicas de las cuales 15 fueron contestadas y consistieron en las siguientes preguntas: ¿ El ácido láctico que comercializan, lo compran o lo producen? La respuesta obtenida fue que lo compran de importación, las más fuertes, mientras que las pequeñas lo compran a éstas primeras que lo importan. También se les preguntó ¿ Qué volumen compran y con que frecuencia? A lo cual respondieron las empresas grandes que lo compran en contenedores metálicos de 20 toneladas mensualmente, y en general las pequeñas lo compran desde 200 a 400 Kilogramos al mes. 3.5 ANALISIS DE LA OFERTA La oferta es la cantidad de bienes o servicios que un cierto número de oferentes (productores) están dispuestos a poner a disposición del mercado a un precio determinado.. La oferta actual de Acido Láctico lo conforman paises como (España, Italia, Estados Unidos de America, Belgica, Brasil entre otros) de los cuales se importa este producto.



I.18

Tabla 3.5.1 Datos Históricos de Importaciones de los últimos 5 años

3.6 CUANTIFICACIÓN DE LA OFERTA No se determinó la oferta potencial de Acido Láctico utilizado en las diferentes industrias ya mencionadas anteriormente, debido a que el producto va a ser dirigido a empresas que se encargan de venderlo a las industrias que a sí lo requieran. Para la cuantificación de la oferta se tomaron en cuenta las importaciones de los últimos 5 años, debido a que no se cuenta con información del crecimiento de la producción de Acido Láctico en México. Tabla 3.6.1 Proyección de la Oferta .

0500

10001500200025003000

Ton/

año

1997 1998 1999 2000

Años

Importaciones de Acido Lactico

Importaciones

PROYECCION DE LA OFERTA A 10 AÑOS

0100020003000400050006000

2000 2002 2004 2006 2008 2010

AÑOS

Ton

/ año



I.19

3.7 BALANCE OFERTA-DEMANDA El balance O/D se realizó con los datos de oferta y demanda obtenidos a partir del análisis de las importaciones y considerando que el país compra sólo lo que se requiere la demanda se encuentra cubierta Demanda=3377 ton/año Oferta=3377 ton/año Sea Demanda = D y Oferta = O Tenemos O÷D = 3377/3377 = 1 3.8 DISCUSION Y CONCLUSION Dado que el cociente O/D es igual a 1, podemos concluir que el proyecto puede ser viable ya que el mercado demanda un producto nacional de mejor calidad y precio, esto significa que nuestra empresa deberá desplazar un porcentaje de los productores de ácido láctico internacionales, implementando una tecnología novedosa en México. 3.9 BIBLIOGRAFIA

http://www.bancomext.com Guía de la Industria Alimentaria 2000 Cosmos http://www.cosmos.com.mx Guía de la Industria Química 1997, Cosmos http://www.cosmos.com.mx



I.20

IV DISTRIBUCION



I.21

4.1 CANAL DE DISTRIBUCION Es la ruta que toma un producto para pasar del productor a los consumidores finales deteniéndose en varios distribuidores. Como ácido láctico es una materia prima de uso industrial, la cual se venderá a empresas distribuidoras del producto, la empresa contará con agentes de ventas que se encargarán de comercializar el producto. 4.2 CARTERA DE CLIENTES Nuestros clientes serán principalmente empresas distribuidoras grandes y medianas, que se encargan de comercializarlo a las diferentes industrias que emplean ácido láctico. Las empresas se encuentran ubicadas en D.F y Estado de México. Helm de México S. A. Tel . 52 28 99 00, Fax 3000 57 31, Protón No. 2 Parque Industrial Naucalpan. Industrias Ragar S. A. De C. V. Tel 56 58 66 55, Fax 56 58 37 39, 56 58 08 63. Abaquim S. A. Tels. 55 25 84 20, 55 25 07 40, Fax 52 07 79 07. http://www.cosmos.com.mx/chem/abaquim E-mail [email protected] Almacen de Drogas la Paz S. A. De C. V. Tel. 91 800 36050, Fax 38 12 21 66 http://www.cosmos.com.mx/chem/lapaz Alquimia Mexicana S. De R. L . tels. 55 33 39 64, 55 33 39 65, 62 07 16 18, Fax 55 11 8 70. http://www.cosmos.com.mx/chem/alquimia Compañía química Anglomexicana S. A. Tels. 55 63 76 29, 55 98 41 35, Fax 55 98 15 25, http://www.cosmos.com.mx/chem/anglomex Cipo S. A. De C. V. Tel. 91800 36 931, Fax 36 15 95 24 http://www.cosmos.com.mx/chem/cipo E-mail [email protected] Comercial Química Sandan S. A. De C. V. Tels. 398 36 43, 362 23 02, Fax 397 92 47, E-mail [email protected] Crearom S. A. Tels. 56 84 30 19, 56 84 32 76. Hycel de México S. A. De C. V. Tel 55 53 50 09, Fax 55 53 18 84 http://www.cosmos.com.mx/chem/hycel Química Croda S. A. Tel. 393 91 11, Fax 5 62 42 97 http://www.cosmos.com.mx/chem/croda E-mail [email protected] Química Integral de México S. A. De C. V. Tels. 56 51 67 93, 56 51 75 03,

PRODPROVEEDOR INDUSTRIAL



I.22

Fax 56 51 75 03. Staff Químico de México S. A. De C V. Tels. 571 87 78, 7 84 86 96, Fax 5 71 34 07 http://www.cosmos.com.mx/chem/staff Transformadora Química Mexicana S. A. De C. V. Tels. 58 70 20 55, 58 70 33 42, Fax 58 70 31 16, 58 70 26 95. http://www.cosmos.com.mx/chem/traquimsa Compañía Industrial Neumann S. A. De C. V. http://www.cosmos.com.mx/chem/neumann E-mail [email protected] Ashland Chemical de México S. A. De C. V. Tel. 53 59 30 00, Fax 53 59 39 99 http://www.ashlandmexico.com E-mail [email protected] Compañía universal de Industria S. S. De C. V. Tels. 56 83 60 66, 56 83 61 09, Fax 56 83 67 50 http://www.cosmos.com.mx/chem/universal E-mail [email protected] Empresas GB S. A. De C. V. Tels. 55 44 68 48, 56 89 23 88, Fax 55 44 01 67 http://www.cosmos.com.mx/chem/empresas_gb E-mail [email protected] Industrias Químicas KCV S. A. De C. V. Tels 53 70 17 13 – 15, Fax 53 70 17 28 http://www.cosmos.com.mx/chem/kcv E- mail [email protected] Interquímica S. A. De C. V. Tels. 58 24 72 10 – 12, Fax 58 24 72 17 E- mail [email protected] Materia Primas S. A. De C. V. Tels. 55 86 41 22, 57 52 32 6222, Fax 57 52 37 78, E-mail [email protected]

Probaind de México Tels. 53 89 37 05, 53 89 12 67, Fax 5389 33 84 Productos Básicos Fens S. A. De C. V. Tels. 58 52 06 34, 56 92 02 29, Fax 56 93 74 92 Provedor Internaconal de Químicos S. A. De C. V. Tel. 53 90 90 99, Fax 53 90 84 91 Química Macro S. A. De C. V. Tel. 55 27 51 45 Rhodia de México S. A. De C. V. Tel. 52 61 17 00, Fax 52 61 17 02, 98 E-mail luis.riosrp.fr

Droguería Cosmopolita. Tels. 55 93 89 90, 55 93 92 08, Fax 56 60 53 91 http://www.cosmos.com.mx/chem/cosmopiita E-mail [email protected] Uniquim S. A. De C. V. Tel. 53 73 11 56, E-mail [email protected]

Lagson Química S. A. De C. V. Tels 58 84 95 93 – 99, Fax 58 84 07 36



I.23

V TAMAÑO DE LA PLANTA



I.24

5.1 TAMAÑO DE LA PLANTA Tabla 6.1.1 Proyección de la demanda al año 2005 y manteniéndose constante durante los 5 años siguientes.

De esto, la planta pretende cubrir el 13% de esta demanda en 2005, iniciando en 2001 cubriendo un 4% de la demanda de ese año y aumentando paulatinamente el porcentaje de cobertura hasta llegar al año 2005 al 13% . Año 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010Ton/año 200 250 320 570 640 640 640 640 640 640 % cobertura

4 5 6 11 13 13 13 13 13 13

% utilizado de planta

28 35 45 80 90 90 90 90 90 90

Con base en lo anterior establecemos que nuestro tamaño de planta es de 640 Ton /año y nuestra planta está diseñada para 710 Ton/año , trabajando con 2 líneas de producción y 3 turnos de 8 hrs, a partir del año 2003. En principio se producirán 200 Ton/año , trabajando con una sola línea de producción y 3 turnos ya que el proceso es continuo, esta línea está diseñada para producir 355 Ton/año, lo que significa que la planta estará trabajando a una capacidad de planta utilizada del 28%. 5.2 CARACTERISTICAS DE LA MICRO,PEQUEÑA Y MEDIANA INDUSTRIA En el caso de México, se definen de la siguiente manera: Microindustria: la que ocupa directamente hasta quince personas Industria pequeña: empresas manufactureras que ocupan directamente entre 16 y 100 personas. Industria mediana: las empresas manufactureras que ocupan directamente entre 101 y 250 personas.

PROYECCI ON DE LA DEMANDA A 10 AÑOS

0100020003000

400050006000

2000 2005 2010AÑOS



I.25

Todas ellas, en conjunto componen el 98% del total de establecimientos, generan el 50% del empleo en el país y aportan el 45% del Producto Interno Bruto del país, según datos de NAFINSA 12; se trata por tanto, de un sector muy importante para la economía nacional, que sin embargo se enfrentan en este mismo momento a agudos problemas, que no únicamente se refieren al proceso de apertura de la economía nacional. 5.3 TAMAÑO DE LA INDUSTRIA De acuerdo a la clasificación anterior nuestra empresa se encuentra ubicada como pequeña, ya que el total de su personal suma de 50 a 60 personas empleadas. 5.4 DISPONIBILIDAD DE LA MATERIA PRIMA Analizando la cantidad de materia prima necesaria para cubrir nuestra demanda y con base a las encuestas realizadas podemos considerar como proveedores nuestros, a la Cuenca Quesera del estado de Hidalgo ubicada en Tulancingo. 5.5 ECONOMIA DE ESCALA La operación de la planta productora de Acido láctico a partir de efluentes lácteos tendrá una capacidad instalada para el año 2005 de 640 ton/año, inicialmente en el año 2001 la planta trabajará a una capacidad instalada del 28% que representa una producción de 200 ton/año con un porcentaje de cobertura del 4% y una capacidad total de la planta del 28%. Para la optimización del funcionamiento de la planta, se planeo la utilización de 2 líneas de producción la 1ª de ellas la iniciaríamos en el 2001 al 2003 con una capacidad de utilización de la planta en el año 2003 de un 45%, implementando en este mismo año la 2ª. Línea de producción que al final del año 2005 estará trabajando al 90% de su capacidad y permaneciendo a sí constante durante los próximos 5 años. Se llegó a esta decisión debido a que la capacidad de operación de un solo equipo tan solo en el primer año sería del 28% lo cual repercutiría en elevados costos de producción y de operación. Sabiendo de antemano que hay ciertas restricciones para la utilización de los equipos, particularmente en este caso en cuanto a volúmenes de operación ya que se requiere el 60% mínimo de su capacidad total, no alcanzándose con la producción inicial. 5.6 BALANCE DE TIEMPOS Y MOVIMIENTOS Los valores que a continuación se presentan se han obtenido de uno de los lotes de producción ya que estos son iguales durante los diez años, puesto que se trabajará en continuo durante 14 días. Para optimizar el tamaño de la planta se analizarán los tiempos que se emplean en cada una de las operaciones del proceso desde la recepción de lactosuero, hasta el envasado del producto. Para eliminar tiempos muertos y optimizar de esta forma el equipo. Basándose en lo anterior la distribución de tiempos y movimientos (diagrama de Gantt) se llevó a cabo de la siguiente manera: 1. Almacenamiento.- Se lleva a cabo en media hora, en este tiempo las pipas descargan 60 m3 de lactosuero a los tanques de almacenamiento, esta descarga se realizará los días lunes, miércoles y viernes. 2. Llenado del Tanque de Mezclado.- Se realiza en un tiempo de media hora. 3. Preparación del Medio.- Consiste en mezclar el fosfato de amonio y extracto de malta con el lactosuero, esta operación se lleva a cabo en una hora. 4. Mezclado.- En esta operación se homogeneiza el medio para lo cual se requiere media hora.



I.26

5. Esterilización de Medio.- Consiste en la destrucción de los microorganismos mediante la elevación mantenimiento y disminución de la temperatura, lo cual requiere de una hora y media. 6. Llenado del tanque dosificador.- Se llevará a cabo en media hora. 7. Llenado del fermentador.- Por el flujo de alimentación que requiere el fermentador nos lleva a un tiempo de llenado de una hora. 8. Propagación del inóculo.- Comienza en cuanto se llena el fermentador, ya que es realizado en el mismo y tiene una duración de 24 hrs. 9. Fermentación.- El tiempo durante el cual el reactor operara en continuo es de 350 hrs, tiempo en cual las membranas de microfiltración se acolmatan, por lo que hay que parar la fermentación y renovar las membranas. 10. Microfiltración.- Esta operación permite separar la biomasa del lacto de amonio formado y como ya se mencionó anteriormente tiene un funcionamiento en continuo de 350 hrs. 11. Electrodiálisis.- Se encarga de regenerar el ácido láctico y también funciona en continuo durante 350 hrs. 12. Evaporación.- Se lleva a cabo en continuo y consiste en partir de una concentración de 67.53 g/l a una de 85 g/l. 13. Almacenamiento de producto.- La recolección del ácido láctico al 85% se lleva acabo en 24 hrs. 14. Envasado.- 1.4 m3 de ácido láctico son envasados en bidones de 50l y se realizará cada 24 hrs con un tiempo de envasado de una hora. 5.7 DIAGRAMA DE GANTT El diagrama de Gantt es una gráfica de las actividades de producción expresada por medio de barras en una escala de tiempos. La virtud principal de un diagrama de Gantt es su sencillez. No se hace intento alguno a fin de reconocer el riesgo de las acciones alternativas. Las actividades se ordenan con las fechas de acuerdo con el programa preferido. Las desviaciones con respecto al calendario anticipado se registran para mostrar las condiciones actuales. Por medio de esta rutina se les dan sus asignaciones a los operadores, se revela el patrón de retrasos y se presenta claramente la distribución variable de las cargas de producción.



I.27

Actividad Horario/Tiempo Lu7 9 11 13 15 Lu 14 9 11 13 15 17 Ma 2:30

Ma7 13

Almacenamiento

0.5 h

Llenado del tanque de mezclado

2.5 h

Preparación de medio

1 h

Mezclado

1 h

Esterilización de medio

1.5 h

Llenado del tanque de Dosificación

2.5 h

Llenado Fermentador

1 h

Propagación del inóculo

24 h

Fermentación

350 h

Microfiltración

350 h

Electrodiálisis

350 h

Evaporación

350 h

Almacenamiento

24 h

Envasado

1 h

5.7 DIAGRAMA DE GANTT DE TIEMPOS Y MOVIMIENTOS



I.28

5.8 MÉTODO DE REDES PARA EL CONTROL DE PROYECTOS Es un método administrativo para definir, integrar, analizar, controlar y optimizar los costos de operación mediante la planeación de las actividades que componen un proyecto, que deben desarrollarse dentro de un tiempo crítico y a un costo mínimo. Es un enfoque gráfico para establecer la secuencia y coordinación de las actividades necesarias para un proyecto, tanto económicamente como en cuestión de tiempo. En principio deben desglosarse las actividades así como sus restricciones o precedencias y tiempos, se dibuja la red, en base a esto se determinan las holguras de tiempo básicamente entre cada actividad y se detecta en que puntos del la red las holguras son igual a cero, entonces se selecciona la ruta crítica, que es el tiempo más largo de la red, el tiempo mínimo en el que se puede realizar el proyecto. RUTA CRITICA Actividad Precedencia 0.- Decisión, necesidad -- 1.- Definir el proceso 0 2.- Cotizaciones preliminares 1 3.- Estudio de mercado 0 4.- Segmentación del mercado 3 5.- Determinar tamaño de planta 2,4,9 6.- Determinar macro y microlocalización 1,4,5 7.- Diagrama de bloques del proceso 1 8.- Diagrama de proceso 7 9.- Diagrama de tiempos y movimientos 8 10.- Selección de tecnología para el proceso 5, 8,9 11.- Determinar capacidad de la planta 5,10 12.- Balance de materia 10 13.- Selección de equipo 10,11 14.- Determinar condiciones de operación 10 15.- Obtener cotizaciones 13,11 16.- Determinar número de empleados y turnos a trabajar 10,14 17.- Organigrama de la empresa, sueldos 16 18.- Abastecimiento de materia prima 14,16 19.- Balance de energía 12,14 20.- Realizar bases de diseño 13 21.- Calcular ingresos y egresos 17,18,19,35 22.- Determinar distribución de la planta 15,17,20 23.- Determinar rentabilidad del proceso 21 24.- Determinar capital de trabajo 21 25.- Determinar costos de producción 24 26.- Determinar precio del producto y política de ventas 25 27.- Revisión del proceso 22 28.- Determinar punto de equilibrio 23,24,26 29.- Calcular gastos energéticos y deshechos producidos 27 30.- Calcular servicios auxiliares 29 31.- Determinar gastos por servicios auxiliares 30



I.29

32.- Diagrama de flujo y de proceso para tratamiento de deshechos 29 33.- Normatividad y diseño para planta de trata miento de deshechos 32 34.- Lista y cotizaciones de equipos para tratamiento de deshechos 33 35.- Balance de materia y energía para tratamiento de deshechos 34 36.- Análisis de sensibilidad 28 37.- Revisión e integración del documento 31,35,36 38.- Impresión 37 39.- Entrega del documento 38 40.- Preparación de la presentación 39 41.- Presentación del Documento 40 En nuestro caso, el método lo desarrollamos tomando como base de tiempo, éste trimestre que incluso pudiera reducirse ya que la elección del proyecto se tomó en la tercera semana, por detalles como falta de comunicación y de coordinación en relación al proyecto planeado en el trimestre anterior. Finalmente determinamos que nuestra ruta crítica tiene ésta secuencia: 0, 1, 7, 8, 9, 10, 16, 17, 21, 24, 25, 26, 28, 36, 37, 38, 39, 40 y 41 con un tiempo mínimo de 20 días.



I.30

5.9 RUTA CRITICA

0 0 0

1 1 1

7 2 2

3 6 6

2 5 5

4 7 7

8 3 3

9 4 4

5 8 8

11 9 9

16 10 10

10 9 9

6 9 9

13 9 9

12 10 10

14 10 10

15 16 16

2

1

1 1

1

6

1

1

1

1

1

1

1

1

1

3



I.31

17 11 11

22 16 16

20 13 13

19 11 11

18 10 10

27 17 17

29 18 18

33 20 20

30 18 18

32 19 19

21 22 22

34 21 21

35 22 22

1

11

11

11 1 1

1

31 18 18



I.32

23 23 23

37 29 29

36 26 26

28 25 25

26 24 24

25 24 24

24 23 23

38 31 31

39 31 31

40 31 31

41 34 34

1 1

1 1 1

1

3

2

3



I.33

VI LOCALIZACION DE LA

PLANTA



I.34

6.1 LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA En general la localización de una planta industrial se basa esencialmente en las mismas consideraciones que las que se toman en cuenta para decidir su tamaño y tiene como objetivo obtener un costo mínimo unitario de operación. La determinación del lugar donde se ha de instalar una plantea se suele llevar a cabo en dos etapas: En la primera se selecciona el área general en que se estima conviene localizar la planta, y en la segunda se elige la ubicación precisa para efectuar su instalación. 1.-Los factores que inciden más vigorosamente son los siguientes: A)Localización del mercado de consumo B)Localización de la materia prima C)Tipo y costo de transportación Los primeros dos factores, con las características de las materias primas y las de los productos tienen una influencia importante en los costos de transporte y frecuentemente en los rendimientos del producto por unidad de materia prima. El predominio de uno u otro de esos dos factores en la localización de la planta, cuando no son coincidentes, dependerá de su incidencia en los resultados económicos esperados de dicha planta. Además de los factores antes mencionados también influyen de manera importante en la selección de la localización de la planta industrial los siguientes factores: 1,-Costo de mano de obra. Es un factor importante para lograr la manera de operar la planta sin problemas, sin embargo en ocasiones no se le considera un factor determinante .En la estructura de costos de una industria, la mano de obra constituye un rubro importante ,por lo que resulta necesario analizar la disponibilidad y características de la misma en todo estudio de localización. 2.-Servicios.

• Agua: Es uno de los servicios mas importantes por su utilidad dentro del proceso y para agua de servicio.

• Luz: El servicio de luz es fundamental, ya que todos los equipos que se utilizan energía eléctrica como por ejemplo: bombas, prensa, agitadores y otros.

• Gas: Es indispensable contar con un suministro correcto y eficiente, esto debe lograr debido a que el proceso requiere cantidades importantes para la producción de calor y de vapor.

3.- Disponibilidad de parques y lotes industriales. Para tener una correcta localización de la planta es necesario hacer el análisis del número de parques y zonas industriales, así como su infraestructura que es vital para que se tome una decisión correcta y para que haya un buen funcionamiento de la planta. 4.-Condiciones climatológicas. Puede ser un factor importante si tomamos en cuenta como puede afectar en el momento de almacenar el producto o de como afecta la materia prima. Cuando las condiciones son desfavorables pueden reducir la eficiencia del personal o de los procesos industriales además ,las condiciones climatológicas pueden ocasionar incrementos significativos en los costos de operación.



I.35

6.1.1 MACROLOCALIZACIÓN. Para realizar el estudio de macrolocalización se determinan los posibles puntos de abastecimiento de materia prima y los de venta de producto terminado evaluando las distancias que median entre unos y otros. Es necesario saber los egresos e ingresos, de los cuales los egresos se componen de costos de materia prima, costos de transporte y los ingresos de las ventas de producto terminado según la producción anual., con estos datos obtenemos las utilidades construyendo así una matriz cuantitativa. 6.1.1.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS ESTADOS A EVALUAR Los estados seleccionados para el análisis de macro localización fueron: Zacatecas, Hidalgo, Distrito Federal y el Estado de México. Los cuales nos pueden abastecer de materia prima o comercializar el producto. Abastecimiento Materia Prima Comercialización del Producto Zacatecas Distrito Federal Hidalgo Estado de México 6.1.1.2 ESTADO DE ZACATECAS Colindancias El estado de Zacatecas colinda con Durango y Coahuila de Zaragoza, al este con Coahuila de Zaragoza, Nuevo León y San Luis Potosí al sur con Jalisco y Aguascalientes y al oeste con Jalisco, Nayarit Y Durango. Coordenadas geográficas extremas. Al norte 250 09´ al sur 210 04´de latitud norte, al este 1000 49´,al oeste 1040 19´ de longitud oeste. Porcentaje territorial. El estado de Zacatecas representa el 3.7 % de la superficie del país. Clima. El clima es seco templado con lluvias en verano. 6.1.1.3 HIDALGO Colindancias El estado de hidalgo colinda al norte con Querétaro de Arteaga, San Luis Potosí y Veracruz llave; al este con Veracruz llave y Puebla; al sur con Puebla, Tlaxcala y México; al oeste con México y Querétaro de Arteaga. Coordenadas geográficas extremas. Al norte 210 24´,al sur 190 36´ de latitud norte; al este 970 58´,al oeste 990 58´,al oeste 990 53´ de longitud oeste. Porcentaje territorial. El estado de Hidalgo representa el 1.1 % de la superficie del país. Clima. Semiseco templado con lluvias en verano. Infraestructura.



I.36

El estado de Hidalgo dispone del apoyo de 5 universidades tecnológicas, el mayor número en el país. Actúan con el apoyo de una inversión federal por 143 millones de pesos. Trabajan 3 nuevas subestaciones eléctricas y u 24% más de carga para fines industriales. Ayudan las nuevas carreteras y caminos a la integración de mercados en la ruta de exportación México Tulancingo. 6.1.1.4 DISTRITO FEDERAL Colindancias El Distrito federal se encuentra situado en el extremo sur del valle de México, colindando al norte, este y oeste con el estado de México y al sur con el estado de Morelos. Los limites del D,F, son fijados por los decretos en el año de 1898 los cuales indican que el Distrito ó ciudad de México de acuerdo con sus características geográficas, económicas y sociales en 16 delegaciones. Coordenadas geográficas extremas. Al sur 190 03´de latitud norte, al este 980 57´,al oeste en 990 22´de longitud oeste y entre los paralelos de 190 36´al norte, se encuentra a 2.240 m sobre el nivel del mar. Porcentaje territorial. El distrito federal representa una de las superficies mas pequeñas de México tan solo tiene el 0.1 % de la superficie. Clima. El clima es variado y principalmente se divide en cuatro tipos, clima templado subhúmedo con lluvias en verano, afecta el 57% de la superficie estatal, el semifrio húmedo con abundantes lluvias en verano al 10% semifrio-subhúmedo con lluvias en verano al 23% y semiseco templado en el 10%. Infraestructura. El D.F. cuenta con una superficie de 1,479 Km2; en comunicaciones y transporte dispone de 7,488 de longitud, hay un aeropuerto internacional con una longitud de pista de 3900 metros, tiene una longitud de agua potable total de 14316 de kilometro de los cuales 756 son de red primaria y 13560 son de red secundaria, también se cuenta con una red de drenaje de |3000 Km. primario y secundario. 6.1.1.5 ESTADO DE MÉXICO Colindancias. El estado de México colinda al norte con Michoacán de Ocampo, Querétaro de Arteaga e Hidalgo; al este con Hidalgo, Tlaxcala, Puebla, Morelos y el Distrito Federal al sur con Morelos y Guerrero; al oeste con Guerrero y Michoacán de Ocampo. Coordenadas geográficas extremas. Al norte 200 17´,al sur 180 22´de latitud norte al este 980 36´,al oeste 1000 37´ de longitud oeste. Porcentaje territorial. El Estado de México representa el 1.2 % de la superficie del país. Clima. El clima que predomina es el cálido subhúmedo con lluvias en verano y llega al clima semiseco templado con días fríos y esto se da gracias a la gran cantidad de relieves con los que cuenta este estado. Se caracteriza por tener una temperatura media anual de entre 220 y 260 C.



I.37

Infraestructura. Este estado cuenta con una amplia infraestructura que lo ubica entre las entidades mejor comunicadas del país, y cuenta además también con 9 mil 683 kilómetros de carreteras de las cuales 5 mil 15 pavimentadas y 4 mil 496 caminos revestidos. A nivel nacional existen 48 metros de carreteras pavimentadas por kilómetro cuadrado mientras en la entidad hay 143 m /Km2.. También hay una infraestructura aeroportuaria principalmente el aeropuerto de Toluca cuya actividad y capacidad se ha incrementado de manera sustancial para transportar productos a nivel industrial. Tabla 6.1 Monto de las utilidades calculadas en el análisis cuantitativos Monto de las utilidades calculadas en el análisis cuantitativos (en pesos) Posibles estados de localización Fuentes de materia prima Hidalgo Zacatecas Hidalgo 12,399,470 - Estado de México 10,877,103 9,349,073 Zacatecas - 9,369,073

*Ver anexo I Para elegir el estado donde ubicar la planta, se realiza una matriz de ponderación considerando diferentes puntos. De la ponderación adecuada de todos y cada uno de los diversos factores que influyen sobre la localización de una planta ,dependerán las probabilidades de que se obtengan los resultados económicos esperados. Tabla 6.2. Matriz de ponderación para la macrolocalización Parámetro de estudio Puntuación Calif. Zacatecas Calif

. Hidalgo Calif

. Edo.de México

Distancia entre el mercado de consumo y abastecimiento.

20 3 60 4 80 4 80

Agua 10 3 30 4 40 3 30

Energéticos 15 4 60 4 60 4 60 Disponibilidad de materia prima

20 4 80 5 100 4 80

Número de parques industriales

10 3 30 5 50 4 40

Servicios públicos diversos 5 3 15 3 15 3 15 Actitud de la comunidad 5 4 20 4 20 3 15 Clima. 5 3 15 5 25 4 20 Riesgo de Transporte 5 4 20 3 15 4 20 Disponibilidad de mano de obra.

5 4 20 4 20 4 20

TOTAL 100 350 425 380 * (ver anexo i) Calificación: 5 excelente ,4 bueno, 3 regular, 2 malo, 1 muy malo



I.38

Conclusión: Los resultados obtenidos del análisis cuantitativo y cualitativo coinciden en que el Estado de Hidalgo es el lugar más apropiado para la ubicación de la planta ya que se obtendrían según el análisis cuantitativo las mayores utilidades (fuente y mayor disponibilidad de materia prima) además de contar con los servicios necesarios para el buen funcionamiento de la planta. 6.1.2 MICROLOCALIZACIÓN. Después de que se realizó el estudio de la macrolocalización el cual ayudará a precisar el lugar para el establecimiento de la planta y de acuerdo a los resultados obtenidos del análisis de macrolocalización se consideró que el lugar más adecuado para la ubicación de la planta es el estado de Hidalgo (Tulancingo) en especifico, el cual es la fuente de materia prima (lactosuero), en el lugar se encuentran un número importante de industrias que pueden vender la materia prima a un costo bajo y de una buena calidad, por el hecho de que el lactosuero lo desechan, es decir vierten al drenaje. Para hacer una ponderación en la matriz de microlocalización se toman los factores más importantes de acuerdo a las necesidades de la planta. 1.-Lotes o espacios disponibles. Es un factor primordial si se ve desde el punto de vista de que si no hay espacio de instalación de la planta no se puede llevar a cabo el proyecto porque no se tendría el lugar en especifico que se había propuesto con los estudio realizados anteriormente. 2.-El costo de lotes por m2. El precio del lote que se escogió es importante, ya que afecta los costos de inversión por lo que se debe tomar en cuenta que este terreno cuente con ciertas características acordes a mis necesidades para la correcta operación de mi planta y así aseguramos una forma de garantía en la inversión que se realizará. 3.-Suministro de energía eléctrica. Este factor juega un papel importante y decisivo para la microlocalización de la planta por el hecho de que el equipo que se utiliza depende de un suministro de energía excelente para su buen funcionamiento. 4.-Suministro de agua potable. Si se toma en cuenta lo indispensable que pudiera ser el agua debido a que con ella se encuentran ligadas varias actividades de la planta por ejemplo.(agua para el lavado de equipo, agua de servicios, y otras operaciones que se realizan con ella),por lo que también influye para una correcta localización. 5.- Distancia al mercado de consumo. Se considera que es importante la distancia que se tiene entre la planta y la zona(s) en donde se puedan consumir en este caso (Estado de México y Distrito Federal) para poder estimar en cuestión económica cuanto costaría el transportar el producto 6.-Red telefónica. Este servicio de comunicación es importante porque es un medio poderoso para tener un contacto continuo con proveedores, empresas (clientes) que requieran el producto. En general para que la empresa tenga un contacto con el exterior.



I.39

7.- Red de drenaje. Este servicio juega un papel muy importante para la planta ya que se trabaja con cantidades grandes de agua (suero de productos lácteos), por lo hay que tomarse en cuenta para la localización. 8.-Pavimentación. Para tener un buen funcionamiento de la planta es necesario contar con líneas de este servicio por que facilita y permite un acceso rápido y sin problemas de lo que puede ser materia prima y el transporte del producto terminado. 9.-Mano de obra. Es un aspecto importante para la microlocalización ya que de ello depende si se va a contar con la suficiente gente para la operación y funcionamiento de la planta. 10.-Seguridad. Se requiere contar con un sistema contra incendios y tener personal capacitado para que lo pueda utilizar en caso de que pase cualquier accidente por ejemplo un corto circuito, además de que también si el parque industrial no cuente con este servicio la planta debe contar con una serie de extinguidores y tenerlos distribuidos de una forma adecuada en las diferentes áreas de la empresa. 11.-Estación de bomberos. Para la empresa se puede tomar como importante este factor debido a que se maneja gas para el proceso. 12.-Servicio Médico. Se debe tomar en cuenta este factor debido a que puede pasar algún accidente imprevisto con algún empleado y así tener cerca este servicio para que no haya consecuencias. 13.-Vigilancia. Es un factor que se ve desde diferentes puntos de vista dependiendo de la empresa que pueda requerir de este servicio, principalmente permite que la empresa pueda dedicar un mayor tiempo a sus actividades porque así ya no debe estarse cuidando de algún problema que se pueda presentar en la planta. 1.-Distancia entre el mercado de abastecimiento y el mercado de consumo. Es importante conocer y contar con un transporte barato para poder llevar la materia prima así como el producto final hacia el mercado .Al acercarse la planta a las regiones de consumo, se reduce el costo de transporte de los insumos, de ahí que la localización de la planta consistirá esencialmente en efectuar una comparación de los costos de transporte y de las pérdidas económicas originadas por mermas en los volúmenes y en las calidades de las materias primas y los productos. 2,-Costo de mano de obra. Es un factor importante para lograr la manera de operar la planta sin problemas, sin embargo en ocasiones no se le considera un factor determinante. En la estructura de costos de una industria, la mano de obra constituye un rubro importante, por lo que resulta necesario analizar la disponibilidad y características de la misma en todo estudio de localización.



I.40

3.-Servicios.

• Agua: Es uno de los servicios mas importantes por su utilidad dentro del proceso y para agua de servicio.

• Luz: El servicio de luz es fundamental, ya que todos los equipos que se utilizan energía eléctrica como por ejemplo: bombas, prensa, agitadores y otros.

• Gas: Es indispensable contar con un suministro correcto y eficiente, esto debe lograr debido a que el proceso requiere cantidades importantes para la producción de calor y de vapor.

4.- Disponibilidad de parques y lotes industriales. Para tener una correcta localización de la planta es necesario hacer el análisis del número de parques y zonas industriales, así como su infraestructura que es vital para que se tome una decisión correcta y para que haya un buen funcionamiento de la planta. 5.-Condiciones climatológicas. Puede ser un factor importante si tomamos en cuenta como puede afectar en el momento de almacenar el producto o de como afecta la materia prima. Cuando las condiciones son desfavorables pueden reducir la eficiencia del personal o de los procesos industriales además, las condiciones climatológicas pueden ocasionar incrementos significativos en los costos de operación.

Tabla 6.3 Matriz de ponderación para la Microlocalización Parques Industriales a evaluar Parametros a evaluar % Calif. Tepeji Calif Atitalaquia Calif. Hidalgo

Costo de terreno 10 3 30 4 40 5 50 Lotes disponibles 10 4 40 3 30 5 50 Suministro de Agua 10 3 30 4 40 4 40 Red telefónica 5 3 15 3 15 5 25 Drenaje 5 2 10 3 15 3 15 Clima 5 4 20 4 20 5 25 Energía eléctrica 20 4 80 5 100 4 80 Mano de obra 10 3 30 4 40 4 40 Estación de bomberos 5 3 15 3 15 2 10 Red de gas 15 4 60 4 60 4 60 Pavimentación 5 3 15 3 15 4 20 TOTAL 100 345 390 410 Calificación: 1 Muy malo, 2 Malo, 3 Regular, 4 Bueno, 5 Excelente CONCLUSIÓN: Al finalizar la ponderación con los datos de la microlocalización se concluye que la planta productora de ácido láctico se instalará en la zona industrial de Tulancingo Hidalgo porque es una zona industrial que cuenta con la serie de factores que ya se mencionaron anteriormente como lo fueron , la disponibilidad de terrenos, una red de agua potable ,red de drenaje, vías de comunicación accesibles mano de obra adecuada y con lo que respecta a los servicios auxiliares esta zona cuenta con servicios como recolección de basura combustibles y otros. De esta manera se cuenta con todos los servicios asegurando los requerimientos mínimos para la operación de la planta. Microlocalización: Parque Industrial Hidalgo Ubicación: Calle Periferica Esq. Libramiento Calpulalpan Ciudad Sahagun Edo. De Hidalgo



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Ubicación de la Planta Homolactyc de México S.A de C.V Dirección: Calle 18 Lote 3 Parque Industrial Hidalgo 6.2 BIBLIOGRAFIA

Soto R.H, Espejel Z.E; Martínez F.H.F. La Formulación y Evaluación Técnico-Económica de Proyectos Industriales

Guía para el Inversionista Costos Industriales; México 2000 Bancomext INEGI Anuario Estadístico del Estado de Hidalgo INEGI Anuario Estadístico del Estado de Zacatecas INEGI Anuario Estadístico del Estado de México INEGI Anuario Estadístico del Distrito Federal Http://www.spice.-gob.mx.//parques/intranet asp Http://www.parquesindustrialeshidalgo



I.42

VII DISTRIBUCIÓN DE LA

PLANTA



I.43

7.1 DISTRIBUCION DE LA PLANTA La distribución de la maquinaria y equipo dentro y fuera de los edificios determinará en alto grado la eficiencia de la operación de una planta industrial, ya que afecta el tiempo y la longitud de los desplazamientos de materiales y operarios, así como las inversiones en obra civil y en equipo de transporte. En la fabricación de cualquier producto es necesario que los materiales que están siendo elaborados se desplacen de una operación a la siguiente hasta completar su procesamiento. Este movimiento de materiales, de un lugar a otro dentro del sistema de producción, requiere ser revisado ampliamente para hacer un buen diseño del sistema de manejo y transporte de materiales, ya que puede ser el origen de un gran consumo de obra o energía. Conviene tener en cuenta que las actividades no productivas de movimiento y almacenamiento de materiales pude representar una fracción importante del tiempo total del ciclo de manufactura. En la distribución de la planta se integraron principalmente los siguientes criterios: ♦ Conocimiento de las dimensiones de cada equipo y de los movimientos a realizar para su

instalación, manejo, mantenimiento y limpieza. ♦ Requerimientos de espacio para las instalaciones auxiliares ♦ Las previsiones del espacio requerido para ampliaciones futuras en la capacidad de producción. ♦ Los requerimientos de espacio libre alrededor de los equipos para su operación y

mantenimiento. ♦ El número de operarios en cada estación de trabajo. ♦ Las necesidades de espacio por razones de proceso o calidad del producto. 7.2 ORGANIZACIÓN EMPRESARIAL Para la realización de un proyecto industrial se requiere la formación previa de una empresa. Aun cuando en la formulación del proyecto industrial no es necesario conocer en detalle la forma jurídica y la organización de dicha empresa. En la organización empresarial se distinguen dos aspectos importantes. A) La selección y adopción de la forma jurídica para constituir la empresa que ha de llevar a cavo

el proyecto. B) La organización técnica y administrativa de la empresa que ha de permita dirigir y operar

satisfactoriamente las actividades de la misma. 7.3 FORMA JURIDICA DE LA EMPRESA El éxito o fracaso de un proyecto industrial puede depender de la selección de la forma jurídica que se adopte para la formación de la empresa que ha de llevar a cabo dicho proyecto. La forma de organización empresarial de Homoláctic será la de una Sociedad Anónima de capital variable, la cual se constituye bajo una razón social, que permite que los socios se mantengan anónimos y se caracteriza además porque los socios obtienen títulos representativos de su participación en la propiedad de la empresa, pueden transferir dichos títulos generalmente sin restricción alguna y su responsabilidad está limitada al valor nominal de sus acciones. La Ley General de Sociedades Mercantiles establece con toda precisión, para cada sociedad, las reglas específicas que deben acatar en relación con sus asambleas ordinarias y extraordinarias socios o accionistas, así como las obligaciones y responsabilidades del consejo de administración. El establecimiento o constitución de un negocio o empresa requiere el cumplimiento de ciertos requisitos o trámites legales ante auotidades gubernamentales, privadas y sociales.



I.44

7.4 ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL La organización de una planta industrial consiste en definir, asignar, implementar y coordinar las funciones que es necesario llevar a cabo para lograr de una manera eficaz los objetivos de la misma. Esta organización incluye la designación de los departamentos y personas que han de realizar las funciones, y la especificación de las relaciones que deben existir entre departamentos y entre personas. Para el propósito anterior es necesario llevar a cabo los pasos siguientes: ♦ Conocer en entender el objetivo, de manera que los esfuerzos vayan de acuerdo con el trabajo

que se ha de ejecutar y con los fines a los cuales están encaminados. ♦ Identificar y enlistar las actividades que se consideren necesarias para alcanzar los objetivos de

la empresa. ♦ Agrupar las actividades en unidades funcionales, para crear los diversos departamentos

sirviéndose de la similitud para crear los diversos departamentos sirviéndose de la similitud que exista entre ellas. Dentro de cada grupo las actividades deben ordenarse de tal macera que por su orden se puede deducir su importancia relativa.

♦ Asignar las funciones y responsabilidades a los departamentos y a los pueblos que se establezcan, de acuerdo con la naturaleza de las actividades a realizar.

La empresa Homoláctic de México S.A de C.V se organizó con una estructura funcional, basada en la naturaleza de las actividades a realizar y se organiza específicamente por departamentos, de acuerdo con los principios de la división del trabajo de las labores de la empresa. La organización funcional se aplica en pequeñas y medianas empresas, donde al frente de cada departamento esta un jefe que tiene a su cargo una función determinada.



I.45

7.5 ORGANIGRAMA El organigrama de una empresa industrial señala las relaciones entre los principales ejecutivos y las entidades funcionales en que se basa su estructura orgánica. En la formulación de un proyecto industrial se incluye la elaboración de un organigrama tentativo, que ayuda a visualizar los ejecutivos que se requieren y el costo que representarían para la planta industrial proyectada.

Director General Persona que responde del manejo de la planta, además, se encarga de elaborar los programas de manufactura y de la coordinación general de las operaciones productivas. Director administrativo Controla las operaciones de la empresa en general, y de las actividades y beneficios del personal. Contador general Selecciona y supervisa los sistemas contables, el manejo de fondos, control de costos y de inventarios, selección y vigilancia de procedimientos para el pago de las obligaciones internas y externas. Jefe de personal Dirige la selección, el reclutamiento, el adiestramiento y el manejo de personal, así como de la administración de sueldos y salarios.

Director General

Director administrativo

Gerente de Producción

Gerente de Ventas

Jefe de área de ventas

Jefe de servicio a clientes

Contador General

Superintendente de planta

Jefe de control de calidad

Almacén Producción Mantenimiento Operarios

Jefe de Personal



I.46

Gerente de producción Persona que desarrolla y mantiene el control sobre los estándares de trabajo en las operaciones productivas, recomienda cambios en los métodos de trabajo o secuencias operativas para alcanzar mayores niveles de eficiencia. Genera los calendarios de las compras y producción. Superintendente de planta Coordina los departamentos de almacén, producción y mantenimiento. Jefe de control de calidad Tiene como función determinar si los insumos y los productos llenan en todo momento las especificaciones requeridas, así como diseñar los sistemas de control que hagan posible una producción dentro de las especificaciones. Operarios Personas vinculadas directamente con el proceso de producción, desarrollan operaciones, desarrollan operaciones de baja complejidad. Gerente de ventas Tiene con función localizar puntos de ventas, determinar precios y canales de distribución del producto, el tipo y nivel de publicidad, y en general, la técnica comercial que ha de seguir la empresa. Jefe de área de ventas Persona encargada de la distribución del producto. Jefe de servicio a clientes Se encarga de promover la incorporación de nuevos clientes. 7.6 BIBLIOGRAFIA

Soto R.H, Espejel Z.E. Martínez F.H.F La Formulación y Evaluación técnico-Económica de Proyectos Industriales



I.47

VIII SELECCIÓN DE PROCESO Y

TECNOLOGIA



I.48

8.1 SELECCION DE PROCESO El ácido láctico obtenido de la fermentación, se ha convertido en un importante producto químico, en las diversas industrias. Por lo que para llegar hasta la transformación de este se tienen los siguientes diagramas de bloques de procesos. 8.1.1 DIAGRAMA DE BLOQUES. Proceso A.

Almacenamiento

Fermentación

Esterilización

Decantación

Filtración

Evaporación

Regeneración de ácido

Envasado

Inóculo Preparación de

medio



I.49

8.1.2 DIAGRAMA DE BLOQUES. Proceso B.

Recepción de lactosuero

Descarga en tanque de almacenamiento

Mezclado

Fermentación

Ultrafiltración

Electrodiálisis

Evaporación

NH4OH

Inóculo (lactobacillus casei)

Biomasa

Envasado

H2O

Esterilización



I.50

8.1.3 DIAGRAMA DE BLOQUES. Proceso C.

Recepción

Mezclado

Esterilización

Fermentación

Microfiltración

Electrodiálisis

Evaporación

Envasado

Medio de cultivo Ext. de levadura

Tween 80 MgSO4.7H2O MnSO4.4H2O

Glucosa

Biomasa

Inóculo

NaOHH2SO4



I.51

8.1.4 MATRIZ DE SELECCIÓN DE PROCESO

Parámetros Porcentaje Proceso A Proceso B Proceso CCosto de producción 20 3 60 2 40 1 20 Costo de inversión 5 2 10 2 10 1 5 Obsolescencia del proceso 15 1 15 2 30 3 45 Rendimiento 10 1 10 3 30 3 30 Facilidad de trabajo 5 1 5 2 10 3 15 Número de operaciones 5 1 5 2 10 3 15 Tipo de materia prima 10 2 20 3 30 1 10 Calidad del producto 20 2 40 3 60 3 60 Mantenimiento 10 2 20 3 30 1 10 TOTAL 100 180 250 210 Calificación: 1 Malo, 2 Regular, 3 Bueno. Conclusión: El proceso B es el que nos proporciona un buen costo de producción, rendimiento, así como también la calidad del producto, aunque un parámetro que nos conlleva a elegir este proceso es el tipo de materia prima, puesto que se va a utilizar lactosuero, el cual es un producto con amplias posibilidades de utilización, además de que es un producto de desecho. 8.1.4.1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO Recepción de materia prima En base a nuestra producción se recibirá la materia prima principal (lactosuero) en pipas de 20 m3, con un volumen total de 60 m3 durante los días lunes, miércoles y viernes. El lactosuero será descargado a los tanques de almacenamiento. Preparación del medio de cultivo Un volumen de 48 m3 de lactosuero es bombeado a un tanque de mezclado de 60 m3, donde se le adiciona fosfato de amonio (2.5 g/L), extracto de malta (3.75 g/L) y ajustar el pH de 5.5 a 6.5 con hidróxido de amonio. Proseguir con la esterilización y después bombear al tanque de dosificación de 60 m3 por medio del cual se controlara un flujo de 1000 L/h hacia el fermentador. Fermentación Una vez lleno el fermentador con 2.85 m3 de medio de cultivo, se inocula con un 5% de la cepa Lactobacillus casei, la cual se propagará durante 24 horas (a una temperatura de 45 – 50ºC) tiempo en el cual debe alcanzar una concentración de 21.45 g/L; a partir de ese momento se arranca la producción en continuo, manteniendo una recirculación y purga de biomasa con el fin de tener una concentración constante. Los niveles de pH se mantienen neutralizando el ácido formado con hidróxido de amonio. Ultrafiltración El caldo a la salida del fermentador contiene principalmente la biomasa y el lactato de amonio formado, ya que la concentración de sustrato a la salida es cercana a cero. Esta corriente (1500L/h), se hace pasar por una columna de microfiltración donde se permeará el lactato de amonio y la biomasa retenida se recircula al fermentador y se purga el equivalente a la biomasa generada. Electrodiálisis El permeado obtenido de la microfiltración es conducido a un electrodializador, donde por medio de una corriente eléctrica y una membrana de intercambio iónico de naturaleza aniónica, el ácido láctico es regenerado.



I.52

Evaporación El ácido láctico regenerado tiene una concentración de 67.53 g/L y se desea llegar a una concentración de 850 g/L. Envasado La corriente proveniente del evaporador es colectada en un tanque de 1.8 m3 durante 24 h, una vez pasado este tiempo, el ácido láctico al 85% es envasado en bidones de 50 L. 8.2 SELECCION DE TECNOLOGIA La obtención de Acido láctico a nivel industrial se realiza por diversos métodos tales como fermentación por lotes, fermentación continua, fermentación continua con recirculación. En nuestro caso utilizaremos fermentación continua con recirculación. Equipo principal

EQUIPO CLAVE CAPACIDAD DIMENSIONES

Fermentador Continuo con Recirculación

R-310 2.85 m3 1.46 m diámetro 2.2 m altura

Tanque de mezclado F-230 60 m3 Columnas de Ultrafiltración D-310 10-200 L/m2.h Electrodializador X-410 Evaporador V-410 Tanque de (NH4)OH F-310 50 L Tanque de almacenamiento Ac.láctico

f-510 1.8 m3

8.2.1 MATRICES PARA SELECCIÓN DE EQUIPO 8.2.1.1 SELECCIÓN DEL EQUIPO SEPARADOR DE BIOMASA Es una operación que emplea membranas especiales en diferentes tipos de arreglos para separar la biomasa del sustrato y Acido láctico, por medio de un gradiente de presión. Se encontraron tres equipos que pueden servir para la operación de separación de biomasa, los cuales se describen a continuación. Ultrafiltración: Utiliza membrana microporosas generalmente asimétricas o anisotrópicas, estas últimas tienen una película delgada y densa de 0.1 a 1.5 µm de espesor y bajo la película una subestructura microporosa de 0.1-1 mm que presenta aberturas progresivamente mayores, que facilitan el paso del solvente y los solutos que logran pasar la película. Se caracterizan por su Peso Molecular de Corte (PMC), el cual es el peso molecular del soluto globular que es retenido en un 90% por la membrana. El PMC caería entre 500 y 1,000,000 para la mayoría de las membranas de UF, lo cual representa la retención de partículas de 1 a 10,000 nanometros de tamaño. Las presiones características de la ultrafiltración son moderadas en el rango de 100 a 500 Kpa. Las capacidades características son del orden de 10-200 l/m2-h (al flujo volumétrico por unidad de área de membrana se le conoce como flux y se utiliza para especificar equipos de UF).



I.53

Microfiltración: La microfiltración emplea membranas con poros más grandes que los utilizados en UF, ya sean de tipo convencional o asimétrica. Se emplea generalmente para separar de caldos biológicos partículas mayores de 1 µm como coloides y células .El rango de presión de operación también es restringido debido a las características de los equipos que se emplean, y es del orden de 160 –550 Kpa. Un rasgo característico de la MF es que puede manejar flujos mucho mayores que la UF del orden de 50 – 1000 l/m2-h. Centrifuga de Discos. La centrifuga de discos costa de un eje vertical sobre el cual se montan un conjunto de discos en forma de conos truncados, uno sobre otro. El rotor de la centrífuga provoca el giro tanto de los discos como del tazón de la centrífuga. El diámetro de los tazones de las centrifugas de retención de sólidos varía de 24 a 44 cm y las fuerzas centrífugas de retención de sólidos varía de 24 a 44 cm y las fuerzas centrífugas de 5,000 a 8, 000 G. La capacidad de sólidos varía de 5-20 litros y los flujos de 0.4 a 1,500 l/min. La descarga de sólidos se realiza por medio de un sistema hidráulico que permite abrir y cerrar los orificios de descarga entre las piezas. Este tipo de centrífugas permite manejar caldos con contenidos de sólidos hasta del 10%. Las fuerzas centrífugas varían de 5,000 a 7,000 G y los gastos de 3.8 a 1,500 l/min. La ventaja de este tipo de centrifugas, debido a que generan campos de hasta 15,000 G, es que son especialmente útiles para caldos biológicos donde el diferencial de densidad suele ser bajo y la viscosidad alta. Las suspensiones que pueden ser manejadas, alcanzan hasta un 10 % en volumen de sólidos. 8.2.1.1.1 MATRIZ DE SELECCIÓN PARA LA SEPARACIÓN DE BIOMASA Parámetros Porcentaje Ultrafiltrador Microfiltrador Centrifuga Tamaño de partícula 30 4 120 3 90 3 90 Gastos 10 3 30 3 30 3 30 Tipo de membrana 20 3 60 4 80 0 0 Tamaño de poro 40 4 160 3 120 0 0 TOTAL 100 370 320 120 Calificación: 1 Muy malo, 2 Malo, 3 Bueno, 4 Muy bueno. 8.2.1.2 SELECCIÓN DE MEMBRANA La parte central de los procesos de membrana es la membrana misma. En general la membrana debe reunir algunas características importantes. Módulos de Tubos y Carcasa Este tipo de módulos presenta una geometría similar a los intercambiadores de calor de tubos, con varios tubos unidos en sus extremos a un cabezal común, el diámetro de los tubos varía entre 0.6 y 2.5 cm. Han sido recomendados para procesar materiales viscosos y para la obtención de concentraciones celulares elevadas. Módulos de Hoja Plana Los filtros de hoja plana, son muy similares a los filtros convencionales de marcos y placas. Su principal ventaja es su versatilidad. Este tipo de módulos pueden trabajar a presiones mayores que los otros tipos, por lo que son empleados para manejar soluciones viscosas, pueden ser utilizados tanto en MF como en UF. Pueden ser desmontados para su limpieza y permiten restituir hojas defectuosas. Una desventaja es que su área por unidad de volumen es menor con relación a los otros tipos de módulos y producen un flux moderado.



I.54

Módulos de Hoja Enrollada en Espiral Los módulos de hojas enrolladas en espiral utilizan un diseño de membranas con esparcidores tipo malla separando la membrana. Este tipo de arreglos producen un flux mayor que los de hoja plana debido a que presentan una mayor área por unidad de volumen. Son más difíciles de limpiar y frecuentemente debe descartarse toda la unidad aún cuando sólo parte del módulo este dañado. Módulos de Tubos de Fibra Hueca Los módulos de tubos de fibra hueca, tienen diámetros de tubo muy pequeños : de 0.02 a 0.11cm. Entre más pequeño sea el diámetro interno, menor es su capacidad de manejo de sólidos. Las fibras grandes (0.11 cm de diámetro) son especialmente útiles para separar células así como para el manejo de materiales viscosos. Este tipo de módulos es probablemente el más empleado tanto en MF como en UF, sin embargo presentan algunas limitaciones en cuanto a su rango de operación (presión y temperatura), así como en su facilidad a la esterilización. A continuación se presentan características de los módulos de filtración:

Tipo de módulo Características Hoja plana Hoja enrollada Tubo y carcaza Fibra hueca

Densidad de empaque

Moderada Moderada Baja Alta

Area (m2/m3) 200-400 300-900 150-300 9000-30000 Tolerancia a sólidos suspendidos

Moderada Baja Buena Baja

Facilidad de limpieza

Regular Malo Buena Retrolavado

8.2.1.2.1 MATRIZ DE SELECCIÓN DE MEMBRANA Parámetros Porcentaje Fibra

Hueca Hoja Plana Hoja

Enrollada En Espiral

Tubo y Carcaza

Diámetro de tubo 15 1 15 3 45 2 30 3 45 Limpieza 20 2 40 3 60 1 20 4 80 Area/volumen 20 4 80 2 40 3 60 3 60 Presiones 15 1 15 4 60 2 30 3 45 Tolerancia a sólidos suspendidos

30 2 60 3 90 1 30 4 120

TOTAL 100 210 295 170 350 Calificación: 1 Muy malo, 2 Malo, 3 Bueno, 4 Muy bueno. 8.2.1.3 SELECCIÓN DE EQUIPO PARA REGENERACIÓN DE ACIDO LÁCTICO Diálisis La diálisis emplea membranas de poro muy pequeño (menor que las membranas de UF). Esta operación se utiliza para separar solutos de sus soluciones, en base a su conformación y carga. El o los solutos a separar de la solución de alimentación fluyen hacia la solución de lavado o dializado a través de la membrana, sólo por la acción de un gradiente de concentración. Una aplicación de la diálisis es la recuperación de ácidos, pero el producto nunca será más concentrado que el de la corriente de alimentación. Es inadecuado para ácidos débiles.



I.55

Electrodiálisis En la electrodiálisis, el intercambio de iones de una solución a otra se lleva a cabo a través de membranas de intercambio iónico. En el agua las sales se disuelven produciendo cargas positivas y negativas, si se aplica un campo en una solución salina. Los iones son transferidos desde una solución diluida a una concentrada a través de una serie de membranas aniónicas y catiónicas. Puede ser usado para la extracción de ácidos orgánicos a partir de caldos de fermentación tales como ácido láctico. Sirve para incrementar la concentración de un ácido como producto. Osmosis Inversa Utiliza membranas semipermeables que permiten el paso sólo del solvente (generalmente agua), para separar éste de solutos de bajo peso molecular. Las membranas utilizadas son películas no porosas que permiten el paso del solvente a través de espacios entre los polímeros que conforman la membrana. 8.2.1.3.1 MATRIZ DE SELECCIÓN DE EQUIPO PARA REGENERACIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO

Parámetros Porcentaje Diálisis Electrodiálisis

Osmosis Inversa

Eficiencia 40 3 120 4 160 2 80 Concentración del producto

60 2 120 3 180 1 60

TOTAL 100 240 340 140 Calificación: 1 Muy malo, 2 Malo, 3 Bueno, 4 Muy bueno. 8.2.1.4 SELECCIÓN DE MEMBRANA PARA EL ELECTRODIALIZADOR Debido a la naturaleza de nuestro producto, se requiere una membrana de intercambio iónico de naturaleza aniónica. Pall Corporation nos ofrece 4 membranas de este tipo, de la marca IonCladTM. R1030, R4030. Son membranas no reforzadas que pueden ser utilizadas en todas las aplicaciones, pero se desempeñan mejor en biosensores. RF4030. Este tipo de membranas están reforzadas con fibra de vidrio, por lo que son especialmente usadas en aplicaciones de electrodiálisis donde la estabilidad dimensional es importante. RA4030. Membrana reforzada especialmente usada para condiciones de alta temperatura y de alto pH. 8.2.1.4.1 MATRIZ DE SELECCIÓN DE MEMBRANA PARA EL ELECTRODIALIZADOR

Parámetros Porcentaje R1030 R4030 RF4030 RA4030 Resistencia al uso 25 1 25 2 50 3 75 4 100 Selectividad 40 3 120 3 120 4 160 2 80 Capacidad de intercambio

35 3 105 3 105 2 70 2 70

TOTAL 100 250 275 305 250 Calificación: 1 Malo, 2 Regular, 3 Bueno, 4 Muy bueno.



I.56

8.3 BIBLIOGRAFIA

Stéphane ALTABA, Production d´Acide Lactique en culture continue a haute densite cellularie dans un bioreacteur a membrane: Cinetique, modelistion et analyse economique,Institut National Polytechnique De Lorranie,Soutenue publiquement le 29 Janvier 1991 devant la Comisión d´Examen

IK-Keun Yoo, Ho Nam Chang, Eun Gyo Lee, By product formation in cell-recicled continuos culture of Lactobacillus casei, ,Biotechnology Letters Vol 9, No 3, March 1997, Pp 237-240

Ho Nam Chang, IK-Keun Yoo and Vemos Soo Kim High DENSITY Cell Culture By Membrane-Bases Cell Recycle Bbiotech.Adv. Vol 12 Pp 467-487, 1994.

Y.H Yen and M.Cheryan Separation of Lactic Acid form whey permeate fermentation Broth by electrodyalisis Institution of Chemical Engineering

Pei-Xin Yao and Kiyoshi Toda Lactic Acid Production in Electrodyalisis culture, J.Gen.Appl.Microbiol,36, 111-125 1990



I.57

IX BALANCES DE MASA



I.58

9.1 BALANCES DE MASA. NOMENCLATURA UTILIZADA. A = Fermentador. B = Columna de ultrafiltración. C = Conector Tee. D = Electrodializador. E = Evaporador. Fi = flujo en la corriente i; L / h. V = volumen; L. Si = concentración de sustrato en la corriente i; g lactosa / L. Xi = concentración de células en la corriente i; g biomasa / L. Li = concentración de producto en la corriente i; g (ácido láctico, lactato de amonio) / L. FmXi = flujo másico de células en la corriente i; kg biomasa / h. FmLi = flujo másico de producto en la corriente i; kg ácido láctico / h. µXV = flujo másico de células, equivalente a la formación de nuevas células; kg biomasa / h. BALANCE GLOBAL. Establecemos: ENTRADAS = SALIDAS F1 = F5 + F8 + F9 ENTRADAS SALIDAS F1 = 1000 L / h F5 = 250 L / h

F8 = 690.42 L / h F9 = 59.58 L / h

A

B

C

D

E

F1

F

F3

F4

F

F F

F8

F



I.59

9.2 BALANCES DE MASA DEL FERMENTADOR Establecemos: Balance global en fermentador. F + αF = (1 + α)F Balance de células. cX αF + µXV – (1+ α )FX = 0, dividimos entre V; F / V = D (tasa de dilución). cX αD + µX – (1+ α)XD = 0, dividimos entre X. c αD + µ - (1+ α)D = 0 D(1+ α – c α) = µ Balance de Acido Láctico. αFL� qpXV = (1+ α)FL(1+�), dividimos entre V. αFL� = 0 Donde: α = 0.5 C = 2 F = F1 = 1000 L / h µ = 0.175 h –1 (1 + α)F = F2 = 1500 L / h D = 0.35 h-1 αF = F4 = 500 L / h cX αF = FmX4 = 21.45 kg / h (1+ α )FX = FmX2 = 32.175 kg / h (1+ α)FL(1+�) = FmL2 = 50.65 kg / h

A V = 2850 L X = 21.45 g / L L = 33.77 g / L S = 0.27 g / L µXV = 10.72 kg / h

F1 = 1000 L / h S1 = 40 g / L

F2 = 1500 L / h X2 = 21.45 g / L L2= 33.77 g / L S2 = 0.27 g / L FmX2 = 32.175 kg / hFmL2 = 50.65 kg / h

F4 =



I.60

9.3 BALANCES DE MASA EN LA COLUMNA DE ULTRAFILTRACION Establecemos: Balance global en columna de ultrafiltración. F2 = F3 + F6 Balance de células X2F2 = X3F3. Por lo tanto FmX2 = FmX3 = 32.175 kg / h Balance de ácido láctico L2F2 = L6F6. Por lo tanto FmL2 = FmL6 = 50.65 kg / h 9.4 BALANCES DE MASA EN EL CONECTOR TEE.

BF2 = 1500 L / hX2 = 21.45 g / L L2= 33.77 g / L S2 = 0.27 g / L FmX2 = 32.175 kg / h FmL2 = 50.65 kg / h

F6 = 750 L / h L6 = 67.53 g / L FmL6= 50.65 kg / h

F3 = 750 L / hX3 = 42.9 g / L FmX3 = 32.175 kg / h

C

F3 = 750 L / h X3 = 42.9 g / L FmX3 = 32.175 kg / h

F4 = 500 L / h X4 = 42.9 g / L FmX4 = 21.45 kg / h

F5 = 250 L / h X5 = 42.9 g / L FmX5 = 10.72 kg / h



I.61

Establecemos: Balance global en conector Tee. F3 = F4 + F5 Balance de células X3F3 = X4F4 + X5F5. Por lo tanto FmX3 = FmX4 + FmX5 = 32.175 kg / h NOTA: como se debe mantener una concentración constante de células en el fermentador, la purga de biomasa debe ser igual a la formación de nuevas células, esto es: FmX5 = µXV = 10.72 kg / h. 9.5 BALANCES DE MASA EN EL ELECTRODIALIZADOR Establecemos: Balance global en electrodializador. F6 = F7 Balance de ácido láctico. L6F6 = L7F7. Por lo tanto FmL6 = FmL7 = 50.65 g / L 9.6 BALANCES DE MASA EN EL EVAPORADOR Establecemos: Balance global en el evaporador. F7 = F8 + F9 NOTA: la corriente F8 es agua evaporada de la corriente F7 para concentrar ácido láctico. Balance de ácido láctico. L7F7 = L9F9. Por lo tanto FmL7 = FmL9 = 50.65 kg / h

D F6 = 750 L / h L6 = 67.53 g / L FmL6= 50.65 kg / h

F7 = 750 L / hL7 = 67.53 g / L FmL7= 50.65 kg / h

E F7 = 750 L / h L7 = 67.53 g / L FmL7 = 50.65 kg / h

F9 = 59.58 L / h L9 = 850 g / L FmL9 = 50.65 kg / h

F8 = 690.42 L /



I.62

X BALANCES DE ENERGIA



I.63

10.1. BALANCES DE ENERGIA. NOMENCLATURA UTILIZADA. U = Coeficiente global de transferencia de calor, Btu / h ft2°F. A = Area de transferencia de calor, ft2. Cp = Capacidad calorífica, Btu / lb °F. M = Masa a calentar o enfriar. m = Masa de agua de enfriamiento.

w = Masa de vapor saturado. Q = flujo de calor, Btu / h Ti: temperatura inicial del fluido. Tf: temperatura final del fluido. Th: temperatura del medio de calentamiento (Tf – Ti)ln= media logaritmica de temperatura. 10.2. BALANCE DE ENERGIA EN TANQUE F210. 10.2.1. CALENTAMIENTO. El tanque F210 contiene lactosuero que será utilizado como sustrato para la producción de ácido láctico, este fluido debe ser esterilizado, por lo que se emplea vapor saturado como calefactor para llevar de 18 ºC a 121ºC por medio de la chaqueta del tanque; el incremento de temperatura está dado por: T = Th (1+Be-at) Donde; B = (Ti-Th)/Th a = (UA)/(MCp) Despejando obtenemos que: t = -(1/a)ln((T-Th)/(ThB) Capacidad: 60 m3. Volumen de operación: 48 m3. Diámetro: 3.71 m. Altura de operación: 4.45 m. Area, A= 674.06 ft2. Fluido a calentar: Lactosuero.

M= 108,053 lbT inicial: 18 °C. T final: 121 °C. Calefactor: vapor saturado. Presión del vapor saturado: 6 bars. Temperatura, Th: 158.8 °C

Establecemos: Q = M Cp (Tf-Ti)

Cp = 0.98 Btu/ lb °F U = 300 Btu / h ft2°F Tiempo de calentamiento, t= 0.6845 horas M = M/t = 157856.83 lb / h (Tf-Ti) = 185.4 °F

Q = 28678925.71 Btu / h

Sea: Q = w (Hv – hL) w = Q / (Hv – hL)

Q = 28678925.71 Btu / h Hv = 1185.7 Btu / lb hL = 288.47 Btu / lb

w = 31, 965.8 lb / h

Entonces, para calentar una masa de lactosuero de 108,053 lb en 0.6845 h, se requiere vapor saturado a una presión de 6 bars (158.8 ºC), a un flujo de 31,965.8 lb / h.



I.64

10.2.2. ENFRIAMIENTO. Una vez esterilizado el lactosuero, debe enfriarse hasta una temperatura de 45ºC, por lo que se utiliza un serpentín dentro del mismo tanque, y agua a una temperatura de 18ºC. Se fija un tiempo para esta actividad de 2 horas. Capacidad: 60 m3. Volumen de operación: 48 m3. Diámetro: 3.71 m. Altura de operación: 4.45 m. Fluido a enfriar: Lactosuero.

M= 108,053 lbT inicial: 121°C. T final: 45°C. Medio de enfriamiento: agua. Temperatura, Th: 18°C

Establecemos: Sea:

Q =UA (Tf – Ti)ln A = Q / U (Tf – Ti)ln m = Q / Cp (Tf-Ti)

U = 300 Btu / h ft2°F Q = 7242999.542 Btu / h (Tf – Ti)ln= 87.9 ºF

Area de serpentín, A= 274.65 ft2 m = 452,687.45 lb / h

Entonces, para enfriar una masa de lactosuero de 108,053 lb en 2 h, por medio de un serpentín se requiere agua a una temperatura de 18 ºC, a un flujo de 452,687.45 lb / h (905 Gal / min).

Q = m Cp (Tf-Ti)

Cp = 1 Btu/ lb °F Tiempo de calentamiento, t= 2 horas M = M/t = 54026.43 lb / h (Tf-Ti) = -136.8 °F

Q =-7242999.542 Btu / h Se retira calor del sistema



I.65

10.3. BALANCE DE ENERGIA EN EL EVAPORADOR V410. Tenemos un evaporador de simple efecto:

V=1520.7 lb/h Hv=1151.48 Btu/lb Tv=212 ºF

F=1651.98 lb/h

hF=82.6 Btu/lb TF=113ºF X1F=0.06753

S=x lb/h HS= 1185.7 Btu/lb

TS= 317.84ºF

S= x lb/h hS=288.473 Btu/lb TS= 317.84ºF

L=131.245 lb/h hL=180.34 Btu/lb TL=212ºF X2F=0.85



I.66

10.3.1. BALANCE DE CALOR. Sea: Calor de entrada = calor en la salida. F hF + S HS = L hL + V Hv + S hS F hF = Calor en alimentación. S HS = Calor en vapor de agua a 6 bars (158.8ºC/317.84ºF) L hL = Calor en líquido concentrado. V Hv = Calor en evaporado. S hS = Calor en condensado. Sustituyendo y despejando S, obtenemos: Flujo de vapor, S = ( 1’638,270.811Btu/h ) / ( 897.1755 Btu/lb ) = 1826.03 lb / h Calor en evaporador, Q = 2’301,635.52 Btu / h De Q =UA (Tf – Ti)ln ; obtenemos A = Q / U (Tf – Ti)ln Con: U = 300 Btu / h ft2°F, y (Tf – Ti)ln= 149.25ºF Area del evaporador A = 51.4 ft2. De esta manera, para concentrar una solución diluida de acido láctico de 6.75% a un 85% se requieren eliminar 1520.7 lb/h de agua en un evaporador con un área de 51.4 ft2, utilizando vapor saturado a una presión de 6 bars (158.8ºC) y un flujo de 1860.03 lb/h. 10.4. GENERADORES DE VAPOR. Tanto el evaporador de simple efecto como el tanque F210 requieren vapor a ciertas condiciones, debido a que los flujos de vapor requeridos en cada uno de ellos son diferentes y no operan simultáneamente, es necesario contar con dos generadores de vapor (calderas). Sea C.C. = Q / (33500 Btu / h) , donde Q = w (Hvapor –h liquido) [=] Btu / h

Hvapor = 1185.7 Btu / lb. h liquido = 52.24 Btu / lb (Hvapor –h liquido) = 1133.46 Btu / lb Si la capacidad de los generadores de vapor está en el intervalo de 5 C.C. hasta 800 C.C. se utilizan calderas de tubos de humo. Para capacidades mayores a 800 C.C. se utilizan calderas de tubos de agua.



I.67

10.4.1. CAPACIDAD DE CALDERAS. Para el tanque enchaquetado F210, es necesario un flujo de vapor 31, 965.8 lb / h. C.C.= (31965.8 lb/h * 1133.46 Btu/lb) / (33500 Btu/h) = 1080.5 C.C. La capacidad obtenida corresponde a una caldera de tubos de agua. El consumo de energéticos para esta caldera se considera tomando en cuenta el poder calorífico del gas L.P. que es el combustible a utilizar, la eficiencia para esta caldera se toma como igual a 0.7. Poder calorífico de gas L.P.= 11,365 kcal/kg Consumo = (8450 kcal/h * C.C.) / (EFICIENCIA*11365) = 1147.68 kg /h Para el evaporador V410, es necesario un flujo de vapor 1826.03 lb / h. C.C.= (1826.03 lb/h * 1133.46 Btu/lb) / (33500 Btu/h) = 61.78 C.C. La capacidad obtenida corresponde a una caldera de tubos de humo. Se usa como combustible gas L.P. y una eficiencia de 0.7. Consumo = (8450 kcal/h * C.C.) / (EFICIENCIA*11365) = 65.63 kg /h



I.68

XI PROCEDIMIENTOS DE

BASES DE DISEÑO



I.69

HOMALACTYC de México S.A de C.V

NOMBRE REV. No.

TITULO PROCEDIMIENTOS DE BASES DE DISEÑO ELABORO

EQUIPO No.10 APROBO

AMS FECHA

02/04/01 PROYECTO No.

01-I-010 HOJA No.

1 de 9

Nombre del proyecto: “Producción de ácido láctico a partir de efluentes Lácteos” Localización: Parque industrial “Hidalgo” Calle Periférica, Esq. Libramiento Calpulalpan, Ciudad Sahagún. Proyecto No. 01-I-010 1. GENERALIDADES 1.1 Función de la planta

Considerando la gran cantidad de aguas de proceso que desechan las industrias lácteas, la planta producirá ácido láctico utilizando esta agua como fuente de lactosa, ya que el ácido láctico tiene una amplia gama de aplicaciones tales como: acidulante, fijador de tintes, tratamiento de pieles, etc. 1.2 Tipo de proceso

El proceso para la producción de ácido láctico será en CONTINUO. 2. FLEXIBILIDAD Y CAPACIDAD 2.1 Factor de servicio: Determinación del número de días no laborados: Días al año 365 Días de descanso obligatorio 7 Días no laborables por costumbre 25 Días efectivos trabajados 333

Fs = (333 / 365) * 100 = 91%

2.2 Capacidad a) Diseño: 710 Ton/año b) Normal: 640 Ton/año c) Mínima: 200 Ton/año 2.3 Flexibilidad La planta debe operar bajo condiciones normales: (sí o no) a) Falla de energía eléctrica: Este factor si se tiene contemplado, para esto caso se va a

implementar el funcionamiento de un generador de energía eléctrica. Equipo 10 AMS 02/04/01 REVISIONES POR APROBO FECHA



I.70

HOMALACTYC de México S.A de C.V NOMBRE REV. No.


EQUIPO No.10 APROBO

AMS FECHA 02/04/01

PROYECTO No. 01-I-010

HOJA No. 2 de 9

b) Falla de vapor: El proceso emplea vapor generado por una caldera para: esterilizar medio

continuamente, mantener la fermentación a una temperatura de 45ºC y para el evaporador, por lo que la falla de vapor si afectaría la producción de ácido láctico, consecuentemente es necesaria la instalación de una caldera alterna.

c) Falla de agua de enfriamiento: La falta de agua si afectaría a nuestro proceso debido a su

utilización en el enfriamiento del medio de cultivo después de la esterilización. 2.4 Necesidades para futuras expansiones

Se tiene contemplado una expansión de la empresa, por lo que se tiene un área reservada para otra línea de producción.

3. ESPECIFICACIONES DE LA ALIMENTACION

LACTOSUERO pH 6.5 Densidad 1.0221 Especificaciones:

Composición % Sólidos solubles totales 6.3 Proteína total 0.834 Nitrógeno (en forma de caseína) 2.52*10-3

Proteína soluble 0.615 NPN (como Nitrógeno) 0.034 Cenizas 0.560 Lactosa 4.687 Grasas 0.069 Ca++ 0.016 Mg++ 9.198*10-3

Na+ 0.061 K+ 0.132 NH3

+ 0.024 Fe++ 6.3*10-4

Cu++ 6.3*10-4 Cl- 0.136 P 0.038 NO3

- 1.9*10-3

S 0.01 Acido láctico 0.088 Acido acético 0.012 Acido cítrico 0.113



I.71

Equipo 10 AMS 02/04/01 REVISIONES POR APROBO FECHA HOMALACTYC de México S.A de C.V NOMBRE REV. No.


EQUIPO No.10 APROBO

AMS FECHA 02/04/01


HOJA No. 3 de 9

HIDROXIDO DE AMONIO

Especificaciones: Hidróxido de amonio 28-30% Densidad 1L=0.9Kg

Especificaciones para pruebas USP Ensayo (como NH3) 28-30% Color (APHA) max. 5 Gravedad especifica de 60º/60ºF 0.896-0.902 Residuos de Ignición max. 0.001% Dióxido de Carbono (CO2) max. 0.002%

Trazas de impurezas en partes por millón (ppm) Cloruros (Cl) max. 0.5 Nitratos (NO3) max. 2 Fosfatos (PO4) max. 0.4 Sulfatos (SO4) max. 1 4. ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO ACIDO LACTICO 50%, 80%, 88%. Descripción El ácido láctico se produce en forma de un líquido claro, parecido a un jarabe, a partir de la fermentación de la lactosa. Especificaciones

Identificación Satisface la prueba del FCC Ensayo De 99 a 101% de la concentración

indicada en la etiqueta Color De claro a ligeramente amarillo Residuo después de la ignición Máximo 0.1% Calcio Máximo 20 ppm Cloruro Máximo 10 ppm Cianuro Máximo 5 ppm Sulfato Máximo 10 ppm Metales pesados (como plomo) Máximo 5 ppm Plomo Máximo 5 ppm Hierro Máximo 5 ppm Arsénico Máximo 1 ppm Acidos cítrico, oxálico, fosfórico o tartárico

Satisface la prueba del FCC

Azucares reductores Satisface la prueba del FCC Pureza isomérica Mínimo 95% L(+)



I.72

Equipo 10 AMS 02/04/01 REVISIONES POR APROBO FECHA HOMALACTYC de México S.A de C.V NOMBRE REV. No.


EQUIPO No.10 APROBO

AMS FECHA 02/04/01


HOJA No. 4 de 9

5. ALIMENTACION A LA PLANTA 5.1 Alimentación en el limite de baterías

Materia prima Alimentación Estado físico Presión Temperatura Lactosuero 60 m3/2 días Líquido 1 atm 20ºC

Hidróxido de amonio 1518 L/día Sólido 1 atm 24ºC 6. CONDICIONES DE LOS PRODUCTOS EN EL LIMITE DE BATERIAS 6.1 Términos de garantía

Producto Estado físico Ton/día Ton/año Entrega en: Acido láctico 85% Líquido 2.5 640 Almacén

7. ELIMINACION DE DESECHOS 7.1 Necesidades y reglamentos de pureza para: a) AGUA NOM-001-ECOL-1996. Esta Norma Oficial Mexicana establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales vertidas a aguas y bienes nacionales, con el objeto de proteger su calidad y posibilitar sus usos, y es de observancia obligatoria para los responsables de dichas descargas. Esta Norma Oficial Mexicana no se aplica a descargas de aguas provenientes de drenajes pluviales independientes.

Las fechas de cumplimiento establecidas en esta Norma Oficial Mexicana podrán ser adelantada por la Comisión Nacional del Agua para un cuerpo receptor en especifico, siempre y cuando exista el estudio correspondiente que valide tal modificación.

Los responsables de descargas de aguas residuales municipales y no municipales, cuya concentración de contaminantes en cualquiera de los parámetros básicos, metales pesados y cianuros que rebasen los límites máximos permisibles para cuerpos receptores tipo B (ríos, uso público urbano) quedan obligados a presentar un programa de acciones u obras a realizar para el control de la calidad del agua de sus descargas a la Comisión Nacional del Agua, en un plazo por mayor de 180 días naturales, a partir de la ubicación de esta Norma en el Diario Oficial de la Federación.

Los demás responsables de las descargas de aguas residuales municipales y no municipales, que rebasen los límites máximos permisibles de esta Normas, quedan obligados a presentar un programa de las acciones u obras a realizar para el control de la calidad de sus descargas a la Comisión Nacional del Agua.



I.73

b) AIRE NOM-043-ECOL-1993. Establece los niveles máximos permisibles de emisión a la atmósfera de partículas sólidas provenientes de fuentes fijas. Equipo 10 AMS 02/04/01 REVISIONES POR APROBO FECHA HOMALACTYC de México S.A de C.V NOMBRE REV. No.


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HOJA No. 5 de 9

Flujo de gases (m3/min) Zonas críticas (mg/m3) Resto del país (mg/m3)

5 1536 2304 10 1148 1722 20 858 1287 30 724 1086 40 641 962 50 584 876 60 541 811 80 479 719 100 437 655 200 326 489 500 222 333 800 182 273 1000 166 249 3000 105 157 5000 84 127 8000 69 104 10000 63 95 20000 47 71 30000 40 60

La interpolación y la extrapolación de los datos no contenidos en la tabla para zonas críticas, esta dado por las siguientes fórmulas: Para zona crítica

E = 3020 / Cº42 E = 4529.7 / Cº42

NOM-086 Norma Oficial Mexicana que establece las especificaciones sobre protección

ambiental que deben reunir los combustibles fósiles líquidos y gaseosas que se usan en fuentes fijas y móviles.

c) RUIDO

NOM 0811-81. Establece los límites máximos permisibles de emisión de ruido de las fuentes fijas y su método de emisión.

Horario Límites máximos permisibles De 6:00 a 22:00 68dB(A) De 22:00 a 6:00 65dB(A)

El incumplimiento de la presente norma oficial será sancionado conforme a lo dispuesto por la Ley general del Equilibrio Ecológico y la protección al Ambiente y demás ordenamientos.



I.74

7.2 Sistemas de tratamiento de efluentes NOM-003-ECOL-1997. Norma Oficial Mexicana que establece los límites máximos permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reusen en servicios al publico. Equipo 10 AMS 02/04/01 REVISIONES POR APROBO FECHA HOMALACTYC de México S.A de C.V NOMBRE REV. No.


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HOJA No. 6 de 9

LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES PROMEDIO MENSUAL

Tipo de reuso Coliformes fecales

(NMP/100ml)

Huevos de helminto

(h/l)

Grasas y aceites (mg/l)

DBO5 (mg/l)

SST (mg/l)

Servicios al público con contacto directo

240

›1

15

20

20

Servicios al público con contacto directo u ocasional

1000

‹5

15

30

30

8. SERVICIOS AUXILIARES 8.1 Vapor Se genera en el L.B.= si, por medio de 2 calderas Presión: 6 bars. Temperatura: 158.8 °C Calidad: vapor saturado Disponibilidad: Caldera 1=31966 lb/h Caldera 2=1826 lb/h 8.2 Retorno de condensado Presión: 6 bars.

Temperatura: 158.8 °C 8.3 Agua de enfriamiento Fuente: Agua municipal Temperatura de entrada: 18 °C Disponibilidad: 905 Gal/min 8.4 Aguas de sanitarios y servicios Fuente: Agua municipal Presión en L.B.: 1-3.5 atm Temperatura en L.B.: 18 °C Disponibilidad: 0.5 L/s/ha 8.5 Agua potables Fuente: Agua municipal



I.75

Presión en L.B.: 1-3.5 atm Equipo 10 AMS 02/04/01 REVISIONES POR APROBO FECHAHOMALACTYC de México S.A de C.V NOMBRE REV. No.


EQUIPO No.10 APROBO

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HOJA No. 7 de 9

Temperatura en L.B.: 20 °C Disponibilidad: 0.5 L/s/ha 8.6 Agua contra incendios Fuente: Agua de tratamiento Presión en L.B.: 2atm Temperatura en L.B.:20 °C Disponibilidad: 10.57 m3/d 8.7 Agua de calderas Fuente: Agua municipal Presión en L.B.: 1-3 atm Temperatura en L.B.: 29 °C Disponibilidad:454 m3/d 8.8 Combustible Características: Gas Licuado de Petróleo. Disponibilidad: 2734 kg / d Fuente: Pipas 8.9 Suministro de energía eléctrica Fuente (s): Municipio Subestación eléctrica: 45 KVA Voltaje: 220V / 440 V Fases/Frecuencia: 3/ 60 Hz Factor de utilización: 0.65 9. SISTEMAS DE SEGURIDAD 9.1 Sistema contra incendio Se cuenta con equipo móvil y portátil; espumas contra incendio, hidratantes y boquillas de espreado en el almacén de materia prima y de producto terminado, así como en el área de proceso.



I.76

9.2 Protección personal El personal contará con zapato industrial, overol, guantes, lentes de seguridad, casco de seguridad, regaderas, lavaojos, cofia y cubrebocas, mascarilla contra gases. Equipo 10 AMS 02/04/01 REVISIONES POR APROBO FECHA HOMALACTYC de México S.A de C.V NOMBRE REV. No.


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HOJA No. 8 de 9

10. DATOS CLIMATOLOGICOS 10.1 Temperatura Máxima promedio: 32.4ºC Mínima promedio: 8.5ºC 10.2 Precipitación pluvial Máxima promedio: 280.6 mm Mínima promedio: 110.2 mm Promedio anual (bulbo seco): 752.8 10.3 Viento Dirección de viento reinante: oeste - suroeste Velocidad promedio: 1.7 m/s Velocidad máxima: 9.5 m/s 10.4 Humedad Máxima promedio: 60% Mínima promedio: 51% 11. DATOS DEL LUGAR 11.1 Localización de la planta. Calle Periférica, Esq. Libramiento. Calpulalpan, Ciudad Sahagún. Estado de Hidalgo. Elevación sobre el nivel del mar: 3330 m

12. DISEÑO ELECTRICO 12.1 Código de diseño eléctrico: NOM-EM-001-SEMP-1993 NTIE, NMX-J-283-SCFI



I.77

13. DISEÑO DE TUBERÍAS 13.1 Códigos de diseño ANSI-B-31 Distribución de tuberías : subterráneo y áreas Equipo 10 AMS 02/04/01 REVISIONES POR APROBO FECHA HOMALACTYC de México S.A de C.V NOMBRE REV. No.


EQUIPO No.10 APROBO

AMS FECHA 02/04/01


HOJA No. 9 de 9

14. DISEÑO DE EDIFICIOS 14.1 Códigos de construcción para:

Arquitectónicos, concreto, sísmico, viento.

Equipo 10 AMS 02/04/01 REVISIONES POR APROBO FECHA



I.78

XII HOJAS DE DATOS



I.2



I.3



I.4



I.5



I.6



I.7



I.8



I.9



I.10



I.11



I.12



I.13



I.14



I.15



I.16



I.17

XIII MEMORIAS DE

CALCULO



I.18

CONDICIONES DE OPERACION 1) SERVICIO Bombeo de lactosuero IDENT: L-110 2) LIQUIDO A MANEJAR: Lactosuero 3) CONSISTENCIA : 0 4) GASTO REAL Qr: 422.72 GPM 5) GASTO DE DISEÑO Qd: 464.99 GPM 6) GRAVEDAD ESP : 1.022 7) TEMPERATURA: 29°C 8) PRESION DE DESCARGA hd : 0 ft C.L: 9) ALTURA GEOMETRICA hg: 19.87 ft 10) LONG TUB: 119.91 ft DISEÑO: 11) MAT. TUBERIA Acero al Carbón 12) VEL.RECOMENDADA: 3-10 ft/seg 13) VEL. SELECC: 5.15 ft/Seg 14) DIAM SELECC.: 6 “O 15) LONGITUD EQUIVALENTE DE TUBERIA EN CONEXIONES CODOS 90 5 6 20 50.54 CODOS 45 TE RECTA REDUCCIONES OTRAS

CONEXION CANT PULG L/D TOTAL 50.54

16) LONGITUD EQUIVALENTE DE TUBERIAS EN VALVULAS COMPUERTA 2 6 13 13 GLOBO RETENCION 1 6 135 67.5 MARIPOSA OTRAS

TIPO CANT. PULG L/D TOTAL 81.32 17) LONGITUD EQUIVALENTE TOTAL ft

10) LONGITUD REAL 119.91 15) LONGITUD EN CONEXIONES 50.54 16) LONGITUD EN VALVULAS 81.32

Total= 251.83 ft 18) PERDIDAS POR FRICCION = hfu 2.78 ft/100 19) PERDIDAS POR FRICCION TOTALES hft=hfu(18) x Le(17)/100 = 7.00 ft C.L. 20) PERDIDAS EN VALCULAS CONTROL O OTROS hvc = 0 ft C.L 21) CARGA DINAMICA TOTAL CDT= hr(8) + hg(9) + hft(19) + hvc(20) CDT= 26.88 ft

CALCULO POTENCIA DE BOMBEO 24) HP =QD(4) * CDT (21) * (6)/ 3960 * n = 5.37 BHP

ELABORO APROBO FECHA PROYECTO No HOJA No. De



I.19

CONDICIONES DE OPERACION 1) SERVICIO Bombeo de lactosuero IDENT: L-210 2) LIQUIDO A MANEJAR: Lactosuero 3) CONSISTENCIA : 0 4) GASTO REAL Qr: 422.72 GPM 5) GASTO DE DISEÑO Qd: 464.99 GPM 6) GRAVEDAD ESP : 1.022 7) TEMPERATURA: 29°C 8) PRESION DE DESCARGA hd : 0 ft C.L: 9) ALTURA GEOMETRICA hg: 18.23 ft 10) LONG TUB: 31.35 ft DISEÑO: 11) MAT. TUBERIA Acero al Carbón 12) VEL.RECOMENDADA: 3-10 ft/seg 13) VEL. SELECC: 5.15 ft/Seg 14) DIAM SELECC.: 6 “O 15) LONGITUD EQUIVALENTE DE TUBERIA EN CONEXIONES CODOS 90 5 6 20 50.54 CODOS 45 TE RECTA REDUCCIONES OTRAS


16) LONGITUD EQUIVALENTE DE TUBERIAS EN VALVULAS COMPUERTA 2 6 13 13 GLOBO RETENCION 1 6 135 67.5 MARIPOSA OTRAS








I.20

CONDICIONES DE OPERACION 1) SERVICIO Bombeo de lactosuero IDENT: L-220 2) LIQUIDO A MANEJAR: Lactosuero 3) CONSISTENCIA : 0 4) GASTO REAL Qr: 4.4 GPM 5) GASTO DE DISEÑO Qd: 4.84 GPM 6) GRAVEDAD ESP : 1.022 7) TEMPERATURA: 29°C 8) PRESION DE DESCARGA hd : 0 ft C.L: 9) ALTURA GEOMETRICA hg: 7.21 ft 10) LONG TUB: 20.34 ft DISEÑO: 11) MAT. TUBERIA Acero al Carbón 12) VEL.RECOMENDADA: 3-10 ft/seg 13) VEL. SELECC: 5.11 ft/Seg 14) DIAM SELECC.: 0.5 “O 15) LONGITUD EQUIVALENTE DE TUBERIA EN CONEXIONES CODOS 90 5 0.5 20 5.18 CODOS 45 TE RECTA REDUCCIONES OTRAS


16) LONGITUD EQUIVALENTE DE TUBERIAS EN VALVULAS COMPUERTA 2 0.5 13 1.34 GLOBO RETENCION 1 0.5 135 6.99 MARIPOSA OTRAS








I.21

CONDICIONES DE OPERACION 1) SERVICIO Bombeo de caldo de fermentación IDENT: L- 310 2) LIQUIDO A MANEJAR: Caldo de fermentación 3) CONSISTENCIA : 0 4) GASTO REAL Qr: 6.6 GPM 5) GASTO DE DISEÑO Qd: 7.26 GPM 6) GRAVEDAD ESP : 1.1 7) TEMPERATURA: 45°C 8) PRESION DE DESCARGA hd : 0 ft C.L: 9) ALTURA GEOMETRICA hg: 5.67 ft 10) LONG TUB: 37.16 ft DISEÑO: 11) MAT. TUBERIA Acero al Carbón 12) VEL.RECOMENDADA: 11.48 ft/seg 13) VEL. SELECC: 12.19 ft/Seg 14) DIAM SELECC.: 0.375 “O 15) LONGITUD EQUIVALENTE DE TUBERIA EN CONEXIONES CODOS 90 13 .0375 20 10.68 CODOS 45 TE RECTA REDUCCIONES OTRAS


16) LONGITUD EQUIVALENTE DE TUBERIAS EN VALVULAS COMPUERTA 2 0.375 13 1.64 GLOBO RETENCION 1 0.375 135 5.55 MARIPOSA OTRAS



Total= 54.46 ft 18) PERDIDAS POR FRICCION = hfu ---------- ft/100 19) PERDIDAS POR FRICCION TOTALES hft=hfu(18) x Le(17)/100 = 98.15 ft C.L. 20) PERDIDAS EN VALCULAS CONTROL O OTROS hvc = 100.37 ft C.L 21) CARGA DINAMICA TOTAL CDT= hr(8) + hg(9) + hft(19) + hvc(20) CDT= 204.19 ft





I.22

XIV

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES



I.23

14.1 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Las aguas residuales recogidas en comunidades y municipios deben ser conducidas, en última instancia, a cuerpos de agua receptores o al mismo terreno. La compleja pregunta acerca de que contaminantes contenidos en el agua residual y a que nivel deben ser eliminados de cara a la protección del entorno, requiere una respuesta específica en cada caso concreto. Para establecer dicha respuesta es preciso analizar las condiciones y necesidades locales en cada caso, y aplicar tanto los conocimientos científicos como la experiencia previa de ingeniería, respetando la legislación y las normas reguladoras de la calidad del agua existentes. 14.2 CONSTITUYENTES DE LAS AGUAS RESIDUALES Las aguas residuales se caracterizan por su composición física, química y biológica. En la siguiente tabla se muestran los principales constituyentes del efluente que saldrá del electrodializador. TABLA 14.2.1 Composición física, químicas y biológicas del agua residual proveniente de nuestro proceso. Composición del efluente % (en base húmeda) Ph 5.5 Densidad 1.0892 Sólidos solubles totales 3.0 Proteína total 0.416 Proteínas solubles 0.333 NPN (en Nitrógeno) 0.013 Cenizas 0.011 Grasas 0.038 Na++ 1.2*10-3 K+ 2.7*10-3 NH3

+ 6*10-4

Cl- 1.5*10-3 P 2.4*10-3 Acido láctico 3*10-4 Nota: % Humedad = 97 14.3 METODOS ANALITICOS Para la caracterización del agua residual se emplean tanto métodos de análisis cuantitativos, para la determinación precisa de la composición química del agua residual, como análisis cualitativos para el conocimiento de las características físicas y biológicas. Las características físicas más importantes del agua residual son el contenido total de sólidos, término que engloba la materia en suspensión, la materia sedimentable, la materia coloidal y la materia disuelta. Otras características físicas importantes son el olor, la temperatura, la densidad, el color y la turbiedad.



I.24

Los tres índices que comúnmente se utilizan para medir la contaminación de las aguas en forma global son los siguientes: ♦ Materia orgánica biodegradable ♦ Sólidos suspendidos totales ♦ Flujo Materia Orgánica Biodegradable Compuesta principalmente por proteínas, carbohidratos, grasas animales, la materia orgánica biodegradable se mide, en la mayoría de las ocasiones en función de la DBO (demanda bioquímica de oxígeno) y de la DQO (demanda química de oxígeno). Si se descargan al entorno sin tratar su estabilización biológica pude llevar al agotamiento de los recursos naturales de oxígeno y al desarrollo de condiciones sépticas. Sólidos en suspensión Los sólidos en suspensión pueden dar lugar al desarrollo de depósitos de fango y de condiciones anaerobias cuando se vierte agua residual sin tratar al entorno acuático. Flujo Cuantificar esta variable es de importancia ya que determinar el tren de tratamiento que deberá tener el agua residual que se está generando durante determinado proceso. 14.4 CONFORMACION CONCEPTUAL DEL TREN DE TRATAMIENTO Se establece que en el tratamiento de aguas residuales son aplicables la mayoría de los proceso químicos, físicos y biológicos o la combinación de estos. En particular se establece una serie de objetivos principales: 1. Remoción de sólidos suspendidos y sedimentables 2. Remoción de materia orgánica biodegradable 3. Tratamiento de lodos 4. Obtención de agua tratada La remoción de sólidos suspendidos y sedimentables, se plantea como una fase inicial del tratamiento en donde se aplicará una operación de cribado para remoción de sólidos gruesos. La remoción de materia orgánica biodegradable se refiere al método por el cual se eliminará la materia orgánica, para lo cual existen dos tipos de tratamiento: aerobio y anaerobio. El método seguido para lograr los objetivos propuestos, se agrupa de la siguiente manera: 1. Pretratamiento 2. Tratamiento Primario 3. Tratamiento Secundario 4. Tratamiento Terciario o Avanzado



I.25

14.4.1 PRETRATAMIENTO Y TRATAMIENTO PRIMARIO El primer paso en el tratamiento de agua residual consiste en la separación de sólidos gruesos. El procedimiento más habitual se basa en hacer pasar el agua residual bruta a través de rejas de barras o de tamices. El pretratamiento de las aguas residuales se define como el proceso de eliminación de los constituyentes de las aguas residuales cuya presencia pueda provocar problemas de mantenimiento y funcionamiento de los diferentes procesos, operaciones y sistemas auxiliares. En el tratamiento primario se elimina una fracción de los sólidos en suspensión y de la materia orgánica del agua residual. Esta eliminación suele llevarse a cabo mediante operaciones físicas tales como el tamizado y la sedimentación. El efluente del tratamiento primario suele contener una cantidad considerable de materia orgánica y una DBO alta. El agua proveniente de servicios sanitarios, lavado de equipos y proceso se concentran en una sola línea de operación que llegará a los tamices que se caracterizan por disponer de aberturas libres inferiores a los 15 mm, el volumen de los sólidos que se detenga estará en función del contenido de sólidos presentes en el influente. El tamiz a utilizar se encuentra en un rango de 0.75 y 1.5 mm que pueden retener el 10 y el 15%, aunque se pueden obtener porcentajes de retención mayores. 14.4.2TRATAMIENTO SECUNDARIO CONVENCIONAL. El tratamiento secundario de las aguas residuales está principalmente encaminado a la eliminación de los sólidos en suspensión y de los compuestos orgánicos biodegradables, aunque a menudo se incluye la desinfección como parte del tratamiento secundario. Se define el tratamiento secundario convencional como la combinación de diferentes procesos normalmente empleados para la eliminación de estos constituyentes, e incluye el tratamiento biológico con fangos activados, reactores de lecho fijo, los sistemas de lagunaje y la sedimentación. 14.4.2.1 DIGESTION ANAEROBIA La digestión anaerobia puede definirse como una secuencia de procesos metabólicos que promueve la degradación de sustancias orgánicas en ausencia de oxígeno molecular generando como productos principales metano y dióxido de carbono. En el proceso interviene un consorcio de microorganismos integrado principalmente por bacterias. Este consorcio desarrolla un metabolismo coordinado e independiente que le aporta estabilidad al sistema. El estudio de las interacciones entre las bacterias ha permitido el establecimiento con tres etapas: ♦ Etapa de Hidrólisis y fermentación ♦ Etapa de acetogénesis y homoacetogénesis ♦ Etapa metanogénica



I.26

Fig.14.1 Digestión Anaerobia 14.4.2.2 FOSAS SEPTICAS Las fosas sépticas se basan principalmente en la sedimentación y en la flotación actuando también como digestores anaerobios sin mezclado ni calentamiento, actualmente la mayoría de las fosas sépticas se construyen en hormigón o fibra de vidrio pudiendo ser de plástico. Los sólidos sedimentables presentes en el agua residual afluente al tanque sedimentan formando una capa de fango en la parte inferior, las grasas y además materiales ligeros flotan en la superficie dando lugar a una capa de espuma, el agua residual decantada y libre de flotantes que se encuentra entre las capas de fango y espuma fluye hacia las zanjas de infiltración o a una instalación de tratamiento posterior, la materia orgánica que queda retenida en la parte inferior del tanque sufre una descomposición anaerobia y facultativa produciendo compuestos y gases más estables como dióxido de carbono, metano y sulfuro de hidrógeno. A pesar de la producción de sulfuro de hidrógeno no suelen producirse problemas de olores, debido a que el sulfuro de hidrógeno se combina con los metales presentes con los sólidos sedimentables dando lugar a sulfuros metálicos insolubles. Aún cuando esta digestión anaerobia reduce el volumen de la materia sólida acumulada en el fondo siempre existe una acumulación neta de fango en el interior del tanque. La producción de gases ocasiona que parte de la materia sedimentada en el fondo hacienda por flotación y se adhiera a la parte inferior de la capa de espuma lo que aumenta su grosor. El contenido del tanque se debe extraer de forma periódica para evitar la reducción de la capacidad volumétrica efectiva provocada por la acumulación de espuma y fangos a largo plazo.

HIDROLISIS

ACIDOGENESIS

M ETANOGENESIS

Lípidos Polisacáridos ProteínasAcidos

arom áticos

Compuestosaromáticos

simples

Acidosgrasos

M onosacáridos AminoacidosBases

púricas ypirim ídicas

Productos de fermentaciónpropionato, butirato

succinato, lactatoetanol, etc.

Sustratos metanogénesisH 2, CO 2, metanol, ácidofórmico, metiláminas,

acetato

M ETANO + CO 2



I.27

2.28 1.52

3.04

14.4.2.2.1 DISEÑO DE FOSA SEPTICA Q=10.57 m3/dia TRH=24 h = 1 dia V=Q*TRH =10.57 m3 DIMENSIONES DE LA FOSA Altura (h)=2 a 3.04 m Base (b)=1.5 a 2.28 m a=(v/3)1/3 1.52 m Area=V/H = 3.476 m2 14.4.2.3 DIGESTION AEROBIA Los procesos de tratamiento aerobio de cultivo fijo se emplean, normalmente, para eliminar la materia orgánica que se encuentra en el agua residual. También se pueden emplear para llevar a cabo el proceso de nitrificación (conversión del nitrógeno amoniacal en nitrato). Los procesos de cultivo fijo incluyen los filtros percoladores, los filtros de pretratamiento o desbaste, los reactores biológicos rotativos de contacto (biodiscos) y los reactores de nitrificación. 10.4.2.3.1 FILTROS PERCOLADORES El filtro percolador moderno consiste en un lecho formado por un medio sumamente permeable al que se adhieren los microorganismos y a través del cual percola el agua residual. Fenómeno del que recibe el nombre del proceso. El medio filtrante suele estar formado por piedras(también se emplean escorias), o diferentes materiales plásticos de relleno en el caso de filtros percoladores, con medio filtrante de piedras, el diámetro de las piedras oscila entre 2.5 y 10 cm. La profundidad del lecho varía en cada diseño particular pero suele situarse entre 0.9 y 2.5 m.



I.28

0.72

0.72 m

1.88 m

14.4.2.3.2 DISEÑO DE FILTRO PERCOLADOR Clasificación del filtro Carga Intermedia DQO 315.6 mg 02/l DBO 210.4 mg 02/l DBO exigida 30 mg O2/l Carga hidráulica 6.45 m3/m2·día Carga orgánica 0.375 kg DBO/m3·día Para filtros verticales y medido rocosa (x) 0.5 Tipo de filtro Escoria Profundidad del filtro (D) 2.1 m Caudal Total aplicado al filtro sin tomar en cuenta la recirculación (Q)

0.122 l/s

Constante empírico (n) 0.5 Coeficiente de temperatura (θ) 1.035 Constante de tratabilidad (k20) 0.275(1/s)0.5 m2 25ºC Temp. baja sostenida entre mayo y octubre 20ºC Temp. baja sostenida en enero 100C Corrección de la constante de tratabilidad de la DBO observada para tener en cuenta los efectos de la temperatura sostenida del agua residual durante los meses de mayo a octubre. K20/D20=K25/D20(θ20-25) = 0.231 B) Corrección de la constante de tratabilidad de la DBO observada para tener en cuenta la diferencia de profundidad entre el filtro de ensayo y el filtro real. K20/D30=K20/D20(D20/D30)X = 0.390 C) Determinación de la superficie necesaria a partir de los datos conocidos Se=210.4 mg/l Si= 30 mg/l A=Q[(-In Si/Se) / (kT/D30D)] 1/n

A=0.70 m2 DISEÑO POR CRITERIOS Carga hidrahúlica =6.45 m3/m2·día Q=10.57 m3/d =0.44 m3/h A=Q/Carga hidráhulica =1.63 m2 TRH=7 hrs V=Q*TRH =3.08 m3 h=V/A = 1.88 m A=Πr2 r=(A/Π)1/2 =0.72



I.29

0.885

0.59 1.04

14.4.2.4 TANQUE DE SEDIMENTACION SECUNDARIA Los tanques de sedimentación secundaria pueden proporcionar el principal grado de tratamiento del agua residual, se puede emplear como un paso previo al tratamiento posterior. Sirven para la eliminación de: 1. Sólidos sedimentables capaces de formar depósitos de fango en las aguas receptoras. 2. Aceite libre, grasas y otras materias flotantes 3. Parte de la carga orgánica vertida a las aguas receptoras Los tanques de sedimentación primaria que precedan a los procesos de tratamiento biológico pueden ser diseñados de forma que sus tiempos de detención sean menores y tengan una carga de superficie más alta que los que se utilizan como único medio de tratamiento, excepto cuando el fango activado en exceso se envíe a los tanques de sedimentación primaria para su mezcla con el fango primario. 14.4.2.4.1 DISEÑO DE SEDIMENTADOR TRH=3h Q=10.57 m3/d=0.44 m3/h V=Q*TRH = 1.32 m3

Volumen paralepípedo=0.7 del volumen total =0.924 m3

Altura (h)=1.5 a 0.885 m Base (b)=3 a2 1.04 m a=(v/4.5)1/3 0.59 m

Base=L·a L=3a 14.4.3 TRATAMIENTO TERCIARIO O AVANZADO Es el nivel de tratamiento necesario más allá del tratamiento secundario convencional, para la eliminación de constituyentes de las aguas residuales que merecen especial atención, como los nutrientes los compuestos tóxicos y los excesos de materia orgánica o de sólidos en suspensión. Además de los procesos de eliminación de nutrientes, otros procesos u operaciones unitarias habitualmente empleadas en los tratamientos avanzados son la coagulación química, floculación y sedimentación seguida de la filtración y carbono activado.



I.30

0.303 m

0.477

0.318

El efluente resultante de los tratamientos anteriores se les dará un tratamiento posterior que consiste en una desinfección con cloro ya que el agua tratada se reutilizará para riego de áreas verdes y otros servicios. Este proceso consiste en la destrucción de los agentes capaces de producir infección, mediante la aplicación directa de medios químicos o físicos. La cloración es el método que se usa para la desinfección del agua en plantas de tratamiento de aguas. El cloro y sus compuestos son activos desinfectantes para la destrucción de la flora bacteriana que se encuentra en el agua, y en especial de las de origen entérico. Las principales razones que se pueden citar para aconsejar la aplicación de cloro al agua como desinfectante son fácil aplicación y bajo costo. Para determinar el diseño de sistemas de desinfección con cloro , para garantizar la destrucción de las bacterias: el tiempo de contacto y el cloro residual presente. El tiempo de contacto se mantiene en un rango de 15 a 45 minutos. El cloro residual será especificado por las autoridades aunque es común utilizar dosis de cloro residual en el rango de 0.5 a 1.5 ppm. Q=10.57 m3/d=0.44 m3/h TRH=20 min =0.33 h V=Q*TRH= 0.1452 m3

Altura (h)=1.5 a 0.477m Base (b)=3 a2 0.303m a=(v/4.5)1/3 0.318m 14.4.4 DISPOSICION FINAL DE LOS LODOS 14.4.4.1 MEZCLADO DEL FANGO Del lodo que se genera en los procesos de tratamiento primario, secundario y avanzado, se mezclan para que la alimentación a los subsiguientes procesos y operaciones de tratamiento sea un material uniforme. Favorecen en gran medida, el funcionamiento y rendimiento de las plantas. Se lleva a cabo en mezcladores adecuados, es decir los tanque de mezcla suelen estar equipados con mezcladores mecánicos y deflectores.



I.31

14.4.4.2 ALMACENAMIENTO DEL FANGO Se realiza para eliminar las fluctuaciones de la producción de fangos y permitir la acumulación de los mismos durante los periodos en los que las instalaciones de tratamiento subsiguientes se hallan fuera de servicio. El almacenamiento del fango es particularmente importante en el caso de los procesos de estabilización con cal, tratamiento térmico, deshidratación mecánica, secador y reducción térmica, para los cuales es importante asegurar que la alimentación se lleve a cabo a caudal constante. En plantas pequeñas el fango se suele almacenar en los decantadores y en los digestores. 14.4.4.3 ESPESADO POR GRAVEDAD Se emplea para aumentar el contenido de sólidos del fango por eliminación de la fracción líquida del mismo. Método: Gravedad Tipo de Fango: Primario Crudo y fango activado en exceso Frecuencia de uso y éxito obtenido: Utilizado a menudo en plantas pequeñas, resultados satisfactorios. 14.4.4.4 ESTABILIZACION Y ACONDICIONAMIENTO CON CAL Se lleva a cabo para reducir la presencia de patógenos, eliminar los olores desagradables, inhibir o reducir o eliminar, su potencial de putrefacción. En el proceso de estabilización con cal, se añade suficiente cal al fango para elevar su pH por encima de 12. Este valor elevado del pH crea un entorno que no favorece la supervivencia de los microorganismos. Como consecuencia de ello, mientras se mantenga el pH , el fango no se pudrirá no creará olores y no provocará riesgos para la salud pública. Para la estabilización del fango se pueden emplear dos métodos: 1. Adición de cal al fango antes del proceso antes del proceso de deshidratación (pretratamiento

con cal) 2. Adición de cal al fango después del proceso de deshidratación (postratamiento con cal) Para la estabilización se puede emplear tanto cal hidratada Ca(OH)2.,,como cal viva ,CaO. El fango se acondiciona expresamente para mejorar sus características de deshidratación. Los dos métodos más comúnmente empleados implican la adición de reactivos químicos y el tratamiento térmico. El uso de productos químicos para el acondicionamiento del fango para su deshidratación es un práctica económica debido al aumento de la producción y a la mayor flexibilidad que se obtiene. El acondicionamiento químico permite reducir la humedad del fango desde el 90-99% hasta el 65%-85%, dependiendo de la naturaleza de los sólidos a tratar. Los productos químicos que se emplean incluyen el cloruro férrico, la cal alúmina y polímeros orgánicos. 14.4.4.5 COMPOSTAJE POR PILA ESTATICA AIREADA Debido a que cada vez son más restrictivas las normas de contaminación atmosférica y de evacuación de fangos. Además de la escasez de vertederos disponibles. Se ha desarrollado el compostaje como una opción viable de gestión del fango.



I.32

El compostaje es un proceso en el cual la materia orgánica se degrada biológicamente hasta alcanzar un producto final estable. El fango compostado adecuadamente es un material tipo humus, higiénico y libre de características desagradables. Aproximadamente el 20 o 30% de los sólidos volátiles se convierten a dióxido de carbono y agua. Conforme avanza la descomposición de la materia orgánica el compost se calienta hasta alcanzar temperaturas situadas en el intervalo de pasteurización de 50-70°C, lo que permite la destrucción de los microorganismos entéricos. Un fango bien composteado se puede emplear como acondicionador de suelos en usos agrícolas y hortícolas o ser enviado a vertedero, cumpliendo siempre las limitaciones aplicables a los constituyentes del fango. El compostaje en condiciones aerobias acelera la descomposición El sistema de pila estática aireada constituye una red de tuberías de conducción de aire sobre las que se distribuye una mezcla de fango deshidratado y un material de soporte que suele estar constituido por astillas de madera. El material se composta durante un periodo de 21-28 días y se madura durante 30 días o más. La altura de las pilas suele oscilar entre 2-2.5m.



I.33

14.4.5 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

PRETRATAMIENTO

TRATAMIENTO PRIMARIO

TRATAMIENTO SECUANDARIO (FOSA

SEPTICA-FILTRO PERCOLADOR)

TRATAMIENTO TERCIARIO



I.34

14.4.6 DIAGRAMA DE FLUJO DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

PrimarioPreliminar Secundario Terciario

Planta de tratamiento de aguas residuales

Lodos activados de desechos

Desinfección(cloración)

Riego

Recirculación de agua

Sedimentadorprimario

Tamizado

Aguasresiduales

Estabilización

con cal

T R A T A M I E N T O

Fosa séptica

Composteo



I.35

14.4.7 DIAGRAMA DE FLUJO DE TRATAMIENTO DE LODOS

MEZCLADO DE FANGOS

ESTABILIZACION y ACONDICIONAMIESPESADO POR GRAVEDAD

ALMACENAMIENTO DE FANGOS

COMPOSTEO



I.36

14.5 NORMAS NORMA Oficial Mexicana NOM-003-ECOL-1997. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reusen en servicios al público. LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES PROMEDIO MENSUAL

Tipo de reuso

Coliformes fecales

(NMP/100ml)

Huevos de helminto

(h/l)

Grasas y aceites (mg/l)

DBO5 (mg/l)

SST (mg/l)

Servicios al público con contacto directo

240

›1

15

20

20

Servicios al público con contacto directo u ocasional

1000

‹5

15

30

30

14.6 BIBLIOGRAFIA Guiot S.R., Pass A., Costernon J.W. (1992). A structured model of the anaerobic granule consortium. Wat. Sci. Technol., 25, 1-10. Lettinga G., Van Velsen A.FM., Hobman S.W., Zeeuw W., KlapwijK A. (1980). Use of upflow sludge blanquet reactor concept for biological wastewater treatmant especially for anaerobic treatment. Biotechnol. Bioeng. 22, 699-734. Morgan S.J.M. (1997). Algunos fundamentos teóricos de aguas residuales. Instituto de Ingenieria de la U.N.A.M. Coordinación de bioprocesos. Schmidt J.E. y Ahring B.K. (1995). Granular sludge formation in upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors. Biotechnol. Bioeng. 49, 229-246. Toeriln F., Hattingh W.H.J. (1969). Anaerobic digestion: I. The microbiology of anaerobic digestion. Wat. Res., 3, 358-410. Metcalf y Eddy, Inc. (1996). Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento, vertido y reutilización. Vol. I y II.



I.37

XV ANÁLISIS ECONOMICO

FINANCIERO



I.2

INGENIERIA ECONOMICAEQUIPO 10 PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO.

COSTO DE EQUIPO CANTIDAD PRECIO IMPORTETanque de almacenamiento 75m3 F110 1 500318 500318Tanque de mezclado 60 m3, chaqueta y serpentin F210 1 1600000 1600000Tanque de mezclado 60 m3, enchaquetado F230 1 577000 577000Agitador M210 1 163875 163875Agitador M310 1 32775 32775Fermentador 3.6 m3, enchaquetado R310 1 103000 103000Bomba centrifuga 5 HP L110, L210 2 16733 33466Bomba centrifuga 1/2 HP L220 1 1550 1550Bomba centrifuga 1 HP L310 1 2000 2000Columna de ultrafiltración D310 1 40000 40000Electrodializador X410 1 500000 500000Evaporador V410 1 900000 900000Tanque de almacenamiento 1,8m3 F510 1 197000 197000Tanque de almacenamiento 100L F310 1 154000 154000Caldera tubos de agua 1100 C.C. 1 1200000 1200000Caldera tubos de humo 62 C.C. 1 700000 700000COSTO DE EQUIPO TOTAL 6704984

INVERSION FIJA COSTOCONCEPTO LIQUIDOS (x cto. Equipo)1. CT DEL EQUIPO 1 6704984Gastos de instalación 0.35 2346744.4Tuberías. 0.6 4022990.4Instrumentación. 0.3 2011495.2Aislamientos. 0.1 670498.4Instalaciones eléctricas. 0.15 1005747.6Edificios y servicios. 0.2 1340996.8Terreno y su acondicionamiento. 0.1 670498.4Servicios auxiliares e implemento de planta. 0.4 2681993.6COSTO FIJO DE LA PLANTA 3.2 21455948.8INGENIERIA Y SUPERVISION DE CONSTRUCCION 0.75 5028738IMPREVISTOS 0.65 4358239.6INVERSION FIJA 4.6 30842926.4

INVERSION TOTAL 31357324.7



I.2

CAPITAL DE TRABAJOINVENTARIO DE MATERIA PRIMAMATERIA PRIMA Almacen(días) Necesidad diariolumen requeri Unidad Volumen almacPrecio unitario Costo Lactosuero 30 13 m3 2 pipa 10 m3 60 2000 120000Hidróxido de amonio 2 252 kg 5 porrón 50 kg 10 195.5 1955Cepa Lactobacillus casei 2 500 U.I. 5 sobre 100 U.I. 10 240 2400

INVENTARIO DE MATERIA PRIMA 124355

INVENTARIO DE PRODUCTO EN PROCESOConcepto Duracion del pro cant. Utilizada unidad costo/día CostoLactosuero 14.58333333 13 m3 4000 58333.33333Hidróxido de amonio 14.58333333 252 kg 65.1666667 950.3472222Cepa Lactobacillus casei 14.58333333 500 U.I. 80 1166.666667

INVENTARIO DE PRODUCTO EN PROCESO 60450.3472

INVENTARIO DE PRODUCTO TERMINADOPRODUCTO TIEMPO(DIAS) Presentación Cantidad Costo de producción costoAcido láctico 85% 30 Litro 784 1 23520

INVENTARIO DE PRODUCTO TERMINADO 23520

EFECTIVO (MENSUAL)Concepto Importe factor de costo costoSalario 201000 1.473 296073Servicios 10000 1 10000

EFECTIVO 306073

CAPITAL DE TRABAJO 514398.3472



I.3

DEPRECIACION Y AMORTIZACION D=(1/n)(B-L)DEPRECIACIONConcepto costo, B tasa valor r, L vida útil, años 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007Tanque F110 500318 0.09 5003.18 11.1111111 44578.3338 44578.3338 44578.3338 44578.3338 44578.3338 44578.3338 44578.3338Tanque F210 1600000 0.09 16000 11.1111111 142560 142560 142560 142560 142560 142560 142560Tanque F230 577000 0.09 5770 11.1111111 51410.7 51410.7 51410.7 51410.7 51410.7 51410.7 51410.7Agitador M210 163875 0.09 1638.75 11.1111111 14601.2625 14601.2625 14601.2625 14601.2625 14601.2625 14601.2625 14601.2625Agitador M310 32775 0.09 327.75 11.1111111 2920.2525 2920.2525 2920.2525 2920.2525 2920.2525 2920.2525 2920.2525Fermentador R310 103000 0.09 1030 11.1111111 9177.3 9177.3 9177.3 9177.3 9177.3 9177.3 9177.3Bomba centrifuga 5 HP L110, L210 33466 0.09 334.66 11.1111111 2981.8206 2981.8206 2981.8206 2981.8206 2981.8206 2981.8206 2981.8206Bomba de engranes 1/2 HP L220 1550 0.09 15.5 11.1111111 138.105 138.105 138.105 138.105 138.105 138.105 138.105Bomba de engranes 1 HP L310 2000 0.09 20 11.1111111 178.2 178.2 178.2 178.2 178.2 178.2 178.2Columna de ultrafiltración D310 40000 0.09 400 11.1111111 3564 3564 3564 3564 3564 3564 3564Electrodializador X410 500000 0.09 5000 11.1111111 44550 44550 44550 44550 44550 44550 44550Evaporador V410 900000 0.09 9000 11.1111111 80190 80190 80190 80190 80190 80190 80190Tanque F510 197000 0.09 1970 11.1111111 17552.7 17552.7 17552.7 17552.7 17552.7 17552.7 17552.7Tanque F310 154000 0.09 1540 11.1111111 13721.4 13721.4 13721.4 13721.4 13721.4 13721.4 13721.4Caldera tubos de agua 1100 C.C. 1200000 0.1 12000 10 118800 118800 118800 118800 118800 118800 118800Caldera tubos de humo 62 C.C. 700000 0.1 7000 10 69300 69300 69300 69300 69300 69300 69300Tuberías. 4022990.4 0.1 40229.904 10 398276.05 398276.05 398276.05 398276.05 398276.05 398276.05 398276.05Instrumentación. 2011495.2 0.3 20114.952 3.33333333 597414.074 597414.074 597414.074 199138.025 0 0 0Instalaciones eléctricas. 1005747.6 0.1 10057.476 10 99569.0124 99569.0124 99569.0124 99569.0124 99569.0124 99569.0124 99569.0124Edificios y servicios. 1340996.8 0.05 13409.968 20 66379.3416 66379.3416 66379.3416 66379.3416 66379.3416 66379.3416 66379.3416Terreno y su acondicionamiento. 670498.4 0 6704.984 NO APLICA 0 0 0 0 0 0 0Serv aux. e implemento de planta. 2681993.6 0.1 26819.936 10 265517.366 265517.366 265517.366 265517.366 265517.366 265517.366 265517.366AMORTIZACIONGastos de instalación 2346744.4 0.1 23467.444 10 232327.696 232327.696 232327.696 232327.696 232327.696 232327.696 232327.696Aislamientos. 670498.4 0.1 6704.984 10 66379.3416 66379.3416 66379.3416 66379.3416 66379.3416 66379.3416 66379.3416Ing. y supervisión de construcción 5028738 0.15 50287.38 6.66666667 746767.593 746767.593 746767.593 746767.593 746767.593 746767.593 497845.062Imprevistos 4358239.6 0.07 43582.396 14.2857143 302026.004 302026.004 302026.004 302026.004 302026.004 302026.004 302026.004

VALOR TOTAL DE DEPRECIACION 2043379.92 2043379.92 2043379.92 1645103.87 1445965.84 1445965.84 1445965.84VALOR TOTAL DE AMORTIZACION 1347500.63 1347500.63 1347500.63 1347500.63 1347500.63 1347500.63 1098578.1



I.2

FINANCIAMIENTO AVIO Y REFACCIONARIO FINANCIAMIENTO (CREDITO BANCARIO)Concepto TOTAL Cap.propio Accionistas % Financiado Cantidad Interés Años InstituciónINVERSION FIJA (REFACCIONARIO 30842926.4 15421463.2 6168585.28 0.3 9252877.92 0.16 7 CITIBANKCAPITAL DE TRABAJO (AVIO) 514398.3472 257199.174 102879.669 0.3 154319.504 0.16 2 BANAMEXGASTOS FINANCIEROS 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010CREDITO REFACCIONARIO 9252877.92Capital 1321839.7 1321839.7 1321839.7 1321839.7 1321839.7 1321839.7 1321839.7interés 1480460.47 1268966.11 1057471.76 845977.41 634483.057 422988.705 211494.352Pago total (pagos iguales de capital) 2802300.17 52873.5881 264367.941 475862.293 687356.645 898850.998 1110345.35saldo insoluto 7931038.22 6609198.51 5287358.81 3965519.11 2643679.41 1321839.7 1.8626E-09CREDITO AVIO 154319.5042Pago total (pagos totales iguales) 96135.3356 96135.3356interés 24691.1207 13260.0463capital 71444.2149 82875.2893saldo insoluto 82875.2893 0



I.3

MATRIZ DE INGRESOS Y EGRESOS2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

CONCEPTOINGRESOSVenta de productos 34945292.47 43839152.4 56315762.1 100671635 113438112 113841406 114244701 114647995 115051289 115454583EGRESOSCostos variablesMateria prima 784313.7255 1029411.76 1380392.16 2570588.24 3011764.71 3137254.9 3262745.1 3388235.29 3513725.49 3639215.69Otros materiales e insumos 249270.9 311628.36 398886.42 710514.78 797772.84 797772.84 797772.84 797772.84 797772.84 797772.84Mano de obra de operación 1060560 1060560 1060560 1060560 1060560 1060560 1060560 1060560 1060560 1060560Personal de supervisión 618660 618660 618660 618660 618660 618660 618660 618660 618660 618660Servicios auxiliares 3123139.141 3123139.14 3123139.14 3123139.14 3123139.14 3123139.14 3123139.14 3123139.14 3123139.14 3123139.14Mantenimiento 12337170.56 12337170.6 15421463.2 15421463.2 18505755.8 18505755.8 18505755.8 18505755.8 18505755.8 18505755.8Suministros de operación 1850575.584 1850575.58 2313219.48 2313219.48 2775863.38 2775863.38 2775863.38 2775863.38 2775863.38 2775863.38Costos fijos de inversiónImpuesto sobre la propiedad 26819.936 26819.936 26819.936 26819.936 26819.936 26819.936 26819.936 26819.936 26819.936 26819.936Seguro sobre la planta 308429.264 308429.264 308429.264 308429.264 308429.264 308429.264 308429.264 308429.264 308429.264 308429.264Amortización 1347500.634 1347500.63 1347500.63 1347500.63 1347500.63 1347500.63 1098578.1 600733.041 600733.041 600733.041Depreciación 2043379.919 2043379.92 2043379.92 1645103.87 1445965.84 1445965.84 1445965.84 1445965.84 1445965.84 1445965.84Costos fijos de operaciónServicios de la planta 4204917.168 4204917.17 5130204.96 5130204.96 6055492.75 6055492.75 6055492.75 6055492.75 6055492.75 6055492.75Gastos generalesGastos generales 1747264.624 2191957.62 2815788.1 5033581.75 5671905.62 5692070.32 5712235.03 5732399.74 5752564.44 5772729.15Gastos de distribución y ventas 1343647.94 1413109.62 1658632.76 1713810.17 1953886.22 1960160.73 1953989.11 1935371.37 1941645.88 1947920.39Gastos financieros 0 1505151.59 1282226.16 1057471.76 845977.41 634483.057 422988.705 211494.352 0 0Varios e imprevistos 1343647.94 1413109.62 1658632.76 1713810.17 1953886.22 1960160.73 1953989.11 1935371.37 1941645.88 1947920.39TOTAL INGRESOS 34945292.47 43839152.4 56315762.1 100671635 113438112 113841406 114244701 114647995 115051289 115454583TOTAL EGRESOS 31307519.31 34785520.8 40587934.9 43794877.4 49503379.8 49450089.4 49122984.1 48522064.2 48468773.7 48626977.6



I.2

MATRIZ DE ESTADO DE RESULTADOSAÑO 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010TOTAL INGRESOS 34945292.47 43839152.4 56315762.1 100671635 113438112.4 113841406.5 114244700.6 114647995 115051288.8 115454583TOTAL EGRESOS 31307519.31 34785520.8 40587934.9 43794877.4 49503379.8 49450089.36 49122984.15 48522064.2 48468773.72 48626977.64UTILIDAD BRUTA 3637773.162 9053631.58 15727827.2 56876757.6 63934732.58 64391317.13 65121716.46 66125930.6 66582515.13 66827605.32I.S.R. 1273220.607 3168771.05 5504739.51 19906865.2 22377156.4 22536961 22792600.76 23144075.7 23303880.29 23389661.86P.T.U. 363777.3162 905363.158 1572782.72 5687675.76 6393473.258 6439131.713 6512171.646 6612593.06 6658251.513 6682760.532UTILIDAD NETA 2000775.239 4979497.37 8650304.95 31282216.7 35164102.92 35415224.42 35816944.05 36369261.8 36620383.32 36755182.93



I.3

MATRIZ DE FLUJO DE EFECTIVO PROFORMAAño Inicio 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010UTILIDAD NETA 0 2000775.24 4979497.37 8650304.95 31282216.7 35164102.9 35415224.4 35816944.1 36369261.8 36620383.3 36755182.9DEPRECIACION Y AMORTIZACION 0 3390880.55 3390880.55 3390880.55 2992604.5 2793466.48 2793466.48 2544543.95 2046698.89 2046698.89 2046698.89PAGO DE CAPITAL 0 0 1393283.92 1404714.99 1321839.7 1321839.7 1321839.7 1321839.7 1321839.7 0 0FLUJO DE EFECTIVO -31357324.7 5391655.79 6977094.01 10636470.5 32952981.5 36635729.7 36886851.2 37039648.3 37094121 38667082.2 38801881.8Interés 0.248FLUJO DE EFECTIVO (Valor Present -31357324.7 4320237.01 4479663.62 5472096.96 13584272.1 12101297 9763017.59 7855335.83 6303596.44 5265142.55 4233571.85FED acumulado -31357324.7 -27037087.7 -22557424.1 -17085327.2 -3501055.01 8600241.97 18363259.6 26218595.4 32522191.8 37787334.4 42020906.2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10VALOR PRESENTE PROYECTO 73378230.98INVERSION TOTAL 31357324.75VALOR PRESENTE NETO 42020906.23

BUSQUEDA DE TIR -31357324.7 5391655.79 6977094.01 10636470.5 32952981.5 36635729.7 36886851.2 37039648.3 37094121 38667082.2 38801881.8Interés 0.481962331FLUJO DE EFECTIVO (Valor Present -31357324.7 3638186.8 3176875.87 3268030.09 6831971.66 5125296.84 3482158.99 2359427.85 1594438.48 1121519.74 759418.447FED acumulado -31357324.7 -27719137.9 -24542262.1 -21274232 -14442260.3 -9316963.49 -5834804.5 -3475376.65 -1880938.17 -759418.433 0.01476054

VP proyecto 31357324.76VPN 0.014760535



I.2

FLUJO DE EFECTIVO DESCONTADO ACUMULADO

-32000000

-22000000

-12000000

-2000000

8000000

18000000

28000000

38000000

48000000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

AÑOS

F.E.

D.



I.2

CALENDARIZACION DE LA PRODUCCIONAÑO 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010PRODUCCION (Ton) 200 250 320 570 640 640 640 640 640 640PRODUCCION (L) 235294.118 294117.647 376470.588 670588.235 752941.176 752941.176 752941.176 752941.176 752941.176 752941.176Producción (bidon) 4705 5882 7529 13411 15058 15058 15058 15058 15058 15058

DATOS HISTORICOS DE PRECIOS DE INSUMOS (IMPORTE ANUAL)CONCEPTO 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010MATERIA PRIMACosto/litro 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29m3/año 3921.56863 4901.96078 6274.5098 11176.4706 12549.0196 12549.0196 12549.0196 12549.0196 12549.0196 12549.0196Costo anual 784313.725 1029411.76 1380392.16 2570588.24 3011764.71 3137254.9 3262745.1 3388235.29 3513725.49 3639215.69

INCREMENTO DEL COSTO DE PRODUCCIONNúmero de año 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9AÑO 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010costo de producción 118.813994 119.242494 119.670994 120.099494 120.527994 120.956494 121.384994 121.813494 122.241994 122.670494Costo de prod / L 118.807632 96.0914539 88.1148651 51.1136368 51.9001026 52.0667693 51.9028357 51.4083019 51.5749686 51.7416353PRECIO / LITRO 148.517493 149.053118 149.588743 150.124368 150.659993 151.195618 151.731243 152.266868 152.802493 153.338118MATRIZ DE PRECIOS UNITARIOSAÑO 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010PRECIO / LITRO 148.517493 149.053118 149.588743 150.124368 150.659993 151.195618 151.731243 152.266868 152.802493 153.338118



I.3

COSTO DE FINANCIAMIENTOVIA CAPITALInversionista Monto % participació%costo costo ponderaCOSTO FINANCIAMIENTOAccionistas 6271464.92 28.5714285 25 7.14285712 VIA CAPITALCapital propio 15678662.4 71.4285715 30 21.4285715 28.5714286VIA PASIVOSInversionista Monto % participació%costo costo ponderaCOSTO FINANCIAMIENTOCITIBANK 9252877.92 98.3595592 16 15.7375295 VIA PASIVOSBANAMEX 154319.504 1.64044079 16 0.26247053 16CALCULO DE TMARVIA Monto % participació%costo costo ponderaTMARCapital 21950127.3 70 28.5714286 20 24.8Pasivos 9407197.42 30 16 4.80000001TOTAL 31357324.7

xico SA de CV

ibramiento, Calpulalpan, Ciudad Sahagún, Edo. de Hidalgo Mail: [email protected]

RIO AÑO 2001 PUNTO DE Engresos egresos Vol. De produ28218323.7 32190370 24000028589617.4 32201352.4 24250028960911.1 32212334.7 24500029332204.9 32223317 24750029703498.6 32234299.4 25000030074792.3 32245281.7 25250030446086.1 32256264 25500030817379.8 32267246.4 25750031188673.5 32278228.7 26000031559967.3 32289211 262500

31931261 32300193.4 26500032302554.7 32311175.7 26750032673848.5 32322158 27000033045142.2 32333140.4 27250033416435.9 32344122.7 275000

RIO AÑO 2001 PUNTO DE Engresos egresos Vol. De produ28.2183237 32.19037 24028.5896174 32.2013524 242.528.9609111 32.2123347 24529.3322049 32.223317 247.529.7034986 32.2342994 25030.0747923 32.2452817 252.530.4460861 32.256264 25530.8173798 32.2672464 257.531.1886735 32.2782287 26031.5599673 32.289211 262.531.931261 32.3001934 265

32.3025547 32.3111757 267.532.6738485 32.322158 27033.0451422 32.3331404 272.533.4164359 32.3441227 275

AÑO 2001

28

29

30

31

32

33

34

35

190 195 200 205 210 215 220 225

Miles de litros

Mill

ones

de

peso

s

ingresos egresos

AÑO 2003

353637383940414243

240 245 250 255 260 265 270 275

Miles de litros

Mill

ones

de

peso

s

ingresos egresos

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