UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE …repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/17245/1/HOJA...

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE TITULACIÓN

TRABAJO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERO INDUSTRIAL

ÁREA

SISTEMAS PRODUCTIVOS

TEMA PLAN DE MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE

LIMPIEZA (CIP) EN UNA PLANTA DE ELABORACIÓN DE HELADOS

AUTOR

NAZARENO COLOMA SAULO JOEL

DIRECTOR DEL TRABAJO ING.IND. NAVARRETE PACHECO OSWALDO ALFREDO

2015

GUAYAQUIL – ECUADOR

ii

DECLARACIÓN DE AUTORÍA

“La responsabilidad del contenido de este Trabajo de Titulación, me

corresponden exclusivamente; y el patrimonio intelectual del mismo a la

Facultad de Ingeniería Industrial de la Universidad de Guayaquil al autor”

NAZARENO COLOMA SAULO JOEL

C.C. 0916591431

iii

DEDICATORIA

La concepción de este proyecto está dedicada a mis padres,

pilares fundamentales en mi vida. Sin ellos, jamás hubiese podido

conseguir lo que hasta ahora.

Su tenacidad y lucha insaciable han hecho de ellos el gran ejemplo

a seguir y destacar, no solo para mí, sino para mis hermanos y familia en

general.

También dedico este proyecto a mi esposa, compañera inseparable

de cada jornada. Ella representó gran esfuerzo y tesón en momentos de

decline y cansancio. A ellos este proyecto, que sin ellos, no hubiese

podido ser.

iv

AGRADECIMIENTO

Los resultados de este proyecto, están dedicados a todas aquellas

personas que, de alguna forma, son parte de su culminación.

A mi familia por brindarme su apoyo, tanto sentimental, como

económico. Pero, principalmente mi agradecimiento está dirigidos hacia la

excelentísima autoridad de mi director de trabajo Ing. Ind. Oswaldo

Navarrete Pacheco y a la Ing. Ind. Lucy Borja Mora, por su apoyo

incondicional en la elaboración de mi trabajo.

Gracias A Dios, gracias padres y hermanos.

v

INDÍCE GENERAL

N° Descripción Pág.

PROLOGO 1

CAPÍTULO I

MARCO TEÓRICO


1.1 Introducción 2

1.2 Antecedentes 3

1.3 Justificativos 3

1.4 Delimitación 4

1.5 Objetivos 4

1.5.1 Objetivo General 4

1.5.2 Objetivos específicos 4

1.6 Marco teórico 5

1.6.1 Fundamento conceptual 5

1.6.2 Fundamento histórico 8

1.6.3 Fundamento ambiental 10

1.6.4 Fundamento legal 11

1.6.5 Fundamento referencial 12

1.7 La empresa 13

1.8 Ubicación 13

1.9 Organización 14

1.10 Gama de Productos 15

CAPÍTULO II

SITUACIÓN ACTUAL Y DIAGNÓSTICO


2.1 Metodología 21

vi


2.1.1 Métodos ó técnica Teórica Inductiva – Deductiva 21

2.1.2 Método Empírico Fundamental 21

2.1.3 Métodos Empíricos Complementarios o Técnicas 22

2.1.4 Tratamiento estadístico de la información 22

2.2 Situación actual 22

2.2.1 Capacidad de producción 22

2.3 Tipo de sistema CIP y cantidad de circuitos. 23

2.4 Tipo de Producto a ser limpiado. 23

2.5 Tipo de detergente y concentraciones utilizadas. 24

2.6 Registro de problemas 24

2.7 Actividades Etapas Actuales del proceso Cip Actual 24

2.8 Programa de Limpieza de Equipos y Temperatura de CIP 25

2.9 Análisis y diagnóstico 27

2.9.1 Análisis de datos e Identificación de problemas 27

2.9.2 Impacto económico de problemas 28

2.10 Diagnóstico 30

CAPÍTULO III

PROPUESTA


3.1 Propuesta 44

3.1.1 Planteamiento de alternativas de solución a problemas 44

3.2 Caudal de CIP requerido. 48

3.3 Presión Requerida. 48

3.4 Detalle De Los Ciclos De Limpieza De La Unidad De Cip 49

3.5 Requerimientos del Proceso Propuesto 55

3.6 Parte eléctrica y mecánica del sistema de limpieza cip 56

3.7 Costos de alternativas de solución 59

3.8 Evaluación económica y financiera 62

3.8.1 Plan de inversión y financiamiento 62

3.8.2 Plan de financiamiento 63

3.8.3 Evaluación financiera 63

3.8.4 (VAN) Valor actual neto 64

vii


3.8.5 Tasa interna de retorno financiero (TIR) con financiamiento 65

3.8.6 Periodo de recuperación de la inversión 66

3.8.7 Coeficiente beneficio – costo 67

3.9 Programación para puesta en marcha 67

3.9.1 Planificación y Cronograma de implementación 67

3.10 Conclusiones y recomendaciones 69

3.10.1 Conclusiones 69

3.10.2 Recomendaciones 69

ANEXOS 71

BIBLIOGRAFIA 114

viii

INDICE DE CUADROS


1 Numeros de reynolds 8

2 Programa de secuencia y tiempo de limpieza cip actual 25

3 Pérdidas de tiempo (min) x componente del cip 27

4 Costos de produccion linea de heladeria 29

5 Resumen de perdidas por la limpieza en sitio actual 29

6 Porcentaje de influencia en las pérdidas 30

7 Programa de secuencia y tiempo de limpieza cip propuesto 45

8 Cuadro de mejoras propuestas en sistema cip 46

9 Caudal de cip requerido 48

10 Costos de los componentes mecánicos 59

11 Componentes de la linea de vapor y detergente 60

12 Costo de componentes de recepcion de leche 61

13 Costo de componentes electricos en el cip 61

14 Cronograma de la inversion 62

15 Beneficio total 64

16 Flujos de beneficio para calculo del van 65

17 Flujos para cálculo del tir 66

18 Periodo de recuperacion de la inversion 66

ix

ÍNDICE DE IMÁGENES


1 Ubicación de empresa de helados s.a. 14

2 Helados de impulso 15

3 Helados take home 15

4 Flujo proceso helado 17

5 Maquina paletera 18

6 Maquina elaboracion helados extruidos 18

7 Maquina conos y vasos 19

8 Equipo freezer llenado litros 19

9 Equipos de sistemas auxiliares 20

10 Capacidad de producción 23

11 Tablero obsoleto de control cip 31

12 Lineas de cip ubicacion de transmisores de temperatura 32

13 Linea tuberia de succion de bombas cip 32

14 Bomba con control independiente 33

15 Tanque actual de enjuague final 34

16 Transmisores de flujo 34

17 Falta de filtros en la linea 35

18 Bombas de alimentacion cip a y cip b (actual) 36

19 Intercambiador temperatura 37

20 Area de recepcion de leche 38

21 Tanque con cabezales estaticos 38

22 Tanque cip sin sensor de nivel bajo 39

23 Toma de muestras area de cip 40

24 Toma de muestra agua producto 40

25 Bomba de recirculacion de tanque de pre enjuague 41

26 Bombas de recirculacion fuera de norma sanitaria 41

27 Bomba de tanque de leche con riesgo de contaminacion 42

28 Diagrama de ingresos de agua y linea de recirculacion 42

x


29 Tuberias de ingreso sin valvulas anti retorno 43

30 Diagrama de dosificacion de detergente actual 43

31 Unidad compacta módulo cip 57

32 Cronograma de la solución planteada 68

xi

ÍNDICE DE GRÁFICOS


1 Valores de la carga orgánica del sistema cip en la línea de

producción, durante las etapas de limpieza. 26

2 Ishikawa del problema del CIP 28

xii

ÍNDICE DE ANEXOS N° Descripción Pág.

1 Plano de la planta 72

2 Flujo proceso helados paletas 73

3 Flujo proceso helados extruidos 74

4 Flujo proceso helados litros 75

5 Cantidad de equipos, lineas y tanques que requieren fluido de

limpieza cip 76

6 Diagrama flujo de sistema cip empresa de helados 77

7 Datos generales detergente alcalino 78

8 Datos generales detergente acido 79

9 Formato de control diario del area cip 80

10 Datos técnicos generales de los principales elementos propuestos

en el sistema CIP 81

11 Calculo capacidad nuevo tanque enjuague final 98

12 Calculo de fluido en tuberías cip 99

13 Vistas de unidad compacta módulo cip a implementar 100

14 Vista de planta area cip actual de empresa de helados 101

15 Plano general del sistema cip propuesto 102

xiii

AUTOR: NAZARENO COLOMA SAULO JOEL TITULO: PLAN DE MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE LIMPIEZA (CIP) EN UNA PLANTA DE ELABORACIÓN DE HELADO DIRECTOR: ING.IND. NAVARRETE PACHECO OSWALDO ALFREDO

RESUMEN

El trabajo de titulación se lo presenta como una oportunidad que deben plantearse las empresas para un proceso de mejora continua dentro de la misma, porque deben siempre estar involucrados para el desarrollo y beneficio, tanto del personal como de accionistas, al mejorar sus ganancias. Primeramente se realiza la explicación del concepto teórico de Limpieza en Sitio, que es aplicable a procesos en los cuales debe cuidarse la calidad del producto; para esto se analiza el proceso actual, con la finalidad de determinar las falencias, debiendo conocer el producto que se elabora, cantidades producidas, tiempo empleado en la limpieza, horas perdidas por este concepto, logrando determinar que se esta empleando demasiado tiempo, en la realización de este mantenimiento con la consecuente pérdida por demora en la producción, adicionalmente existe demasiado consumo de detergente y agua, ante lo cual se analiza las principales causas que originan este problema utilizando como técnica el diagrama de Ishikawa. Luego se determina que se debe realizar la implementación de un nuevo sistema de limpieza en sitio, el mismo que consiste en parte mecánica y eléctrica, para el cual se presenta la propuesta con una inversión de $ 178.607,52 dólares, los cuales se revertirán en un beneficio de $ 105.599,90; se realiza un análisis económico financiero en el cual se determina que la TIR obtenida es de 51,78% y un VAN positivo de $ 159.243,13 lo cual en resumen, determina que la propuesta planteada es viable. PALABRAS CLAVES: Producción, Limpieza, Sitio, Mejora, Proceso, CIP, Elaboración, Helado.

Nazareno Coloma Saulo J. Ing.Ind.Navarrete Pacheco Oswaldo Alfredo C.C. 0916591431 Director del trabajo

xiv

AUTHOR : NAZARENO COLOMA SAULO JOEL SUBJECT: IMPROVEMENT PLAN CLEANING SYSTEM (CIP) IN AN

ICE CREAM MANUFACTURING PLANT DIRECTOR : IND.ENG.NAVARRETE PACHECO OSWALDO ALFREDO

ABSTRACT This work degree is presented as an opportunity to ask the companies as a process of continuous improvement within it, which it should always be involved in the development and benefit both, the staff and the shareholders, to improve their profits. First the theoretical explanation of the concept Cleaning Site, which is applicable to processes which must be taken care the product quality, for this the current process is analyzed in order to identify gaps and must know the product that is made, quantities produced, the time spent in cleaning, lost by this concept hours, to determine that this spending too much time in performing this maintenance with the consequent lost for delay in production. Additionally there is too much detergent and water: consumption where upon the main cause of this problem that use a technique the Ishikawa diagram. Later it is determined to perform to implement a new system of cleaning site, the same consisting of mechanical and electrical components, for which the proposal is present with an investment of $ 178.607,52, which will be reserved at an annual profit $105.599, 90, a financial economic analysis in which it is determined that the IRR obtained is 51,78% and a positive NPV of $ 159.243,13 that summarizes that the proposal is feasible. KEY WORDS: Production, Cleaning, Site, Improvement, Processes,

CIP, Elaboration, Ice

Nazareno Coloma Saulo J. Ind.Eng.Navarrete Pacheco Oswaldo Alfredo C.C.0916591431 Director of work

PRÓLOGO

El objetivo principal de este trabajo de titulación es la propuesta

para realizar una mejor limpieza en sitio, optimizando tiempo,

descontaminación, limpieza y desinfección; con recursos, sean

tecnológicos o humanos, para lograr un producto de óptima calidad.

Tomando en cuenta que este proceso se lo ejecuta desde hace

mucho tiempo, pero que ante el desarrollo de los procesos productivos, se

requiere de mejora continua no solamente con el objetivo de proteger la

salud de los consumidores, sino a la vez generar una mejor rentabilidad,

producto de la disminución del tiempo improductivo.

Para lograr esto se utiliza agua caliente con solución preparada con

detergente y otras sustancias, que debe hacerse circular a presión y

temperatura, durante un tiempo establecido, realizando pre enjuague y

enjuague hasta lograr una limpieza total, para esto se toman muestras del

líquido que circula por las tuberías.

Todo lo realizado implica un proceso complejo, el cual debe ser

realizado bajo un procedimiento, pruebas de laboratorio y análisis con el

fin de precautelar la salud de los consumidores de los productos que se

procesan en esa línea de producción.

Para determinar el nuevo proceso se analiza el actual, el que en

algunas ocasiones ha estado generando problemas de pérdida de tiempo

CAPITULO I

1 MARCO TEÓRICO

1.1 Introducción

Actualmente las industrias alimenticias se ven en la obligación de

crear e implementar planes de mejoramiento continuo para evaluar y

corregir fallas que se presentan constantemente en el proceso productivo.

LA EMPRESA DE HELADOS S.A. Inicia esta estrategia con el fin de

reducir pérdidas representadas en su proceso a través del seguimiento de

las actividades que presentan deficiencias en su operación normal.

El trabajo de investigación a realizar en la empresa LA EMPRESA

DE HELADOS S.A., donde se conoce que existe pérdidas de tiempo,

inestable calidad de limpieza de sus equipos de preparación y

transportación de producto que a su vez ocasiona pérdidas económicas,

en un sistema denominado CIP (Cleaning in Place) o en español lavado

en sitio; el mismo consiste en un proceso de higiene y limpieza muy

crítico; el cual ayuda en la producción segura de productos alimenticios

salvaguardando la salud de los consumidores finales. Es por ello que

garantizando una limpieza segura se logra una alta calidad.

La principal ventaja de utilizar el sistema CIP es la substancial

reducción del tiempo y además, la facilidad de utilizar químicos más

agresivos en el proceso.

Se plantea analizar en la línea de producción de helados (conocida

como Ice Cream) de la compañía, encontrar la mejora continua en la

calidad de este sistema a fin de que sus productos sean obtenidos en

mejor tiempo y que sean altamente confiables para su consumo.

Marco teórico 3

1.2 Antecedentes

Hasta 1950, los equipos y sistemas de elaboración de productos

alimenticios eran desmontados y limpiados de forma manual. El sistema

CIP surge como una operación para las industrias que necesitan una

limpieza frecuente interna de sus equipos de proceso, para alcanzar altos

niveles de higiene, como son productos lácteos, bebidas, cerveza,

industria alimenticia, farmacéutica y cosmética.

El sistema de limpieza CIP ha evolucionado para incluir nuevos

sistemas totalmente automáticos con controladores de lógica

programable, tanques de equilibrio múltiples, sensores, válvulas,

intercambiadores de calor, la adquisición de datos y diseñados

especialmente para sistemas de boquillas de aspersión.

1.3 Justificativos

Actualmente la gestión de la empresa de helados se ve afectada

por factores tanto externos como internos, frente a la necesidad de

responder en forma dinámica y eficiente a los requerimientos cambiantes

del mercado, en el cual aumenta la diversificación de preferencias y por lo

tanto, también de los productos, lo que hace que los ciclos de vida de

estos productos se acorten y con ello aumente la complejidad de la

gestión.

La empresa de helados en busca de la mejora continua de la

calidad de sus productos y la reducción en consumos de energía y agua

en sus procesos, tiene como principal justificativo el de optimizar y

mejorar su actual sistema de limpieza CIP, para lo cual se presentará la

optimización de su sistema de CIP centralizado, debiendo de realizarse

las modificaciones, las cuales se verán en los capítulos siguientes.

Marco teórico 4

La justificación está dada por que mediante modificaciones al

sistema de lavado en sitio LES o sus siglas en inglés CIP, se disminuirá el

tiempo de lavado de la maquinaria, además de que son procesos de

higiene y limpieza críticos, los cuales ayudan a la producción segura de

productos alimenticios o farmacéuticos, salvaguardando la salud de los

consumidores finales. Una limpieza adecuada es esencial para la

producción de productos. Lo que redundará en incrementar la

productividad que es el objetivo de toda empresa, beneficiando no sólo al

mercado al estar cumpliendo con la demanda, sino también se mejorará

el método de trabajo.

1.4 Delimitación

Este proyecto de grado se lo esta realizando en LA EMPRESA DE

HELADOS S.A ubicada en Ecuador, Provincia del Guayas, cantón

Guayaquil, en la vía a Daule.

1.5 Objetivos

1.5.1 Objetivo General

Realizar el análisis y mejora del Sistema de Limpieza (CIP) en la

línea de heladería de LA EMPRESA DE HELADOS S.A.”,

1.5.2 Objetivos específicos

Verificar el funcionamiento e inconvenientes actuales del sistema

CIP en línea de producción de helados, denominada Ice Cream,

EMPRESA DE HELADOS.

Realizar un levantamiento (plano) de la línea en el área del

sistema CIP.

Marco teórico 5

Determinar los requerimientos de fluido de limpieza actual de la

línea.

Realizar el cálculo de costos del nuevo proceso.

1.6 Marco teórico

1.6.1 Fundamento conceptual

En esta parte se comenzará indicando los principales conceptos en

los que se basa el trabajo de investigación.

T.P.M.- Mantenimiento Productivo Total

El área de actividad del Mantenimiento Industrial es de suma

importancia en el ámbito de la ejecución de las operaciones en la

industria.

Un buen Mantenimiento, genera no sólo un funcionamiento

eficiente de las instalaciones, sino que además, es preciso llevarlo a cabo

con rigor para conseguir otros objetivos como son el control del ciclo de

vida de las instalaciones, sin disparar los costes destinados a

mantenerlas.

Evolución del mantenimiento

Las estrategias convencionales de "reparar cuando se produzca la

avería" ya no sirven. Esperar a que se produzca la avería para intervenir,

es incurrir en unos costes excesivamente elevados (pérdidas de

producción, deficiencias en la calidad, etc.) y por ello las empresas

industriales se plantearon implantar procesos de prevención de estas

averías mediante un adecuado programa de Mantenimiento.

Marco teórico 6

“TPM es el mantenimiento productivo realizado por todos los

integrantes de la compañía, a través de actividades de pequeños grupos.

La meta final del TPM es el cero averías, cero accidentes y el cero

defectos, mejorándose así las tasas de operación de los equipos y

minimizando los stocks y costes.” (Ledesma Palomino, 2010)

Sistema de limpieza CIP (Clean In Place)

En industrias necesariamente higiénicas -

como la alimentaria, la farmacéutica y la cosmética-

la limpieza sistemática de las instalaciones se debe

considerar como parte integrante de la producción y

no como una opción. El concepto de limpieza de una

instalación sin desmontar ningún equipo ni tubería

se resume como "limpieza CIP" (Cleaning In Place),

que puede traducirse por "Limpieza In Situ

(Harutiunian, 2009) ".

En los sistemas CIP, la limpieza se lleva a cabo mediante la

circulación de agua y diluciones de productos químicos calientes a través

del equipo o tubería que trabaja en contacto con los productos. Su acción

física, química y bacteriológica elimina la suciedad y los microrganismos

de las superficies. En el más amplio sentido de la palabra, el proceso de

limpieza comprende tres estadios:

Limpieza, eliminación de suciedad.

Desinfección, reducción del número residual de bacterias en los

depósitos y superficies pulidas.

Esterilización, eliminación de todas las bacterias.

Para eliminar elementos potencialmente contaminantes no basta

con aplicar métodos de limpieza convencionales, por el contrario, se

necesita implementar un sistema capaz de vencer las fuerzas de unión

tanto entre las impurezas y las superficies impregnadas como la de las

sustancias entre sí. La efectividad de la limpieza viene determinada por

cuatro factores significativos:

Marco teórico 7

Tiempo de duración del ciclo de limpieza.

Agente de limpieza, productos químicos o combinación de ellos y la

concentración de sus disoluciones.

Temperatura elevada, que proporciona limpiezas más rápidas.

Velocidad/caudal de paso de la disolución de limpieza a través de

la tubería o equipo a limpiar.

Frecuencia entre ciclos de limpieza.

Un correcto estudio de la ingeniería de diseño

permite evaluar el tipo de sistema y diseñar la

combinación apropiada de los factores arriba

mencionados. Es totalmente necesario que las

soluciones de limpieza pasen por toda la superficie

de los equipos que están en contacto con el

producto y, por tanto, no deben existir recovecos ni

bolsillos que resulten inaccesibles. (Harutiunian,

2009)

Limpieza de cañerías, tuberías o sistemas cerrados

Gran parte de los sistemas industriales de producción incorporan

cañerías, tuberías o sistemas cerrados por donde circulan alimentos o

ingredientes. Para lograr una higiene efectiva se hace circular la solución

de limpieza por los equipos e instalaciones durante un tiempo

determinado y con un caudal turbulento. Esta turbulencia sólo asegura la

efectividad de la limpieza si presenta el llamado número de Reynolds en

una franja de valores adecuada.

Según las experiencias de Osborn-Reynolds, el reparto de

velocidades en una tubería es función de:

D = diámetro de tubería

Q = caudal

μ = viscosidad dinámica

ρ = densidad del fluido

Marco teórico 8

Estas cuatro variables definen un número adimensional, el número

de Reynolds:

Re = 4/ π · Qρ / μD

Por tanto, los fluidos utilizados para las operaciones de limpieza

deben circular en régimen turbulento. El óptimo resultado se logra

alcanzando velocidades en tubería de 1,5 a 3,0 m/s. En cuadro No 1 se

muestran las condiciones de limpieza para distintos diámetros de

tuberías.

CUADRO N° 1

NUMEROS DE REYNOLDS

Fuente: Artículo De La Revista “La Alimentación Latinoamericana

Elaborado Por: Nazareno Coloma Saulo Joel

1.6.2 Fundamento histórico

A continuación se presenta las diferentes formas de desinfectar

que se han desarrollado en el trascurrir del tiempo

1) Desinfección por elevación de la temperatura:

Fue una de las primeras ideas del hombre, que practicó el uso del

fuego para purificar locales, objetos, cadáveres, etc., de los que

sospechaba podían tener algún tipo de intervención en los males que

Marco teórico 9

afectaban a sus animales o a él mismo. Curiosamente, la eficacia de la

incineración no ha sido considerada, en ocasiones, mejor que el simple

escalamiento, como señalaban Lechlainché y Smith, entre otros. (Smith,

1973)

2) Desinfección por fumigación

La fumigación es un procedimiento utilizado desde hace mucho

tiempo para "purificar el aire", quizás porque se había observado que el

humo atrapaba los insectos, siempre sospechosos de causar

enfermedades humanas o animales. En el año 429 A.C. este método

había sido recomendado por Hipócrates para luchar contra una epidemia

que atacaba animales y humanos en Atenas. Esta técnica, que tenía la

ventaja de purificar el aire y que también podía desinfectar los objetos,

vestidos, etc., fue recomendada en el siglo V por Végèce y después en el

siglo XVIII en la lucha contra la peste bovina. (Smith, 1973)

3) Desinfección por desecación

Este procedimiento asocia con frecuencia, la acción del calor y de

los rayos ultravioleta, cuando se practica por exposición al sol. Había sido

recomendado ya 7 siglos A.C. en la doctrina de Zaratrusta, para purificar

las tierras donde habían reposado los cadáveres. Fue empleada en el

antiguo Egipto para llevar a cabo el embalsamamiento de los cuerpos,

después de un baño de sales. Seguramente fue el resultado de la

observación de los cadáveres que se momificaban de modo natural como

consecuencia de la desecación, en el desierto. (Smith, 1973)

4) Desinfección por filtración

Los antiguos Egipcios la utilizaban para purificar el jugo de uvas a

través de una tela. En Persia, Sayyi d Ismail Jorjani (1042-1135) observó

que un agua filtrada (o hervida) tardaba largo tiempo en corromperse.

Marco teórico 10

Este método fue recomendado también en 1757 en la marina

británica para purificar el agua, filtrándola en arena o en carbón. (Smith,

1973).

Contrariamente a lo que sucede en el caso de la desinfección

química o física, la desinfección por agentes biológicos no representa un

procedimiento puro, sino que se fundamenta, en último extremo, en bases

químicas o físicas.

Desde un punto de vista histórico cabe señalar el interés del

enterramiento, que constituye uno de los métodos más corrientes de

desinfección, en particular de los cadáveres (humanos o animales), como

consecuencia de un proceso biológico extremadamente complejo

consistente en su degradación enzimática, pero también en la variación

del contenido de oxígeno, presión, pH, temperatura, etc. (Block, 2001)

Este método de desinfección por filtración es, sin duda, el más

antiguamente utilizado por el hombre.

Es así, que pareció más eficaz, incluso que la incineración, En

1502, las autoridades de Nördlinger eran responsables del enterramiento

de los cadáveres de los animales muertos de rabia. (Block, 2001)

1.6.3 Fundamento ambiental

Se debe indicar que el presente trabajo de investigación, el

desarrollar su etapa de implementación no requiere realizar ningún tipo de

construcción (obra civil), ante lo cual no se procederá a generar impactos

y la empresa se rige bajo la legislación ambiental del ente encargado, el

mismo que corresponde al Municipio del Cantón Guayaquil, que tiene la

competencia en materia ambiental.

Marco teórico 11

1.6.4 Fundamento legal

Para el desarrollo de este trabajo de investigación se presenta el

siguiente marco legal, de acuerdo con la legislación de nuestro país, y

que menciona la obligatoriedad en cumplir en aspectos que contribuyan al

mejoramiento de la sociedad.

En primer lugar se toma a la Constitución de la República del

Ecuador del 2008, en su Título II de Derechos, dentro del capítulo

segundo de los derechos del buen vivir en su sección Primera de Agua y

Alimentación, en la cual el artículo 13 menciona, que las personas tienen

derecho a un acceso permanente y seguro de alimentos sanos,

suficientes y nutritivos, producidos a nivel local. Es decir el Estado

ecuatoriano tiene como fin promover la soberanía alimentaria.

De la misma forma, en la Sección Séptima de Salud, el artículo 32

plantea que la salud es un derecho que garantiza el Estado mediante

políticas económicas, sociales, culturales, educativas y ambientales; y el

acceso permanente, oportuno y sin exclusión a programas, acciones y

servicios de promoción y atención integral de salud, salud sexual y salud

reproductiva.

En la Sección novena de Personas usuarias y consumidoras, el

artículo 52 manifiesta que las personas tienen derecho a disponer de

bienes y servicios de óptima calidad y a elegirlos con libertad, así como a

una información precisa y no engañosa sobre su contenido y

características.

El artículo 54, establece que las personas o entidades que presten

servicios públicos o que produzcan o comercialicen bienes de consumo,

serán responsables civil y penalmente por la deficiente prestación del

servicio, por la calidad defectuosa del producto, o cuando sus condiciones

no estén de acuerdo con la publicidad efectuada o con la descripción que

Marco teórico 12

incorpore. Las personas serán responsables por la mala práctica en el

ejercicio de su profesión, arte u oficio, en especial aquella que ponga en

riesgo la integridad o la vida de las personas.

Dentro del Título VI del Régimen de Desarrollo en su capítulo

tercero referente a la Soberanía alimentaria, el artículo 281 argumenta

que la soberanía alimentaria constituye un objetivo estratégico y una

obligación del Estado para garantizar que las personas, comunidades,

pueblos y nacionalidades alcancen la autosuficiencia de alimentos sanos

y culturalmente apropiados de forma permanente y para ello ponemos a

continuación varias de las responsabilidades que debe cumplir el Estado

según lo establece la Constitución:

Aquí se mencionará a los literales que tienen incidencia en el

trabajo de investigación:

8. Asegurar el desarrollo de la investigación científica y de la

innovación tecnológica apropiada para garantizar la soberanía

alimentaria.

9. Regular bajo normas de bioseguridad el uso y desarrollo de

biotecnología, así como su experimentación, uso y comercialización.

12 Prevenir y proteger a la población del consumo de alimentos

contaminados o que pongan en riesgo su salud o que la ciencia tenga

incertidumbre sobre sus efectos.

1.6.5 Fundamento referencial

El documento que mas parecido tiene con el tema propuesto es el

desarrollado por la Sra. Ahora Ingeniera Química Silvia Juliana Chacón

con el tema: “ESTUDIO PARA EL MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE

LIMPIEZA DE LA LINEA DE YOGURT EN LA PLANTA DE DERIVADOS

Marco teórico 13

DE LA EMPRESA FRESKALECHE S.A.” (Chacón, 2011) Realizada en el

año 2011 en una Universidad de Santander, Colombia; la diferencia

radica básicamente en el tipo de producto, con lo cual cambia

radicalmente los datos, adicionalmente la estructura montada en tuberías

y accesorios es diferente.

1.7 La empresa

La empresa de Helados S.A, se dedica a la elaboración y

comercialización de helados desde el año 1996 al adquirir la marca de

helado de mayor participación en el mercado nacional, el mismo que está

segmentado en productos de agua y crema, los cuales se elaboran bajo

estrictos estándares de seguridad y calidad por ser un producto

alimenticio. Su indiscutible crecimiento trajo al Ecuador nuevos productos,

tecnología e innovaciones en servicios que impulsaron el desarrollo del

país, con la implementación de varias máquinas de avanzada tecnología

en una moderna planta. Fuimos nosotros quienes implementamos los

conocidos ¨heladeros¨ o ¨carretilleros¨, así como los helados de palito,

vasito, sánduche.

A través del tiempo se a demostrado vencer a nuestra competencia

y demostrando que somos los mejores y los preferidos por el consumidor.

1.8 Ubicación

La Empresa de Helados se encuentra localizada en la zona

industrial de Guayaquil, vía Daule, su ubicación es estratégica, por cuanto

se encuentra en una zona destinada al tráfico de vehículos pesados, los

mismos que no tienen inconvenientes para el ingreso de materia prima, el

despacho de producto terminado y acceso del personal a la planta.

A demás su ubicación permite tener los servicios de agua, energía

eléctrica, teléfono para el normal desenvolvimiento de las actividades de

la empresa.

Marco teórico 14

IMAGEN N° 1

UBICACIÓN DE EMPRESA DE HELADOS S.A.

Fuente: Foto aérea Empresa de Helados Elaborado Por: Nazareno Coloma Saulo Joel

1.9 Organización

Dentro de la organización de La empresa de helados, se

encuentran ubicados los siguientes departamentos:

Departamento Médico

Departamento de Marketing de Helados

Regional de Ventas de Helados

Cadena Suministro (supply chain), que en si trata del proceso

productivo, que empieza desde el suministro de materiales hasta la

distribución de los productos elaborados, el cual está estructurado de la

siguiente manera:

Gerencia de Manufactura

Gerencia de Mantenimiento

Gerencia de Ingeniería y Proyectos

Jefatura de Seguridad Industrial

Jefatura de Calidad

Jefatura de Producción

Jefatura de Distribución

Marco teórico 15

1.10 Gama de Productos

Productos de Impulso.- Son la variedad de helado que existe, y

vienen empaquetados individualmente o por porción. Estos incluyen

conos, barras, palitos, copas, etc. Se pueden vender por unidad ó en

cajas y representan el 65% de la venta total del mercado, en la imagen

No. 2 se muestra los modelos de helados.

IMAGEN N° 2

HELADOS DE IMPULSO

Fuente: Empresa de Helados Elaborado Por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Productos de Take Home.- Es el helado que es llevado a la casa

para servirlo en grupos ó familias y vienen empaquetados

individualmente. Se lo vende por unidad ó porciones y representa el 35%

de la venta total del mercado, entre los cuales tenemos: litros, ½ litros,

tambores 10litros,tortas y postres, ver imagen No. 2 helados para ser

llevados

IMAGEN N° 3

HELADOS TAKE HOME


Marco teórico 16

1.11 Recursos Productivos

La Empresa de Helados mostrada en el plano 1 (ANEXO 1) , indica

la ubicación del proceso de helados, a su vez esta conformado por el

siguiente flujo

Helados. Está formado por:

Recepción de leche.- Se recibe tanquero de leche y es

almacenado en tanques chaquetas a una temperatura de 10º C

Preparación de leche y cremas.- Comprende tres tanques

agitadores donde se colocan todo los ingredientes para elaborar el

helado.

Pasteurización.- Es un proceso térmico, que ayuda a eliminar la

carga bacteorologica inicial existente en los ingredientes, este proceso se

realiza en un equipo de pasteurización , lo que significa alta temperatura

por corto tiempo.

Este proceso se lo realiza pasando la mezcla por un intercambiador

de placas, él cual calienta la mezcla hasta los 80°C y luego lo recircula

por unos tubos de retención por 20segundos, tiempo y temperatura

suficiente para lograr una eliminación del 99% de la carga bacteriológica

inicial.

Homogenización.- La homogeneización de la mezcla, tiene varios

efectos beneficiosos en la calidad del producto final: distribución Uniforme

de la grasa, color más brillante y atractivo, mejor cuerpo y textura en el

helado. Las presiones de homogeneización recomendadas para diversos

tipos de helados son: 1.500 a 2.000 PSI a una temperatura de 72 a 75 °C.

El homogenizador está provisto de un cabezal de homogeneización y un

manómetro para conocer en todo momento la presión del trabajo.

Marco teórico 17

Maduración.- El proceso de maduración proporciona algunos

beneficios a las mezclas, tales como: cristalización de la grasa, tiempo de

absorber agua para que el helado tenga buena consistencia, la mezcla

absorberá mejor él aire en su batido posterior

Envasado.- Consiste a las líneas de donde llega el producto para

ser transformado y moldeado en los diferentes tipos de helados existentes

en la cartera de productos de la empresa.

Paletizado de helados.- Espacio donde se recibe el producto

terminado para ser puesto en pallets y ser llevado a la cámara de

distribución. Ver imagen No 3 donde se muestra gráficamente el flujo de

la elaboración del helado.

IMAGEN N° 4

FLUJO PROCESO HELADO


1.12 Envasado Helados

El área de envasado de helados está conformada por varias líneas

para la producción de helados de paletas, para helados de extrusión, para

helados de conos, para tortas y litros; las cuales son:

Marco teórico 18

Helados de paletas: Empastados, Paletas, etc

IMAGEN N° 5

MAQUINA PALETERA


Helados extruídos: sanduches, moldeados, etc.

IMAGEN N° 6

MAQUINA ELABORACION HELADOS EXTRUIDOS


Helados de conos: Conos. Vasos

Marco teórico 19

IMAGEN N° 7

MAQUINA CONOS Y VASOS

Fuente: Empresa de Helados


Helados de litros y tortas: Freezer 1 (Litros, tortas)

IMAGEN N° 8

EQUIPO FREEZER LLENADO LITROS


Adicionalmente, se cuenta con seis freezers adicionales, los cuales

son equipos diseñados para bajar las temperaturas de las cremas de los

helados, con la finalidad de que estas lleguen con consistencia apropiada

a la línea de envasado. En el anexo 2, 3, 4, se observa el flujo en detalle

de productos de paletas , extruidos, litros

Marco teórico 20

Adicionalmente, existen otros sistemas auxiliares dentro de la

planta los cuales son los que suministran las diversas utilidades que se

requieren en una industria como son el vapor, aire, energía eléctrica, frío,

y tratamiento de agua, los cuales se mencionan a continuación:

I. Sistema de Generación de Vapor

II. Sistema de Suministro de Aire Comprimido

III. Sistema de Suministro de Amoniaco

IV. Planta de Potabilización de agua

V. Planta de Tratamiento de agua residual

VI. Sub estación eléctrica . (Ver imagen No 9)

IMAGEN N° 9

EQUIPOS DE SISTEMAS AUXILIARES


CAPITULO II

2 SITUACIÓN ACTUAL Y DIAGNÓSTICO

2.1 Metodología

Normalmente en un estudio de investigación de campo se puede

indicar que la metodología a desarrollar esta basada en los siguientes

métodos de investigación:

2.1.1 Métodos o técnica Teórica Inductiva – Deductiva

El método Inductivo - Deductivo se lo utiliza porque inicia de los

casos, hechos o fenómenos particulares para llegar al descubrimiento de

un principio o ley general que rige, es decir va de lo particular a lo general

por medio del análisis; pero el método deductivo parte de leyes generales

y de estas consecuencias se aplican a casos particulares; es decir va de

lo general a lo particular, por medio de la síntesis, que es precisamente lo

que se pretende realizar en esta investigación.

2.1.2 Método Empírico Fundamental

Observación

La Observación se traduce en un registro visual de lo que ocurre en

la realidad, es decir la evidencia empírica.

Así toda observación, al igual que otros métodos o instrumentos

para consignar información, requiere del sujeto que investiga la definición

de los objetivos que persigue su investigación, determinar su unidad de

observación, las condiciones en que asumirá la observación y las

conductas que deberá registrar.

Situación actual y diagnóstico 22

1.- Recopilación de información: datos numéricos, diámetros de

tuberías, caudal, tiempos de limpieza, etc.

2.- Diagrama del circuito de la línea de producción, así como de

tuberías, válvulas, bombas.

3.- Determinación del costo de producción por tiempo de para para

la limpieza.

2.1.3 Métodos Empíricos Complementarios o Técnicas

La entrevista

Esta es una técnica o instrumento empleado por varios motivos,

cuya finalidad consiste en obtener información o criterios de expertos, en

base a las características que se establecen en el estudio.

2.1.4 Tratamiento estadístico de la información

La técnica utilizada ha sido la entrevista, la que ha permitido

obtener la información requerida y criterios de técnicos expertos, con

conocimientos en limpieza en sitio CIP. Para una mejor interpretación se

utilizará cuadros y gráficos estadísticos para representar los resultados

obtenidos; además por medio de este, poder presentar la implementación

de una propuesta como solución del problema.

2.2 Situación actual

2.2.1 Capacidad de producción

Al indicar la situación actual de la empresa se tomará como

referencia al año 2014, estos datos han sido proporcionados por el

departamento de producción. Ver imagen N° 10


IMAGEN N° 10

CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN


La empresa el año 2014 tiene una producción de 25.000 Toneladas

de helado distribuida en 8 líneas y produce 4 formas diferentes de

helados: paleta, tarrina, extruido, conos.

2.3 Tipo de sistema CIP y cantidad de circuitos.

La Empresa de Helados cuenta con un sistema de CIP centralizado

con una sola estación central, la cual provee de fluido a dos circuitos de

limpieza: CIP A y CIP B.

Cada uno de estos circuitos abastecen a distintos puntos en la

planta. Actualmente cada circuito abastece independientemente de 25000

l/h de fluido. Ver Anexo No 5 y 6 donde se detallan los equipos y líneas

con limpieza CIP y cuáles son los circuitos que los abastecen.

2.4 Tipo de Producto a ser limpiado.

Se considera para los cálculos, la limpieza de crema de Helado

para todos los casos.


2.5 Tipo de detergente y concentraciones utilizadas.

Se utiliza actualmente el detergente AC-101 el cual es un

detergente alcalino, a una concentración del 1.5 al 2% Ver anexo No7

Datos general detergente alcalino. Y Detergente acido AC 55-5 a una

concentración del 1 al 1.5 % Ver anexo No 8 datos general detergente

acido .

2.6 Registro de problemas

Se tiene una serie de problemas de los cuales el principal es el

tiempo improductivo, consumo de insumos y retraso en el programa de

producción.

Para conocer exactamente la situación actual a continuación se

presentan las etapas de limpieza asociadas al sistema CIP; básicamente

las etapas de la propuesta no difieren del sistema actual; lo que distingue

a la propuesta es la automatización total del sistema de limpieza, lo cual

obviamente se traduce en diferentes tipos de insumos.

Insumos

Agua, agente alcalino y agente ácido

Bomba Centrífuga compatible con sistemas CIP

Intercambiador de calor

Equipo CIP

Tuberías de acero inoxidable

Medidores de flujo

Válvulas a prueba de mezcla (válvulas mix proof)

2.7 Actividades Etapas Actuales del proceso Cip Actual

A continuación se presenta las actividades de la limpieza de las

líneas de producción de helado crema que permanecen casi invariables al


comparar el nuevo sistema automático, la diferencia radica principalmente

en los insumos y el incremento de la fuente de energía mecánica que se

utiliza para llevar a cabo dicha limpieza. Las etapas del sistema de

limpieza CIP son:

Pre-enjuague

Circulación de solución alcalina

Enjuague

Circulación de solución ácida

Enjuague final

2.8 Programa de Limpieza de Equipos y Temperatura de CIP

Actual Actualmente se tiene el siguiente programa de

Limpieza para todos los equipos, líneas y tanques. Ver cuadro Nº 2

CUADRO N° 2

PROGRAMA DE SECUENCIA Y TIEMPO DE LIMPIEZA CIP ACTUAL

Etapa Fluido de Limpieza Tiempo Temperatura de Fluido

Preenjuague Agua pura o agua reciclada de etapa de Enjuague Final. Después de realizarse el preenjuague se elimina el agua en todos los casos.

5 minutos

60 C

Limpieza Solución de Agua al 1.5 a 2% de detergente alcalino.

15 minutos

80 C

Enjuague Agua pura 5 minutos

30 C

limpieza Solución de Agua al 1% de detergente acido

15 minutos

80 C

Enjuague final

Agua Pura 10 minutos

30 C



En el sistema de limpieza CIP es posible determinar en qué etapa

del proceso de limpieza se encuentra la línea de producción de acuerdo al

porcentaje de carga orgánica medida en un tiempo determinado. La carga


orgánica se mide en la línea intermitentemente durante todo el tiempo que

dure el ciclo de limpieza.

A continuación se presenta el gráfico Nº 1 de carga orgánica versus

tiempo, para un sistema CIP de tanques en una línea de producción de

helado crema.

GRÁFICO N° 1

VALORES DE LA CARGA ORGÁNICA DEL SISTEMA CIP EN LA

LÍNEA DE PRODUCCIÓN, DURANTE LAS ETAPAS DE LIMPIEZA.


El realizar la limpieza de una línea de producción estructurada de la

forma indicada anteriormente requiere para su limpieza (utilizando el

sistema CIP actual) conlleva aproximadamente de unos 50 minutos, se

espera obtener un ahorro de tiempo efectivo de trabajo con el nuevo

sistema en base a las mejoras a implementar conociendo que se tiene 8

líneas de envasado.

En cada una de las etapas mencionadas con anterioridad se han

determinado problemas, el de mayor incidencia es la pérdida de tiempo

por fallas en los equipos de limpieza (tanques, circuitos, bombas, líneas

de alimentación de agua). Ver cuadro Nº 3.


CUADRO N° 3

PÉRDIDAS DE TIEMPO (MIN) X COMPONENTE DEL CIP

AÑO 2014 TANQUE FALLA EN CIRCUITOS

BOMBAS LINEAS DE ALIMENTACION

ENERO 460 250 475 220

FEBRERO 500 255 480 215

MARZO 480 275 492 210

ABRIL 490 280 490 220

MAYO 480 295 500 235

JUNIO 540 305 492 245

JULIO 520 322 495 248

AGOSTO 545 252 498 255

SEPTIEMBRE 570 360 505 290

OCTUBRE 560 370 500 300

NOVIEMBRE 565 375 520 310

DICIEMBRE 600 380 551 320

Tiempo total en min 6310 3719 5998 3068

Tiempo total en horas 105,17 61,98 99,97 51,13

Fuente: Registro de novedades en producción Empresa de helados Elaborado Por: Nazareno Coloma Saulo Joel

El tiempo que se ha perdido como consecuencia de la limpieza en

sitio es de 105.17 horas debido a fallas en el tanque, mientras que por

fallas en los circuitos se tiene una pérdida de tiempo de 61.98 horas; por

fallas en bombas se pierde 99,97 horas y finalmente por fallas en las

líneas de alimentación se tiene una pérdida de tiempo de 51,13 horas, lo

cual totaliza la cantidad de 318,25 horas en el año 2014. Ver formato de

control diario donde se reporta las averías en el sistema CIP. Ver Anexo

No. 9

2.9 Análisis y diagnóstico

2.9.1 Análisis de datos e Identificación de problemas

Para el análisis en primer lugar se procederá a realizar el diagrama

Ishikawa en donde se presenta un resumen de las causas del problema

en este caso de la pérdida de tiempo en la limpieza en sitio de las líneas

de producción de helado crema. Ver Gráfico Nº 2


Para esto se ha detallado las partes que componen a la CIP actual

en donde se tiene: tanques para mezcla de la concentración de

detergente y soda caustica, líneas de alimentación que son las que

trasladan los líquidos de limpieza ya mezclados en las concentraciones

planificadas, el circuito electrónico que controla los tiempos de limpieza,

temperatura, presión, finalizando con las bombas que son las que

impulsan los líquidos con la mezcla concentrada, a fin de realizar la

limpieza de las líneas de envasado.

GRÁFICO N° 2

ISHIKAWA DEL PROBLEMA DEL CIP


2.9.2 Impacto económico de problemas

Para el cálculo de las pérdidas por la limpieza se toma el valor de

la producción anual de la línea de heladería, la misma que tiene los

siguientes valores. Ver cuadro Nº 4


CUADRO N° 3

COSTOS DE PRODUCCION LINEA DE HELADERIA


Una vez que se tiene estos valores se determina que por cada hora

se producen 0.49 Toneladas de helado y como cada hora tiene un costo

de $136,32 dólares, entonces se pierde o se deja de generar un ingreso

equivalente a este valor por el tiempo de paralización. Cuadro Nº5 y 6

CUADRO N° 4

RESUMEN DE PERDIDAS POR LA LIMPIEZA EN SITIO ACTUAL



SUBTOTAL MES

ENERO $ 1.045,12 $ 568,00 $ 1.079,20 $ 499,84 $ 3.192,16

FEBRERO $ 1.136,00 $ 579,36 $ 1.090,56 $ 488,48 $ 3.294,40

MARZO $ 1.090,56 $ 624,80 $ 1.117,82 $ 477,12 $ 3.310,30

ABRIL $ 1.113,28 $ 636,16 $ 1.113,28 $ 499,84 $ 3.362,56

MAYO $ 1.090,56 $ 670,24 $ 1.136,00 $ 533,92 $ 3.430,72

JUNIO $ 1.226,88 $ 692,96 $ 1.117,82 $ 556,64 $ 3.594,30

JULIO $ 1.181,44 $ 731,58 $ 1.124,64 $ 563,46 $ 3.601,12

AGOSTO $ 1.238,24 $ 572,54 $ 1.131,46 $ 579,36 $ 3.521,60

Labour DepreciationMtto &

RepairsUtilities Services Indirect Total VOLUMEN

COSTO DE

PRODUCCIÓN

($)

TOTAL HORAS

TRABAJADAS del

EQUIPO

Total PERSONAS

TRBAJADAS en el MES

TOTAL HH con

productividad

neta

CORNETTOS 14701,38 6078,97 2652,38 3414,33 5401,85 1928,35 34177,26 100,76 339,210 220 23,42 9,37

VASOS 4655,34 2506,94 1859,17 1784,23 2850,61 1142,77 14799,07 52,25 283,225 163 7,15 22,79

EXTRUDED sanduchera 12135,33 11601,25 6637,82 5612,38 8444,24 3037,54 47468,56 218,11 217,636 322 18,71 17,21

EXTRUDED extrusora 11877,56 11781,75 5328,54 4488,05 4764,86 2689,47 40930,22 28,99 1411,835 282 12,94 21,76

Vita 1 14947,20 13895,00 5777,92 8277,85 11325,46 5884,11 60107,54 193,84 310,092 623 21,76 28,63

Vita 2 16754,01 11073,73 6791,28 10089,73 7805,71 5198,24 57712,70 194,71 296,403 624 22,45 27,80

Vita 3 14117,29 25759,21 3801,92 8139,64 6901,70 4581,48 63301,24 207,62 304,893 413 18,15 22,76

Vita 4 16930,32 14113,69 5255,81 9489,70 8857,38 6514,19 61161,10 246,36 248,256 584 23,47 24,87

LITROS 33831,64 24680,82 11182,26 18982,01 19399,50 10977,97 119054,19 598,80 198,822 545 32,17 16,94

TORTAS 14758,84 3900,72 1760,28 2991,01 4896,01 1737,00 30043,84 82,70 363,266 104 12,03 8,64

154708,90 125392,08 51047,37 73268,93 80647,31 43691,12 528755,71 1924,14 274,801 3879

TOTALES 528755,71 1924,14

X HORA 136,32 0,496074

Costos (dólares)


SEPTIEMBRE

$ 1.295,04 $ 817,92 $ 1.147,36 $ 658,88 $ 3.919,20

OCTUBRE $ 1.272,32 $ 840,64 $ 1.136,00 $ 681,60 $ 3.930,56

NOVIEMBRE

$ 1.283,68 $ 852,00 $ 1.181,44 $ 704,32 $ 4.021,44

DICIEMBRE

$ 1.363,20 $ 863,36 $ 1.251,87 $ 727,04 $ 4.205,47

Total en $/año

$ 14.336,32

$ 8.449,57

$ 13.627,46 $ 6.970,50

$ 43.383,84

Total porcentaje 33,05% 19,48% 31,40% 16,07%



CUADRO N° 5

PORCENTAJE DE INFLUENCIA EN LAS PÉRDIDAS



Total en dólares/año

$ 14.336,32 $8.449,57

$ 13.627,46 $ 6.970,50

Porcentaje de influencia en las pérdidas 33,05% 19,48% 31,40% 16,07%

Fuente: Investigación Directa


De los valores presentados se puede indicar que los tanques tiene

un valor de influencia del 33,05%, siguiendo las bombas con el 31,40%

del monto total de pérdidas y en tercero es las fallas en los circuitos y al

último las líneas de alimentación.

Se espera con la propuesta disminuir este valor hasta en un 33%,

en tiempo, debido a que se deja de realizar un enjuague con lo cual

ganaría como ingreso a LA EMPRESA DE HELADOS S.A.

2.10 Diagnóstico

Una vez que se ha realizado una inspección del sistema CIP en

planta de La empresa de helados se llegó a determinar lo siguiente, en

base a un informe del departamento de mantenimiento:


Problema 1

1.- El proceso de CIP actual cuenta con un sistema de control

obsoleto, a más de no contar con una filosofía de control adecuada. A

continuación en la Imagen No. 11

IMAGEN N° 11

TABLERO OBSOLETO DE CONTROL CIP



Problema 2

2.- El sistema no cuenta con un medidor de interface apropiado

para determinar el cambio de proceso entre línea de preenjuague y

detergente, así como de detergente y agua de enjuague final al retorno de

CIP. El sistema actual utiliza como medidor de interface e inicio de conteo

de proceso, un transmisor de temperatura al retorno del CIP A y CIP B los

cuales son imprecisos debido a que la temperatura es altamente

dependiente del tipo de circuito y de los equipos que se han limpiado.

Esto provoca un consumo de agua y detergente innecesario. Ver tuberías

de pre enjuague en la Imagen N° 12


IMAGEN N° 12

LINEAS DE CIP UBICACION DE TRANSMISORES DE TEMPERATURA


Problema 3

3.- Las Bombas de CIP y bomba de recirculación para

calentamiento de tanque de pre enjuague y detergente, están conectadas

a una misma boca en la salida del tanque. Esto provoca presiones

negativas en las succiones de las bombas afectando su desempeño

normal, provocando cavitación y deterioro prematuro. Ver las líneas de

alimentación y circulación en Imagen No. 13

IMAGEN N° 13

LINEA TUBERIA DE SUCCION DE BOMBAS CIP




Problema 4

4.- Las bombas de alimentación de CIP provocan golpes de

presión debido a la falta de control en su proceso de encendido y

apagado así como cierre y apertura de válvulas. Debido a la magnitud de

los golpes de presión estos pueden generar daños graves en la tubería,

accesorios y equipos de las líneas. Ver el diseño en Imagen n° 14

IMAGEN N° 14

BOMBA CON CONTROL INDEPENDIENTE



Problema 5

5.- La capacidad del tanque de enjuague final de 2000 l, no es

suficiente para poder realizar limpiezas utilizando el circuito de CIP A y

CIP B simultáneamente. Ver Imagen No. 15.

Bombas permanecen encendidas

tienen control independiente con

el sistema cip


IMAGEN N° 15

TANQUE ACTUAL DE ENJUAGUE FINAL


Problema 6

6.- No se cuenta con transmisores de flujo en las líneas de CIP

A y CIP B, ni variadores de velocidad en las bombas de alimentación para

poder controlar automáticamente el caudal de fluido entregado al sistema,

esto es de gran utilidad para poder optimizar el uso de agua y detergente.

Ver la falta de lo indicado en la Imagen No. 16

IMAGEN N° 16

TRANSMISORES DE FLUJO


Tanque actual de

enjuague final no

abastece cip A cip B

simultáneamente

Proceso cip es por tiempo y

controla cada paso por

sensor temperatura


Problema 7

7.- Sistema CIP no cuenta con filtros en línea para poder

realizar filtrado de residuos y prolongar el tiempo de vida del agua con

detergente. Ver Imagen No.17

IMAGEN N° 17

FALTA DE FILTROS EN LA LINEA


Problema 8

8.- Las Bombas de alimentación de CIP no cuentan con

válvulas check a su descarga. Esto evitaría sobre presiones en la bomba

y retornos de flujo que pueden causar deterioro prematuro de sellos

mecánicos. Ver detalle en la Imagen n° 18.

Salida tanque detergente

no cuenta con filtro para

retener partículas

incrustantes


IMAGEN N° 18

BOMBAS DE ALIMENTACION CIP A Y CIP B (ACTUAL)


Problema 9

9.- Sustituir el calentamiento por batch (lote) mediante recirculación

por un calentamiento en línea con sistema de control proporcional de

ingreso de vapor, que nos permita setear y controlar la temperatura de

salida de CIP y reducir el tiempo de calentamiento del Fluido. Ver Imagen

n°19

BOMBA CIP A BOMBA CIP B

LINEA DE ALIMENTACION

DE CIP A

LINEA DE ALIMENTACION

DE CIP B

NO HAY VALVULAS DE

CIERRE NI VALVULAS

CHECK A LA SALIDA DE LA

BOMBA


IMAGEN N° 19

INTERCAMBIADOR TEMPERATURA



Problema 10

10.- Limpieza deficiente de líneas de alimentación de leche

desde tanques de recepción hacia tanques de mezcla, e intercambiador

de leche. Esto genera incrustaciones en el intercambiador y riesgos de

contaminación microbiológica.

Se utiliza actualmente como bomba de cip la bomba de leche de

3000 l/h, la cual se la utiliza como bomba de retorno para lo cual no esta

fabricada y la cantidad de fluido que envía no es suficiente para lograr una

limpieza adecuada de la línea y del intercambiador de leche. (caudal CIP

requerido:12000 l/h).

Ver el área de recepción de leche en la Imagen n° 20


IMAGEN N° 20

AREA DE RECEPCION DE LECHE


Problema 11

11.- La mayoría de los tanques de la planta cuentan con

cabezales estáticos de limpieza los cuales no son eficientes, tienen radios

de limpieza reducidos, incrementan tiempos de limpieza y requieren de

mayores caudales de detergentes. Ver Imagen N°. 21

IMAGEN N° 21

TANQUE CON CABEZALES ESTATICOS


BOMBA 3000 L/H, PARA

ALIMENTACION DE

LECHE,RETORNO DE CIP DE

TANQUES Y ALIMENTACION

DE CIP HACIA LINEAS E

INTERCAMBIADOR PARA

CALENTAMIENTO DE LECHE

INGRESO DE LECHE Y

CIP

Tanques de almacenamiento

disponen con cabezales

estáticos de limpieza siendo

deficientes para realizar

efectiva limpieza


Problema 12

12.- No Existen switch de nivel bajo-bajo para protección de

bombas en Tanques de Detergente y Tanque de Pre enjuague. Esto

puede causar que las bombas trabajen a vacío, provocando cavitación y

un deterioro prematuro de las mismas. Ver Imagen N° 22

IMAGEN N° 22

TANQUE CIP SIN SENSOR DE NIVEL BAJO



Problema 13

13.- Toma de muestras en Área de CIP e instalación, no cumplen

con normas sanitarias. Ver imagen No. 23 y 24.

No hay sensor de nivel bajo.

Solo existe sensor nivel alto

y actúa directamente a

válvulas de ingreso de agua


IMAGEN N° 23

TOMA DE MUESTRAS AREA DE CIP


IMAGEN N° 24

TOMA DE MUESTRA AGUA PRODUCTO


Problema 14

14.- Bomba de recirculación de tanque de pre enjuague no

cumplen con normas sanitarias. Ver imagen 25 y 26

TOMAMUESTRAS


IMAGEN N° 25

BOMBA DE RECIRCULACION DE TANQUE DE PRE ENJUAGUE


IMAGEN N° 26

BOMBAS DE RECIRCULACION FUERA DE NORMA SANITARIA


Problema 15

15.- No están instaladas válvulas mixproof al ingreso de leche de

los tanques de mezcla, existe la posibilidad de contaminación en caso de

realizar limpieza simultánea de línea de leche mientras alguno de los

tanques se encuentra trabajando con producto. Ver imagen n°27

BOMBA DE

RECIRCULACION

Bomba de recirculación de

sistema cip son de carcaza de

hierro


IMAGEN N° 27

BOMBA DE TANQUE DE LECHE CON RIESGO DE CONTAMINACION


Problema 16

16.- No existen válvulas check entre los ingresos de agua y línea

de recirculación para calentamiento de tanques de preenjuague y

detergente. Esto puede ocasionar un flujo en sentido contrario dentro de

las bombas provocando deterioro prematuro de las mismas.

Adicionalmente al tener un ingreso común dependiendo de las

características de las bombas P.1.01 y P.1.02 y la presión de ingreso de

agua, puede haber restricciones en el flujo de recirculación generando

problemas de calentamiento de fluido en el tanque. Ver el detalle en la

Imagen n° 28.

IMAGEN N° 28

DIAGRAMA DE INGRESOS DE AGUA Y LINEA DE RECIRCULACION


Existe conexiones en con

válvulas manuales con riesgo a

contaminación cruzada cuando

se realiza limpiezas simultaneas


IMAGEN N° 29

TUBERIAS DE INGRESO SIN VALVULAS ANTI RETORNO



Problema 17

17.- Se tienen problemas de concentración de detergente debido a

que este se alimenta a la parte superior de un tanque sin agitación

creando gradientes de concentración elevados entre la parte baja y

superior del tanque, esto genera problemas de medición real de

conductividad del fluido e imprecisión en la determinación real de

concentración de todo el fluido. Ver detalle en Imagen n°30

IMAGEN N° 30

DIAGRAMA DE DOSIFICACION DE DETERGENTE ACTUAL



Tubería ingreso de agua a

tanques no tienen válvulas anti

retorno

CAPITULO III

3 PROPUESTA

3.1 Propuesta

3.1.1 Planteamiento de alternativas de solución a problemas

Una vez que se analizó en el capítulo anterior la problemática

existente, de la limpieza en la línea de proceso y de envasado se

presentará la propuesta de la MEJORA DEL SISTEMA DE LIMPIEZA

(CIP) EN LA PLANTA DE ELABORACION DE HELADOS.

Antecedentes de la línea CIP

Los sistemas de CIP, o Cleaning in Place (Lavado en sitio), son

procesos de higiene y limpieza críticos los cuales ayudan a la producción

segura de productos alimenticios o farmacéuticos salvaguardando la

salud de los consumidores finales. Una limpieza adecuada es esencial

para la producción de productos alimenticios de alta calidad con tiempos

de vida extendidos. La principal ventaja de un sistema CIP es la

substancial reducción en tiempos de limpieza y la facilidad de utilizar

químicos más agresivos para el proceso. La empresa de helados en

busca de la mejora continua de la calidad de sus productos y la reducción

en consumos de energía y agua en sus procesos tiene como objetivo

optimizar y actualizar su sistema de limpieza CIP, para lo cual se propone

la optimización de su sistema de CIP centralizado con las modificaciones

a realizarse.

El sistema CIP propuesto tendrá las siguientes características

generales:

Propuesta 45

Flujo nominal de Fluido de Limpieza: 25000 Litros/Hora

Control de Caudal Automático.

Control de Temperatura Automático.

Control de concentración de detergente Automático.

Control de Ingreso de Vapor.

Sistema de filtración.

Panel operador con PLC y pantalla de interface táctil.

Los equipos y accesorios nuevos a instalarse cumplen con las

normas sanitarias

El sistema de limpieza propuesto permitirá tener un control preciso

del caudal entregado de CIP, permitiendo tener un manejo más eficiente,

reduciendo el consumo de agua y detergente, en aproximadamente un

33%, debido a que se elimina un enjuague y limpieza acida (situación

actual 3), propuesta 2 enjuagues. Ver cuadro Nº7

CUADRO N° 6

PROGRAMA DE SECUENCIA Y TIEMPO DE LIMPIEZA CIP

PROPUESTO

Etapa Fluido de Limpieza Temperatura de Fluido

Preenjuague Agua pura o agua reciclada de etapa de Enjuague Final. Después de realizarse el preenjuague se elimina el agua en todos los casos.

60 C

Limpieza Solución de Agua al 1.5 a 2% de detergente alcalino.

80 C

Enjuague final

Agua Pura 30 C


La unidad constará con la instrumentación necesaria entre los que

están transmisores de flujo, conductividad, temperatura que permitirá el

funcionamiento adecuado del proceso.

Propuesta 46

El control se lo realizará para los dos circuitos de CIP (CIP A y CIP

B) de La empresa de helados, el caudal podrá ser regulado de acuerdo al

número y tipo de equipos a limpiar. El caudal deberá ser seteado previo a

su uso de acuerdo al requerimiento específico de los equipos para evitar

el consumo innecesario de fluido de limpieza. En el cuadro siguiente se

presenta la mejora a cada problema encontrado y con el elemento

principal a ser instalado. Ver cuadro Nº 8

CUADRO N° 7

CUAD RO DE MEJORAS PROPUESTAS EN SISTEMA CIP

N DETALLE PROBLEMA PROPUESTA ALTERNATIVAELEMENTOS O PARTES PRINCIPALES A

IMPLEMENTAR

1Sistema de control CIP, Desactualizado

obsoleto

Se debe actualizar el proceso de control del sistema CIP, utilizando un

PLC y una pantalla de Interfaz moderna, que permita visualizar y

controlar todos los parámetros relevantes en el sistema. Se deben

establecer parámetros como la temperatura, caudal, concentración y

tiempos de limpieza generando recetas independientes de acuerdo a los

equipos que se pretenda limpiar con el fin de optimizar el proceso y

reducir los consumos de agua, detergente y energía.

Pantallas de Interfaz moderna,PLC,

Controladores. Etc.

2

El sistema no cuenta con un medidor

de interface apropiado para determinar

el cambio de proceso

Implementar en el sistema un control de interface adecuado utilizando

un sensor de conductividad al retorno de CIP a los tanques. Este

permitirá de manera precisa determinar cuando el proceso ha finalizado

una etapa, mejorando el proceso y reduciendo el consumo de agua y

detergente. Este sensor deberá cumplir con normas sanitarias y deberá

contar con un trasmisor de temperatura y concentracion de detergente

donde nos da la posibilidad de monitorear estas dos variables del

proceso.

Sensor Transmisor de Conductividad

3Bombas CIP, succion en una misma

acometida

Independizar las succiones de las bombas de alimentación de CIP y

recirculación de calentamiento con el fin de evitar cavitación de alguna

de las bombas y pérdida de desempeño.

Tuberia ,Accesorios en Acero

Inoxidable

4Bombas CIP, provocan golpes de

presion

Incluir en el control de las bombas de alimentación de CIP variadores de

frecuencia que permitan realizar un arranque suave de las mismas

evitando la generación de golpes de presión elevados en el sistema.

Variadores para control de

revoluciones de Bombas

5Capacidad tanque Enjuague final no

Abastece CIP A CIP B simultaneamente

Incrementar la capacidad del tanque de Enjuague final a 5000 litros para

poder realizar limpiezas utilizando el circuito A y B de manera

simultanea y evitar cavitación por funcionamiento en vacío al utilizar un

solo circuito con un caudal de fluido de limpieza de 25000 l/h.

Tanque de capacidad 5000 litros en

acero Inoxidable

6

Deficiente comunicacion de lectura de

flujo y control de velocidad en bombas

de CIP A y CIP B

Implementar en el sistema automático un lazo de control PID

(TRANSMISOR DE FLUJO) que permita controlar el caudal de fluido CIP

con la ayuda del variador de velocidad de la bomba de alimentación y de

un sensor de flujo colocado a la salida de la bomba. El caudal requerido

podrá ser ingresado manualmente con la ayuda de la pantalla de interfaz

o se determinara automáticamente dependiendo del equipo y de la

cantidad de equipos a limpiar. Esto permitirá optimizar el uso de agua y

detergente del sistema.

Transmisor de Flujo

7No existe filtros de retencion de

particulas

Instalar filtros sanitarios en línea que permitan la remoción de partículas

y residuos con el objetivo de prolongar el tiempo de vida de las bombas

Filtro de retencion de particulas

8No hay valvulas check (anti retorno)en

salida de bombas CIP A CIP B

Instalar válvulas check a la salida de las bombas CIP A CIP B con el fin

que no se deteriore elemEntos y sellos mecanicos de las bombas

prematuramente

Valvulas check sanitarias

Propuesta 47



N DETALLE PROBLEMA PROPUESTA ALTERNATIVAELEMENTOS O PARTES PRINCIPALES A

IMPLEMENTAR

9

Intercambiador de calentamiento de

agua deteriorado , Demora en calentar

agua

Instalacion de modulo completo y compacto de calentamiento y

recirculacion de agua del sistema CIP A y CIP B

Reemplazar las bombas actuales de alimentación de CIP por bombas con

las siguientes características: Bomba LKH 35/212 12.3 KW, 60 HZ, Motor

alta eficiencia, Capacidad=25000l/h, 9 Bar, Marca Alfalaval.

Intercambiador de temperatura

Bombas Sanitarias

10

Limpieza de linea de Almacenamiento

de leche es deficiente. Al realizar

isopado sale con carga organica

*Limpieza deficiente de líneas de alimentación de leche desde tanques

de recepción hacia tanques de mezcla, e intercambiador de leche. Esto

genera incrustaciones en el intercambiador y riesgos de contaminación

microbiológica. Se utiliza actualmente como bomba de cip la bomba de

leche de 3000 l/h, la cual se la utiliza como bomba de retorno para lo cual

no esta fabricada y la cantidad de fluido que envía no es suficiente para

lograr una limpieza adecuada de la línea y del intercambiador de leche.

(caudal CIP requerido:12000 l/h). Donde se implementara una bomba de

mayor capacidad que cumpla el caudal recomendado

* Modificar el tablero de flujo del área de recepción de leche para

permitir el ingreso directo de fluido CIP desde las bombas de

alimentación de circuito de CIP A hacia la línea de alimentación de leche

para tanques de mezcla e intercambiador de leche.

Bomba sanitarias mayor capacidad.

Modificacion Tablero de control

11Cabezales de limpieza de tanques son

estaticos

Sustituir todas las bolas de limpieza estáticas de los tanques de la planta

por bolas de limpieza rotatorias las cuales son más eficientes al reducir

considerablemente la cantidad de flujo y los tiempos de limpieza

requeridos.

Bola de limpieza de tanques

Rotatorias

12No existe sensor de nivel bajo de agua

en tanques cip

Instalar sensores de nivel bajo-bajo en las bocas de descarga de los

tanques de detergente, preenjuague y enjuague final, que permitan

apagar las bombas y eviten que estas trabajen en vacío.

Colocacion de sensor de Nivel bajo

13

Toma de muestras de agua y

concentracion de detergente no

cumplen normas sanitarias

Instalar tomamuestras en el área de CIP siguiendo las normas sanitarias.

De igual manera es importante que se tomen consideraciones de

acuerdo a normas sanitarias para toda tubería, accesorios, tanques y

equipos de todo el sistema CIP.

Toma de muestras de agua sanitario

14Bomba de recirculacion de Tanques no

cumplen con normas sanitarias

Cambiar bomba de recirculación calentamiento de agua por una bomba

sanitaria tipo LKH marca Alfalaval.

Bomba sanitarias Alfa laval

15

Riesgo de contaminacion de

producto(leche) al momento de realizar

limpieza y bombeo de producto en los

tanques de almacenamiento de leche

Instalar válvulas mixproof en el ingreso superior de leche para tanques

de mezcla con el fin evitar una contaminación cruzada en caso de realizar

limpieza de la línea de leche mientras uno de los tanques de mezcla se

encuentra trabajando.

iInstalacion de Conjunto de valvulas

Mixproof

16

No existe valvulas check en lineas de

alimentacion y recirculacion de agua a

tanques preenjuague y detergente.

Instalar válvulas check entre los ingresos de agua y línea de

recirculación para calentamiento de tanques de preenjuague y

detergente, para evitar un flujo en sentido contrario en las bombas de

recirculacion.

Valvulas anti retorno y Valvulas

sanitarias controladas

automaticamente

17

Problema concentracion de detergente.

No se realiza una efectiva mezcla con el

agua en su respectivo tanque

Modificar el ingreso de detergente para realizarlo en línea antes de la

succión de la bomba de alimentación, esto permitirá tener una mezcla

de detergente mas homogénea y un mejor control sobre la

concentración de detergente en el sistema.

Bomba de dosificacion de detregente

Instalacion nueva tuberia

Propuesta 48

En el anexo 10 se presenta los datos técnicos generales de los

principales elementos propuestos en el sistema CIP

3.2 Caudal de CIP requerido.

Se considera un caudal de diseño de fluido CIP para los dos circuitos CIP

A y CIP B de 25000 l/h, el cual permitirá realizar limpiezas simultaneas de

dos tanques, dos freezers o dos líneas a la vez en caso de requerirlo y si

la configuración de líneas en el sistema lo permiten. No se considera un

caudal mayor debido a que provocaría una velocidad mayor a 3.7 m/s

generando un caída excesiva de presión y problemas de ruido excesivo

en la actual línea principal de alimentación de diámetro nominal 2” .Ver

cuadro Nº 9

CUADRO N° 8

CAUDAL DE CIP REQUERIDO

CIRCUITO CIP CAUDAL (l/h)

A 25000

B 25000


3.3 Presión Requerida.

Para definir la presión requerida se tomaron en cuenta las

siguientes consideraciones.

Los cabezales de limpieza Sanimidget 360, requieren una presión

de ingreso de entre 1-3 Barg siendo lo ideal 2 Barg.

Las Tuberías requieren la presión necesaria para poder vencer la

caída de presión en las tuberías para satisfacer el flujo necesario.

Propuesta 49

3.4 Detalle De Los Ciclos De Limpieza De La Unidad De Cip

1er ciclo.- PRE-ENJUAGUE

El pre enjuague es el primer paso en un proceso de limpieza CIP,

éste permite remover los residuos de producto remanentes en las

superficies de equipos o tubería, estos residuos son fácilmente

arrastrados si el agua de pre enjuague se encuentra caliente pero sin

exceder un máximo de 60° C para evitar la coagulación de proteínas lo

cual podría afectar las siguientes etapas de limpieza.

Funcionamiento

Antes de iniciar el proceso de pre-enjuague el tanque TK.1.02 del

P&ID deberá estar lleno de agua limpia o agua de enjuague final del

lavado anterior, se utilizará el switch de nivel alto del tanque LS.1.02. para

enviar una señal al sistema de control cuando el nivel se haya alcanzado.

Mientras no se haya alcanzado el nivel alto del tanque, la válvula V.2.05

permanecerá abierta permitiendo el ingreso de agua limpia al tanque. El

líquido en el tanque deberá estar a la temperatura de pre-enjuague

seteada en la pantalla del HMI (no se recomienda ingresar una

temperatura mayor a 60° C para evitar coagulación de proteínas de la

leche), para el calentamiento del fluido de limpieza se utilizará el

intercambiador de placas E.1.01 el cual trabajará con vapor como fluido

térmico permitiendo el calentamiento del agua de pre-enjuague.

Este calentamiento se lo realizará por batch mediante recirculación

continua del líquido entre el intercambiador y el tanque hasta alcanzar la

temperatura deseada. La recirculación se la realizará con la ayuda de la

bomba centrifuga sanitaria P.1.01 e iniciara cada vez que la temperatura

del líquido sea inferior a la temperatura de seteo. El inicio del proceso de

recirculación abrirá simultáneamente la válvula neumática V.5.02 que

permitirá el ingreso de vapor hacia el intercambiador.

Propuesta 50

El sistema cuenta con un sistema de seguridad que mediante el

transmisor de temperatura TT.1.06 evitara que el agua que sale del

intercambiador se caliente sobre los 70° C para evitar sobrecalentamiento

del líquido o evaporación del mismo.

La recirculación y el calentamiento se suspenderán en caso de que

el fluido llegue al switch de nivel bajo del tanque LS.1.07 con el objetivo

de precautelar la integridad de la bomba de recirculación y del

intercambiador.

Una vez alcanzada la temperatura de operación medida por el

transmisor de temperatura TT.1.01 ubicado en el fondo del tanque, se

habilitará la opción de inicio de Pre-enjuague en la pantalla del HMI.

Será factible realizar este procedimiento de forma independiente

para los circuitos CIP A y CIP B o para los dos simultáneamente. De

acuerdo al circuito seleccionado se abrirán las válvulas de descarga

V.1.04 o V.1.05 y se encenderán las bombas de alimentación P.1.03 o

P.1.04 las cuales enviarán el fluido de limpieza a los circuitos habilitados.

De manera paralela se iniciara el contador de tiempo en el sistema de

control, el proceso culminara apagando las bombas y cerrando las

válvulas de descarga cuando se haya cumplido el tiempo requerido para

el proceso, este tiempo será configurable desde el HMI. (En caso de

alimentar los dos circuitos a la vez con caudal máximo de 25000 l/h, no se

podrá ingresar un tiempo mayor a 5 min para el proceso). No se abrirá la

válvula de ingreso de agua V.2.05 al tanque de pre-enjuague mientras no

se haya terminado por completo el ciclo de limpieza.

De manera general y durante un proceso normal el tanque de pre-

enjuague se llenara con el agua utilizada en el proceso de enjuague final

permitiendo un ahorro importante en el consumo de agua de la planta. Si

el tanque de pre-enjuague no llega al nivel máximo con el agua del

proceso de enjuague final la válvula V.2.05 se abrirá permitiendo el

ingreso de agua al tanque hasta alcanzar el nivel deseado.

Propuesta 51

El agua utilizada en el proceso de pre-enjuague después de pasar

por los equipos retornara al área de CIP y sin ingresar a ningún tanque,

será desechada del sistema. Las válvulas V.1.22 y V.1.23 deberán estar

abiertas apenas se dé inicio al proceso. Bajo ningún concepto se

reutilizara agua de pre-enjuague para otra etapa u otro ciclo de limpieza.

2do ciclo.- LIMPIEZA CON DETERGENTE

El proceso de limpieza por detergente permite remover los residuos

de producto adheridos en las superficies y que no lograron ser removidos

por el proceso de pre-enjuague, estos residuos se lavan normalmente con

soluciones alcalinas y ocasionalmente con soluciones ácidas

dependiendo del producto a ser removido.

En el sistema CIP propuesto el detergente se lo inyectara en línea

permitiendo una mejor disipación del mismo reduciendo la posibilidad de

tener gradientes de concentración elevadas en el proceso.

Funcionamiento

Para la primera carga o después de una limpieza y evacuación

completa del tanque de detergente T.1.03, se procederá a elegir en la

pantalla del HMI la opción primera carga dentro del proceso de limpieza

con detergente, este abrirá la válvula neumática V.2.07 permitiendo el

ingreso de agua fresca hacia el tanque, esta se mantendrá en esa

posición hasta que el líquido alcance el nivel del switch alto LS.1.04,

alcanzado el nivel la válvula se cerrará y se empezará con el proceso de

recirculación y calentamiento.

El líquido en el tanque deberá llegar a la temperatura de trabajo

seteada en la pantalla del HMI. Para el calentamiento se utilizará el

intercambiador de placas E.1.01 que utilizando como fluido de

calentamiento vapor saturado que permitirá el calentamiento del

detergente. Este calentamiento se lo realizará por batch mediante

Propuesta 52

recirculación continua del líquido entre el intercambiador y el tanque hasta

alcanzar la temperatura deseada. La recirculación se la realizará con la

ayuda de la bomba centrífuga sanitaria P.1.02 e iniciara cada vez que la

temperatura del detergente baje de la temperatura de seteo. La

recirculación y el calentamiento se suspenderán en caso de que el fluido

llegue al switch de nivel bajo del tanque LS.1.08 para precautelar la

integridad de la bomba de recirculación y del intercambiador.

El inicio del proceso de recirculación abrirá simultáneamente la

válvula neumática V.5.04 que permitirá el ingreso de vapor hacia el

intercambiador. El sistema cuenta con un sistema de seguridad que

mediante el transmisor de temperatura TT.1.03 evitara que el agua que

sale del intercambiador se sobrecaliente o llegue a evaporar. De manera

paralela al proceso de calentamiento y recirculación se procederá a

dosificar el detergente en la línea de CIP con la ayuda de una bomba de

dosificación de químicos P.6.01 la cual incrementara gradualmente la

concentración de detergente en la línea (Para sosa caustica se

recomienda una concentración del 1 al 2%), se encenderá la bomba de

alimentación de CIP P.1.03 y se abrirá la válvula de recirculación V.1.30,

para esta aplicación se fijara el caudal a 12000 l/h (valor configurable

desde el HMI con password), la concentración de detergente se medirá

con la ayuda del transmisor de conductividad CT.1.02; cuando se haya

alcanzado la concentración deseada, la bomba P.6.01 se apagara y se

cerrara la válvula de ingreso.

Luego de alcanzadas la temperatura y concentración requeridas se

podrá iniciar con el proceso de limpieza con detergente, se habilitará en la

pantalla del HMI la opción de iniciar el proceso de limpieza con

detergente, para el circuito CIP A, CIP B o ambos a la vez. De acuerdo a

que circuito se desea habilitar se abrirán las válvulas de descarga V.1.04

o V.1.05 y se encenderán las bombas de alimentación P.1.03 o P.1.04 las

cuales enviaran el fluido de limpieza a los circuitos habilitados. El

contador de tiempo de este proceso iniciará cuando con la ayuda de los

Propuesta 53

transmisores de temperatura TT.1.04 y TT.1.05 se detecte que el retorno

de CIP ha llegado a la temperatura de proceso, el agua de retorno del

proceso será inicialmente enviada hacia el drenaje, mientras no se

detecte que se ha enviado toda el agua de la etapa de pre-enjuague; para

esto se utilizara como indicador de interface los transmisores de

conductividad CT.1.02 y CT.1.03. El detergente se mantendrá

recirculando todo el tiempo requerido entre el tanque de almacenamiento

y los equipos y líneas a ser limpiados. Debido al proceso de limpieza y a

la reutilización del fluido, gradualmente se reducirá la concentración de

detergente en la solución la cual será detectada por los sensores de

conductividad los cuales mandarán una señal para que se encienda la

bomba de dosificación y permita el ingreso de detergente a la línea, este

control se iniciara después de que se haya detectado el cambio de

interface entre el agua de pre-enjuague y el detergente. Este proceso se

mantendrá de manera continua durante todas las limpiezas que se

realicen. Cada cierto tiempo se deberá desechar el detergente ya

saturado y se deberá vaciarlo en su totalidad del tanque, de igual manera

se deberá hacer una inspección de las paredes internas del tanque para

asegurarse que no hayan depósitos de producto incrustados, de ser

necesario se deberá limpiar internamente el tanque antes de volver a

cargarlo. El tanque de detergente contara con una bola de limpieza

rotatoria funcionando continuamente la cual reducirá la formación de

incrustaciones en el tanque.

El sistema ofertado cuenta también con filtros sanitarios en línea

con malla desmontables que permitirán reducir la cantidad de residuos en

el detergente incrementando su tiempo útil de uso. Para un

funcionamiento adecuado estos filtros deberán ser limpiados una vez al

día antes de empezar el primer ciclo de limpieza CIP.

Luego de terminado el tiempo de limpieza el proceso se parará

automáticamente apagando las bombas de alimentación y cerrando las

válvulas de descarga.

Propuesta 54

3er ciclo .-ETAPA DE ENJUAGUE FINAL

El proceso de enjuague final permite remover el detergente

remanente del proceso de limpieza previo, dejando las líneas y equipos

listas para volver a producción.

Funcionamiento

Este proceso se iniciará de manera automática después de

finalizada la etapa de limpieza con detergente; se encenderán las bombas

de alimentación de CIP de acuerdo al circuito que se esté utilizando, su

tiempo de duración se contará inmediatamente después de que los

sensores de conductividad determinen el cambio de interface, en ese

momento se cerrarán las válvulas de ingreso al tanque de detergente

V.1.18 y V.1.19 y se abrirán las válvulas de ingreso al tanque de pre-

enjuague V.1.17 y V.1.16. Esto permitirá reutilizar el agua del enjuague

final en el siguiente ciclo de limpieza como agua de pre-enjuague.

La etapa de enjuague final se la realizará siempre con agua fresca,

por lo que la válvula de ingreso de agua V.2.02 se abrirá siempre que se

haya alcanzado el nivel medio del tanque hasta que este llegue al nivel

alto.

El proceso se terminará apagando las bombas y cerrando las

válvulas de descarga cuando se haya cumplido el tiempo requerido para

el proceso, este tiempo será configurable desde el HMI. (En caso de

alimentar los dos circuitos a la vez con caudal máximo de 25000 l/h.

Para la optimización del sistema CIP se considera un tanque nuevo

de pre-enjuague con capacidad de 5000 litros, el cual remplazará el

tanque actual de 2000 L. esto permitirá el funcionamiento simultáneo de

los dos circuitos CIP en caso de requerirlo. Ver Anexo No 11 el Cálculo

Capacidad nuevo Tanque enjuague final.

Propuesta 55

El fin de la etapa de pre-enjuague dará fin al ciclo de limpieza.

3.5 Requerimientos del Proceso Propuesto

Para el funcionamiento adecuado del proceso de limpieza CIP se

deberán tener las siguientes condiciones mínimas al ingreso de la unidad

de limpieza.

Vapor:

Presión requerida: 3 - 4 Barg

Flujo Másico: 1100 Kg/h

Agua fresca:

Caudal: 12 m3/h

Se deberá asegurar un diseño y dimensionamiento adecuado de

las líneas principales de ingreso de vapor que permitan cumplir con los

flujos indicados. De igual manera se deberán dimensionar de manera

adecuada las líneas principales de retorno de condensado a la salida de

la unida CIP para garantizar el funcionamiento adecuado de los

intercambiadores de calor. Ver anexo No 12 cálculos de fluido en tuberías

Cip

En caso de que no se cumplan con estos requerimientos no se

podrá garantizar el funcionamiento óptimo del sistema.

Se incluye además el incremento de una boca adicional para

ingreso de sanitizante en línea en el sistema de CIP (no se incluye

bomba, válvula automática para ingreso. Si se considera las entradas y

salidas requeridas en el PLC del sistema de control para ingreso

automático de químicos).

Propuesta 56

Se realizará también la mejora del sistema de limpieza CIP en el

área de recepción de leche, para lo cual se implementarán los siguientes

trabajos:

Fabricación y montaje de nueva placa de transferencia, la cual

servirá para alimentar CIP a un tanque de 4,000 litros, otro tanque de

4,000 litros, un tanque de recepción de leche líquida de 10,000 litros y

también servirá para limpiar las líneas del área de recepción de leche.

Desmontaje de actual placa de flujo.

Provisión y montaje de una bomba centrífuga sanitaria autocebante

para retorno de soluciones de limpieza CIP desde los 3 tanques de

recepción de leche.

Suministro y montaje de tubería y accesorios sanitarios en acero

inoxidable AISI 316L para interconexión entre nueva placa de distribución,

líneas sanitarias existentes y nueva bomba para retorno de soluciones

CIP.

Provisión de un Kit de mantenimiento para intercambiador de calor

de sistema CIP, BASELINE M6M.

Provisión de un Service kit para bomba centrífuga sanitaria LKH-

35.

Pruebas de funcionamiento.

Limpieza en general del área de trabajo.

3.6 Parte eléctrica y mecánica del sistema de limpieza cip

El modelo propuesto de limpieza CIP (Clean In Place) es

compacto, pre-ensamblado y montado sobre un skid. Dispondrá de un

Propuesta 57

módulo que estará diseñado para dos líneas de presión. Es un sistema

avanzado con control individual de tiempo, temperatura, flujo y volumen.

Puede manejar diferentes programas de limpieza con una línea de

presión, de acuerdo a la necesidad.

Debido a que el sistema tiene un proceso automático se produce

una limpieza optimizada, lo cual produce un ahorro significativo en los

costos que se generan por este rubro.

El principal funcionamiento de un sistema de limpieza CIP es la

eliminación de residuos orgánicos de los sistemas de procesamiento.

El sistema de limpieza CIP es un sistema de lavado automático in

situ, es decir sin desmontaje del equipo de producción, que consiste en

recircular la solución de limpieza a través de los componentes de la línea

de proceso como tanques, tuberías, intercambiadores de calor, bombas,

válvulas, etc. La solución de limpieza pasa a gran velocidad por la línea,

generando la fricción requerida para eliminar la suciedad. Ver Imagen 31.

IMAGEN N° 31

UNIDAD COMPACTA MÓDULO CIP



Propuesta 58

En el anexo 13 se aprecia las vistas laterales de La unidad de

modulo CIP a implementar y en el anexo 14 se aprecia la vista superior

del área del sistema cip actual donde se va a realizar el plan de

mejoramiento.

El sistema automático Eléctrico de manejo de soluciones de

limpieza cip

Estará compuesto por las siguientes partes eléctricas:

Un Tablero de control fabricado en acero inoxidable AISI 304 tipo

NEMA 4X en el que se incluyen:

Un PLC Siemens S7-1200.

Tres módulos de 16 entradas digitales.

Tres módulos de 16 salidas digitales.

Un módulo de entradas análogas.

Un módulo de salidas análogas.

Un panel de operador Siemens de 10”.

Dos variadores de frecuencia para las 2 bombas.

Dos módulos Profibus para variador.

Seis conectores Profibus.

Una fuente de 24 VDC.

Veinte metros de cable Profibus.

Dos guardamotores para motores de bombas.

Dos arrancadores para las bombas.

Un breaker principal.

Instalación neumática en general.

Borneras, cable de potencia, cable de control, cable de

instrumentación.

Accesorios eléctricos en general para el tablero.

Canaleta y tubería eléctrica de acero inoxidable para paso de

cableado eléctrico y neumático.

Propuesta 59

3.7 Costos de alternativas de solución

Para obtener los costos de la alternativa de solución se deberá

detallar los diferentes insumos, piezas, tuberías, accesorios, que se

deban instalar y además la mano de obra e IVA. A continuación se

detallan los ítems y el valor de cada uno de ellos, se presenta dividido en

2 partes, la parte mecánica y la eléctrica.

CUADRO N° 9

COSTOS DE LOS COMPONENTES MECÁNICOS


Propuesta 60

En otro cuadro separado se detallará la parte mecánica para la

línea de vapor.

CUADRO N° 10

COMPONENTES DE LA LINEA DE VAPOR Y DETERGENTE


Propuesta 61

CUADRO N° 11

COSTO DE COMPONENTES DE RECEPCION DE LECHE


Adicionalmente a los valores expuestos es necesaria la parte

eléctrica, la cual se presenta en el siguiente cuadro.

CUADRO N° 12

COSTO DE COMPONENTES ELECTRICOS EN EL CIP



Para determinar el costo total de la propuesta se debe de

acumular la parte mecánica, sistema de vapor y detergente los

Propuesta 62

valores de los Cuadros No. 10 y 11, con un valor de $108.938,00.

En el cuadro No. 12 se presentan los componentes de la recepción

de leche con un valor $ 18.916,00; mientras que en cuadro No 13

se tiene el listado de la parte eléctrica general con un valor total de

$31.617; todos los valores presentados no tienen IVA; lo que

totaliza el valor de $ 159.471 + IVA, obteniendo un total de

$178.607,52

3.8 Evaluación económica y financiera

3.8.1 Plan de inversión y financiamiento

El plan se desarrolla en el cuadro Nº 14 en donde se presentan los

diferentes desembolsos que se darán parcialmente en 3 meses y que

deben realizarse para que se realice la implementación de la propuesta

presentada como solución

CUADRO N° 13

CRONOGRAMA DE LA INVERSION

RUBROS MONTO M E S E S

1 2 3

A) Componentes Mecánico de línea de vapor y detergente

$ 122.010,56 $ 122.010,56

B) Componentes de línea recepción de leche

$ 21.185,92 $ 21.185,92

C) Montaje y materiales eléctricos

$ 35.411,04 $ 11.803,68 $ 11.803,68 $ 11.803,68

TOTAL $ 178.607,52 $ 133.814,24

$ 32.989,60 $ 11.803,68

PORCENTAJE 74,92% 18,47% 6,61%


Propuesta 63

De los montos presentados el más alto es el que se realiza en el

primer mes en donde se tiene que del monto total a desembolsar se

realiza un 74,92% en el primer mes, y después el desembolso es el

mismo que es un valor de $32.989,60 significando un 18,47% de

participación del monto total.

3.8.2 Plan de financiamiento

El mono a invertir junto con la propuesta de solución se la presenta

a los accionistas, los mismos que pretenden realizarla con recursos

propios.

El pago total de la alternativa de solución será de $178.067,52

dólares, la propuesta incluye IVA.

3.8.3 Evaluación financiera

Entre las principales evaluaciones financieras más conocidas y que

se utilizan son: VALOR ACTUAL NETO y TASA INTERNA DE

RETORNO. Para esto es necesario determinar el valor del beneficio total,

que está en función de los siguientes términos:

BT = X + Y + Z, en donde:

X= Eliminación de fallos que depende de = Horas anuales x el

costo/h ; siendo igual a $ 43.383,84

Y = Reducción del tiempo en cada limpieza = Horas disminuidas x

Frecuencia mensual x Costo hora, lo que significa que en cada limpieza

se reduce.17 min, llevados a horas es 0,28333 por la cantidad de veces

promedio mes (58) es igual a 16,43 horas x mes, para sacar por año se

multiplica por 12 siendo igual a 197,18 horas x año y esto multiplicado por

el costo x hora (136.32) da un valor de $ 26.879,14 anual

Propuesta 64

Z= (Horas eliminadas por fallos + Reducción del tiempo en cada

limpieza) x Toneladas producidas/ hora x (Costo de Tonelada producida

x % Utilidad) lo cual da un valor de $ 35.336,92

BT= $ 43.383,84 + $ 26.879,14 + $ 35.336,92 = $ 105.599,90.

Ver cuadro No 15

CUADRO N° 14

BENEFICIO TOTAL


3.8.4 (VAN) Valor actual neto

VAN.- Valor actual neto o valor presente neto. Se dice que “es un

tipo de evaluación que consiste en traer diferentes valores que se

obtienen a través del futuro, y que sumados son comparados con el valor

de la inversión, estos son traídos con una tasa de descuento por que el

dinero en el tiempo pierde valor y si el resultado de la diferencia es cero o

positivo conviene realizar o implementar la propuesta”.

Para esto se debe indicar cuales son los valores o flujos anuales

que se van a traer a presente o sea al año donde se realiza la inversión,

año 0, la evaluación en el presente caso se la realiza para cinco años.Ver

cuadro No. 16

Propuesta 65

CUADRO N° 15

FLUJOS DE BENEFICIO PARA CALCULO DEL VAN

AÑOS INVERSION FLUJOS VAN ACUMULADO

0 $ 178.607,52

1 $ 105.599,90 $ 90.256,33

2 $ 105.599,90 $ 167.398,49

3 $ 105.599,90 $ 233.331,96

4 $ 105.599,90 $ 289.685,35

5 $ 105.599,90 $ 337.850,65

Fuente: Solución propuesta Empresa de Helados Elaborado Por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Para la realización del cálculo del VAN y traer los valores a

presente se utiliza una tasa del 17% como el coeficiente de regresión, es

así como el valor de $ 105.599,90 traído al año cero es $90.256,33, para

el segundo año el valor se incrementa a $ 167.398,49; en el quinto año el

VAN acumulado es de $ 337.850,65 monto total de los cinco años que

restado de la inversión da un valor de $ 159.243,13; valor positivo y muy

alto, lo cual indica que es factible por medio de este indicador.

3.8.5 Tasa interna de retorno financiero (TIR) con financiamiento

TIR.- Tasa interna de retorno, otro indicador, consiste en

determinar una tasa con que los valores traídos a presente y sumados

entre y restados de la inversión da como resultado el valor de cero,

entonces esa tasa es la TIR, y que se la compara con la tasa

interbancaria, si resulta ser mayor, entonces se dice que la propuesta

planteada es viable financieramente, debiendo demostrarse que TIR >

Tasa interbancaria

Los flujos en este caso serán el beneficio que otorgue la propuesta

planteada, siendo el beneficio lo que genera como utilidad el ahorro tanto

en tiempo, traducido a valor monetario, así como la eliminación de fallos y

paros.

Propuesta 66

CUADRO N° 16

FLUJOS PARA CÁLCULO DEL TIR


Los valores que se presentan en el cuadro No. 17 son los flujos y

el cálculo por tanto, es decir que cuando se encuentra la tasa interna de

retorno el valor del VAN es cero, a continuación se calcula para una tasa

del 51% y se obtiene un valor de $ 2.075.13, mientras que para el 52%

este valor es negativo, por lo tanto el valor de la tasa fluctúa entre el 51%

y 52%; por lo que la TASA INTERNA DE RETORNO es de 51,7854%,

demostrando la viabilidad de la propuesta.

3.8.6 Periodo de recuperación de la inversión

Otro indicador muy valioso es el periodo de recuperación de la

inversión, el mismo que constituye un indicador muy importante en la

toma de decisiones de la implementación de la alternativa propuesta, ya

que este mide el tiempo de recuperación de la inversión, mediante los

flujos netos acumulados. Los cálculos realizados por cada flujo se

presentan en el siguiente cuadro No. 18

CUADRO N° 17

PERIODO DE RECUPERACION DE LA INVERSION

AÑOS INVERSION FLUJOS VAN ACUMULADO

PORCENTAJE RECUPERADO

0 $ 178.607,52

1 $ 105.599,90 $ 90.256,33 50,53%

2 $ 105.599,90 $ 167.398,49 93,72%

Propuesta 67

3 $ 105.599,90 $ 233.331,96 130,64%

4 $ 105.599,90 $ 289.685,35 162,19%

5 $ 105.599,90 $ 337.850,65 189,16%


En el cuadro anterior se puede apreciar a los valores acumulados

año a año y el valor en el primer año no sobrepasa el valor de la inversión

que es de $178.607,52, lo que indica que aún no se recuperó la inversión,

en ese año, mientras que en el segundo el monto acumulado es de

$167.398,49, llegando a recuperarse el 93,72% y aun no supera al valor

de la inversión, es partir del tercer año en donde se recupera el valor e

incluso quedando un saldo a favor de $ 54.724,44; lo cual indica que ya

se recuperó la inversión.

3.8.7 Coeficiente beneficio – costo

Para el trabajo de titulación que se realiza el cálculo de este

coeficiente será a partir del beneficio vs costo, en primer lugar se debe

determinar cuál es el beneficio traído a valor presente, en este caso es el

que originara por disminuir el tiempo de la limpieza y otros rubros, este

valor fue calculado en el VAN acumulado (Cuadro No. 18) y es de

$337.850,65; valor estimado al realizar la propuesta presentada y

evaluada financieramente con anterioridad. Una vez determinado el

valor del beneficio, el Coeficiente será =$337.850,65 / $178.067,52 =

$1,89 centavos aprox. Este coeficiente a su vez indica que por cada dólar

invertido en la solución planteada se recupera 89 centavos.

3.9 Programación para puesta en marcha

3.9.1 Planificación y Cronograma de implementación

Antes de presentar la propuesta se indicarán las actividades a

desarrollar de la propuesta planteada para luego realizar el cronograma

de trabajo de la implementación de la solución y se realizará las

siguientes actividades:

Propuesta 68

No. Actividad Tiempo

1.- Diagnóstico y evaluación del sistema CLP 1 semana

2.- Análisis y compromiso de la Gerencia 3 días

3.- Compra de accesorios y equipos 1 mes

4.- Designación de personal 1 semana

5.- Instalación de tuberías y equipos 1 mes

6.- Instalación de líneas de energía y mandos 1 mes

7.-Ajuste y pruebas 2 días

IMAGEN N° 32

CRONOGRAMA DE LA SOLUCIÓN PLANTEADA

Fuente: Propuesta de implementación Empresa de Helados Elaborado Por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Una vez que se determina el tiempo y las actividades se elaboro

el cronograma y esquematizado en un diagrama GANNT de la solución

propuesta queda definido que el tiempo que tomara desarrollar la

Propuesta 69

implementación es de aproximadamente 3 meses y 7 días, de no tener

ningún tipo de inconvenientes ni retrasos en la programación.

3.10 Conclusiones y recomendaciones

3.10.1 Conclusiones

Una vez que se ha terminado de realizar el análisis y la propuesta

se puede determinar lo siguiente:

El proceso de mejora continua en las empresas no termina nunca,

es por ello que siempre se esta innovando, cambiando y mejorando

tecnología, con la finalidad de entregar un producto de una buena calidad

y de confianza al mercado consumidor.

Que el actual proceso de limpieza, tiene muchas demoras, ha

perdido potencia, incluso se puede decir que algo obsoleto, hay mucha

pérdidas de calor y energía, por lo que requiere de un cambio.

Al mantener el proceso actual de limpieza se ha determinado

también que existe mucho consumo de agua y de detergente. En el anexo

15 se aprecia el plano General del sistema CIP propuesto donde esta la

inclusión de la unidad de modulo cip

3.10.2 Recomendaciones

Se puede realizar las siguientes:

La propuesta de ser aceptada, debe irremediablemente ser

implementada a corto plazo, ya que caso contrario se sigue perdiendo

dinero.

Propuesta 70

Se debe capacitar al personal de mantenimiento acerca del nuevo

proceso de limpieza.

Se debe realizar un cambio en el instructivo de limpieza, ya que

varía en algunos aspectos; como tiempos de recirculación de agua,

temperatura, formulación de detergente.

Se debe inspeccionar y verificar los periodos de limpieza, con la

finalidad de realizar los ajustes que se requieran.

4 ANEXOS

Anexos 72

ANEXO N° 1

PLANO DE LA PLANTA

Fuente: Departamento Proyectos Empresa de helados

Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Anexos 73

ANEXO N° 2

FLUJO PROCESO HELADOS PALETAS

Fuente: Empresa de Helados Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

6. Reproceso

15. Lavado de moldes

22. Paletizado

12. Congelamiento de

moldes por inmersión en

13. Colocación de palil los

14. Desmolde

17. Empacado primario

(láminas)

18. Codificación

19. Empacado secundario

(cajas)

10. Congelación y Overrum

16. Baño de Cobertura

11. Dosificación

20. Sellado de cajas

21. Detección de metales

5. Preparación

Dosificación de Esencias

Helados Moldeados- paletas

1. Recepción de Materia Prima

refrigerada

2. Recepción de Materia

Prima no refrigerada y

Material de empaque

3. Recepción de Leche

líquida

4. Pesaje de Materias Primas

7. Pasteurización

8. Homogenización

9. Maduración

Filtrado

Anexos 74

ANEXO N° 3

FLUJO PROCESO HELADOS EXTRUIDOS




Helados Extruidos


refrigerada

2. Recepción de Materia Prima no

refrigerada y Material de Empaque


líquida


5. Preparación de crema

Filtrado

7. Homogenización

6. Pasteurización

Dosificación de Colorantes

8. Maduración

11. Dosificación


(lámina)

15. Codificación

19. Paletizado

Inserción de palil lo

Extracción de helado de las

bandejas

Baño de Cobertura de Chocolate

Traslado en canguilones

17. Transportación en bandeja

18. Congelamiento en túnel

12. Empacado secundario (cajas)

Sellado

Anexos 75

ANEXO N° 4

FLUJO PROCESO HELADOS LITROS



Helados Litros


refrigerada

2. Recepción de Materia

Prima no refrigerada y

Material de Empaque


líquida


6. Pasteurización

7. Homogenización

8. Maduración

Filtrado

5. Preparación de crema

19. Paletizado

Dosificación de Esencias


(potes)

13. Colocación de collarín

14. Detección de metales

15. Codificación


11. Dosificación

16. Termoselladora

17. Transportación en banda

18. Congelamiento en túnel

Anexos 76

ANEXO N° 5

CANTIDAD DE EQUIPOS, LINEAS Y TANQUES QUE REQUIEREN

FLUIDO DE LIMPIEZA CIP

Fuente: Empresa de Helados Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

CIRCUITO

CIPEQUIPO/LINEAS CANTIDAD TAG

CAUDAL CIP

REQUERIDO

(l/h)

TANQUES DE LECHE REFRIGERADOS 3 TRF-01,02,03 11000

INTERCAMBIADOR DE PLACAS

CALENTAMIENTO DE LECHE 1 13000

LINEA DE LECHE HACIA TANQUES

DE MEZCLA 1 7000

TANQUES DE MEZCLA 3 TK 01,02,03 11000

LINEAS DE CREMA DESDE TANQUES

DE MEZCLA HACIA

PASTEURIZADORES 2 11000

LINEAS DE CREMA DESDE

PASTEURIZADORES HACIA

TANQUES DE MADURACION 2 11000

TANQUES DE MADURACION 24

TK (1,2,3,4,5,6,7,

8,9,10,11,12,13,1

4,15,16,17,18,19,

20,21,22,23,24) 11000

LINEAS DE CREMA DESDE TANQUES

DE MADURACION HACIA FREEZERS 24 7000

FREEZERS 12 12000

A

B

Anexos 77

ANEXO N° 6

DIAGRAMA FLUJO DE SISTEMA CIP EMPRESA DE HELADOS

Fuente: Departamento proyectos Empresa de helados Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Anexos 78

ANEXO N° 7

DATOS GENERALES DETERGENTE ALCALINO

Fuente: Catálogo productos Limpieza Empresa de Helados Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Anexos 79

ANEXO N° 8

DATOS GENERALES DETERGENTE ACIDO

Fuente: Catálogo productos Limpieza Empresa de Helados Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Anexos 80

ANEXO N° 9

FORMATO DE CONTROL DIARIO DEL AREA CIP

Fuente: Área de CIP Empresa de Helados Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Anexos 81

ANEXO N° 10

DATOS TÉCNICOS GENERALES DE LOS PRINCIPALES ELEMENTOS

PROPUESTOS EN EL SISTEMA CIP

Bomba Sanitaria lkh

Fuente: Catálogo Alfa Laval Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Anexos 82

Transmisor de Flujo

Fuente: Catálogo Alfa Laval


Anexos 83

Sensor de Conductividad


Anexos 84

Transmisor de Temperatura


Anexos 85

Termómetros Sanitarios



Anexos 86

Sensor de Nivel


Anexos 87

Filtro de Retención de Partículas

Aplicación

LKVF tiene una amplia gama de aplicaciones en las que la

eliminación de

Se requiere un flujo de partículas, por ejemplo. para la protección de

una bomba de un otro equipo sensatau otro equipo sensible.

Principio de funcionamiento

Se recomienda utilizar la conexión de extremo (A) como de entrada

y la conexión del lado (B) como de salida, ver fig. 1. Este medio

que las partículas tensas fuera se reunirán dentro del filtro

elemento que facilita la limpieza, especialmente si el mango

apunta hacia abajo o si el filtro está instalado horizontalmente.

Sin embargo, ambas direcciones de flujo se pueden usar como el

perforado tubo está diseñado para resistir la caída de presión para

ambos direcciones de flujo. Si la conexión de lado (B) se utiliza como

entrada max.

presión del producto es de 7 bar.

Diseño estándar

Anexos 88

El filtro consiste en una carcasa con entrada y salida. Dentro el

elemento de la carcasa de filtro se fija de modo que se fuerza el flujo

a través de él. Este elemento consiste en un tubo perforado que

está soldada a una brida con un mango. Esta brida se ajusta a una

virola en la carcasa a la que está sujeta.

Materiales

Producto piezas húmedas de acero inoxidable: ácido-resistente AISI

316.

Otras piezas de acero: acero inoxidable AISI 304.

Juntas: caucho EPDM.

Acabado de la superficie: brillante Semi.

Tamaños

25mm (1 "), 38 mm (1½"), 51 (2 "), 63,5 mm (2 ½") y 76.1mm

(3 ").

Datos técnicos

Max. presión del producto (A = entrada): 1000 kPa (10 bar).

Max. presión del producto (B = entrada): 700kPa (7 bar).

Min. presión del producto: de vacío completo.

Rango de temperatura: -10 °

C a 140o

C (EPDM)

Área Colador:

25-38-51 mm: 430 cm2


Anexos 89

Válvulas Sanitarias de paso de Líquido manual o automática



Anexos 90

Controlador de Válvulas

La ThinkTop D30 es una unidad básica de control de válvulas compuesta por un sistema contrastado de sensores sin contacto con indicador de estado LED a 360 grados; una válvula solenoide integrada de 3/2 vías para el actuador de resorte; y un panel de sensores de control de válvulas que permite conectarla a cualquier sistema PLC (Programming Logic Controller). Principio de funcionamiento

Instalada directamente en la parte superior del actuador de la válvula, la ThinkTop D30 es una unidad de control de válvulas fácil de usar con inteligencia integrada, que permite supervisar el estado de la presión del aire operativo, así como identificar las pérdidas y las fugas de aire. La válvula solenoide integrada sirve para controlar la válvula de procesado. La ThinkTop D30 recibe señales de un sistema PLC que controla la válvula solenoide y transmite las señales de presión de aire al sistema PLC, indicando si el actuador de válvula está activado o no, o si se produce una alarma de presión de aire. La ThinkTop D30 cuenta con un indicador de estado visual de 360 grados que puede visualizarse a distancia y en cualquier ángulo. Las comunicaciones integradas, ahora más sencillas La ThinkTop D30 puede comunicarse con cualquier sistema PLC mediante dos señales de retorno: una señal de vigilancia aérea y una señal de válvula de solenoide, utilizando cualquiera de las interfaces digitales de 24 VDC disponibles. Fuente: Catálogo Alfa Laval Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Anexos 91

Válvula Burkert Reguladora de asiento inclinado

Descripción de tipo

La válvula de asiento inclinado con control externo se compone de un

accionamiento por émbolo neumático y de un cuerpo de válvula de 2 vías.

En función de la temperatura ambiente, el accionamiento está disponible

en dos materiales distintos: PA y PPS. La obturación del husillo

autorreajustable, de eficacia probada, garantiza una gran estanqueidad.

El cuerpo de válvula de 2/2 vías, que facilita el flujo, está fabricado de

bronce industrial o de acero inoxidable de fundición de precisión y permite

obtener altos valores de flujo. Estas robustas válvulas sin mantenimiento

pueden equiparse con un surtido de accesorios completo para la

indicación de posición, la limitación de carrera o el accionamiento manual

de emergencia.

Cuerpo de acero inoxidable o de bronce industrial con conexión con

manguito, de mordaza o por soldadura.

Flujo elevado

Larga vida útil

Fuente: Catálogo Burkert Aleman


Anexos 92

Intercambiador de calor de placas


Anexos 93

Manómetros Sanitarios



Anexos 94

Válvulas Check Sanitarias

Válvulas Check Válvulas Check Clamp

Válvulas Check Triclamp

Las Válvulas Check son las válvulas de acero inoxidable que cuentan que son utilizas en la industria farmacéutica, cosmética y de alimentos. El funcionamiento de estas válvulas de acero inoxidable check se centra en un disco que es abierto gracias a la presión de un fluido mientras se acciona una bomba y después de abierta un resorte hace que regrese a su posición original- Las juntas o empaques que sellan estás válvulas en su interior es estrictamente PTFE O Teflón. Válvulas Check.- Estas válvulas podrán ser con extremos clamp, con extremos soldables, DIN, SMS , NPT ó O.D para tubing de alta presión. Válvulas Check Clamp.- Estas válvulas check sanitarias pueden ser operadas de manera horizontal o vertical. Válvulas Check Triclamp.- Estás válvulas de acero inoxidable sanitarias están disponibles desde ½" hasta 6". Válvulas Check DIN.- Son válvulas del tipo check que tienen extremos ROSCADOS DIN Sanitarios o en algunos casos pueden tener extremos soldables. Fuente: Catálogo Alfa Laval Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Anexos 95

Válvula Anti Mezcla, doble asiento mixproof

Anexos 96



Anexos 97

Bomba Dosificadora de Detergente

La bomba de dosificación se diseña para los altos usos de la

salida. Los productos químicos del tratamiento de aguas, los

añadidos de proceso, los ácidos, los líquidos del hacia fuera-gasear,

las mezclas, y muchos más usos todos son manejados con facilidad

por este diseño robusto de la bomba de medición. La impulsión

incorpora un diseño excéntrico variable que asegure salida lisa y

reduzca choque del sistema. El diafragma mecánicamente actuado

reduce la posibilidad de contaminación del aceite hidráulico del

líquido de proceso que hace esto una bomba ideal para los usos del

tratamiento de aguas. Las impulsiones variables de la velocidad de la

C.C. están disponibles para el control y la automatización externos.

Fuente: Catálogo Bombas LMI Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Anexos 98

ANEXO N° 11

CÁLCULO CAPACIDAD NUEVO TANQUE ENJUAGUE FINAL

Calculo de Capacidad para Tanques de Preenjuague y Enjuague Final. Para el cálculo se consideraron los siguientes datos: Máximo Caudal de Fluido CIP: 25000 l/h Tiempos de Limpieza: Preenjuague: 5 minutos Enjuague Final: 5 minutos Cálculo de Volumen requerido CIP A:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 ∗ 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 25000𝑙

ℎ∗ (

5

60ℎ)

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 2083 𝑙 Calculo de Volumen requerido CIP B: Debido a que el caudal de diseño y el tiempo de limpieza del CIP B es igual al del CIP A el volumen requerido es el mismo:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 2083 𝑙 El volumen total requerido es la suma de los dos circuitos. Volumen requerido de tanque= 2083 + 2083= 4166 litros Este volumen es válido tanto para el tanque de preenjuague como para el tanque de Enjuague Final debido a que los dos procesos manejan las mismas características de lavado (flujo y tiempo de limpieza). Debido a que el tanque de preenjuague tiene una capacidad de 5000 L. este puede trabajar hasta con dos circuitos (CIP A y CIP B) simultáneamente. El tanque de Enjuague Final de 2000 L. de capacidad, no puede trabajar con los dos circuitos a la vez y se encuentra en el limite al trabajar con un solo circuito y un caudal de limpieza de 25000 l/h.


Elaborado por: Saulo Nazareno

Anexos 99

ANEXO N° 12

CÁLCULO DE FLUIDO EN TUBERÍAS CIP

Caudal de fluido cip requerido en la tubería considerando como velocidad mínima de CIP de 1.5 m/s, para conseguir un flujo de régimen turbulento dentro de la tubería. Ejemplo de cálculo: Datos de Tubería: Diámetro de Tubería: 2” OD Velocidad de fluido: v=1.5 m/s (velocidad recomendada para fluido CIP) Espesor de tubería: e=1.5mm Diámetro Interno: Di=47.8 mm. Datos de Fluido: Densidad del fluido: 1000 kg/m3 Viscosidad dinámica: 1 centipoise: 0.001 N.s/m2

𝐴 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 =𝜋 ∗ 𝐷𝑖2

4

𝐴 =𝜋 ∗ (0.0478𝑚)2

4

𝐴 = 0.001794𝑚2 Cálculo de caudal fluido CIP (Q)

𝑄 = 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 = 𝑣 ∗ 𝐴

𝑄 = 1.5𝑚

𝑠∗ 0.001794𝑚2

𝑄 = 0.002685 𝑚3

𝑠= 10

𝑚3

ℎ= 10000 𝑙/ℎ

Cálculo de Numero de Reynolds (Re)

𝑅𝑒 =4 ∗ 𝑄 ∗ 𝜌

𝜇 ∗ 𝐷𝑖

𝑅𝑒 =4 ∗ 0.002685

𝑚3

𝑠∗ 1000

𝑘𝑔𝑚3

0.001𝑁. 𝑠𝑚2 ∗ 0.0478𝑚

𝑅𝑒 = 224451.4 → 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑇𝑢𝑟𝑏𝑢𝑙𝑒𝑛𝑡𝑜


Elaborado por: Saulo Nazareno

Anexos 100

ANEXO N° 13

VISTAS DE UNIDAD COMPACTA MÓDULO CIP A IMPLEMENTAR

Fuente: Departamento Proyectos Empresa de Helados Elaborado por: Nazareno Coloma Saulo Joel

Anexos 101

ANEXO N° 14

VISTA DE PLANTA AREA CIP ACTUAL DE EMPRESA DE HELADOS

Fuente: Departamento Proyectos Empresa de Helados Elaborado por: nazareno Coloma Saulo Joel

Anexos 102

ANEXO N° 15

PLANO GENERAL DEL SISTEMA CIP PROPUESTO

Fuente: Departamento Proyectos Empresa de Helados


BIBLIOGRAFIA

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Filadelfia, USA: Lippincott Williams & Wilkins,.

Chacón, S. J. (2011). Estudio pera el mejoramiento del sistema de

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freskaleche S.A. Santander Colombia: Universidad de Santander.

Harutiunian, M. (2009). Sistema de limpieza CIP (Clean In Place).

La alimentacion latinoamericana. Edelflex S.A., 20,21,22.

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EL TRABJO.

INSHT. (2012). Simplificación documental. En d. 1. Real decreto

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Smith, A. (1973). ADVANCES IN VIRUS RESEARCH VOL 17.

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