1 Prueba Piloto Colonia Simón Bolívar y Colonia Ampliación Simón Bolívar.
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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA APLICACIÓN DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE UN MODELO DE TALLER DE MANTENIMIENTO DEDICADO A ENVASADO. Realizado por: Daniel E. Cabral F. INFORME DE PASANTÍA Presentado ante la ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico. Sartenejas, Diciembre 2015.
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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA
APLICACIÓN DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE UN MODELO DE TALLER DE MANTENIMIENTO DEDICADO A ENVASADO.
Realizado por: Daniel E. Cabral F.
INFORME DE PASANTÍA Presentado ante la ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico.
Sartenejas, Diciembre 2015.
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA
APLICACIÓN DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE UN MODELO DE TALLER DE MANTENIMIENTO DEDICADO A ENVASADO.
Realizado por: Daniel E. Cabral F.
Realizado con la asesoría de: Tutor académico: Prof. Jesús Hidalgo Morillo
Tutor Industrial: Ing. Jesús Bravo
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Mecánico.
Sartenejas, Diciembre 2015.
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RESUMEN
En la actualidad existe un conjunto de problemas y deficiencias dentro de los talleres
mecánicos donde se realiza cualquier actividad de mantenimiento para los diferentes
elementos de máquina que pertenecen al área de envasado, logrando que estas actividades
no ocurran en un tiempo óptimo ni sean productivas para la Empresa. La Gerencia de
Gestión de Mantenimiento, encargada de brindar el soporte eficiente y de mejor calidad
para la ejecución de cualquier actividad de mantenimiento, planteó proponer un diseño de
taller técnico de tal forma que se obtenga un modelo que sirva de croquis para poder ser
aplicado en cualquiera de las plantas cerveceras de Empresas Polar. De esta manera; luego
del conocimiento de los diferentes procesos que se realizan en Envasado, los distintos
planes de mantenimiento existentes en las diferentes líneas y la visita a distintos talleres
mecánicos de plantas de bebidas, se realizaron numerosas propuestas conceptuales para el
diseño del taller modelo en donde prevalecieron nueve áreas, garantizando que existiera un
área de: soldadura, lubricación, limpieza, manejo de chatarra, pintura, almacén transitorio,
estacionamiento de equipos, banco de pruebas y fabricación mecánica. Escogido el diseño
final para la distribución de estas áreas, se realizó la selección de las herramientas mínimas
necesarias para los distintos planes, todo esto con la ayuda de diferentes especialistas del
área de envasado, para luego ser codificadas y añadidas en las estructuras SAP. Finalmente,
se logró el dimensionamiento y estructuración del taller técnico según el espacio requerido
de las herramientas seleccionadas, incluyendo el diseño de los servicios de agua, aire
comprimido, ventilación, incendios y las mesas de trabajo; obteniendo de tal forma, los
esquemas y planos para la reproducción en físico de cualquiera de las áreas dentro de las
plantas.
Palabras claves: mantenimiento mecánico, elementos de máquina, envasado, diseño, taller
técnico, herramientas, áreas, servicios básicos, modelo.
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DEDICATORIA
Dedicado a toda mi familia, en especial a mis padres y hermanos quienes siempre han
estado conmigo a lo largo de todos estos años.
Daniel E. Cabral F.
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AGRADECIMIENTOS
A Dios por cuidarme y por nunca haberme dejado solo; a mis padres por su apoyo
incondicional durante todos estos años; a mis hermanos por aguantar todos los cuentos y
malos chistes; y a todos mis amigos cercanos por esas horas de consulta que lograron
aclarar dudas y buenos resultados. Además, un agradecimiento a Empresas Polar, a toda la
Gerencia de Mantenimiento de Bebidas y en especial al Ing. Jesús Bravo, por abrirme las
puertas para participar de esta gran familia y lograr una experiencia totalmente
enriquecedora y única en la vida; sin dejar atrás al Prof. Jesús Hidalgo, quien con su
conocimiento fue pieza clave en el desarrollo propio como ingeniero.
A todos muchas gracias,
Daniel E. Cabral F.
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INDICE GENERAL
RESUMEN …………………………………………………………………………..
DEDICATORIA ……………………………………………………………………..
AGRADECIMIENTO ……………………………………………………………….
ÍNDICE GENERAL ………………………………………………………………….
ÍNDICE DE FIGURAS ………………………………………………………………
ÍNDICE DE TABLAS ………………………………………………………………
LISTADO DE SIMBOLOS Y ABREVIATURAS ………………………………….
INTRODUCCIÓN …………………………………………………………………...
CAPÍTULO I: DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA ………………………………...
I.1 Empresas Polar C.A. …………………………………………………………….
I.2 Negocios de Empresas Polar C.A ……………………………………………….
I.2.1 Cervecería Polar C.A. ………………………………………………….
I.2.1.1 Plantas de Cervecería Polar C.A. …………………………….
I.2.1.1.1 Cervecería Polar Los Cortijos C.A. ………………..
I.2.1.1.2 Cervecería Polar Oriente C.A. ……………………..
I.2.1.1.3 Cervecería Modelo C.A. ……………………………
I.2.1.1.4 Cervecería del Centro C.A. …………………………
I.2.1.2 Productos de Cervecería Polar C.A. ………………………….
I.2.1.2.1 Cerveza Polar Pilsen ………………………………..
I.2.1.2.2 Cerveza Polar Light …………………………………
I.2.1.2.3 Cerveza Solera ……………………………………..
I.2.1.2.4 Cerveza Solera Light …………………………….....
I.2.1.2.5 Maltín Polar …………………………………………
I.2.1.2.6 Maltín Polar Light …………………………………..
I.2.2 Alimentos Polar ………………………………………………………...
I.2.3 Pepsi-Cola Venezuela …………………………………………………..
CAPÍTULO II: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA …………………………...
II.1 Objetivo General …………………………………………………………
II.1.1 Objetivos Específicos ………………………………………….
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II.2 Planteamiento del Problema ……………………………………………..
II.3 Justificación del Problema………………………………………………..
II.4 Alcance del Proyecto …………………………………………………….
CAPÍTULO III: DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE ELABORACIÓN DE
CERVEZA …………………………………………………………………………...
III.1 Descripción del Proceso Productivo ……………………………………………
III.1.1 Proceso de Elaboración ……………………………………………….
III.1.1.1 Recepción y Almacenamiento ………………………………………
III.1.1.2 Molienda …………………………………………………………….
III.1.1.3 Maceración ………………………………………………………….
III.1.1.4 Filtración de mosto ………………………………………………….
III.1.1.5 Cocción ……………………………………………………………..
III.1.1.6 Clarificación ………………………………………………………...
III.1.1.7 Enfriamiento ………………………………………………………..
III.1.1.8 Fermentación y Maduración ………………………………………...
III.1.1.9 Filtración…………………………………………………………….
III.1.1.10 Almacenamiento …………………………………………………..
III.1.2 Proceso de Envasado…………………………………………………………..
III.1.2.1 Recepción de botellas vacías………………………………………...
III.1.2.2 Despaletizado ……………………………………………………….
III.1.2.3 Desembalado ………………………………………………………..
III.1.2.4 Lavado de botellas ………………………………………………….
III.1.2.5 Inspección de envases vacíos ……………………………………….
III.1.2.6 Llenado y Tapado……………………………………………………
III.1.2.7 Inspección de envases llenos ………………………………………..
III.1.2.8 Pasteurización ………………………………………………………
III.1.2.9 Lavado de Gaveras ………………………………………………….
III.1.2.10 Embalado ………………………………………………………….
III.1.2.11 Paletizado ………………………………………………………….
III.1.2.12 Despacho …………………………………………………………..
CAPÍTULO IV: MARCO TEÓRICO ………………………………………………..
IV.1 Mantenimiento ………………………………………………………………….
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IV.1.2 Tipos de Mantenimiento ……………………………………………...
IV.1.2.1 Mantenimiento Predictivo ………………………………………….
IV.1.2.2 Mantenimiento Correctivo ………………………………………….
IV.1.2.3 Mantenimiento Preventivo ………………………………………….
IV.2 Taller de Mantenimiento Mecánico …………………………………………….
IV.2.1 Áreas a desarrollar dentro del Taller de Mantenimiento Mecánico …..
IV.2.1.1 Área de Soldadura …………………………………………..
IV.2.1.2 Área de Lubricación ………………………………………...
IV.2.1.3 Área para Limpieza Industrial ………………………………
IV.2.1.4 Área de Pintura ……………………………………………..
IV.2.1.5 Área de Fabricación Mecánica ……………………………..
IV.2.1.6 Área de Chatarra ……………………………………………
IV.2.1.7 Área de Equipos Móviles y Herramientas de Traslado ……..
IV.2.1.8 Área para Bancos de Pruebas ……………………………….
IV.2.1.9 Almacén …………………………………………………….
IV.3 Sistemas de Servicios Básicos dentro del Taller de Mantenimiento …………...
IV.3.1 Sistema de Agua ………………………………………………………
IV.3.1.1 Perdidas por fricción en tuberías ……………………………
IV.3.1.2 Pérdidas provocadas por componentes de tuberías …………
IV.3.2 Sistema de Aire Comprimido …………………………………………
IV.3.2.1 Perdidas en el sistema de distribución ………………………
IV.3.3 Sistema de Ventilación Mecánica …………………………………….
IV.3.3.1 Determinación del Caudal de Aire por Razones Sanitarias ...
IV.3.3.1.1 Método de Ventilación por renovaciones de
volumen de aire (cambios por hora) ………………………………….
IV.3.3.2 Ductos para la conducción y distribución del aire ………….
IV.3.3.2.1 Calculo y dimensionamiento de ductos para el
Sistema de Ventilación Mecánica …………………………….
IV.3.3.3 Perdidas de carga o caídas de presión ………………………
IV.3.3.4 Ventiladores ………………………………………………...
IV.3.3.4.1 Campos de Aplicación de los Ventiladores ……….
IV.3.4 Sistema de Protección contra Incendio ……………………………….
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IV.3.4.1 Sistema de Detección de Incendio ………………………….
IV.3.4.1.1 Detectores Manuales o Estaciones
Manuales ……………………………………………...
IV.3.4.1.2 Detectores Automáticos …………………..
IV.3.4.1.3 Sistema de Alarma ………………………..
IV.3.4.1.4 Zonificación ………………………………
IV.3.4.1.5 Tablero Central de Detección y Alarma de
Incendio ……………………………………………….
IV.3.4.1.6 Cableado del Sistema de Detección y
Alarma de Incendio …………………………………..
IV.3.4.1.7 Canalización para el cableado …………….
IV.3.4.2 Sistema de Extinción ………………………………………..
IV.3.4.2.1 Mangueras de Incendio ……………………………
IV.3.4.2.2 Extintores portátiles ……………………………….
IV.4 Diseño de las Mesas de Trabajo …………………..……………………………
IV.4.1 Conceptos Básicos para el cálculo y diseño …………………………..
IV.4.1.1 Fuerza …………………..…………………………………..
IV.4.1.2 Material prismático, isótropo y homogéneo ………………...
IV.4.1.3 Esfuerzo Normal …………………..………………………..
IV.4.1.4 Esfuerzo Cortante…………………..………………………..
IV.4.1.5 Esfuerzo Permisible …………………..…………………….
IV.4.1.6 Hiperestático …………………..……………………………
IV.4.2 Diseño de Vigas …………………..…………………………………..
IV.4.2.1 Esfuerzo por Carga Axial …………………..……………….
IV.4.2.2 Esfuerzo por Flexión …………………..……………………
IV.4.2.4 Deflexión de Vigas …………………..……………………...
IV.5 SAP …………………..…………………..……………………………………..
IV.5.1 Modulo SAP/PM …………………..…………………………………
IV.5.1.1 Notificaciones …………………..…………………………..
IV.5.1.2 Órdenes de Mantenimiento …………………..……………..
IV.5.2 Modulo SAP/MM …………………..…………………..……..
CAPÍTULO V: MARCO METODOLÓGICO …………………..…………………..
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V.1 Fase I …………………..…………………..…………………………….
V.2 Fase II …………………..…………………..…………………..………..
V.3 Fase III …………………..…………………..…………………………..
V.4 Fase IV …………………..…………………..…………………………..
V.4.1 Sistema de Agua …………………..…………………………..
V.4.2 Sistema de Aire Comprimido …………………..……………..
V.4.3 Sistema de ventilación mecánica. ……………………………..
V.4.4 Sistema de Incendios. …………………..……………………...
V.4.5 Diseño de las Mesas de Trabajo ……………………………….
V.4.6 Codificación en SAP …………………..………………………
CAPÍTULO VI: RESULTADO Y ANALÍSIS …………………..…………………..
VI. Fase I…………………..…………………..…………………..…………………
VI.1 Visita Planta Los Cortijos …………………..…………………………..
VI.2 Visita Metalgráfica …………………..………………………………….
IV.3 Visita Planta Villa de Cura …………………..………………………….
VI.2 Fase II …………………..…………………..…………………………………..
VI.3 Fase III …………………..…………………..…………………..……………..
VI.4 Fase IV …………………..…………………..………………………………….
VI.4.1 Sistema de Agua …………………..………………………………….
VI.4.2 Sistema de Aire …………………..…………………………………...
VI.4.3 Sistema de Ventilación …………………..……………………………
VI.4.4 Sistema de Incendios …………………..……………………………...
VI.4.5 Diseño de Mesas de Trabajo …………………..……………………...
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES …………………..………………….
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS …………………..…………………………..
APÉNDICES …………………..…………………..…………………………………
Apéndice A …………………..…………………..…………………..………
Apéndice B …………………..…………………..…………………..………
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Apéndice C …………………..…………………..…………………..………
Apéndice D …………………..…………………..…………………..………
Apéndice E …………………..…………………..…………………..……….
Apéndice F …………………..…………………..…………………..……….
Apéndice G …………………..…………………..…………………..………
Apéndice H …………………..…………………..…………………..………
Apéndice I …………………..…………………..…………………..………..
Apéndice J …………………..…………………..…………………..………..
Apéndice K …………………..…………………..…………………..………
Apéndice L …………………..…………………..…………………..………
Apéndice M …………………..…………………..…………………..………
Apéndice N …………………..…………………..…………………..……….
Apéndice O …………………..…………………..…………………..………
Apéndice P …………………..…………………..…………………..……….
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INDICE DE FIGURAS
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Figura IV.1 Clasificación de Sistemas de Ductos ……………. 28
Figura IV.2 Altura máxima y mínima para la ubicación de los extintores portátiles
……………. 44
Figura V.1 Ingreso a la transacción IH01 del Sistema SAP ……………. 53
Figura V.2 Transacción IH01: Representación de estructura para ubicación técnica
……………. 54
FiguraV.3 Selección de todos los ítems del cuadro “Explosión” ……………. 55
Figura V.4 Ubicación Técnica de PC01 dentro de transacción IH01
……………. 55
Figura V.5 Niveles de estructura de Envasado en PC01 ……………. 56
Figura V.6 Equipos que conforman la Línea 1 de Planta Los Cortijos
……………. 57
Figura V.7 Sub-Conjuntos de la actividad “Despaletizado de Cajas”, incluyendo los equipos
……………. 57
Figura V.8 Datos generales de la Despaletizadora de Línea 1 ……………. 58
Figura V.9 Planes de Mantenimiento para la Despaletizadora de Línea 1, Planta Los Cortijos
……………. 59
Figura VI.1 Taller de Envasado de Planta Los Cortijos ……………. 73
Figura VI.2 Depósitos y caja de herramientas utilizados por los técnicos de Planta Los Cortijos
……………. 73
Figura VI.3 Vista de la posición de los bancos de taladro y estantes
……………. 74
Figura VI.4 Área de Lavado dentro del taller de mantenimiento del área de Envasado de Planta Los Cortijos
……………. 75
Figura VI.5 Vista desde la entrada del Área de Fabricación y Soldadura
……………. 76
Figura VI.6 Mesa de soldar y campanas de extracción local del área
……………. 77
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Figura VI.7 Paleta utilizada para deposición de chatarra ……………. 78
Figura VI.8 Almacén transitorio para los equipos a realizar mantenimiento
……………. 79
Figura VI.9 Área disponible para el resguardo de los equipos para el traslado de elementos de máquina
……………. 79
Figura VI.10 Taller del Sector Metálico de Planta Metalgráfica ……………. 80
Figura VI.11 Estante de herramientas en desuso en Planta Metalgráfica
……………. 81
Figura VI.12 Carros de herramientas móviles de los técnicos de Metalgráfica
……………. 82
Figura VI.13 Área de Lubricación del taller de Metalgráfica ……………. 82
Figura VI.14 Taller de mantenimiento mecánico de Planta Villa de Cura
……………. 84
Figura VI.15 Área de Fabricación de Planta Villa de Cura ……………. 85
Figura VI.16 Área de Fabricación de Planta Villa de Cura vista desde la entrada
……………. 85
Figura VI.17 Estructura para el almacenaje de Barriles de Aceites, Planta Villa de Cura
……………. 86
Figura VI.18 Equipos para el transporte y manipulación de barriles de Aceites, y Prensa Hidráulica
……………. 87
Figura VI.19 Ducha de Emergencia del área de Lubricación de Planta Villa de Cura
……………. 88
Figura VI.20 Propuesta de Distribución I ……………. 93
Figura VI.21 Propuesta de distribución II ……………. 94
Figura VI.22 Propuesta de distribución III ……………. 95
Figura VI.23 Propuesta de Distribución IV ……………. 96
Figura VI.24 Propuesta de Distribución V ……………. 97
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Figura VI.25 Propuesta de Distribución Final ……………. 99
Figura VI.26 Sistema de Tubería para agua ……………. 101
Figura VI.27 Sistema de Tubería para aire ……………. 102
Figura VI.28 Instalación de los ductos de los sistemas de Inyección y Extracción del Taller Modelo.
……………. 105
Figura VI.29 Mesa de Trabajo para las Áreas de Lubricación y uso común
……………. 107
Figura VI.30 Mesa de Trabajo para las Áreas de Fabricación y Soldadura
……………. 108
INDICE DE TABLAS
xvi
Tabla IV.1 Número máximo de Conductores o cables en tubos metálicos flexibles y herméticos
……………… 42
Tabla IV.2 Distancias máximas entre tipo de extintor y usuario ……………… 44
Tabla V.1 Caudales y Presiones según el tipo de toma ……………… 62
Tabla VI.1 Normas de referencia para el diseño del taller modelo ……………… 89
Tabla VI.2 Dimensionamiento de las Áreas internas del Taller Modelo
……………… 100
Tabla VI.3 Cambios de volumen por hora y caudales utilizados para el diseño del Sistema de Ventilación
……………… 103
Tabla VI.4 Caída de presión de los Sistemas de Ventilación y tipos de Ventiladores seleccionados
……………… 104
LISTA DE SIMBOLOS Y ABREVIATURAS
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SAP: Systems Applications Products in Data Processing
PM: Plant Maintenance (Mantenimiento de Planta)
IH01: Representación de estructura para la ubicación técnica
PC01: Dirección técnica de Planta Cervecera Los Cortijos
Q: Caudal
V: Velocidad del Flujo
A: Área transversal de la sección
Ao: Área circular
D: Diámetro de la tubería
Re: Numero de Reynolds
ρ: Densidad
µ: Viscosidad dinámica del fluido
f: Factor de Fricción
ε: Rugosidad de la Tubería
hl: Perdida de Altura
L: Longitud
g: Aceleración de Gravedad
K: Coeficiente de Pérdida de Componente
EMT: Electrical Metallic Tubing (Tubería Metálica Eléctrica)
AWG: American Wire Gauge (Calibre de Cable Americano)
σ: Esfuerzo
l: Longitud de uno de los lados
M: Momento Flector
c: Distancia de la fibra más lejana hasta el eje neutro
I: Momento de Inercia
Sy: Esfuerzo de fluencia
F.S.: Factor de Seguridad
UNIDADES
xviii
m^3/seg: Metros Cúbicos sobre segundos
Pa: Pascal
m/seg: Metros sobre segundo
m: metros
seg: Segundos
º C: Grados centígrados
N: Newton
Pa.s: Pascales por segundo
kg/m^3: Kilogramos sobre metro cubico
mca: Metros de Columna de Agua
º: Grados geométrico
psi: Pound per Squared Inch (Libras por pulgada cuadrada)
in: Pulgadas
ft: feet (Pies)
cfm: Cubic feet per minut (Pies cúbicos por minuto)
m^3/h : Metros cúbicos sobre horas
ppm: Pies por minuto
pca: Pulgadas de Columna de Agua
cm: centímetro
mm: Milímetros
kgf: Kilogramo Fuerza
kgf/cm^2: Kilogramo fuerza sobre centímetro cuadrado
1 psi = 6894,75 Pa
1 in = 0,0254 m
1 ft = 0,3048 m
1 cfm = 0,02831 m^3/seg
1 m^3/h = 0,000278 m^3/seg
1 ppm = 0,3048 m/seg
1 pca = 0,0254 mca
1 cm = 0,01 m
1 mm = 0,001 m
1 kgf = 9,8067 N
1 kgf/cm^2 = 98066,5 Pa
1
INTRODUCCIÓN
Los talleres de mantenimiento mecánico de las Cervecerías de Empresas Polar dedicados
exclusivamente al área de Envasado, son un espacio disponible donde se realiza cualquier
plan de mantenimiento, corrección de falla o actividad dedicada al área de envasado,
teniendo a disposición del espacio adecuado, de las mejores herramientas, equipos y
servicios que se necesitan para la ejecución optima de ellas. Hoy en día, se encuentran en
condiciones que no favorecen a la productividad de las plantas cerveceras, creando
deficiencias y problemas al momento de solicitar respuesta inmediata para la integración de
líneas que hayan parado por cualquier motivo. El alto estándar que debe regir dentro de los
talleres de mantenimiento mecánico de Empresas Polar debe servir de ejemplo para las
demás empresas del país por la alta calidad de cualquiera de las acciones que se realicen en
ellos y por el adecuado ambiente de trabajo que se genera, de tal manera que se garantice la
eficiencia y operatividad de la función esencial del área de envasado.
La Gerencia de Gestión de Mantenimiento, encargada de dar el soporte necesario a la
ejecución de las actividades para mejorar la eficiencia y calidad, con el deseo de unificar el
concepto de taller de mantenimiento mecánico después de observar el desorden, la falta de
criterio en él y el nivel de importancia del mismo; considero la creación de un taller modelo
para formar un estándar a nivel nacional que sirva de croquis para la reproducción en físico
en los distintos talleres de envasado.
Parte del problema de la poca eficiencia de la ejecución de mantenimiento se debe a la
indisponibilidad inmediata de herramientas, indispensables para cualquier actividad
correctiva; motivo por el cual uno de los objetivos de unificar el concepto de taller de
mantenimiento es la creación de un listado mínimo de herramientas necesarias para la
buena ejecución de dichas actividades, quienes además serán incluidas dentro de las
2
estructuras del sistema SAP, el cual servirá de apoyo para el control de las mismas dentro
de las distintas plantas cerveceras de Empresas Polar en el país.
En líneas generales, el presente proyecto tiene como metas (1) crear diferentes propuestas
para las áreas internas del taller técnico de mantenimiento mecánico de envasado, (2)
obtener el diseño más óptimo de los servicios de agua, aire comprimido y ventilación, (3)
lograr el dimensionamiento y estructuración del taller técnico de mantenimiento y de sus
áreas, y por último, (4) elaborar un inventario que contenga las herramientas mínimas para
cualquier actividad, codificarlas e incluirlas dentro de las estructuras del sistema SAP para
tener el control de las mismas.
3
CAPÍTULO I
DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA.
I.1. Empresas Polar C.A.
Empresa Polar es una corporación industrial venezolana con más de 70 años de historia.
Sus actividades productivas están centradas hacia el sector de alimentos y bebidas, donde la
mayoría de los venezolanos prefiere consumir, permitiendo alcanzar el liderazgo en el
mercado a través de un portafolio amplio de productos, categorías y marcas. Está
conformada por tres grandes negocios como lo son: Cervecería Polar C.A., Alimentos Polar
C.A. y Pepsi-Cola Venezuela C.A., cada una participando dentro de varias categorías que
incluyen al mercado productos únicos, desde la cerveza tradicional hasta alimentos para
animales.
Es una de las empresas más importantes del sector privado venezolano, disfrutando de las
mejores infraestructuras de producción, comercialización y servicios dentro del país.
Cuenta con 28 plantas y 191 agencias, sucursales y centros de distribución alojados dentro
del territorio nacional, sumando una planta productora de alimentos en Colombia y una de
malta en Estados Unidos; destacando que los productos líderes de la organización se
comercializan en países dentro de América Latina, el Caribe, Norteamérica y Europa.
Empresa Polar maneja alrededor de 31500 empleos directos y 150 mil indirectos, es decir,
aproximadamente cuenta con el 1,32% de la fuerza laboral de Venezuela. Aporta al país el
3.03% del Producto Interno Bruto (PIB) no petrolero, contribuye con el 3,83% de los
ingresos fiscales no petroleros, debido a los impuestos aplicables a la corporación y a los
productos que manufactura e incluye al mercado venezolano el 18% de los productos que
conforman la Canasta Alimentaria Normativa.
4
Producir, distribuir y ofertar marcas de alimentos y bebidas que satisfagan las necesidades
de los consumidores son la actividad cotidiana de esta empresa, añadiendo en cada
producto elaborado la mejor calidad y relación precio-valor utilizando la mejor tecnología
avanzada.
No solo es una empresa que introduce al mercado productos de alta calidad, también
desde sus inicios ha sido una organización que reinvierte de manera eficaz las utilidades en
Venezuela y en cualquier país donde opere, siempre utilizando el amor, la confianza y
visión a largo plazo como combustible para ser movidos, permitiendo modernizar e
incrementar las capacidades de producción y distribución, mantenerse, crecer y
desarrollarse, logrando ser parte importante dentro de las comunidades en las que está
presente.
Desde hace 65 años su historia ha avanzado de la mano del compromiso social,
convirtiéndola en un punto de comparación en la organización social- responsable de
Venezuela. Esto lo ha conseguido mediante las diferentes acciones que se han llevado a
cabo por las compañías asentadas en cada región del país y por el maravilloso aporte de
Fundación Empresas Polar. [1]
I.2 Negocios de Empresas Polar C.A.
I.2.1 Cervecería Polar C.A.
Es quien se encarga del negocio de la cerveza y malta de Empresas Polar, líder de los
rubros de cerveza y malta, manteniendo aproximadamente el 75% del mercado local de
cervezas y el 90% del consumo de maltas. Está ubicada dentro de las 15 mejores empresas
cerveceras más importantes del mundo. Posee una capacidad instalada de aproximadamente
200 millones de litros mensuales, satisfaciendo la demanda de sus productos tanto nacional
como internacionalmente.
Cervecería Polar cuenta con la orientación de expertos Maestros Cerveceros y con todo
el recurso humano fundamental para las diferentes actividades requeridas dentro de la
industria, teniendo bajo una constante supervisión de todo el proceso hasta llegar al
producto final lo que asegura una excelente calidad.
5
Cuenta con 4 plantas de producción ubicadas en puntos claves del territorio venezolano.
Cada una de estas está dotada con la más avanzada tecnología cervecera que permite
establecer estrictos controles en diversas etapas del proceso productivo. Dentro de estas
instalaciones industriales se ejecutan importantes inversiones de capital de ampliación,
remodelación, mantenimiento y adquisición de nuevas tecnologías, todo con la finalidad de
apuntar a los más altos niveles de competición, preparándose para las diferentes pruebas del
futuro.
Dentro de los objetivos que posee Cervecería Polar C.A. podemos mencionar:
Elaborar cerveza y malta bajo altos criterios de productividad a través de la
integración de sus recursos.
Ofrecer al mercado un producto excepcional logrando la competencia y el progreso
dentro del campo industrial.
Satisfacer la demanda de forma tal que asegure la inversión, garantizando a las
distribuidoras un eficiente suministro de producto de calidad.
Satisfacer, desde el punto de vista social, cultural y económico a sus empleados y
trabajadores.
Velar que todo sea elaborado bajo el más estricto cumplimiento de las normas de
higiene y seguridad industrial. [2]
I.2.1.1 Plantas de Cervecería Polar C.A.
I.2.1.1.1 Cervecería Polar Los Cortijos C.A.
Sus labores fueron iniciadas en 1951 y actualmente tiene una capacidad de producción de
360 millones de litros al año, abasteciendo de tal manera al mercado del área metropolitano
de Caracas.
I.2.1.1.2 Cervecería Polar Oriente C.A.
Ubicada en Barcelona, Estado Anzoátegui, La planta de Oriente satisface los estados de
oriente y del sur hasta llegar a la frontera con Brasil. Esta posee una capacidad de
producción de 400 millones de litros al año.
6
I.2.1.1.3 Cervecería Modelo C.A.
Es la planta que actualmente posee la mayor capacidad de producción instalada, con unos
600 millones de litros anuales. Es la planta más joven y está ubicada en Maracaibo, Estado
Zulia y desde ahí atiende todo el mercado de la región occidental del país de cerveza y
malta.
I.2.1.1.4 Cervecería del Centro C.A.
Es de las plantas de Cervecería Polar, la más joven. Se encuentra ubicada en San Joaquín,
Estado Carabobo y posee una capacidad instalada de 490 millones de litros anuales. [2]
I.2.1.2 Productos de Cervecería Polar C.A.
I.2.1.2.1 Cerveza Polar Pilsen
Cerveza tipo Pilsen de grado alcohólico igual a 5, que posee una fórmula original, sabor
distintivo y botella color ámbar que preserva de una mejor manera su sabor. Posee varias
presentaciones: botellas retornables de 222 y 330 mililitros, latas de 295 y 355 mililitros y
en barriles metálicos retornables de 30 y 50 litros de capacidad.
I.2.1.2.2 Cerveza Polar Light
Cerveza suave con 4° alcohólicos. Se envasa en botellas retornables de 222 y 250
mililitros y no retornables de 355 mililitros, latas de 295 y 355 mililitros, además de
barriles de 30 y 50 litros.
I.2.1.2.3 Cerveza Solera
Cerveza de sabor único, elaborada con los ingredientes más selectos, característicos de
una cerveza Premium. Posee un grado alcohólico de 6 y se envasa en botellas retornables
de 222 mililitros, botellas no retornables de 300 mililitros y latas de 295 mililitros.
I.2.1.2.4 Cerveza Solera Light
Cerveza de categoría light dentro de la opción Premium de 4,2° alcohólicos. Viene en
presentaciones de botellas retornables de 222 mililitros, no retornables de 300 mililitros y
en latas de 295 mililitros.
7
I.2.1.2.5 Maltín Polar
Malta sin alcohol, de rico y único sabor que refresca y alimenta. Envasada en
presentaciones de botellas retornables de 222 mililitros y no retornables de 250 mililitros.
I.2.1.2.6 Maltín Polar Light
Malta sin alcohol ligera. Envasada únicamente en latas de 295 mililitros. [2]
I.2.2 Alimentos Polar
Empresas Polar, en el área de alimentos, lleva a cabo una importante estrategia comercial
con el objetivo de cumplir con el compromiso que esta adquirió en 1954, de alimentar a
Venezuela con productos de primera calidad. Alimentos Polar es quien entonces se encarga
de este negocio, con la cual ofrece un abanico amplio de productos que alcanzan una
participación de liderazgo en el mercado venezolano dentro de los rubros de aceite, harina
pre cocida de maíz, arroz, pasta, margarinas, mayonesas y helados. No solo esto, el gran
portafolio de productos incluye en él, marcas líderes en categorías como salsas y untables,
productos enlatados del mar, modificadores lácteos y otros. Teniendo un enfoque
totalmente dirigido hacia el mercado, los lineamientos de Alimentos Polar se centran en la
potenciación de la sinergia entre las áreas comercial, administrativa y de producción. [3]
I.2.3 Pepsi-Cola Venezuela
Es el encargado del negocio de refrescos y otras bebidas no carbonatadas sin alcohol de
Empresas Polar, establecida estratégicamente en sociedad con PepsiCo International, cuya
participación es de un 30% del capital. Con esta actividad comercial desarrollada, se
reafirma una vez más, las habilidades que posee en producción y envasado de bebidas de la
Empresas Polar. Pepsi-Cola Venezuela posee una infraestructura operativa y comercial que
incluye siete plantas, aproximadamente más de 40 agencias y 1400 rutas para la cobertura
nacional.
Cada una de las siete plantas atiende una zona con sus respectivas agencias. Del negocio
de refrescos y bebidas no carbonatadas, cuatro plantas producen refrescos: Caucagua, Villa
de Cura, Barcelona y Maracaibo. En la planta de San Pedro de los Altos, ubicada en el
Estado Miranda, es envasada el agua mineral Minalba. En la planta de Valencia son
8
producidas las bebidas funcionales de la marca Gatorade y, en la planta del Área
Metropolitana se fabrican los concentrados de los distintos sabores de refresco. [4]
9
CAPITULO II
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
II.1 Objetivo General
Proponer un diseño de Taller Técnico para el mantenimiento mecánico de los diferentes
elementos de máquinas que conforman el área de envasado de las plantas de bebidas de
Empresas Polar, considerando la distribución espacial de las distintas áreas que
pertenecerán al taller, las herramientas mínimas necesarias para cumplir con los diferentes
planes de mantenimiento existentes y el diseño de los sistemas requeridos dentro del taller
como lo son el Sistema de agua, aire comprimido, ventilación e incendios.
II.1.1 Objetivos Específicos
Conocer acerca de los diferentes procesos que se realizan para la elaboración de
cerveza en las plantas de Empresas Polar.
Revisar las diferentes normas necesarias y existentes a nivel nacional e
internacional para la creación de un modelo de taller mecánico para el
mantenimiento.
Realizar distintas propuestas conceptuales para la distribución de las áreas
requeridas que conformaran el taller de mantenimiento.
Diseñar los sistemas básicos dentro del taller de mantenimiento para la correcta
ejecución de los planes de mantenimiento.
10
Seleccionar las herramientas mínimas necesarias para cumplir con los planes de
mantenimiento de la manera más eficiente.
Crear una hoja matriz de datos para la codificación de las herramientas
seleccionadas dentro de las estructuras del sistema SAP.
Lograr el correcto dimensionamiento y estructuración del taller técnico de
mantenimiento mecánico según los espacios disponibles en el área de envasado.
II.2 Planteamiento del Problema
Empresas Polar durante toda su trayectoria exitosa en la industria venezolana, ha servido
de ejemplo para otras empresas en cuanto a la producción de cerveza y alimentos. Todo
esto ha sido gracias a los altos niveles de calidad de sus productos y al propio compromiso
de sus trabajadores, quienes demuestran cada día la capacidad de crecimiento del país.
Actualmente, dentro de las diferentes plantas de producción de bebidas de Empresas
Polar no se ha desarrollado un modelo de taller mecánico de mantenimiento que se pueda
implementar en cualquiera de estas plantas que cumpla con las necesidades, en materia de
herramientas y equipos, para el mantenimiento de los elementos de máquina; unificando el
concepto de taller de mantenimiento mecánico dentro de la empresa. Esto ha llevado a la
desorganización de las herramientas y formas de mantenimiento de las variadas máquinas y
componentes que estructuran estas plantas, logrando de esta manera un nivel de
productividad por debajo de lo deseado y de la capacidad instalada.
Esta desorganización se ve reflejada en el tiempo que se tarda en cualquiera de los tipos
de mantenimiento que se deben realizar a los componentes de las distintas máquinas. Es
por esta razón que se ha planteado la necesidad de crear un modelo de taller técnico para el
mantenimiento mecánico, que contenga las herramientas y equipos necesarios para el
mantenimiento y servicio de los diferentes elementos de máquinas, dentro del área de
envasado de las distintas plantas de bebidas de Empresas Polar.
11
II.3 Justificación del Problema
Dentro de las instalaciones de las Plantas Cerveceras de Empresas Polar, se han
desarrollado distintas áreas para el mantenimiento más eficiente y óptimo de las líneas de
producción, como lo son los diferentes talleres que existen tanto en el área de elaboración
como la de envasado. Empresas Polar, a pesar de ser una de las empresas top de nuestro
país, no se escapa de la realidad por la cual estamos viviendo. La falta de materia prima, la
escasez de personal capacitado y la falta de repuestos de todo tipo, han hecho que cualquier
empresa del país tome acciones diferentes a la de realizar una orden de compra en el
exterior, por lo que realizar el correcto mantenimiento de la mejor forma y en el lugar
adecuado es una de las soluciones a las necesidades que vivimos.
Por esta misma razón, la Gerencia de Gestión de Mantenimiento, la cual se encarga de
brindar el apoyo a la ejecución de cualquiera de los planes de mantenimiento, al observar la
situación actual, ha decidido unificar el concepto de taller de mantenimiento mecánico, con
la idea de crear un estándar a nivel nacional dentro de las Plantas Cerveceras, con el fin de
proporcionar de la mejor manera a cada una de las necesidades que se presentan en ellas,
siendo uno de los primeros pasos hacia el mejoramiento de la respuesta de los trabajadores
para la solución de los diversos problemas; aportando enormemente al desarrollo de las
instalaciones de las plantas de Empresas Polar.
El proyecto posee un objetivo claro y directo que depende únicamente de la organización
y disposición de las herramientas y equipos dentro de las plantas, de gran importancia para
esta Gerencia. El disponer de las herramientas o equipos necesarios en una ubicación
determinada y con la señalización correspondiente, aumenta la productividad de las
personas en el cumplimiento de cualquiera de las tareas que deban realizar, lo que conlleva
a un constante progreso de la calidad del producto terminado y a una disminución
significativa a las horas de paradas de las líneas de producción.
12
II.4 Alcance del Proyecto
El proyecto a pesar de estar dirigido hacia toda el área de producción de bebidas, se
enfocará directamente en el área de Cervecería y Malta por ser el área fuerte y con más
necesidades de Empresas Polar.
Se diseñará un modelo de taller de mantenimiento mecánico que sirva de croquis para
poder reproducirse en cualquiera de las plantas cerveceras existentes dentro del país,
basado en las necesidades observadas en las visitas que se realizaran.
Se propondrá una lista de herramientas mínimas necesarias para realizar el correcto
mantenimiento a los diferentes equipos y elementos de máquinas dentro del área de
envasado, la cual será codificada para ser agregada a las estructuras del sistema SAP de
todas las plantas cerveceras de Empresas Polar.
13
CAPÍTULO III
DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE ELABORACION DE CERVEZA
III.1 Descripción del Proceso Productivo
El proceso productivo de la cerveza se inicia con la selección de materia prima adecuada,
ya sea agua, cebada malteada, hojuelas de maíz o arroz, lúpulo o levadura. Existen 5 tipos
de agua que se utilizan en los diferentes procesos que se realizan en planta, estos son
suministrados por la Planta de Tratamiento de Aguas Blancas (PTAB), las cuales son:
filtrada, agua descarbonatada, suave, desmineralizada y recuperada. La cebada malteada es
totalmente importada desde Europa o Norteamérica, y es la materia prima que por su
excelencia es utilizada para la elaboración de la cerveza. Este ingrediente fundamental debe
pasar por un proceso de malteado para poder ser utilizada para contribuir a la formación del
aroma, sabor, cuerpo y color de las Cervezas Polar.
Otro componente clave, el cual proporciona a la cerveza su aroma y amargor, además de
intervenir en la estabilización del sabor y en la retención de espuma, es la flor de la planta
denominada Lúpulo, que al igual que la cebada malteada, proviene en su mayoría de países
europeos.
La levadura del género “Saccharomyces Uvarum”, es la levadura utilizada por Cervecería
Polar para la producción. Es un micro organismo que mediante el proceso de fermentación,
transforma azucares producidos durante la maceración en alcohol etílico, gas carbónico y
compuestos aromáticos. Esta amerita un cuidado especial y es este mismo el que hace la
diferencia en el producto final obtenido.
A diferencia del resto de las cervecerías, uno de los elementos que diferencia a Cervezas
Polar, es que se le añade alrededor de un 20% de maíz en forma de hojuelas como fuente
14
complementaria de almidón. Esto le imprime a las cervezas un toque de frescura y un
cuerpo balanceado, el más adecuado para ser apetecible en un clima tropical. A
continuación se describirá brevemente el proceso de elaboración y envasado en cada una de
sus etapas:
III.1.1 Proceso de Elaboración
III.1.1.1 Recepción y Almacenamiento
La cebada malteada y las hojuelas de maíz que son transportadas en góndolas, son
descargadas en las tolvas de recepción para luego ser pasadas por un proceso de limpieza y
al final ser almacenadas en los silos.
III.1.1.2 Molienda
Son utilizados unos rodillos especiales para triturar la cebada malteada, para que de esta
forma se facilite la extracción de sus componentes solubles, lo que permite el trabajo de las
enzimas para la formación del mosto.
III.1.1.3 Maceración
Es donde se mezclan la cebada molida con las hojuelas de maíz y agua, formando una
suspensión espesa o masa; todo esto se da dentro de las Pailas de Maceración. Esta masa se
encuentra en constante agitación, la cual se da entre 50 y 75°C, permitiendo de esa manera
que las proteínas sean convertidas en aminoácidos y azucares ferméntales, además de las
vitaminas y minerales de la cebada.
III.1.1.4 Filtración de mosto
Es la acción que se realiza para lograr la separación de la parte liquida o el mosto de la
fracción insoluble muy bien conocida como afrecho o nepe, que es un subproducto rico en
proteínas y fibras que se utiliza como aditivo para la fabricación de alimentos para
animales. El proceso de filtración tiene una duración aproximada de tres horas y se da lugar
en la Cuba de Filtración.
15
III.1.1.5 Cocción
El mosto obtenido del proceso de filtración, es llevado a la paila de cocimiento donde
alcanzara su punto de ebullición para adicionarle el lúpulo, que le dará el sabor amargo y
aroma característico de la cerveza. Este proceso tiene una duración aproximada de una hora
y media.
III.1.1.6 Clarificación
Es el proceso donde al mosto se somete a fuerzas centrifugas que permiten separar del
líquido los sedimentos insolubles. Este proceso es llevado a cabo en el Rotapool. Los
sedimentos insolubles son dirigidos hacia un Decantador donde se extrae de ellos el mosto
que se puede recuperar.
III.1.1.7 Enfriamiento
El mosto pasa por un enfriador que enfría el mosto hasta 10 °C con el propósito de tener
las condiciones ideales para que la levadura, que será añadida junto al aire estéril, efectué la
fermentación.
III.1.1.8 Fermentación y Maduración
La fermentación, la cual posee una duración de 7 días, se lleva a cabo en los TCC
(tanques cilíndricos-cónicos) de acero inoxidable, donde cada uno posee una capacidad de
750 mil litros. La levadura es añadida con una proporción de 1/100, es decir, un litro de
levadura por cada 100 litros de mosto. La maduración se da inicio una vez terminada la
fermentación, es donde el mosto pasa a ser llamado Cerveza Joven o Verde. Esta se realiza
a temperaturas entre 0 y -1 °C alrededor de 2 semanas (14 días). Durante todo el proceso, la
levadura transforma los azucares del mosto en alcohol etílico, gas carbónico y en varios
componentes aromáticos, lo que le proporciona el carácter típico a la cerveza. Cabe
destacar que el gas carbónico producido se extrae para ser filtrado y utilizado en otras
etapas del proceso.
III.1.1.9 Filtración
La cerveza joven se pasa por los filtros donde se clarifica por medio de tierra infusoria,
que elimina las células de levadura y partículas de proteínas precipitados, otorgándole
16
brillantez y estabilidad fisicoquímica. También se le agrega el gas carbónico extraído
durante el proceso de fermentación y maduración, dándole frescura y promoviendo la
formación de espuma.
III.1.1.10 Almacenamiento
La cerveza terminada es llevada a los tanques de Gobierno, donde se almacenara hasta el
momento de ser envasada, concluyendo el proceso de elaboración de cerveza. [5]
III.1.2 Proceso de Envasado
III.1.2.1 Recepción de botellas vacías
Las gaveras de cervezas con botellas vacías que son traídas por las góndolas al centro de
producción, son bajadas por montacargas y dirigidas hacia las despaletizadoras.
III.1.2.2 Despaletizado
Las pilas de gaveras de cervezas que se encuentren en las palas son desapiladas por las
despaletizadoras una por una, colocándolas en las líneas de producción.
III.1.2.3 Desembalado
Las botellas de las gaveras son extraídas de las cajas mediante la desembaladora, que es
una maquina automatizada con una única función. Las botellas son colocadas en las líneas
de transporte que están por todo el proceso de envasado.
III.1.2.4 Lavado de botellas
Los envases retornables son dirigidos hacia las lavadoras de botellas donde son lavadas
con soda caustica a 80°C para luego ser enjuagadas con agua tratada, permitiendo que las
botellas estén aptas microbiológicamente y perfectamente limpias para ser llenadas.
III.1.2.5 Inspección de envases vacíos
Las botellas luego de ser lavadas pasan por un sistema automatizado que impide que
envases en mal estado o con objetos en su interior sean incorporados al proceso.
17
III.1.2.6 Llenado y Tapado
El proceso de llenado es realizado por una maquina giratoria que envasa la cerveza de
acuerdo al nivel indicado en cada presentación. Una vez llenos los envases con cerveza,
pasan directamente a la tapadora donde son cerrados herméticamente.
III.1.2.7 Inspección de envases llenos
Una vez llenos los envases estos pasan nuevamente por un sistema de inspección, esta vez
verificando el correcto tapado de las botellas y el nivel de líquido en cada presentación.
III.1.2.8 Pasteurización
Es un proceso por el cual todo envase debe pasar ya que este proporciona al consumidor
un producto que se conserva microbiológicamente impecable. Los envases salen a una
temperatura ambiente, listos para ser distribuidos en la red nacional.
III.1.2.9 Lavado de Gaveras
Justo después de que la desembaladora extrae las botellas de las cajas, estas últimas se
dirigen a una lavadora especial de gaveras donde extraen cualquier agente externo y
enjuagan por completo para mejorar la calidad del producto y servicio.
III.1.2.10 Embalado
Forma parte de la última etapa del llenado. Es el proceso que se realiza a través de
máquinas automatizadas que colocan las botellas dentro de los envases plásticos o gaveras.
Después pasan inmediatamente por un inspector que corrobora el llenado completo de las
gaveras.
III.1.2.11 Paletizado
Proceso donde se ensamblan las cajas en pilas encima de las paletas de madera para ser
cargadas en los camiones que llevaran el producto hasta los depósitos.
18
III.1.2.12 Despacho
Es todo el equipo de transporte que lleva el producto desde planta hasta los diferentes
centros de distribución ubicados a lo largo de toda Venezuela. Siempre protegiendo la
mercancía de la luz solar, el calor y la lluvia. [6]
19
CAPITULO IV
MARCO TEORICO
Para poder entrar en contexto con el proyecto es necesario poseer una serie de
conocimientos que faciliten el desarrollo de las distintas fases dentro del mismo; a
continuación se presentan dichos conceptos:
IV.1 Mantenimiento
Según la Norma Venezolana COVENIN 3049-93: “Mantenimiento. Definiciones”,
mantenimiento se define como “el conjunto de acciones que permite conservar o restablecer
un sistema productivo a un estado especifico, para que pueda cumplir un servicio
determinado”. De una manera más técnica podemos decir que mantenimiento son todas las
actividades necesarias para mantener los sistemas e instalaciones en condiciones óptimas
para la función que fueron creadas.
De la misma Norma COVENIN 3049-93 podemos extraer que el objetivo de
mantenimiento es: “mantener un sistema productivo en forma adecuada de manera que
pueda cumplir su misión, para lograr una producción esperada en empresas de producción y
una calidad de servicios exigida, en empresas de servicio, a un costo global óptimo.” Lo
que nos reafirma que el mantenimiento es una serie de acciones técnicas y administrativas
que servirán para mantener de forma adecuada cualquier equipo, sistema e instalación. [7]
También podemos observar del artículo “El Hombre de Mantenimiento” realizado por
Santiago Sotuyo Blanco, Ellmann, Suiero y Asociados, que el mantenimiento se define
como: “La función empresarial que por medio de sus actividades de control, reparación y
revisión, permite garantizar el funcionamiento regular y el buen estado de conservación de
20
las instalaciones”, resumiendo entonces que mantenimiento es: “Asegurar que todo activo
físico, continúe desempeñando las funciones deseadas”.
Con base en estas definiciones, se plantea el objetivo del mantenimiento como: “Asegurar
la competitividad de la empresa por medio de: asegurar la disponibilidad y confiabilidad
planeadas de la función deseada, cumpliendo con los requisitos del sistema de calidad de la
empresa, cumpliendo con todas las normas de seguridad y medio ambiente, al menor costo
o máximo beneficio global”.
Utilizando otro tipo de enfoque para establecer con buena base la definición e
importancia del mantenimiento, podemos observar que el mantenimiento es una actividad
común de suma importancia y que la tomamos más en serio de lo que una persona puede
pensar. Como sabemos, Venezuela atraviesa una situación económica difícil que afecta
directamente al mantenimiento de las cosas que estamos acostumbrados hacer.
Por ejemplo, el realizar el cambio de aceite a nuestros vehículos después de haber
recorrido cierta cantidad de kilómetros es una actividad de mantenimiento que realizamos
para mantener en óptimas condiciones mecánicas nuestro vehículo y para no tener otro tipo
de fallas en un futuro; como es fácil de ver, es más rentable para el bolsillo cuidar y
mantener que recuperar o corregir cualquier defecto que pueda surgir por no realizar el
mantenimiento básico al vehículo. Como este, existe muchos otros ejemplos que nos
servirían para entender el significado e importancia del mantenimiento. [8]
IV.1.2 Tipos de Mantenimiento
El mantenimiento puede ser divido en tres tipos: Mantenimiento Predictivo,
Mantenimiento Correctivo y Mantenimiento Preventivo:
IV.1.2.1 Mantenimiento Predictivo: se define como “el servicio debido al
desgaste de una o más piezas o componentes de equipos prioritarios a través de la
medición, el análisis de síntomas y tendencias de parámetros físicos, empleando varias
tecnologías que determinan la condición del equipo o de los componentes, o estimación
hecha por evaluación estadística, extrapolando el comportamiento de esas piezas o
componentes con el objeto de determinar el punto exacto de cambio o reparación, antes que
se produzca la falla.”
21
IV.1.2.2 Mantenimiento Correctivo: es el “conjunto de acciones tendientes a
solucionar o corregir un ítem con falla o avería, con el fin de restituir su disponibilidad.”
IV.1.2.3 Mantenimiento Preventivo: son todas aquellas “actividades de
mantenimiento que sistemáticamente predefinidas y repetitivas son responsables por la
continuidad del servicio de un ítem, englobando, inspecciones, ajustes, conservación y
eliminación de defectos, cuyo destino final es evitar o reducir fallas en los equipos, mejorar
la confiabilidad de los equipos y la calidad de producción.” [9]
IV.2 Taller de Mantenimiento Mecánico
Según la RAE, taller es un “lugar donde se trabaja una obra de manos”; es decir, un taller
es aquel lugar donde se realizan trabajos manualmente. [10] De definiciones mencionadas
anteriormente, sabemos que mantenimiento es un conjunto de acciones o actividades
necesarias para mantener los sistemas e instalaciones en condiciones óptimas para la
función que fueron creadas. Incluyendo a esto, mantenimiento mecánico tiene como
objetivo que los diversos elementos de maquina trabajen correctamente. A partir de todas
estas definiciones podemos decir que un taller de mantenimiento mecánico es un área
establecida que posee todas las herramientas necesarias y adecuadas para poder realizar las
acciones o actividades de manera que se mantengan las condiciones óptimas de cualquier
elemento de máquina para que este desempeñe su función y trabaje correctamente.
IV.2.1 Áreas a desarrollar dentro del Taller de Mantenimiento Mecánico
IV.2.1.1 Área de Soldadura: es un espacio definido para realizar el proceso de
fabricación de unir dos o más piezas a través de la fusión. Este espacio debe poseer todas
aquellas herramientas y materiales necesarios para realizar la soldadura; al mismo tiempo
debe cumplir con todas las normativas de seguridad para garantizar el bienestar del técnico
especialista en el proceso de soldadura y controlar los peligros que este proceso incluye
como lesiones en los ojos, problemas en las vías respiratorias, ahogamiento por falta de
ventilación del área de trabajo, quemaduras por falta de ropa protectora y daños por no
utilizar equipo seguro.
IV.2.1.2 Área de Lubricación: es un área destinada para el almacenamiento y
aplicación de los diferentes lubricantes para los distintos elementos de máquina evitando
22
los tres principales enemigos de ellos como lo son: la humedad, el polvo/suciedad y las
altas temperaturas. Esta área definida debe poseer todas las herramientas necesarias para la
correcta aplicación de aceites o grasas en los puntos de alimentación de las distintas
máquinas y cumplir con las normativas para la disposición de materiales peligrosos y
desechos peligrosos para evitar cualquier tipo de contaminación.
IV.2.1.3 Área para Limpieza Industrial: esta área es un espacio destinado
que contara con las diferentes herramientas para la limpieza de los distintos elementos
mecánicos, además deberá tener a disposición todos los sistemas básicos que se necesiten
para la limpieza adecuada de los mismos (Sistema de agua, aire y ventilación). Incluido a
esto, el área deberá cumplir con las normas ambientales y de seguridad correspondientes.
IV.2.1.4 Área de Pintura: este espacio es un área aislada que tendrá a
disposición todas las herramientas y equipos que se utilizaran para la aplicación de pintura
a las superficies de los distintos elementos mecánicos, además contará con todos los
servicios básicos necesarios (Sistema de agua y aire) para la correcta aplicación de pintura
y la adecuada ventilación del lugar.
IV.2.1.5 Área de Fabricación Mecánica: es un espacio definido para la
instalación de los diferentes equipos que serán utilizados para la fabricación básica o
corrección de piezas para el mantenimiento de los elementos de máquina. Esta área
cumplirá con las diferentes normas de seguridad según los equipos que serán instalados y
contara con la adecuada ventilación y los sistemas necesarios (Sistema de Aire) para el
correcto empleo de los mismos.
IV.2.1.6 Área de Chatarra: es un área abierta que contara con la señalización
adecuada que servirá para ubicar los contenedores necesarios para la correcta
administración y manejo de los materiales que no tengan función dentro del taller de
mantenimiento, evitando la concentración de material innecesario, mejorando el orden del
mismo.
IV.2.1.7 Área de Equipos Móviles y Herramientas de Traslado: es un
espacio identificado correctamente que permitirá la adecuada ubicación y resguardo de los
equipos móviles y herramientas de traslado, ayudando a la organización visual del taller de
mantenimiento.
23
IV.2.1.8 Área para Bancos de Pruebas: es un espacio que se tomara en
consideración para la ubicación de los bancos de prueba con la señalización más eficiente.
IV.2.1.9 Almacén: es un área cuya única función será depositar o guardar los
diferentes artículos, productos y mercancías que se utilizaran en el taller de manera
transitoria. Servirá para resguardar los elementos de máquinas que están en espera por
mantenimiento y los que ya fueron corregidos y aún no han sido reubicados.
IV.3 Sistemas de Servicios Básicos dentro del Taller de Mantenimiento
IV.3.1 Sistema de Agua
Se entiende como sistema de agua al conjunto de elementos, componentes y bombas
destinados a conducir el agua requerida para satisfacer las necesidades desde la fuente hasta
el lugar donde los usuarios lo ameriten. Para el caso de estudio, el sistema de agua será para
cumplir la necesidad de este recurso dentro del taller de mantenimiento mecánico.
Los elementos de un sistema de agua son las tuberías de diámetro constante que pueden
ser elásticas, inelásticas o vizcoelásticas. Los componentes que forman parte de un sistema
de agua son las válvulas, tés, codos, reductores o cualquier otro dispositivo que provoque
una perdida dentro del sistema. Además de los elementos y componentes, las bombas son
equipos que agregan energía al sistema.
Para poder realizar el diseño de un sistema de tuberías se debe conocer los diferentes
tipos de perdidas dentro de cualquier sistema posible para luego realizar el posterior
análisis de la red.
IV.3.1.1 Perdidas por fricción en tuberías
Son aquellas provocadas por el esfuerzo cortante en la pared de los elementos de tubería
distribuyéndose a lo largo de la tubería. Es conveniente expresar las perdidas por fricción
de forma exponencial tal que:
ℎ𝑙 = 𝑅. 𝑄ˆ(𝛽) , IV.1 (Tomada de POTTER, “Mecánica de Fluidos”)
donde hl es la perdida de altura a lo largo de la longitud L de la tubería, R es el coeficiente
de resistencia, Q es la descarga en la tubería y β es un exponente. Dependiendo de la
24
formulación escogida, el coeficiente de resistencia es una función de la aspereza de la
tubería y el número de Reynolds (Re) o la longitud y diámetro del elemento de tubería. En
nuestro caso particular se utilizara la relación de Darcy-Weisbach (cuya formulación da un
valor más preciso), obteniendo como resultado que β=2 y la expresión para R sea:
𝑅 = (8. 𝑓. 𝐿)/(𝜋ˆ2. 𝑔. 𝐷ˆ5), IV.2 (Tomada de POTTER, “Mecánica de Fluidos”)
donde f es el factor de fricción y se obtiene del diagrama de Moody, el cual proporciona
una idea clara de la variación del factor de fricción dentro de un amplio intervalo de
números de Reynolds y en un intervalo de asperezas relativas. Como el estudio requiere
optimizar el diseño de un sistema de tuberías, se utilizara la relación explicita que fue
desarrollada igualmente por Moody ya que el uso del diagrama puede ser engorrosa para
este tipo de trabajo. La expresión explicita para f es:
𝑓 = 0.0055 ∗ [1 + (2000𝜀
𝐷+
10ˆ6
𝑅𝑒) ˆ
1
3 ] IV.3 (Tomada del Prof. Blanco, “Análisis de Redes”)
IV.3.1.2 Pérdidas provocadas por componentes de tuberías
Son aquellas pérdidas ocasionadas en el sistema de tuberías por las válvulas, codos,
ensanchamientos, contracciones, entradas, salidas, curvas y otras piezas de conexión que
provocan perdidas. También suelen ser llamadas perdidas menores aun cuando dichas
perdidas pueden llegar a exceder las pérdidas por fricción. Una pérdida menor se expresa
en función del coeficiente de pérdida K, definido por:
ℎ𝑙 = 𝐾𝑉2/2𝑔, IV.4 (Tomada de POTTER, “Mecánica de Fluidos”)
Los valores de K ya han sido determinados experimentalmente con las diversas piezas de
conexión y cambios de geometría de interés en sistemas de tubos y se encuentran en el
Apéndice A. A menudo se expresa los coeficientes de pérdida como una longitud
equivalente Le de tubo de manera que:
𝐿𝑒 = 𝐾. 𝐷/𝑓 IV.5 (Tomada de POTTER, “Mecánica de Fluidos”)
De esta forma, esta longitud equivalente es sumada con la longitud de las tuberías y se
calcula las perdidas por fricción para todo el sistema. [11] [12] [13]
25
IV.3.2 Sistema de Aire Comprimido
Un sistema de aire comprimido es aquel que tiene por función la producción de aire a
presión para utilizarlo como fuente de energía alterna en aquellos procesos y maquinarias
que permiten su uso, reduciendo considerablemente el consumo de energía eléctrica. Este
tipo de sistema está formado por un conjunto de equipos y maquinas tales como: filtros de
aire, compresores, intercambiadores de calor o post-enfriadores, separadores, tanque,
secadores, tuberías y reguladores, todos conectados debidamente de manera de poder
distribuir aire en la cantidad y calidad adecuadas y a la presión necesaria por las
herramientas y equipos neumáticos.
Para el diseño de un sistema de aire comprimido se deben analizar y evaluar una serie de
factores como las perdidas en las tuberías de distribución (por fricción o localizadas), la
potencia del compresor, capacidad del tanque, entre otros. Se asimila mucho al diseño de
una red de tubería para el transporte de agua. A continuación se mencionan los aspectos que
se tomaran en cuenta para el diseño del sistema de Aire comprimido:
IV.3.2.1 Perdidas en el sistema de distribución
Existen dos tipos de perdidas asociadas a la distribución del aire como ya se mencionó;
perdidas localizadas y perdidas por fricción. Las pérdidas localizadas son consecuencia del
uso de accesorios en la tubería, tales como: codos, tés, válvulas, reguladores, etc.; y estas
pueden calcularse haciendo uso del método de longitud equivalente del accesorio. En la
Tabla C-1 del Apéndice C, se ubican de forma tabulada las diferentes longitudes para
distintos diámetros de tubería y accesorios. Estas longitudes equivalentes, Le, se suman a la
longitud total de la tubería, calculando de manera sencilla las perdidas localizadas como si
fueran perdidas por fricción.
Para el cálculo de las perdidas por fricción se debe conocer la longitud total de la tubería,
el diámetro de la misma y el caudal del sistema, tomando en consideración que a mayor
longitud y menor diámetro de tubería mayor serán las pérdidas del sistema. Este cálculo se
logra utilizando las tablas B-1 hasta B-4 que se encuentran en el Apéndice B. Estas tablas
están elaboradas para valores estándares de presión de los sistemas de aire comprimido.
Con el caudal a manejar en pies cúbicos por minuto (PCM), y un diámetro de tubería
supuesto, se lee la caída de presión en psi para 1000 pies de tubería para una presión
26
determinada del sistema. Este valor obtenido debe ser multiplicado por la longitud total del
sistema de aire, es decir la longitud de las tuberías más las longitudes equivalentes de los
accesorios, obteniéndose la caída de presión del sistema en psi.
Para lograr una óptima red de distribución de aire comprimido la caída de presión en el
sistema debe ser menor a 5 psi, lo que quiere decir que existe una gran variedad de
diámetros de tubería que pueden cumplir con esto, siendo correcto en cuanto al diseño
mecánico. A pesar de esto, el diámetro a utilizar, para no incrementar los costos del sistema
por tuberías, será el menor que cumpla con el requisito. [14]
IV.3.3 Sistema de Ventilación Mecánica
Los sistemas de ventilación mecánica o también conocidos como instalaciones de
ventilación forzada, están formadas por dos elementos fundamentales: los ventiladores y los
ductos o tuberías para transportar y distribuir aire. La unión de ambos elementos conforma
un sistema en donde uno depende del otro; esto quiere decir que el diseño del ducto tiene
influencia directa sobre el tamaño, eficiencia y operación del ventilador, y viceversa.
Estos dos elementos mencionados anteriormente deben ser estudiados en conjunto debido
a que nos permitirán conocer los dos parámetros fundamentales del sistema de ventilación:
caudal de aire y presión; y una vez establecidos estos parámetros se lograran definir los
parámetros que faltan en el sistema como: tipo y modelo de ventilador, velocidad de giro,
potencia, eficiencia, entre otros.
Es importante mencionar que el aire manejado por un sistema de ventilación puede
cumplir funciones sanitarias o industriales. Cuando el aire que se utiliza en el sistema de
ventilación se requiere por razones de salud del hombre, el caudal es determinado
principalmente por alguna vigente en el país, tal como es nuestro caso, las normas
COVENIN. En cambio, cuando el aire cumple funciones industriales, el caudal será
determinado por las condiciones propias de la industria.
Por otra parte, para conocer cuál es la presión que debe vencer el ventilador es necesario
diseñar el ducto o red de distribución que transportara el aire para poder calcular las
perdidas en la carga y tomarlas en cuenta para la selección del ventilador.
27
IV.3.3.1 Determinación del Caudal de Aire por Razones Sanitarias
Para lograr la determinación del caudal de aire necesario para la correcta ventilación
mecánica de cualquier local, la norma COVENIN N°2250 titulada: “Norma Venezolana de
Ventilación de los Lugares de Trabajo”; establece los requisitos mínimos fundamentales
para el diseño de los sistemas de ventilación de los lugares de trabajo de acuerdo a fines
específicos. Dentro de ella, contempla 3 metodologías para el cálculo del caudal de aire,
pero en nuestro caso solo se utilizaran una, que se explicara a continuación:
IV.3.3.1.1 Método de Ventilación por renovaciones de volumen de aire
(cambios por hora)
El cálculo del caudal de aire necesario en un sistema de ventilación forzada utilizando el
método de “cambios por hora” consiste en la renovación de la totalidad del volumen de aire
del local con una determinada frecuencia. En la Tabla 2 de la Norma Venezolana
COVENIN 2250, se indica el número de cambios de aire por hora requerido por diferentes
tipos de locales en consideración al número promedio de personas que habitualmente
ocupan el local.
Cuando la ventilación forzada se hace para satisfacer los requerimientos respiratorios de
las personas, en otras palabras, para diluir el CO2 producido por el cuerpo y proporcionar
oxígeno al ambiente de trabajo, la Norma Venezolana COVENIN 2250 obliga a que el
volumen de aire fresco y limpio a inyectar no pueda ser menor a 0.0083 mˆ3/s por cada
trabajador cuando este desarrolle una actividad moderada.
IV.3.3.2 Ductos para la conducción y distribución del aire
Un sistema de distribución de aire es un sistema de ductos cuya función es transportar el
aire desde el ventilador de inyección hasta el lugar que será ventilado, para el caso de un
sistema de inyección; o en casa contrario, conducir el aire que es absorbido del espacio que
está siendo ventilado y conducirlo hasta el ventilador de extracción, para el caso de un
sistema de extracción de aire. Para que el sistema pueda cumplir cualquiera de estas dos
funciones posibles, debe ser diseñado bajo los principios básicos de la mecánica de fluidos
y bajo las limitaciones impuestas por el espacio físico y los niveles de ruido.
28
La clasificación para los sistemas de ductos es sencilla, estos suelen ser clasificados en
función a la velocidad y a la presión del aire dentro del ducto. El siguiente diagrama
indicara los diferentes niveles de clasificación y los límites que se toman en consideración
para realizar la clasificación:
Figura IV.1 Clasificación de Sistemas de Ductos.
IV.3.3.2.1 Calculo y dimensionamiento de ductos para el Sistema de
Ventilación Mecánica
Para realizar el cálculo y dimensionamiento del Sistema de Ventilación el primer paso
que se debe hacer es el trazado del ducto de la forma más sencilla y simétrica posible. Esto
se logra localizando los elementos terminales del ducto, como lo son las rejillas de
inyección o las rejillas de extracción; ya sea el caso de un sistema de inyección o de
extracción respectivamente. Estos elementos deben estar situados estratégicamente dentro
Clasificación de Sistemas de Ductos
En función a la Velocidad del
aire:
Para locales comerciales:
Baja Velocidad:
velocidad del aire entre
1200 y 2400 PPM.
Alta Velocidad:
velocidad del aire mayor a 2400 PPM.
Para locales industriales:
Baja Velocidad: velocidad del
aire comprendida entre 2100 y
2400 PPM
Alta Velocidad:
velocidad del aire mayor a
2400 PPM
En función a la Presión del aire:
Baja presión: presion de
trabajo inferior a 3,5
PCA.
Media presión: presion
comprendida entre 3,5 y 7,0
PCA.
Alta presión: presion entre
7 y 12 PCA.
29
del espacio con el propósito de lograr una adecuada distribución del aire. Ubicados todos
los elementos terminales necesarios, se debe realizar el trazado del ducto buscando conectar
todos los elementos terminales, evitando obstáculos o equipos según sea el caso. Es
importante identificar en cada elemento terminal del sistema el caudal de aire que resulto
del cálculo del volumen de ventilación del ambiente donde este localizado el mismo. De
manera siguiente se debe indicar el caudal de aire que manejara cada tramo del ducto,
conociendo que “tramo” será el ducto localizado entre dos bifurcaciones del ducto, entre
una bifurcación y un elemento terminal o, entre dos elementos terminales.
Para el correcto dimensionamiento del ducto se aplicara la fórmula de Mecánica de
Fluidos de Darcy-Weisbach, la cual relaciona la perdida de presión en ductos o tuberías, la
velocidad de transporte del fluido, ya sea agua o aire; y la longitud de la tubería o ducto. De
esta forma tenemos que:
∆𝑝 = 𝑓. (𝑙
𝐷) . (
𝑉ˆ2
2.𝑔) IV.6 (Tomada de la Guía de Instalaciones Mecánicas)
Donde:
Δp: Perdida de energía o presión debido a la fricción entre el aire y el ducto, medido en
pulgadas de columna de agua.
f: Factor de fricción adimensional o factor Moody.
l: Longitud del ducto, medido en pulgadas.
D: Diámetro de ducto circulas, medido en pulgadas.
V: Velocidad del fluido dentro del ducto, medido en in/seg.
g: Gravedad, medido en in/segˆ2.
Dentro del caso particular de sistemas de ductos que transportan aire en condiciones
estándar, la fórmula de Darcy-Weisbach toma la forma:
∆𝑝 = 𝑓. (𝑙
𝐷) . (
𝑉
4005) ˆ2 IV.7 (Tomada de la Guía de Instalaciones Mecánicas)
30
La fórmula de Darcy-Weisbach se representa gráficamente en forma de ábaco, tal como
se muestra en el Apéndice D. Esta es utilizada para dimensionar los ductos del sistema de
ventilación forzada de manera fácil y amigable. Dentro del ábaco, se relacionan las cuatro
variables que influyen directamente en el diseño de dichos ductos; estos son: el coeficiente
de fricción del aire, la longitud del ducto, el diámetro circular del ducto y por último, la
velocidad de transporte del aire por el interior del ducto. El ábaco utilizado en el diseño es
de dos dimensiones con cuatro variables, donde solo tenemos una de esas variables, que es
el caudal de aire. Esta es la razón por la cual se debe asumir uno de los valores de las otras
tres variables, siendo lo más común asumir la velocidad de transporte del aire. Para asumir
la velocidad de transporte del aire se utilizaran como referencia las tablas del Apéndice E.
Una vez que se hayan identificado el caudal de aire que manejara el sistema de
ventilación y la velocidad de transporte del aire, se puede hacer uso del ábaco de Darcy-
Weisbach para lograr el dimensionamiento del ducto, pero antes se debe seleccionar el
método para el dimensionamiento. Según el “Handbook of air conditioning and
refrigeration” utilizado por la Asociación Americana de Aire Acondicionado, Refrigeración
y Calefacción, ASHRAE, existen 4 métodos para el dimensionamiento de cualquier sistema
de ductos, estos son:
Método de igual fricción
Método de velocidad constante
Método de recuperación estática
Método “T”
Estos diferentes métodos poseen distintos grados de precisión, economía y campos de
aplicación. El método que se utilizara para el dimensionamiento de los ductos de los
sistemas tanto de inyección como de extracción será el Método de Igual Fricción. Este es
utilizado frecuentemente en sistemas que tengan un número reducido de elementos
terminales como rejillas, difusores, etc.
El método seleccionado consiste en dimensionar el ducto de manera que tenga la misma
perdida de carga por unidad de longitud; factor de fricción de Moody “f”; a lo largo de todo
el sistema. Utilizando el ábaco, se inicia con el tramo que transporta el mayor caudal de
aire, por lo general será el tramo que se conecta con el ventilador de impulsión o extracción
31
de aire. Para ese caudal máximo de aire y velocidad de diseño, haciendo uso del ábaco, en
el punto de corte de ambas rectas, se lee la dimensión circular de ese tramo del ducto y el
coeficiente unitario de fricción. Ahora bien, para el resto del sistema, se mantiene constante
el coeficiente unitario de fricción y las dimensiones circulares de los demás tramos serán
las que correspondan al punto de corte de la línea vertical de fricción con las líneas de los
diferentes caudales transportador en cada tramo.
Las dimensiones circulares calculadas con el ábaco para los distintos tramos del ducto
generalmente deben ser cambiadas a dimensiones rectangulares debido a que la sección
circular de un ducto ocupa un gran espacio del que muchas veces no se dispone en las
edificaciones, a pesar de que sea la mejor forma geométrica e hidráulica. Hacer uso de
secciones rectangulares permite jugar con las dimensiones, ancho y alto, de tal manera de
que se adapte el ducto a la disponibilidad del espacio.
Para lograr el cambio de sección circular a sección rectangular se debe utilizar la
siguiente ecuación:
𝑑 = 1,30. √(𝑎.𝑏)ˆ5
(𝑎+𝑏)ˆ2
8 IV.8 (Tomada de la Guía de Instalaciones Mecánicas)
Donde:
d: Diámetro del ducto, in.
a y b: Dimensiones de la sección rectangular, in.
El uso de esta ecuación está limitado a definir uno de los lados del ducto rectangular para
despejar el otro conociendo el diámetro del ducto. En el Apéndice F se puede encontrar
unas tablas donde ya se han calculado, haciendo uso de esta ecuación, los lados de la
sección rectangular a partir del diámetro obtenido en el dimensionamiento.
El método de fricción constante logra que sea difícil balancear, en otras palabras, un
sistema de ductos diseñado por este método es difícil lograr que por cada elemento terminal
salga la cantidad de aire a la que fue diseñada. Esto se debe a que el método no toma en
cuenta el equilibrio en la caída de presión en los distintos tramos del ducto. Para corregir
esto, es necesario hacer uso de compuertas que regulen el caudal de aire en todos los
32
tramos, ramales y elementos terminales; también se puede disponer de un sistema de
control que regule el volumen de forma tal de que el caudal de aire sea la correcta y la
distribución sea la diseñada.
IV.3.3.3 Perdidas de carga o caídas de presión
La pérdida de presión entre dos puntos, 1 y 2, es causada por las pérdidas por fricción del
aire contra el ducto y por las pérdidas dinámicas. Las primeras, se deben a la viscosidad del
fluido y a la rugosidad interna del ducto, y las perdidas dinámicas se deben a los cambios
de intensidad, dirección, turbulencias en el régimen del fluido producto de los accesorios,
es decir; debido a los codos, bifurcaciones, compuertas de control y regulación, difusores,
rejillas, etc.
La pérdida de presión a causa de la fricción de aire se puede calcular fácilmente mediante
el uso de la fórmula de Darcy-Weisbach; ya sea aplicando la ecuación directamente o
haciendo uso del ábaco. En el último caso, como el factor de fricción se mantendrá
constante y sabiendo que sus unidades son PCA por cada 100 pies de longitud, la pérdida
de carga por fricción de un tramo del ducto será el resultado de multiplicar la longitud real
del tramo, en pies de longitud, por el factor unitario de fricción leído del ábaco.
Por otra parte, las perdidas dinámicas son mucho más difíciles de calculas ya que los
accesorios que producen estas pérdidas son de diversos tipos, formas y dimensiones,
generando una enorme cantidad de ecuaciones y ábacos para estimar las perdidas. Para el
cálculo de este tipo de perdidas, se ha utilizado universalmente el método de la longitud
equivalente, donde cada accesorio del ducto que genere algún tipo de perdida, es sustituido
por un tramo recto de ducto imaginario de una longitud especifica que produzca por
fricción la misma caída de presión que produciría dinámicamente. Para obtener la longitud
equivalente del accesorio del ducto, se utilizaran las tablas del Apéndice G, las cuales
proponen una cantidad en pies de longitud por la cual se puede sustituir cualquier
accesorio. De esta forma, con el método de la longitud equivalente, el cálculo de la perdida
de carga se simplifica de gran manera. Solo se debe sumar la longitud real de cada tramo y
la longitud equivalente de cada accesorio para obtener la longitud equivalente total, que al
ser multiplicado por el factor unitario de fricción, se obtiene la perdida de carga o presión
del sistema.
33
IV.3.3.4 Ventiladores
Un ventilador es una maquina cuya función es impulsar o extraer una corriente o flujo de
aire a través del ducto de distribución y transporte. El uso de la definición de ventilador se
ve limitada por la generación de diferenciales de presión, que debe ser menor a 0,25
kg/cmˆ2 (3.55 PSI) al nivel del mar. Los ventiladores de mediana presión poseen un rango
de valores comprendidos entre 0.02 y 0.08 Kg/cmˆ2 (0.25 a 1.40 PSI), por otro lado, los
dispositivos que generan alta presión manejan valores entre 0.08 y 0.25 Kg/cmˆ2 (1.40 a
3.55 PSI).
Se puede realizar una clasificación de los diferentes tipos de ventiladores según la
dirección del flujo, estos pueden ser agrupados en dos grupos:
A. Centrífugos: son aquellos donde la corriente de aire fluye radialmente a través del
rodete. Estos a su vez pueden clasificarse por la forma de los alabes como
ventiladores centrífugos con alabes curvados hacia delante, curvados hacia atrás y
de alabes rectos.
B. Axiales: como muy bien el nombre lo afirma, son aquellos equipos donde la
corriente se establece axialmente a través del rodete. Estos al mismo tiempo pueden
ser clasificados en ventiladores helicoidales, venaxiales y con aletas directrices.
IV.3.3.4.1 Campos de Aplicación de los Ventiladores
Cada uno de los tipos de ventiladores cualquiera que sea su clasificación posee un rango
de aplicaciones dentro de la ingeniería, ya sea por la capacidad de caudal que maneje o por
la caída de presión generada.
Los ventiladores axiales del tipo helicoidal y con aletas directrices, están limitados a
sistemas cuya ventilación no requiera grandes flujos de aire y donde la caída de presión sea
bien reducida. El rango de trabajo de estos tipos de ventiladores axiales se encuentra para
un caudal entre 100 y 25000 PCM (Pies Cubico por Minuto) y una caída de presión
comprendida entre 0 hasta 0.75 PCA (Pulgadas de Columna de Agua). Estos deben trabajar
descargando libremente el aire, es decir sin ductos o en el caso más atrevido, a través de un
ducto cuya longitud sea reducida. Este tipo de ventiladores son excelentes para aplicaciones
34
donde los niveles de ruido sean de importancia secundaria haciendo favorable su uso dentro
de la ventilación industrial.
Por otra parte, los ventiladores del tipo centrífugo y los ventiladores axiales del tipo
venaxial, poseen un amplio margen de funcionamiento con alto rendimiento donde son
capaces de mover un volumen de aire mucho mayor con un rango de presión considerado.
El volumen puede variar desde los 1600 hasta los 100.000 PCM y la caída de presión puede
estar comprendida entre 0.25 PCA hasta alrededor de 12 PCA. Una ventaja sobre los
ventiladores centrífugos es que el flujo de aire puede variar de tal manera que este se adapte
a los requisitos del sistema de distribución de aire mediante sencillos ajustes en los
dispositivos de transmisión del ventilador o de control. [14] [15] [16]
IV.3.4 Sistema de Protección contra Incendio
Para poder hablar de un sistema de protección contra incendio, debemos conocer en
primera instancia la definición de fuego. Se entiende como fuego al conjunto de partículas
o moléculas incandescentes de materia combustible, capaces de emitir luz visible, producto
de una reacción química de oxidación violenta. Por otra parte, las llamas son las partes del
fuego que emiten luz visible, mientras que el humo son físicamente las mismas pero que ya
no la emiten. [17]
Existe una clasificación que logra ordenar los tipos de fuegos en cuatro grupos por su
naturaleza. Estos son:
Clase A: es aquel fuego que se produce a partir de materiales combustibles tales
como: madera, textiles, papel, caucho y algunos tipos de plástico.
Clase B: son aquellos que se producen a partir de líquidos inflamables y/o
combustibles, como por ejemplo: gases, grasas y otros tipos de plásticos.
Clase C: son los fuegos que se generan en equipos e instalaciones eléctricas.
Clase D: fuegos que se forman a partir de metales combustibles como magnesio,
sodio, titanio, potasio y circonio.
Ahora bien, para que el fuego pueda formarse deben existir los tres factores necesarios:
material combustible, oxígeno y el calor o temperatura de ignición. Si alguno de estos tres
llegase a ser eliminado, el fuego dejase de existir. El material combustible puede ser
35
cualquier material, ya sea en estado sólido, liquido o gaseoso que pueda ser oxidado. La
temperatura de ignición es la temperatura mínima a la cual una sustancia debe ser calentada
para que esta inicie combustión de manera sostenida, y por último, el oxígeno, es el
elemento oxidante. Todo lo mencionado anteriormente es conocido como triángulo de
fuego.
Una vez iniciado el fuego y generado un incendio, existen cuatro etapas en las cuales se
desarrolla este último. En una primera etapa, etapa latente, no existe la aparición de humo,
ni llama, ni calor apreciable; es cuando el conato de incendio se presenta en menor riesgo.
El fuego puede permanecer en esta etapa durante minutos u horas. En la etapa humeante, es
cuando se alcanza la producción de humo en el material; la combustión aumenta a un punto
donde el volumen y la masa total de partículas son visibles en forma de humo. De esta
manera el fuego puede permanecer durante segundos o minutos. En la tercera etapa, etapa
de llamas, se alcanza cuando existe una cantidad disponible de calor capaz de encender los
gases y partículas no quemadas. En el momento en que el fuego alcanza esta etapa, genera
energía para autosostenerse y aumentar en intensidad mientras el combustible y el oxígeno
estén en cantidades y a temperaturas apropiadas. En la última y cuarta etapa, es donde se
genera una gran cantidad de calor que sigue rápidamente por la aparición de las llamas. Al
momento en que el fuego alcance esta etapa, se producen los mayores daños y aumenta la
dificultad para extinguir pudiéndose hacer incontrolable.
Entendido todo lo mencionado anteriormente, un sistema de protección contra incendios
es un sistema que a su vez está diseñado para realizar tres acciones básicas: detectar,
alarmar y extinguir el fuego. Al mismo tiempo, cada acción está concebida como un
sistema individual al sistema total, de manera de garantizar la máxima protección y
confiabilidad. Por lo tanto, un sistema de protección contra incendios está conformado por
un sistema de detección, que a su vez posee un sistema de alarma, y un sistema de
extinción.
IV.3.4.1 Sistema de Detección de Incendio
El primer paso para responder a una emergencia contra incendio comienza por la
detección de los elementos del sistema. La selección y localización de los distintos
elementos que conforman al sistema son de gran importancia. El propósito por el cual se
36
diseña este sistema es para que logre informar con tiempo la presencia de un incendio, es
decir, cuando este se encuentre en su etapa inicial al encontrar evidencias de humo, calor,
llama o gases. Se puede lograr que, con un diseño de manera integral, se activen las alarmas
tan pronto como sean descubiertos los indicios de fuego.
IV.3.4.1.1 Detectores Manuales o Estaciones Manuales
Los detectores manuales son aquellos que utiliza una persona para dar alarma cuando
observe algún indicio de incendio o cuando ya vea uno formado. El más utilizado
actualmente son las estaciones manuales de alamar que están distribuidos y localizados
convenientemente bajo las exigencias de las normas venezolanas COVENIN, que son de
carácter obligatorio en todos los sistemas de detección de incendios. Estos dispositivos son
aquellos que inician la alarma cuando son accionados. Normalmente consisten en un
interruptor o contacto eléctrico mantenido que posee una palanca de disparo que está
protegida con un delgado vidrio de protección, el cual debe ser roto para accionar la
estación.
Según la norma venezolana COVENIN N°758, que tiene por nombre “Estación Manual
de alarma”, clasifica las estaciones manuales en dos tipos: estaciones manuales simples y
estaciones manual compuestas.
Las estaciones manuales simples son aquellas que al ser accionadas transmiten una señal
al tablero central de control para que se active la señal de alarma general contra incendio y,
las estaciones manuales compuestas, son las que al accionarse generan una señal previa
solo en el tablero central de control; estas poseen un dispositivo de acceso controlado, que
por lo general es una llave, que al confirmar la existencia de un incendio es accionada y
transmite la señal final para activar la alarma general. Esta llave está en manos del personal
encargado del edificio.
De acuerdo a la norma COVENIN N°758 debe existir una estación manual en cada piso
del edificio. Estas no deben abarcar más de 930 mˆ2 de superficie, deben estar situadas
cada 30 m de recorrido horizontal de las personas, deben estar en las vías de escape cerca
de las salidas de emergencia y debe haber una estación manual por cada zona del edificio.
En la norma también se puede ubicar que las estaciones manuales, cualquiera que sea el
tipo, deben ser instaladas en las paredes a una altura mínima de 1,15 m sobre el nivel del
37
piso y a una máxima de 1,50 m; en ambos casos debe estar empotradas y sobresalir 1,5 cm
de la pared.
IV.3.4.1.2 Detectores Automáticos
Son aquellos dispositivos que poseen sensores para la determinación de condiciones
ambientales no comunes que puedan ser causadas por la existencia de fuego. Algunas de
estas condiciones por lo general son la cantidad de calor generado, presencia de llama de
fuego en el lugar, presencia de humo o partículas mínimas, productos de combustión, etc.
Los diferentes tipos de detectores que se utilizaran en el diseño del sistema de detección de
incendios del taller de mantenimiento serán los detectores de calor de temperatura y
velocidad de incremento, los detectores de humo por ionización y los detectores infrarrojos.
Se utilizaran las normas venezolanas COVENIN para cada caso correspondiente.
En la norma COVENIN N° 1382: “Detectores térmicos o de Calor”; los detectores de
calor de temperatura y velocidad de incremento de temperatura es un tipo de detector
térmico que se activa cuando alcanza un valor predeterminado de temperatura o cuando la
velocidad de incremento de la temperatura del aire alrededor del dispositivo alcance cierto
valor también predeterminado. La acción de temperatura fija no puede ser ajustable,
normalmente los valores a los cuales son diseñados dichos sensores es de 57 °C. Es decir,
cuando se alcance la temperatura el sensor se activa y acciona la alarma de incendio. De la
misma forma, la acción de velocidad de incremento viene predeterminada con un valor de
operación 8,3 °C/minuto. Al momento en que se supere el incremento de temperatura por
unidad de tiempo el sensor disparara la señal de alarma activando el sistema de incendio y
tomando las acciones de emergencia.
El detector de humo por ionización, según la norma COVENIN N° 1443: “Detectores de
humo por ionización”, está formado por dos placas cargadas eléctricamente y posee una
pequeña cantidad controlada de material radiactivo que ioniza el aire entre las dos placas,
una vez que el humo entra al sensor, se combinan las moléculas de aire ionizado con las
partículas de humo, cambiando la intensidad de la corriente patrón lo que genera una
alarma de incendio. La respuesta de este tipo de sensores es más rápida con respecto a los
sensores de humo fotoeléctricos, ya que no solo se activa con partículas de humo más
38
ligero, sino que también se activa con las partículas invisibles al ojo humano que emite el
incendio en su etapa incipiente.
Por último, los detectores infrarrojos o detectores de llama, son sensibles a la radiación
infrarroja producida por la llama, siendo muy efectivos en los casos donde el fuego puede
entrar en la etapa de llamas rápidamente, sin producir tanto humo, como en sustancias
inflamables. Es uno de los detectores más rápidos que existen en la industria, ya que la
radiación se transmite a la velocidad de la luz. Por este motivo han sido diseñados para
aceptar la radiación con una frecuencia que está presente comúnmente en los fuegos, es
decir, entre 3 y 15 Hz; evitando falsas alarmas por la frecuencia de los tubos fluorescentes o
la luz solar. Para mejorar la confiabilidad de la señal de alarma, la radiación necesita una
duración mínima de algunos segundos para que el sistema de incendios y de alarma sea
activada.
IV.3.4.1.3 Sistema de Alarma
Es aquel que tiene por objetivo alertar a los ocupantes de cualquier edificio la presencia
de un incendio para que estos puedan evacuar la edificación de forma rápida y segura. La
alarma puede activarse manualmente o automáticamente, ya sea si fue activada por una
persona al accionar una estación manual o si fue activada por un detector automático o
sensor instalado. El sistema de alarma puede estar diseñado para que se emita una señal
audible en toda el área edificada o por zonas de la misma; el sistema puede accionar una
serie de campanas, sirenas, grabadoras con mensajes pregrabados, activar los sistemas de
extinción, controlar el humo y hasta notificar a los bomberos.
La norma venezolana COVENIN N° 823: “Guía instructiva sobre Sistemas de Detección,
Alarma y Extinción”, exige que el emisor general de alarma tiene que producir
repetidamente un sonido con tono ascendente, comenzando en 600 Hz y finalizando en
1100 Hz, esto con una duración de 2,6 segundos y en ciclos de tono con intervalos de 0,4
segundos; permitiendo una tolerancia máxima hasta de un 5%. El dispositivo de alarma
general consiste en un generador de tono, uno o varios amplificadores de salida que son los
altavoces por los cuales se difunde el sonido de alarma. También, según la norma
CONVENIN N° 1041: “Tablero Central de Control para Sistemas de Protección contra
incendios.”, indica que los dispositivos de alarma deben ser supervisados de manera tal que
39
cuando ocurra algún cortocircuito, puesta a tierra, desconexión o corte de línea, esto pueda
ser manifestado mediante una señal de avería.
Las cornetas deben ser instaladas en:
Cabinas de ascensores
Vestíbulos de ascensores
Comedores
Dentro de cada ambiente
En un área igual o mayor a 100 mˆ2
A una distancia máxima de 3 metros de cada salida.
Una vez haya sido instalado el sistema de alarma, este debe ser probado para asegurar que
todos los circuitos y componentes estén en correcto funcionamiento, que el nivel de sonido
sea lo suficiente para ser oído en cualquier punto de la zona y por último, en caso de que el
sistema cuente con él, que el mensaje de emergencia sea claro y entendible por todos.
IV.3.4.1.4 Zonificación
La zonificación es la división del área total a cubrir por el sistema de incendios con el
propósito de poder determinar la situación específica de una alarma y localizar lo más
rápido posible cualquier conato de incendio. No existen reglas para establecer el número de
zonas que deben existir en un sistema, solo se deben crear tantas zonas sean necesarias para
reducir el tiempo requerido para localizar donde se origina una alarma.
Existen algunas sugerencias para lograr la zonificación de cualquier superficie donde se
encuentre un sistema de alarma contra incendios, estas son:
El área máxima para una zona no debe ser mayor a 1860 mˆ2.
Cada nivel o piso de una edificación debe corresponder a una zona.
Las edificaciones que presenten subdivisiones, tales como alas separadas en un
mismo piso, deben ser divididos de tal manera que cada ala sea una zona separada.
Las áreas estructurales separadas deben ser correspondidas por zonas diferentes.
40
IV.3.4.1.5 Tablero Central de Detección y Alarma de Incendio
De acuerdo a la norma venezolana COVENIN N° 1041: “Tablero central de Detección y
Alarma de Incendio”, el tablero central de detección y alarma es un conjunto modular de
gabinetes que contiene un grupo de dispositivos eléctricos necesarios para supervisar,
recibir señales de los detectores automáticos y las estaciones manuales, y transmitir la señal
de alarma a aquellos dispositivos encargados de tomar acciones de extinción y prevención
de incendio.
Existe un número grande de fabricantes de estos gabinetes, lo que quiere decir que el
tamaño depende de ellos y del número de circuitos necesarios para efectuar las funciones
requeridas en cualquier emergencia. Además de utilizar los tableros para los circuitos
comunes, estos se pueden aprovechar para incluir dentro de ellos funciones como:
Seguridad y protección contra robo y atraco
Control de sistemas de ventilación y aire acondicionado
Control y supervisión de equipos y procesos
Supervisión de Personal
El tablero debe tener por norma dos fuentes de alimentación independientes de energía
eléctrica para operar bajo condiciones normales tal como la corriente alterna de la red de la
ciudad; o anormales, siendo un banco de baterías recargables libres de mantenimiento que
pueda sustituir la fuente principal para operar bajo condiciones normales por 24 horas. El
tablero de control debe estar diseñado de forma tal que no dependa de ninguna conexión a
tierra para operar normalmente.
El tablero debe estar ubicado en un lugar donde siempre este visible y bajo supervisión de
las personas encargadas al área.
IV.3.4.1.6 Cableado del Sistema de Detección y Alarma de Incendio
En los sistemas de detección y alarma de incendio se deben emplear cables solidos de
cobre calibre 18 o 16 AWG, siendo el más apropiado el calibre 18, con aislamiento
requerido para aguantar 600 Voltios utilizando aislamiento del tipo TF, a pesar de que el
Código Eléctrico Nacional también permite el uso de otros tipos de aislamientos como SF-
2, PF, PGF, etc.
41
Normalmente se utilizan 2 tipos de cableados: el cableado de 2 hilos y el cableado de 4
hilos. Se utilizara el cableado de 2 hilos por ser el más utilizada y el más económico. Este
tipo de cableado consiste de un lazo cerrado al cual se conecta una fuente de alimentación.
Cuando el circuito posee la alimentación adecuada de 24 Voltios en corriente continua, se
obtiene una corriente eléctrica de alrededor de 100 mA, la cual indica que el circuito se
encuentra en condición supervisora normal. Los sensores detectores de cualquier cambio de
condición normal conectados al circuito cerrado, cuando se activan, se produce un cambio
en el valor nominal de la corriente de supervisión de tal forma que un relé de alarma activa
la señal de alarma.
Una de las desventajas de tener un circuito de 2 hilos es que al existir una avería, no
podrá reportar una futura alarma si la estación manual o el detector se encuentran más allá
del punto de falla. De todas maneras, si se inicia una alarma por una estación manual o
detector localizado en un punto más cercano al punto de falla, se podría iniciar la alarma.
IV.3.4.1.7 Canalización para el cableado
El cableado del sistema de detección y alarma de incendio debe estar contenido dentro de
tuberías metálicas apropiadas. Ya sea un cableado de 2 hilos o de 4 hilos, existen dos tipos
de tuberías metálicas para uso eléctrico, estas son las tuberías EMT y Conduit. Las tuberías
metálicas EMT son aquellas que poseen pared delgada para ser embutidas dentro de las
obras civiles de la edificación o para montaje superficial. Este tipo de tuberías no permiten
roscas de modo que las uniones tubo-tubo o tubo-cajetín deben hacerse con anillos o
tornillos prisioneros. Por otro lado, las tuberías tipo Conduit son tubos metálicos
galvanizados de pared gruesa que permiten hacer rosca, motivo por el cual las uniones de
este tipo de tubo son a través de bocinas roscas o tuercas. Son los más adecuados para el
montaje superficial y a la intemperie. Las tuberías EMT serán las utilizadas en el diseño.
Dentro del Código Eléctrico Nacional se puede encontrar el número máximo de cables
que pueden llevar estos tipos de tuberías según el calibre del cable. En la siguiente tabla se
muestra una extracción de los datos más convenientes para hacer luego uso de ellos. Los
datos fueron extraídos de la Tabla C7, Continuación 5 “Número máximo de conductores o
cables de aparatos en Tubos Metálicos Flexibles y herméticos a los líquidos”, que se
encuentra en el anexo C del Código Eléctrico Nacional.
42
Tabla IV.1 Número máximo de Conductores o cables en tubos metálicos flexibles y
herméticos.
Conductores
Letras de
Tipo
Calibre
del
Cable
AWG
Designación métrica en mm y tamaño comercial en pulgadas
16 21 27 35 41 53
1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2
RFH-
1,RFHH-2,
TF, TFF,
XF, XFF.
18 14 24 39 69 90 147
IV.3.4.2 Sistema de Extinción
El sistema de extinción de incendio de cualquier edificación existente dependerá del tipo
de edificio y del riesgo que este posea. El diseño y la selección apropiada del mismo
permitirán proveer la mejor y más confiable protección para la estructura, personas y
equipos. Los sistemas de extinción automáticos pueden ser: húmedos, secos, de preacción,
de diluvio, gas, químicos, espuma y combinados.
IV.3.4.2.1 Mangueras de Incendio
Como muy bien lo explica la norma venezolana COVENIN 1331-01: “Sistema fijo de
extinción con agua con medio de impulsión propio”, consiste en un gabinete destinado a
alojar y proteger los equipos para el combate de incendios. Estos equipos son soporte para
la manguera, válvula de cierre manual, una manguera especial para el combate de incendio
totalmente equipada y una boquilla.
Para las edificaciones de Clase I, donde se toman en cuenta edificaciones industriales
como dice la norma, son aquellos que utilizan bocas de agua con válvulas de 38,1 mm (1 ½
pulg) de diámetro con sus respectivas mangueras de diámetro 38,1 mm conectadas y
colocadas en el portamangueras dentro del gabinete. Se debe recordar que la tubería del
sistema debe ser de acero que cumpla lo establecido en la norma, el caudal mínimo en una
43
boca de agua con manguera debe ser de 3,25 l/s y con la presión mínima de diseño debe ser
de 18 kgf/cmˆ2. Cabe destacar que cada manguera tiene una longitud de 15 o 30 metros de
largo.
El cajetín donde se localizara la manguera de incendios, debe ser metálica de color rojo.
El marco inferior debe estar a una altura no menos de 0.8 metros ni mayor de 1 metro. Es
importante resaltar que se podrá utilizar los gabinetes sin vidrio para mayor accesibilidad,
esto es solo para edificaciones industriales.
IV.3.4.2.2 Extintores portátiles
Son equipos portables que poseen en su interior un agente extinguidor que al ser
accionado lo expulsan bajo presión, permitiendo así, dirigirlo hacia el fuego para extinguir
al mismo. Existen dos tipos de extintores, los manuales y los extintores sobre ruedas. El
extintor manual es aquel que puede ser accionado por un operador, llevándolo suspendido
de la mano; el peso del mismo no debe exceder los 20 kg. Por otra parte, el extintor sobre
ruedas es aquel que está dotado de manguera, tobera de salida y ruedas para el
desplazamiento. Estos están regulado bajo la norma venezolana COVENIN N° 1040:
“Extintores Portátiles Generalidades”.
Esta misma norma indica que el agente extinguidor es la sustancia que se utiliza para
combatir el fuego, estos pueden ser agua, soda, acido, espuma, polvo químico, bióxido de
carbono, hidrocarburos halogenados, etc. Cada agente extinguidor posee un principio de
extinción y una aplicación determinada para cada tipo de incendio, así como lo podemos
observar en las tablas de clasificación de dicha norma.
Para lograr la mejor selección de los extintores, la norma COVENIN N° 1040
recomiendo realizar la selección según la clase de fuego que se puede formar. Para esto se
utilizara la Tabla H-1: “Selección del agente extinguidor según la clase de fuego para
extintores portátiles”, que se encuentra en el Apéndice H, que fue extraída de dicha norma.
La ubicación de los extintores portátiles debe ser de clara identificación y de fácil acceso,
sin objetos que lo obstaculicen. El lugar donde se ubique los extintores debe ser señalado de
color rojo, siendo así fácilmente identificable. La altura máxima que la parte superior del
extintor puede estar sobre el piso será de 1,30 metros; y la parte inferior del mismo no
44
puede quedar por debajo de 10 cm del piso, así como se muestra en la Figura IV.2. [14]
[16] [17]
Figura IV.2 Altura máxima y mínima para la ubicación de los extintores portátiles.
(Tomada de la Norma COVENIN N° 1040)
La norma COVENIN N° 1040 también define las distancias máximas en las cuales deben
estar ubicados los extintores portátiles y estas son, según la clase de fuego, las siguientes:
Tabla IV.2 Distancias máximas entre tipo de extintor y usuario.
Máxima distancia horizontal del extintor al usuario
Clase de Fuego Distancia [m]
A 20
B 15
C Entre 5 y 10
D 20
45
IV.4 Diseño de las Mesas de Trabajo
Para realizar el cálculo y diseño de las mesas de trabajo que estarán ubicadas en las
diferentes áreas dentro del taller de mantenimiento mecánico para Envasado, se utilizaran
una serie de conceptos básicos que lograran el correcto entendimiento de la teoría para el
diseño de vigas y elementos sometidos a esfuerzos por cargas estáticas, los cuales serán
presentados a continuación.
IV.4.1 Conceptos Básicos para el cálculo y diseño.
IV.4.1.1 Fuerza.
Es el resultado del contacto directo de un cuerpo contra la superficie de otro cuerpo. Estas
pueden estar distribuidas sobre el área de contacto entre los cuerpos; si esta área es pequeña
en comparación con el área total del cuerpo, la fuerza superficial puede ser idealizada como
una sola fuerza concentrada en un mismo punto sobre el cuerpo. También, si la carga o
fuerza superficial es aplicada a lo largo de un área estrecha, esta puede idealizarse como
una carga linealmente distribuida.
IV.4.1.2 Material prismático, isótropo y homogéneo.
Se dice que un material es prismático cuando posee todas sus secciones transversales
iguales, isótropo cuando las propiedades físicas y mecánicas son iguales en todas las
direcciones, y homogéneo cuando las propiedades físicas y mecánicas son las mismas a lo
largo de todo el volumen del material.
IV.4.1.3 Esfuerzo Normal.
Se define como la intensidad de la fuerza por unidad de área que se ejerce perpendicular a
la superficie. Si la fuerza intenta estirar el elemento de estudio, se denomina esfuerzo de
tensión, siendo esta positiva; en cambio, si trata de comprimir el elemento este se denomina
esfuerzo de compresión, tomándose como negativo.
IV.4.1.4 Esfuerzo Cortante.
Se define como la intensidad de la fuerza por unidad de área que actúa tangente a la
superficie del cuerpo. Sera positiva si es un esfuerzo a tracción y negativa si es un esfuerzo
a compresión.
46
IV.4.1.5 Esfuerzo Permisible.
Es aquel cuyo valor restringe el esfuerzo que puede soportar un elemento, a pesar de que
este sea menor al valor que pueda soportar plenamente. Este valor es necesario para
garantizar la seguridad del diseño al tener en cuenta las imperfecciones del material, la
posibilidad de someter el elemento a una carga mayor a la que fue diseñada y otras posibles
variables que no se pueden prever.
Por esta misma razón es utilizado un número conocido como “Factor de Seguridad (F.S)”,
donde se puede observar la relación entre la carga de falla y la carga permisible en el
elemento.
𝐹. 𝑆. =𝑃𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎
𝑃𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 IV.9 (Tomada del Hibbeler; “Mecánica de Materiales” 8va Edición)
F.S es un valor numérico que siempre es mayor a la unidad pero no existe un valor
específico para cada aplicación. Es un valor que queda al criterio del diseñador y según la
precisión de los cálculos realizados.
IV.4.1.6 Hiperestático
Cuando una viga se encuentra en condiciones hiperestáticas las ecuaciones de equilibrio
estático no pueden determinar los valores de las fuerzas a las que se encuentra sometida.
Con dichas ecuaciones solo se pueden determinar hasta tres fuerzas incógnitas
simultáneamente. Cuando se desea resolver un número mayor, es necesario hacer uso de
otras ecuaciones como aquellas resultantes del método de pendiente y desplazamiento por
integración.
A partir de estos conceptos, se inicia el estudio de la teoría relacionada con el diseño de
vigas y elementos sometidos a esfuerzos por cargas estáticas, los cuales se utilizaran en el
diseño de las mesas de trabajo del taller de mantenimiento mecánico.
IV.4.2 Diseño de Vigas
Para lograr determinar la geometría de los elementos que conformaran las mesas de
trabajo es preciso conocer una serie de conceptos relacionados con el diseño de vigas y
47
elementos sometidos a carga estática que originan un estado de esfuerzos dentro del
material.
IV.4.2.1 Esfuerzo por Carga Axial
En el momento en que se aplica axialmente una fuerza sobre un elemento prismático
recto homogéneo, ocurre una distribución de esfuerzos uniformes en dirección normal
sobre el area de sección transversal del elemento. La magnitud de este esfuerzo viene dado
por la siguiente expresión:
𝜎 = 𝑃/𝐴 IV.10 (Tomada del Hibbeler; “Mecánica de Materiales” 8va Edición)
donde:
σ: Magnitud del esfuerzo
P: Fuerza aplicada axialmente sobre el elemento
A: Área de la sección transversal del elemento.
IV.4.2.2 Esfuerzo por Flexión
Los esfuerzos por Flexión resultan de la acción del momento interno producto de las
cargas aplicadas al elemento. El momento de flexión es positivo cuando al momento de la
deformación las fibras del material en la parte superior se comprimen y las inferiores se
alargan; es negativo cuando ocurre el caso contrario. Debido a la iteración de signo en el
esfuerzo, existe un eje ubicado a lo largo del elemento donde no existe deformación alguna,
denominado “eje neutro”.
El valor del esfuerzo por flexión en un elemento recto prismático puede ser obtenido por
la siguiente expresión:
𝜎 = (−𝑀. 𝑦)/𝐼 IV.11 (Tomada del Hibbeler; “Mecánica de Materiales” 8va Edición)
donde:
M: Momento interno flexionante
48
y: Distancia medida perpendicularmente desde el eje neutro a la fibra donde se requiere
conocer el esfuerzo
I: Momento de Inercia de la sección transversal medido respecto al eje neutro.
IV.4.2.4 Deflexión de Vigas
En determinadas ocasiones es necesario conocer el desplazamiento de una viga sometida
a cargas para mantenerla dentro de un parámetro seguro de valores. Existen dos métodos
para calcular el desplazamiento, estos son:
Pendiente y desplazamiento por integración
Pendiente y desplazamiento por el método de área-momento.
En esta ocasión se utilizara el método de pendiente y desplazamiento por integración, el
cual establece una relación entre la curva elástica y el momento flexionante interno de la
viga, tal como se muestra en la siguiente expresión:
𝐸. 𝐼. (𝜑2𝑣
𝜑𝑥2) = 𝑀(𝑥) IV.12 (Tomada del Hibbeler; “Mecánica de Materiales” 8va Edición)
donde:
E: Modulo de elasticidad del material
I: Momento de Inercia
v: Deflexión de la viga
M: Momento Interno Flexionante
Para obtener la función que representa la curvatura o desplazamiento de la viga se debe
integrar dos veces la expresión anterior y resolver las constantes con las condiciones de
borde. Si llegasen a existir fuerzas concentradas en un punto, cargas distribuidas sobre un
área estrecha o momentos flectores, la viga tiene que dividirse en tramos donde la curva del
momento no varié y cada uno tendrá una ecuación diferente. Se debe recordar que las
constantes de integración se resuelven con las condiciones de continuidad entre las
ecuaciones y las condiciones de soporte. [18]
49
IV.5 SAP
Es un sistema informático cuyas siglas representan “Systems applications Products in
Data Processing”, este contiene numerosos módulos integrados donde se abarcan todos los
aspectos necesarios para la gestión empresarial. Es desarrollado con el objetivo de cumplir
las necesidades de las diferentes organizaciones que buscan permanentemente una mayor
eficiencia y eficacia, siendo el único sistema que apoya todas las áreas en una escala global,
sustituyendo sistemas independientes por un solo sistema modular.
Cada módulo es totalmente compatible para trabajar con otro módulo de forma tal que
uno pueda realizar una función diferente y al mismo tiempo estén integrados totalmente
proporcionando una compatibilidad a lo largo de todas las funciones de la Empresa.
IV.5.1 Modulo SAP/PM
Es un módulo de SAP que consiste en un software empresarial estándar que puede
personalizarse para que se ajuste a las instalaciones individuales de cada compañía de
forma tal que se abarque todo aquello relacionado con el mantenimiento de una planta. Este
se enfoca en las instalaciones de producción y almacenamiento de la empresa que requiera
una gestión de mantenimiento.
El modulo PM permite incluir un número ilimitado de niveles de estructuras con el fin de
que se pueda describir la pieza o equipo que se desee mantener. La estructura está
compuesta por ubicaciones técnicas que son elementos de una estructura técnica las cuales
puedes ser descrita según su función, el proceso que realizan o el espacio físico donde se
ubican. Estas se manejan de manera independiente, de manera que se pueda gestionar el
mantenimiento de un objeto específico y evaluar y llevar registro de las actividades de
mantenimiento realizadas al objeto, pudiendo obtener estadísticas particulares del mismo.
IV.5.1.1 Notificaciones
Al momento de presentarse alguna avería excepcional que requiera una acción inmediata,
se puede incluir notificaciones de mantenimiento que faciliten la ubicación funcional de la
pieza o equipo que presente un problema. De esta forma, si ocurriese un error sin conocer el
lugar de ocurrencia, con SAP/PM, se puede determinar el área donde se cree pudo haber
50
sido lugar del error, abriendo una variedad de opciones para definir parámetros de búsqueda
hasta lograr localizar el objeto.
IV.5.1.2 Órdenes de Mantenimiento
Para lograr el control de cualquier actividad de mantenimiento se debe tener una orden
donde se especifique el tipo de orden, objetivo de la misma, tiempos de ejecución y
recursos que deben utilizarse. Existen tres tipos de órdenes de mantenimiento: aquellas que
arroja el programa de forma automática para fechas pre-establecidas con una descripción
previa del objetivo del mantenimiento, las que son creadas por medio de notificaciones de
mantenimiento y las no planificadas, que surgen como consecuencia de las fallas
imprevistas en el funcionamiento. Lo fundamental de las ordenes de mantenimiento es que
deben estar referidas a un objeto técnico de manera que el historial de tareas y el costo
puedan ser registrados para cada uno de ellos.
IV.5.2 Modulo SAP/MM
El modulo SAP/MM es el modulo Maestro de Materiales, este abarca toda la información
sobre los materiales que una compañía suministra, fabrica, almacena y vende. Consiste en
la fuente principal de los datos específicos de los materiales que se almacenan en registros
maestros de materiales, permitiendo gestionar cualquier material que se almacena a través
de los datos clasificados según criterios previamente establecidos. [19]
51
CAPITULO V
MARCO METODOLOGICO
Dentro del siguiente capítulo se describirán los métodos y procedimientos empleados para
resolver el problema planteado y cumplir con los objetivos del proyecto. Este se pudo
realizar en cuatro diferentes fases, donde cada fase tenía un objetivo específico; estas son:
(I) conocer acerca de los diferentes procesos que se llevan a cabo para la elaboración de
bebidas en las plantas cerveceras, conocer la situación actual de los talleres de
mantenimiento mecánico que pertenecen al área de envasado y recopilar información de los
distintos planes de mantenimiento que se realizan a los equipos y elementos de máquina;
(II) investigar y conocer acerca de las distintas normas nacionales e internacionales sobre la
ocupación de espacios de trabajo, sobre diseño de los diferentes sistemas básicos, normas
para la prevención y extinción de incendios y normas dedicadas a la ergonomía en los
puestos de trabajo; (III) realizar propuestas conceptuales evaluando la factibilidad y
desarrollando esquemas para las distintas áreas que conformaran el taller; diseño
esquemático de los sistemas de agua, aire, ventilación e incendios, además de seleccionar o
diseñar las herramientas o equipos de trabajo que formaran parte del taller; y por último,
(IV) lograr el dimensionamiento y estructuración del taller de mantenimiento mecánico
junto a la elaboración de los esquemas de distribución final del mismo, y realizar la debida
codificación de las herramientas seleccionadas en SAP para ser añadidas en las estructuras
de las plantas cerveceras del país.
V.1 Fase I
Durante la primera semana del proyecto se investigó acerco de los diferentes procesos
que se realizan en la elaboración de bebidas dentro de las plantas cerveceras para crear una
52
base de conocimientos mínimos al momentos de realizar las visitas a las plantas. Esto se
logró gracias a la información disponible dentro del portal de Empresas Polar, de único
acceso dentro de las instalaciones de la misma.
Realizando la búsqueda de distintos documentos dentro del portal, se encontró una
carpeta que contenía toda la información mínima necesaria para el entendimiento de los
macroprocesos que se realizan en la elaboración de cerveza, desde el momento en que los
granos de cebada malteada caen en las tolvas hasta el apilamiento de gaveras de cervezas
llenas para la distribución de las mismas en todo el territorio nacional. A partir de toda la
información recopilada se logró realizar el Capítulo III del presente informe para el mejor
entendimiento del proceso de envasado de Cervecería Polar.
Una vez entendido el proceso de elaboración de la cerveza, haciendo hincapié en todo lo
relacionado con el proceso de envasado, se coordinaron diferentes visitas a distintas plantas
cerveceras y de refresco, con el fin de poder observar y tomar nota de los talleres de
mantenimiento mecánico existentes dentro de cada una.
Se lograron realizar tres visitas durante el proyecto. La primera visita guiada fue en la
Planta Los Cortijos ubicada en Caracas, la segunda se realizó en las instalaciones de
Metalgráfica, donde se realizan todas las gaveras y chapas para el negocio de cerveza de
Empresas Polar, ubicada en la Zona Industrial de Valencia, Estado Carabobo; y por último,
la tercera visita fue realizada en la Planta de Refrescos de Villa de Cura, ubicada dentro del
Estado Aragua.
En cada una de las visitas realizadas se recorrió por completo las instalaciones de las
plantas de la mano de los técnicos especialistas en tareas de mantenimiento. Durante todo el
recorrido se observó una gran variedad de equipos y maquinas que sirven para la
elaboración de las distintas bebidas de Empresas Polar, observando la gran importancia de
cumplir con los planes de mantenimiento y de tener un espacio destinado a la ejecución de
estos. Durante el tiempo de visita, se tuvo la oportunidad de observar el estado de los
talleres de mantenimiento, las condiciones en las que están, ubicando las necesidades para
lograr cumplir con ellas. Se logró tomar una gran documentación de las necesidades gracias
a las charlas que se tuvieron con los diferentes técnicos especialistas, pudiendo de esta
forma tomar nota para satisfacer los requerimientos de los mismos.
53
El siguiente paso dentro de esta primera fase, después de conocer el proceso de
elaboración de cervezas y de observar las necesidades de los talleres de mantenimiento
mecánico existentes; consistió en realizar una investigación para conocer los diferentes
fabricantes de las máquinas instaladas en las líneas de envasado, recopilando información
de los planes de mantenimiento mecánico que se realizan a éstos y a sus distintos elementos
para tener una imagen mental del espacio y herramientas que se necesitarían dentro de los
talleres. Esto se pudo lograr gracias al sistema SAP, que haciendo uso de la transacción
“IH01” denominada: “Representación de estructura para la ubicación técnica”, se logró la
ubicación de los fabricantes y planes de mantenimiento de los equipos de las distintas
plantas cerveceras de Empresas Polar, haciendo uso de los siguientes pasos como en el
ejemplo a continuación:
1. Haciendo uso del Sistema SAP a través de la ventana de fácil acceso, se ingresó a
la transacción IH01 copiando las siglas en el buscador y haciendo click en el
check color verde señalado en la siguiente figura a continuación:
Figura V.1 Ingreso a la transacción IH01 del Sistema SAP.
54
Figura V.2 Transacción IH01: Representación de estructura para ubicación técnica.
2. Una vez abierto la ventana de la transacción IH01 se debe seleccionar todos los
ítems de la ventana “Explosión” para poder observar cada de ellos, descartando la
opción de “Objetos Borrados” ya que no es de nuestro interés, para que
finalmente hagamos click en el reloj de la esquina superior izquierda, sin olvidar
copiar la ubicación técnica de nuestro interés, siendo nuestro ejemplo la ubicación
PC01 de “Planta Cervecera Los Cortijos”, tal como se muestra en la siguiente
imagen.
55
FiguraV.3 Selección de todos los ítems del cuadro “Explosión”.
Figura V.4 Ubicación Técnica de PC01 dentro de transacción IH01.
3. Estando dentro de la estructura de la ubicación técnica deseada, PC01, podemos
observar los diferentes niveles que posee esta misma. Así mismo podemos
observar la ubicación de nuestro interés: ENVASADO; de modo que haciendo
click en el, obtenemos:
56
Figura V.5 Niveles de estructura de Envasado en PC01.
En la Figura V.5 podemos observar los diferentes subniveles dentro de Envasado,
encontrando cada una de las líneas existentes de envasado dentro de Planta Los Cortijos,
los talleres, las edificaciones, las sub-estaciones y los sistemas auxiliares. A partir de aquí
se puede conocer cada uno de los equipos y planes de mantenimiento que posee el área de
Envasado de cualquiera de las plantas conociendo su ubicación técnica como anteriormente
se mostró.
4. Haciendo click en “Línea 1” se puede observar cada una de las actividades que se
ejecutan dentro de la línea. Así como se muestra a continuación:
57
Figura V.6 Actividades que se realizan en Línea 1 de Planta Los Cortijos.
5. Ahora bien, haciendo click en cualquiera de las actividades que se deseen
conocer, que en nuestro caso será la “Despaletizado de Cajas”, se obtiene los
equipos que conforman esta actividad, tal y como se muestra en la siguiente
Figura:
Figura V.7 Sub-Conjuntos de la actividad “Despaletizado de Cajas”, incluyendo los
equipos.
58
6. Haciendo doble click en el nombre del equipo que realiza la actividad, se podrán
observar los datos generales del mismo, tal como fabricante, año y mes de
construido, modelo o denominación/tipo, entre otras cosas como se observa en la
siguiente Figura.
Figura V.8 Datos generales de la Despaletizadora de Línea 1.
7. Estando en la ubicación de Datos Generales del equipo, haciendo uso del menú de
SAP, se selecciona la opción Sistema, Visualizar, Planes de Mantenimiento, para
que de esta forma se observen cada uno de los planes de mantenimiento que deben
ser cumplidos para el equipo, obteniendo:
59
Figura V.9 Planes de Mantenimiento para la Despaletizadora de Línea 1, Planta Los
Cortijos.
8. Como último paso, para poder conocer las actividades de cada uno de los planes
de mantenimiento se debe seleccionar el plan que se desee conocer y se debe
hacer click en el lente, que se muestra en la figura anterior, para poder observar el
texto explicativo del plan de mantenimiento.
V.2 Fase II
Luego de haber transcurrido las primeras cuatro semanas de la pasantía, se dio inicio a la
ubicación y conocimiento de normas que se utilizarían para la creación de las distintas
propuestas para el taller modelo de mantenimiento mecánico.
Para una mejor organización a la hora de realizar la investigación de las diferentes
normas que se utilizarían para la creación del taller, se dividió la búsqueda en cuatro
bloques. Un primer bloque consistió en la búsqueda de todas aquellas normas que harían
falta para realizar la correcta distribución espacial de las distintas áreas que conformarían el
taller modelo de mantenimiento mecánico; esta búsqueda tuvo una duración de
aproximadamente una semana. Un segundo bloque seria realizado para la investigación de
las normas para la ocupación de espacios de trabajo, cuya duración también fue de una
semana. El tercer bloque de búsqueda, cuya duración fue de una semana, se realizó para
conocer las diferentes normas para el diseño de los distintos sistemas de servicios que se
utilizarían dentro del taller, como lo son el sistema de agua, de aire, de ventilación y el
60
sistema de incendios. Por último, se realizó un cuarto bloque de investigación para la
revisión de las normas actuales de los talleres de mantenimiento de las plantas de bebidas a
través del portal de Empresas Polar, que tuvo una duración aproximadamente de dos
semanas.
V.3 Fase III
Esta fase se dio inicio a dos semanas antes de haber cumplido los tres meses de iniciado
el proyecto. Una vez conocido el proceso de envasado, desde la despaletizadora de gaveras
vacías hasta la paletizadora de gaveras para la distribución de cerveza y conocido todas las
normas necesarias para el diseño de un taller de mantenimiento mecánico, se procedió a
realizar numerosas propuestas conceptuales, tanto como para la distribución de las
diferentes áreas que conformarían el taller modelo, como para la organización interna de
estas mismas.
Todas las propuestas se realizaron para dar la distribución más adecuada al taller modelo,
cumpliendo con los requerimientos de tener dentro del taller un área de soldadura,
lubricación, limpieza industrial, manejo de chatarra, pintura, almacén transitorio, área para
el resguardo de los equipos móviles, banco de prueba y fabricación mecánica. Estas fueron
realizadas en hojas blancas de reciclaje y lápiz, con el fin de que al momento de conversar
para la aceptación de las mismas con los técnicos especialistas y con el tutor industrial, se
pudieran realizar cambios y anotaciones de manera de que existiera un registro de los
cambios que se realizarían. Para cumplir con los requerimientos de distribución de los
técnicos especialistas se realizaron alrededor de 15 (quince) diseños diferentes, de donde se
obtuvo una propuesta que solo amerito pequeños cambios para ser la aceptada por todos.
Teniendo la propuesta para la distribución de las áreas dentro del taller modelo de
mantenimiento mecánico se dio inicio a la organización y distribución de las herramientas y
equipos dentro de cada área, pero para lograr esto se debía conocer cuáles eran las
herramientas que se utilizarían dentro del taller, por esta misma razón se realizó la
selección de todas las herramientas que se utilizarían dentro de cada área, esto con el fin de
poder realizar la mejor organización de las áreas.
Para la selección de las herramientas se invitó a tres especialistas para una reunión de dos
días consecutivos, únicamente para realizar el inventario más eficiente de las herramientas
61
necesarias para los diferentes planes de mantenimiento. En esta oportunidad se contó con la
asistencia del Sr. Esteban Márquez, Superintendente de Mantenimiento en Planta Modelo,
Estado Zulia; con el Especialista en Lubricación de Planta San Pedro, el Sr. Antonio Franco
y por último, con el Superintendente de Mantenimiento de Planta San Joaquín, Estado
Carabobo, el Sr. Jean Pierre.
La reunión a pesar de que solo fuese para la selección de las herramientas mínimas que
debería tener el taller modelo, sirvió para dar a conocer el proyecto y hacer mejoras de la
distribución de las áreas dentro del taller como ya se había realizado, además de definir
cuáles eran los servicios básicos que cada área necesitaría para el cumplimiento de los
planes de mantenimiento.
Una vez obtenida la distribución de las distintas áreas dentro del taller, conocida las
herramientas y equipos necesarios para realizar de forma eficiente los planes de
mantenimiento, realizado la organización de las áreas internas y definido los servicios que
cada área debería tener; se realizó el diseño esquemático de los sistemas que tendría el
taller, definiendo las diferentes tomas de aire, de agua, puntos para la ventilación del lugar
y la ubicación de los detectores del sistema de prevención de incendios.
V.4 Fase IV
En esta última fase del proyecto, se realizó el dimensionamiento del taller modelo y sus
áreas, el cual se realizó según las herramientas y equipos que estarían dentro de cada área,
teniendo en cuenta el espacio para la conducción de los montacargas, el espacio para las
mesas de trabajo que se diseñaran y los diferentes estantes que existirán en él. Una vez
obtenido el dimensionamiento final del taller modelo y sus áreas, presentado y aceptado
ante los especialistas y tutor industrial; se realizó el diseño de los distintos sistemas básicos
dentro del taller para luego realizar los planos de cada uno de ellos, incluyendo la
distribución del taller.
V.4.1 Sistema de Agua
Para realizar el cálculo del sistema de agua para el taller y las áreas internas del mismo, se
definieron las posiciones exactas de cada toma de agua, los caudales y las presiones de las
mismas, las cuales fueron proporcionadas por la Gerencia de Servicios de Planta Los
62
Cortijos, tomando en cuenta que estos valores son estándares dentro de las plantas
cerveceras de Empresas Polar.
Tabla V.1 Caudales y Presiones según el tipo de toma.
Tipo de Toma Caudal [m^3/s] Presión [KPa]
Lavabo Industrial 2x10^-4 70
Ducha para Emergencia 5x10^-4 60
Es también importante conocer que el caudal que se maneja en las plantas cerveceras de
empresas polar es de 4x10^-3 m^3/s y la presión del sistema de agua es de 600 KPa, ya que
el sistema de tuberías de agua que se diseñara no tendrá la necesidad de tener una bomba
propia, sino que se conectara al sistema de la misma planta; por lo tanto solo se calculara
las pérdidas de las tuberías del sistema de agua del taller modelo y no se seleccionara una
bomba.
A partir de esto, conociendo las longitudes de cada tubería, se procedió a realizar el
cálculo de pérdidas por fricción de todo el sistema. Para esto se escogió la ruta más larga de
todo el sistema, de tal forma de que si las pérdidas de este tramo son menores a la presión
del sistema de agua de las plantas, el taller contara con un suministro adecuado de agua.
Ahora bien, para hallar las perdidas por fricción de las tuberías, incluyendo las perdidas
por los componentes del sistema, se definió como velocidad del flujo de agua a través de
las tuberías 1,3 m/s; siendo esta un valor intermedio para los sistemas de agua en industrias,
que será constante para todo el sistema del taller modelo. También se definió el tipo de
material del cual estarán formadas las tuberías, que será de acero galvanizado, cuyo
coeficiente de rugosidad es de 0,15 mm. Seguido a esto, se definieron las propiedades
físicas del agua a una temperatura de 20 C, obteniendo de esta manera una viscosidad
dinámica del agua 1,0028x10^-3 Pa.s y una densidad de 998,2 Kg/m^3.
El siguiente paso, después de definir todas las constantes para el diseño del sistema de
tuberías de agua, es definir los diámetros de cada tramo de tubería, el cual se hallara con la
velocidad de diseño establecida previamente y el flujo total de agua propio del tramo de
63
tubería. Como se sabe, Q= V.A, siendo Q el caudal a través de la tubería, V la velocidad del
agua a través de la tubería y A el área transversal de la tubería. Despejando de la última
ecuación el valor de A, obtenemos: A=Q/V. Ahora bien, como el valor del área transversal
es la de un circulo, y el área de un circular según el diámetro es Ao= π.D^2/4, donde D es
el diámetro de la tubería; se igualan ambos valores para obtener de esta forma el diámetro
de la tubería de cada tramo. Esto es:
𝐴 =𝑄
𝑉=
𝜋.𝐷2
4= 𝐴𝑜 V. 1
despejando “D” de la ecuación anterior:
𝐷 = √4.𝑄
𝜋.𝑉 V.2
Obtenido los diámetros de tuberías de cada tramo, se procede a realizar el cálculo del
Número de Reynolds para cada tramo. Como se sabe, el Numero de Reynolds está definido
como: Re= (ρ.V.D)/µ, donde “ρ” es la densidad del fluido, “V” la velocidad del fluido, “D”
el diámetro de la tubería y µ la viscosidad dinámica del fluido. El Número de Reynolds
varía en cada tramo por los diferentes diámetros de tuberías de cada tramo, es decir que
existirá un Número de Reynolds asociado a cada tramo de tubería existente.
Paso siguiente al cálculo del Número de Reynolds es el cálculo del factor de fricción de
Moody “f”, el cual se puede realizar a través del Diagrama de Moody, pero que durante este
proyecto se calculara con la expresión explicita, la cual se define como:
𝑓 = 0.0055. [1 + (2000𝜀
𝐷+
10ˆ6
𝑅𝑒) ˆ
1
3]. IV.3
Con los valores de los diámetros de las tuberías, los números Reynolds de cada tramo y el
factor de fricción de los mismos, se puede calcular la perdida por fricción de cada una de
las tuberías. Esta pérdida de altura, “hl”, depende específicamente de la longitud de las
tuberías y del caudal de las mismas. Es decir, para cada tubería se calcula la perdida de
altura en mca (metros de columna de agua) con la siguiente expresión:
ℎ𝑙 =(8.𝑓.𝐿).𝑄ˆ(2)
(𝜋ˆ2.𝑔.𝐷ˆ5) V.3
64
donde L es la longitud del tramo de tubería en metros, f el factor de fricción de la tubería, Q
el caudal de la tubería en m^3/s, “D” el diámetro de la tubería medido en metros y g, la
aceleración de la gravedad cuyo valor tomado fue de 9,81 m/s^2.
Obtenidas las pérdidas de altura de cada uno de los tramos del sistema de tuberías, se
prosigue a calcular las pérdidas de altura generadas por los componentes del sistema, ya
sean codos, tés, estrechamientos o válvulas. Para este caso particular, la expresión para la
perdida de altura por componentes es la siguiente:
ℎ𝑙 = 𝐾𝑉2/2𝑔, IV.4
donde, K es el coeficiente de pérdida del componente, cuyos valores ya han sido
determinados experimentalmente y tabulados para el uso de ellos; V, la velocidad del flujo
a través de la tubería y g, la aceleración de la gravedad. Los valores de K se tomaron de las
tablas del Apéndice A.
Una vez calculadas todas las pérdidas de altura de los componentes del sistema de
tuberías, se realiza la sumatoria de todas las perdidas y se compara con la presión del
sistema de tuberías de planta para observar si el sistema es capaz de vencer las pérdidas del
sistema del taller modelo.
V.4.2 Sistema de Aire Comprimido
Debido a que el mercado de los sistemas de aire comprimido se maneja en unidades
inglesas, los cálculos que se harán en esta parte serán expresados con dichas unidades.
Utilizar el sistema de unidades internacional resulta poco conveniente para este caso.
Para comenzar se debe escoger la ruta más larga que debe recorrer el aire, recordando que
las pérdidas por fricción no deben ser mayores a 5 psi. Las pérdidas locales por los
accesorios del sistema se calcularan por el método de longitud equivalente; los valores de
la longitud equivalente se encuentran tabulados para una gran variedad de accesorios y
diámetros de tubería. Esta tabla se encuentra ubicada en el Apéndice C identificada como
Tabla C-1.
Conociendo la longitud equivalente de cada accesorio del sistema, se suman cada una de
ellas a la longitud total del tramo de tubería. De tal forma que conociendo la longitud total
65
equivalente del sistema completo, el diámetro de la tubería, que en todos los casos se
escogerá de 3/4", y el caudal del sistema, se halla el factor de fricción leído de las tablas
que se encuentran en el Apéndice B según el valor estándar de presión del sistema de aire.
El factor de fricción escogido debe ser multiplicado por la longitud total equivalente del
sistema y divido entre 1000, para poder conocer las pérdidas por fricción del sistema total;
verificando que no sobrepase los 5 psi.
El caudal del sistema debe ser seleccionado según el caudal máximo necesario de
cualquiera de las herramientas o equipos que se conectaran a la línea. De forma que se
cumpla con el caudal de cada una de las herramientas. Lo mismo ocurre con la presión, se
utilizara la presión máxima que pueda soportar el equipo que menos soporte.
Ejemplo del cálculo:
- Con un diámetro de tubería de ¾”, un sistema de aire que posee dos codos de 90 grados y
una te, cuyas longitudes equivalente son 0,82 pies y 2,06 pies respectivamente; y una
longitud de tubería total de 100 pies donde se manejara un caudal de 25 CFM a 100 psi,
cuyo factor de fricción es 6,455/1000 psi/pies (Leído de Tabla). La perdida por fricción de
todo el sistema es la siguiente:
Diámetro seleccionado para la tubería: ¾”
Componentes del sistema: 2 codos de 90 grados y una te.
Longitud equivalente de cada codo: 0,82 pies.
Longitud equivalente de la te: 2,06 pies
Longitud de la ruta a estudiar: 100 pies.
Longitud equivalente total: 2*0,82 pies+ 2,06 pies+ 100 pies= 103,7 pies
Factor de presión @25 CFM, 100 psi: 6,455/1000 psi/pies
Perdida por Fricción de la tubería equivalente: 103,7 pies* 6,455/1000 psi/pies= 0,6693 psi.
Cabe destacar que el sistema de aire comprimido será una extensión del sistema de aire
comprimido central, es decir, no será independiente. Las líneas de aire comprimido de las
plantas cerveceras de Empresas Polar manejan una presión de 100 psi (aproximadamente 7
bares), por lo tanto se comparara el valor de las perdidas contra el sistema central.
66
V.4.3 Sistema de ventilación mecánica.
Para el cálculo del sistema de ventilación mecánica del taller modelo de mantenimiento
mecánico, se realizó el cálculo de los caudales estándares por el método de cambios por
hora. En un primer instante se asignó a cada área un número de cambios de volúmenes por
hora, que con el volumen total del área, se calculó el caudal que debía ser extraído o en su
defecto inyectado, tal como se muestra a continuación:
Cambios por hora: 5 c/h Volumen total: 35 m^3 Caudal de extracción o inyección:
51
ℎ. 35𝑚3 = 175 𝑚3/ℎ
Una vez conocidos los caudales estándares de cada una de las áreas que conformaran el
taller de mantenimiento mecánico, se realizó el dimensionamiento de los ductos. En un
primer paso se realizó el trazado de los ductos que conformarían el sistema de ventilación,
indicando cada elemento terminal del sistema y el caudal de aire que estos transportarían.
Asumiendo una velocidad de transporte de 2200 pies por minuto (ppm) para el diseño,
siguiendo el método de igual fricción y haciendo uso del ábaco de Darcy-Weisbach, con el
tramo que transporta el mayor caudal de aire se inicia el dimensionamiento; de forma tal
que con el caudal máximo de aire y la velocidad de transporte seleccionada, haciendo uso
del ábaco donde se interceptan ambas rectas, se lee la dimensión circular del ducto y el
coeficiente unitario de fricción. Para el resto del sistema se mantienen constante el
coeficiente unitario de fricción, el cual se interceptara con el caudal de los tramos del
sistema de ventilación, hallando de forma sencilla la dimensión circular de cada uno de
ellos.
Como los ductos circulares deben ser cambiados a ductos rectangulares por el espacio
ocupado por estos, se hizo uso de tablas donde ya están calculados el equivalente de los
lados de la sección rectangular a partir del diámetro obtenido. Dando como resultado el
dimensionamiento rectangular de los ductos por cada tramo del ducto según el caudal que
transportan.
67
Dimensionado todo el sistema, se procedió al cálculo de las pérdidas de carga o caídas de
presión para seleccionar los ventiladores correctos. La pérdida de presión a causa de la
fricción de aire se calculó fácilmente mediante el uso de la fórmula de Darcy-Weisbach
haciendo uso del ábaco. Como el factor de fricción se mantendrá constante, sabiendo que
sus unidades son pca por cada 100 pies de longitud, la pérdida de carga por fricción de un
tramo del ducto será el resultado de multiplicar la longitud real del tramo, en pies de
longitud, por el factor unitario de fricción leído del ábaco.
Para el cálculo de las perdidas dinámicas generadas por las reducciones y codos, se utilizó
el método de longitud equivalente. Para el cálculo de la longitud equivalente de cada
accesorio se utilizaran las tablas del Apéndice G, las cuales proponen una longitud
equivalente en pies que puede sustituir al accesorio. Con este método, el cálculo de las
pérdidas de carga por accesorios se simplifico, logrando que se sume la longitud real de
cada tramo y las longitudes equivalentes de cada accesorio para obtener la longitud total
equivalente del sistema para luego ser multiplicado por el factor unitario de fricción,
obteniendo como resultado la perdida de presión del sistema. Para obtener el caudal real de
los sistemas se utilizara un factor de seguridad del 30% por encima del caudal estándar
debido a que las condiciones donde se ubican estos talleres no cumplen con las condiciones
ambientales estándar.
Conociendo la pérdida de presión del sistema y el caudal real, se procedió a realizar la
selección del ventilador que cumpla con las necesidades del sistema diseñado. Cabe
destacar que para las reducciones se utilizó un ángulo de 15 grados en la pendiente de los
lados de la sección rectangular.
Todos los pasos descritos anteriormente se realizaron en cada uno de los sistemas y líneas
de ventilación.
V.4.4 Sistema de Incendios.
Para el diseño del sistema de protección contra incendios, el primer paso que se realizo
fue identificar los tipos de fuegos posibles que pudieran ocurrir dentro de las distintas áreas
del taller modelo de mantenimiento mecánico. Esto se logró gracias a la clasificación
existente de los tipos de fuego.
68
Conociendo las amenazas posibles y el esquema definitivo del taller modelo de
mantenimiento mecánico, se procedió a la ubicación de los detectores manuales o estación
manual, la cual sería único y estaría en la vía de escape justo al lado de la puerta de entrada,
a una altura de 1,5m y sobresaliendo de la pared 1,5cm.
Los detectores automáticos utilizados dentro del taller fueron de dos tipos, los detectores
de temperatura y velocidad de incremento, los cuales fueron utilizados en los lugares
comunes y en la mayoría de las áreas internas; y los detectores de humo por ionización,
que se utilizaron en las áreas internas donde existe mayor riesgo de incendio y en las cuales
debe existir una precisión inmediata, como lo son las áreas de lubricación y pintura. Cada
uno de estos detectores automáticos debe estar separado por un radio de 3 metros de
distancia del otro.
Después de haber ubicado la estación manual y los detectores automáticos, se realizó la
ubicación de la corneta del sistema de alarma a un metro de la salida. Una vez definidas las
posiciones de cada uno de los equipos del sistema de prevención de incendios, se unió cada
uno de ellos mediante tuberías del tipo EMT para el cableado, cuya disposición de tubos
fue la más eficiente y cuyos diámetros serán establecidos según la cantidad de cables que
pasen a través de ellos, utilizando como referencia la Tabla C7, continuación 5 del anexo C
que se encuentra en el Código Eléctrico Nacional.
Como el área del taller modelo de mantenimiento mecánico es un área relativamente
pequeña en comparación a las plantas, se decidió realizar una sola zona, cumpliendo con
los requerimientos teóricos de la zonificación. Como solo existirá una zona por las
dimensiones de la misma, no es necesario tener un tablero central de detección específico
para el taller modelo. Por esta misma razón el diseño realizado del sistema de detección de
incendios solo deberá tener un módulo particular en el tablero central de detección de la
planta; de tal forma que el cableado de la corneta de alarma y la estación manual sean
conectados a los cableados respectivos.
El tipo de cable a utilizar será de calibre 18 AWG y el cableado será de dos hilos, de
forma que todos y cada uno de los detectores estén conectados entre sí creando un lazo
cerrado.
69
Ahora bien, para el sistema de extinción solo se contara con una manguera de incendio de
30 metros con una válvula de 38,1 mm (1 ½ pulgada), de cajetín metálico de color rojo a
una altura de 1 metro sobre el piso, sin vidrio para mayor accesibilidad; y también se
contara con extintores portátiles cuyo agente extinguidor será polvo químico tipo ABC, los
cuales estarán ubicados en cada entrada de las distintas áreas, menos en las áreas de lavado
y banco de prueba.
V.4.5 Diseño de las Mesas de Trabajo
Se realizaron dos modelos de mesas de trabajo, un tipo de mesa de mayor tamaño que
serán las utilizadas en el área común del taller y dentro del área de lubricación, y un tipo de
mesa de menor tamaño que se utilizara en el área de fabricación y área de soldadura.
Para el diseño de dichas mesas se tomó en cuenta la ergonomía de las personas, es decir,
el promedio de altura de los técnicos que realizan las diferentes actividades de
mantenimiento es de 1,75 m, lo que en consecuencia significa que la altura máxima para
una mesa de trabajo donde se realizaran esfuerzos debe estar por la altura del codo estando
en posición vertical, es decir a un 1 metro del piso. También, para poder aplicar fuerza con
el peso del cuerpo se instaló en las mesas una viga a 0,2 metros del piso para apoyar el pie
en caso de necesitar más fuerza. Cabe destacar también, que a petición de los técnicos de
mantenimiento y de los especialistas en las distintas áreas, se instaló en las mesas una
repisa a 0,2 m de la parte más alta de la mesa para colocar las herramientas que hayan
dejado de usar en las diferentes actividades de mantenimiento.
Después de tomar en consideración todos los aspectos mencionados anteriormente se
realizaron los diferentes cálculos para conocer el tipo de viga a utilizar para la creación de
dichas mesas y el espesor de las mismas. La carga a usar para los cálculos es una carga
puntual en el medio de la mesa de 29500 N (3000 kgf) para la mesa de mayor tamaño y
19700 N (2000 kgf) para la de menor tamaño. En cualquiera de ambos casos, los perfiles
utilizados para el diseño serán de sección transversal cuadrada y se tratara en lo medida de
lo posible que sean de medidas comerciales existentes en el país. El material utilizado para
el diseño es acero estructural con un límite de fluencia de 245 MPa (2500 kgf/cm^2)
70
Dicho esto, los cálculos realizados fueron los siguientes:
Calculo de las patas a compresión:
Para el cálculo de los esfuerzos por compresión en las patas, se empleó la siguiente
ecuación:
𝜎 =𝐹
𝐴≤
𝑆𝑦
𝐹.𝑆. V.4
donde, “F” es la carga medida en N, “A” es el área transversal de la pata tomado en m^2,
“Sy” es el esfuerzo permisible tomado en N, y “F.S.” es el factor de seguridad
adimensional, que en todos los casos será tomado con un valor de 2.
De la expresión anterior se halla el espesor del perfil de sección transversal cuadrada,
despejando “A” e igualando el valor obtenido por:
𝐴 = 4. 𝑙. 𝑡 V.5
donde, “l” es la longitud del lado de la sección cuadrada y “t” el espesor de dicho perfil.
Calculo de los largueros de la mesa:
La unión de los largueros a las patas de las mesas será mediante soldadura, lo que
significa que las uniones serán similares a un empotramiento, convirtiéndose en un
problema hiperestático. Para esto se aplicaran las ecuaciones de deflexión en vigas de tal
forma que se conozca la ecuación del momento flector y se diseñe a partir del momento
flector máximo, que ocurrirá en el medio del larguero. Tal que con:
𝜎 =𝑀.𝑐
𝐼 IV.11
donde, “M” es el momento flector, “c” la distancia de la fibra más lejana hasta el eje neutro
e “I” la inercia del perfil de sección cuadrada; se verifique que el esfuerzo obtenido no es
mayor al esfuerzo de fluencia del material utilizado en los perfiles.
71
V.4.6 Codificación en SAP
Para realizar la codificación en SAP se debe realizar una matriz de información exacta de
cada una de las herramientas seleccionadas. Esta matriz requiere de una información
detallada como lo es:
Descripción del Material
Numero de parte del material y,
Fabricante del material
Logrando de esta manera un listado en EXCEL con la descripción del material, el número
de parte de la herramienta y el fabricante según los requerimientos de los encargados para
realizar posteriormente el ingreso de las herramientas a las estructuras del sistema SAP.
72
CAPÍTULO VI
RESULTADO Y ANALÍSIS
Siguiendo los pasos descritos en el capítulo anterior se obtuvieron los resultados
presentados a continuación.
VI. Fase I
Una de las actividades más importantes durante la primera fase del proyecto fue el
reconocer las necesidades de las diferentes plantas recorridas durante el periodo de
pasantías. Por esta razón se realizará el análisis respectivo de las observaciones tomadas
durante el recorrido de las diferentes visitas; sin olvidar que una de las actividades después
de realizar las visitas, fue el conocer los diferentes planes de mantenimiento que se llevan a
cabo para tener una estructura del nivel de las necesidades. En el Apéndice I se podrá
observar algunos ejemplos de los planes de mantenimiento de diferentes equipos de las
líneas de envasado de Planta Los Cortijos.
A continuación se presentara el análisis realizado a cada una de las visitas realizadas:
VI.1 Visita Planta Los Cortijos
De la visita realizada a las instalaciones de Planta Los Cortijos, donde se tuvo la
oportunidad de conocer por primera vez el proceso completo de llenado de botellas, se
pudo observar que el espacio determinado para realizar las actividades de mantenimiento
no era el más adecuado.
73
Figura VI.1 Taller de Envasado de Planta Los Cortijos.
Como se puede observar en la figura anterior, el taller de mantenimiento del área de
envasado al momento de realizar la visita, se encontraba medianamente limpio y con poca
organización, pudiendo encontrar trabajos incompletos encima de las mesas de trabajo;
basura, herramientas y elementos de maquina dejados encima de los depósitos de cada
técnico, además de una mala estructuración del taller.
Figura VI.2 Depósitos y caja de herramientas utilizados por los técnicos de Planta Los
Cortijos.
74
Como es visible en las figuras anteriores, casi todo el perímetro del taller de
mantenimiento está ocupado por depósitos o lockers para las pertenencias y herramientas
de cada técnico de Envasado y contratistas de diferentes empresas; restando
aproximadamente un 20% del espacio total disponible del taller, lo que pudiera ser utilizado
para mejorar la distribución del mismo.
Figura VI.3 Vista de la posición de los bancos de taladro y estantes.
De la figura anterior, se puede ver la mala organización que sufre el taller de Envasado de
Planta los Cortijos, y la mala ejecución de seguridad para las personas que trabajan en él.
Los bancos de taladro son equipos que deben ser utilizados con una separación adecuada de
las demás personas, evitando que algún tipo de viruta o proyectil sea impactado en alguna
de las personas que transiten cerca de la zona.
Por lo general existe un total de 15 personas realizando actividades de mantenimiento,
limitando el tránsito dentro del taller, ya que existen mucho espacio perdido por los lockers
y depósitos, y la cantidad inadecuada de mesas para el pequeño espacio del taller; lo que
eleva el porcentaje de riesgo de daño o accidente de la persona que opera los equipos o de
las personas que se encuentren a su alrededor.
La cantidad de mesas y el tamaño de estas para el espacio disponible, no es el más
apropiado. Entre cada mesa existe una separación alrededor de un metro de longitud, lo que
no cumple con las normas de ergonomía para una persona en acción de una actividad de
75
esfuerzo, incomodando la persona que se encuentra a la espalda de la misma, estando en
riesgo de lesión muscular por realizar una actividad que requiere de esfuerzos en la
posición indebida, lo que conlleva a ejecutar una actividad de mantenimiento bajo
condiciones que no son favorables para la misma.
Figura VI.4 Área de Lavado dentro del taller de mantenimiento del área de Envasado de
Planta Los Cortijos.
Es importante destacar que dentro de las instalaciones del taller no existe más que una
sola división de áreas. La figura anterior muestra como el área de lavado, sin contar con los
equipos necesarios para la limpieza de los distintos elementos de máquina, se encuentra a
menos de un metro de distancia, lo que pudiera significar en la incomodidad del uso de
dichas instalaciones o de la mesa más próxima al área, incumpliendo con los espacios
necesarios de cada operante.
El área que se encuentra separada de las demás, es el área de fabricación y soldadura.
Esta se puede observar en la siguiente imagen. En ella se encuentran diferentes equipos y
herramientas, en las cuales podemos destacar: dos esmeriles de banco de diferentes
medidas, una tronzadora, una prensa hidráulica, una soldadora y una mesa para realizar esta
actividad.
76
Esta área cuenta con campanas de extracción para cada uno de los equipos antes
mencionados cumpliendo con la extracción local de cada uno de ellos, pero al mismo
tiempo cuenta con una mala ventilación para las personas que operan ahí. Esta es un área
muy cerrada y no cuenta con un sistema de inyección que renueve la cantidad de aire
extraído por las campanas. Además de esto, la iluminación dentro del área es insuficiente
para la poca penetración de luz natural al lugar, incluido a esto, no se encontró parabanes
que dividan la pequeña área para soldar del resto del área, lo que permite concluir que no se
cumple con las normas de seguridad al soldar. Todo esto se puede observar en las
siguientes dos figuras.
Figura VI.5 Vista desde la entrada del Área de Fabricación y Soldadura.
77
Figura VI.6 Mesa de soldar y campanas de extracción local del área.
Dentro de todo el espacio disponible para el taller dedicado a Envasado se logró observar
un solo equipo para la extinción de fuego en caso de iniciarse uno, sin mencionar que no
existe ningún equipo para la detección del mismo. No obstante, los servicios básicos dentro
del taller no son los más adecuados; solo se cuenta con el espacio mostrado anteriormente
para hacer uso de agua, la línea de aire comprimido se encuentra totalmente abandonada y
sin los equipos y herramientas necesarios, la ventilación del área no es la mejor; durante la
estadía se sintió mucha incomodidad por el calor del lugar, y como ya se mencionó, no se
cuenta con un sistema ni de prevención ni de extinción de incendios.
78
Alrededor del perímetro exterior del taller se pudo observar tres diferentes áreas, el área
de lubricación donde los equipos no poseen la limpieza debida, contaminando los diferentes
aceites y grasas empleados en las actividades de mantenimiento, incumpliendo con las
normas de transporte y resguardo de sustancias toxica de Empresas Polar; la de chatarra
donde solo se utiliza una paleta para la deposición de la misma, incumpliendo con las
normas de desechos de materiales peligrosos de Empresas Polar ; y almacén para equipos a
los cuales se les realizara mantenimiento, donde solo se cuenta de un espacio sin
identificación alguna para almacenaje de los mismos; y que además, cercano a la entrada
principal se encuentra el área disponible para resguardo de equipos para el traslado de
elementos de máquina, que no posee identificación del área ni brinda seguridad a los
equipos en ella, ubicándose casi abandonada. Todo lo mencionado anteriormente se puede
observar en las siguientes figuras.
Figura VI.7 Paleta utilizada para deposición de chatarra.
79
Figura VI.8 Almacén transitorio para los equipos a realizar mantenimiento.
Figura VI.9 Área disponible para el resguardo de los equipos para el traslado de elementos
de máquina.
80
En conclusión, el taller dedicado a Envasado perteneciente a Planta Los Cortijos, es un
lugar que se puede mejorar en muchos aspectos. Posee espacio sin uso alrededor del mismo
permitiendo cualquiera restructuración posible que mejore las condiciones en las que se
realizan las actividades de mantenimiento, mejorando la organización y distribución de las
áreas, las cuales deben tener una división para el mejor orden y control de las mismas.
VI.2 Visita Metalgráfica
En esta oportunidad se realizó una visita a las instalaciones de Metalgráfica, Estado
Carabobo; donde se realiza toda la producción de chapas y gaveras para todo el mercado de
Cervecería Polar a nivel nacional, la cual se encuentra dividida en dos sectores, el sector
metálico y el sector plástico. El recorrido, a pesar de haberse realizado por todas las
instalaciones, se centró en el sector metálico de la planta, esto por ser una de las partes más
importantes del envasado, las chapas para las botellas.
Del recorrido se observaron cosas muy distintas y muy parecidas a las antes vistas en
Planta Los Cortijos. El taller del sector metálico para producción de chapas, es un taller que
supera en dimensiones fácilmente al taller observado en Planta Los Cortijos pero que al
mismo tiempo supera en nivel de desorganización, tal y como se puede observar en la
siguiente figura.
Figura VI.10 Taller del Sector Metálico de Planta Metalgráfica.
81
En la imagen anterior también se puede observar el gran almacén que tienen para los
equipos en cola para las actividades de mantenimiento y los equipos que han sido
recuperados por ellos mismos. Es importante destacar en este caso que las actividades de
mantenimiento no han sido cumplidas por la falta de material y herramientas dentro del
taller, así como también se puede observar que dentro del taller solo existen dos mesas de
trabajo para las actividades de mantenimiento, las cuales son insuficiente para el gran
número de actividades de esta planta y que además, se encuentran totalmente
desorganizadas, estando ocupadas por elementos de máquinas sin corrección y por hacer
mantenimiento.
El taller posee un estante de grandes dimensiones dedicado para el resguardo de
herramientas utilizadas en las actividades de mantenimiento, el cual tristemente no se usa
por falta de herramientas, las cuales han sido extraviadas, dañadas por mal uso o robadas.
Figura VI.11 Estante de herramientas en desuso en Planta Metalgráfica.
En similitud a lo observado en Planta Los Cortijos, este taller también cuenta con un área
para la ubicación y resguardo de los carros de herramienta de los técnicos del sector
metálico de planta. En diferencia a los depósitos vistos en Los Cortijos, estos carros son de
mayor tamaño y pueden ser transportados a cualquier sitio, de tal forma que pueden ser
movidos en caso de estorbo, a pesar de estar en su área. Estos se pueden observar en la
siguiente figura.
82
Figura VI.12 Carros de herramientas móviles de los técnicos de Metalgráfica.
Figura VI.13 Área de Lubricación del taller de Metalgráfica.
83
Otro punto de comparación muy importante con respecto al taller de Planta Los Cortijos,
es el área de lubricación que posee Metalgráfica, que se observa en la figura mostrada
anteriormente. Se puede decir que existe una organización y un cuidado que no existe en
Los Cortijos. La forma de tener a disposición los diferentes barriles de aceite es la correcta
y la más adecuada, ya que se aprovecha no solo el espacio longitudinal, sino que también se
aprovecha el espacio vertical del taller. Incluido a esto, utilizan soportes que son capaces de
retener los aceites en caso de existir algún tipo de derrame causado por mal uso o accidente,
de tal forma que se cumplan las normas de resguardo y transporte de sustancias peligrosas.
Los únicos puntos negativos es que utilizan la misma bomba neumática para extraer el
aceite de los barriles sin antes haber hecho la limpieza debida de la misma, contaminando
los diferentes tipos de aceites; y, no mantienen una separación física del área con el restos
de las mismas, lo que pudiera ocasionar el mal uso.
Es importante destacar que este taller cuenta con ventiladores axiales los cuales sirven
para producir un ambiente fresco dentro del mismo, aunque el ruido producido por ellos
pudiera llegar a ser incómodo. Este taller no posee un área dedicada al lavado de los
equipos y tan solo tienen a disposición dos tomas de agua en todo el taller; no cuenta con
líneas de aire comprimido ni con algún tipo de sistema de prevención ni extinción de
incendio, incumpliendo con las normas de seguridad industrial, siendo estos puntos de
mejora para obtener el taller deseado.
IV.3 Visita Planta Villa de Cura
La Planta de Refrescos de Villa de Cura fue la última visita realizada a campo para
conocer la situación actual de los talleres de mantenimiento mecánico de las áreas de
envasado. Estando en ella se pudo observar que es una planta pequeña en comparación con
las nombradas anteriormente; es una planta de tan solo 3 líneas de Envasado.
Luego de haber realizado el recorrido para conocer las instalaciones de la misma, se
dirigió hacia el taller de mantenimiento mecánico para hacer la inspección del mismo. Una
vez ubicado en el lugar se pudo observar que el taller estaba dividido en diferentes áreas,
las cuales eran: área de soldadura, área de fabricación, área de lubricación, área de
almacenaje y un área para la reparación de montacargas, los cuales no son de nuestra
importancia ya que los mantenimiento de estos equipos son realizados por contratistas.
84
Estas áreas están separadas una de la otra, sin tener algún tipo de conexión o área en común
para cualquier actividad, tal y como se puede observar en la siguiente figura.
Figura VI.14 Taller de mantenimiento mecánico de Planta Villa de Cura.
El área de fabricación tiene una gran cantidad de equipos, de los cuales se pueden
destacar dos tornos, una fresadora, un esmeril de banco, dos taladros de banco y una
segueta vaivén. Estos equipos a pesar de estar instalados no se encontraban operativos, ya
sea por falta de mantenimiento de los mismos, por falta de repuestos o por falta de personal
capacitado para la manipulación de ellos; lo que se traduce en un desperdicio de espacio y
pérdida de capital. Dentro de esta misma área, no se logró observa una mesa de trabajo
adecuada para el tipo de actividades que se deberían realizar dentro de ella; la pequeña
mesa de trabajo que existe en ella, es una mesa realizada por los mismos técnicos de planta
a partir de materiales de reciclaje ya que en ningún momento se realizó la inversión o el
diseño de una mesa de trabajo para esta área, que cumpla con los requerimientos de trabajo.
Esto se puede observar en las siguientes imágenes.
85
Figura VI.15 Área de Fabricación de Planta Villa de Cura.
Figura VI.16 Área de Fabricación de Planta Villa de Cura vista desde la entrada.
Ahora bien, el área de soldadura, siendo totalmente lo contrario del área de fabricación;
no contaba ni con un solo equipo dentro de sus instalaciones. El ejercicio de soldar es
realizado por pocas personas dentro de Planta, por lo que solo existe una máquina de soldar
portátil que se resguarda en el almacén central, teniendo que realizar diferentes peticiones
para hacer uso de la misma.
En el caso del área de lubricación, se observó que se realiza el correcto almacenaje de los
diferentes barriles de aceite que se utilizan para los planes de mantenimiento de lubricación.
86
Posee los equipos adecuados para el transporte de los mismos, el área de cada una de las
ubicaciones de las distintos aceites y grasas está totalmente definidos en el suelo, pero no
existe mesa alguna para poder realizar las actividades, teniendo que ejecutarse cada una de
ellas donde sea posible. Es importante destacar de esta área, que cuenta con una trampa de
aceites, que sirve para contener el contenido derramado y no contaminar las aguas
residuales. Esto mismo fue diseñado para no tener que realizar muros de contención ni
hacer uso de equipos anti-derrames ya que son utilizados una sola vez y tienen un alto
costo. Además, dentro del área se cuenta con una ducha de emergencia totalmente operativa
para ser utilizada en cualquier caso de emergencia, incluyendo el equipo especial para el
lavado de ojos en caso de contacto de aceite con ellos, y también se encuentra una prensa
hidráulica, que debería estar dentro del área fabricación, pero que por falta de espacio fue
instalada en lubricación.
Figura VI.17 Estructura para el almacenaje de Barriles de Aceites, Planta Villa de Cura.
87
Figura VI.18 Equipos para el transporte y manipulación de barriles de Aceites, y Prensa
Hidráulica de fondo.
88
Figura VI.19 Ducha de Emergencia del área de Lubricación de Planta Villa de Cura.
Por último, el área de almacén del taller de mantenimiento mecánico de la Planta de
Villa de Cura, se observó que se utilizaba más como depósito de planta que de Almacén de
equipos por reparar, lo que transforma la idea teórica de almacén en una desorganización
total de la misma, siendo este espacio desaprovechado y perdido por el taller.
En conclusión, el taller de Villa de Cura a pesar de contar con equipos que no se habían
observado en ninguno de las dos visitas anteriores, es un lugar que debe ser restructurado
para el buen desenvolvimiento de las actividades de mantenimiento. Se debe proporcionar
todas las herramientas necesarias y mesas de trabajo que cumplan con los requerimientos
mínimos para cualquiera de las actividades de mantenimiento, además de capacitar a los
diferentes técnicos para el manejo y uso de los equipos de las diferentes áreas.
89
Los servicios básicos dentro de las áreas de mantenimiento eran las mínimas requeridas,
es decir se contaba con diferentes puntos de agua y aire comprimido a lo largo del mismo.
No obstante la ventilación del lugar, siendo un área cerrada, no era la más adecuada; lo que
significa un inconfort por la excesiva temperatura del lugar, recordando que esta zona es un
área de temperaturas elevadas donde se amerita una correcta ventilación.
VI.2 Fase II
A continuación se presentaran en forma de tabla los resultados de las normas ubicadas
durante los diferentes bloques de investigación que se describieron anteriormente, teniendo
que:
Tabla VI.1 Normas de referencia para el diseño del Taller Modelo.
Norma Consultada Descripción
Norma CONVENIN 2253: 2001 (3era
Revisión)
Concentraciones Ambientales permisibles
de sustancias químicas en lugares de trabajo
e índices biológicos de exposición.
Norma COVENIN 2250:2000 Ventilación de los lugares de Trabajo
Norma COVENIN 187-92 Colores, Símbolos y dimensiones para
señales de Seguridad.
Norma COVENIN 810:1998 Características de los medios de escape en
edificaciones según el tipo de ocupación.
Norma COVENIN 253:1999 Codificación para la identificación de
tuberías que conduzcan fluidos.
Norma COVENIN 1040-89 Extintores portátiles. Generalidades
Norma COVENIN 1041:1999 Tablero central de detección y alarma de
incendio.
Norma COVENIN 1331:01 Extinción de incendios en edificaciones.
Sistema fijo de extinción con agua con
medio de impulsión propio. Requisitos
Norma COVENIN 1472:2000 Lámparas de Emergencia (Auto-
Contenidas).
Norma COVENIN 2061:1997 Protección contra Incendios. Medios de
90
Extinción contra incendios. Polvos.
Norma COVENIN 2062-83 Extintor portátil de bióxido de Carbono.
Norma COVENIN 2605-89 Extintores Manuales portátiles de polvo
químico seco. Presurización directa e
indirecta.
Norma COVENIN 758-89 Estación Manual de Alarma
Norma COVENIN 823-88 Guía Instructiva sobre sistemas de
detección, alarma y extinción de incendios.
Norma COVENIN 1329-89 Sistemas de Protección contra incendio.
Símbolos.
Norma COVENIN 1377-79 Sistema automático de detección de
incendios. Componentes
Norma COVENIN 1382 Detectores térmicos o de calor.
Norma COVENIN 1382-79 Detector de Calor Puntual
Norma COVENIN 1420-80 Detector Óptico de Humo (Fotoeléctrico)
Norma COVENIN 1443-70 Detectores de Humo por Ionización.
Norma COVENIN 1176-80 Detectores Generalidades
Norma COVENIN 823-2:1997 Sistema de Protección contra incendio en
edificaciones por construir. Parte 2:
Industrial.
Norma COVENIN 979-78 Medidas de Seguridad en el proceso de
soldadura al arco para distintos riesgos.
Norma COVENIN 2237-89 Ropa, equipos y dispositivos de protección
personal. Selección de acuerdo al riesgo
ocupacional.
Norma COVENIN 2248-87 Manejo de Materiales y Equipos. Medidas
generales de seguridad.
Norma COVENIN 2260-88 Programa de higiene y seguridad industrial.
Aspectos Generales
Norma COVENIN 2273-91 Principios Ergonómicos de las Concepción
de los Sistemas de Trabajo.
91
Norma COVENIN 3060:2002
Materiales Peligrosos. Clasificación,
Símbolos y dimensiones de señales de
identificación.
Norma COVENIN 3061:2002
Materiales peligrosos. Guía para el
adiestramiento de personas que manejan,
almacenan y transportan materiales
peligrosos.
Norma COVENIN 3153:1996 Trabajo en espacios confinados. Medidas de
Salud Ocupacional.
Norma COVENIN 3049-93 Mantenimiento. Definiciones
Procedimiento de Cervecería Polar Manejo de desechos peligrosos y materiales
peligrosos recuperables.
Procedimiento de Cervecería Polar Manejo integral de los desechos y residuos
no peligrosos.
Manual de Cervecería Polar Memoria descriptiva de almacén temporal
de desechos peligrosos y materiales
peligrosos recuperables.
FONDONORMA 200:2004 Código Eléctrico Nacional
VI.3 Fase III
Conocida la situación actual de los talleres de mantenimiento mecánico del área de
envasado, teniendo clara las necesidades que estos poseen y las actividades que se deben
realizar dentro de las instalaciones del mismo; además de tener conocimiento adquirido de
las distintas normas para el diseño del taller modelo, se inició la creación de las diferentes
propuestas para la distribución del taller.
El inicio de las primeras propuestas realizadas para la distribución de las distintas áreas
del taller modelo de mantenimiento mecánico se basaron según criterios que fueron
formados bajo la investigación propia, además de las charlas y entrevistas que se tuvieron a
lo largo de las visitas realizadas. Estos criterios fueron los siguientes:
92
Todas las áreas deben estar limitadas físicamente.
El taller debe tener entradas lo suficientemente grande para que un montacargas
pueda entrar dentro de las instalaciones y tener acceso adecuado a las áreas de
lubricación, chatarra y almacén.
Debe existir un área común, donde se encuentren las mesas de trabajo y los estantes
de las herramientas.
Las áreas de pintura y lavado deben estar totalmente aisladas y separadas de las
demás áreas del taller, especialmente del área de lubricación para evitar cualquier
tipo de contaminación.
Tomando en cuenta cada uno de estos criterios, se diseñaron alrededor de 15 propuestas,
de las cuales cinco fueron tomadas en cuenta para la elaboración de la propuesta final. A
continuación se mostraran las 5 propuestas realizadas a lápiz y papel que fueron
consideradas para la elaboración de la propuesta final.
93
Figura VI.20 Propuesta de Distribución I.
La figura anterior muestra la primera propuesta de distribución realizada, en ella se puede
observar varios errores como: (1) el área de lubricación no puede estar por fuera de las
instalaciones del taller, debe formar parte del mismo para mayor control y cuidado. (2) por
la disposición de las diferentes áreas, el taller tendría dimensiones mal distribuidas
haciendo que sea mucho más largo que lo ancho. (3) Existe mucho espacio perdido en la
parte izquierda del taller donde se sitúan los estantes y el computador, mucho espacio que
pudiera ser utilizada por una de las áreas. (4) No se tomó en cuenta un área para los bancos
de prueba, de suma importancia ya que es uno de los requerimientos del proyecto.
El resultado de esta primera propuesta fue el esperado. Se deseaba escuchar correcciones
de los diferentes técnicos y especialistas para poder establecer charlas y discusiones que
sirvieran para conocer, por voz propia de los técnicos que realizan las actividades de
mantenimiento, las necesidades de ellos al ejecutar cualquier plan de mantenimiento.
94
Figura VI.21 Propuesta de distribución II.
En la propuesta de distribución II se puede observar una mejoría respecto a la primera
propuesta aunque se sigan presentando errores de distribución. En ella se puede ver como el
área de lubricación se encuentra totalmente alejada de la entrada principal, donde también
se encuentra cercana al área de pintura, siendo vulnerable a cualquier tipo de
contaminación. En esta oportunidad no se tomó en cuenta el área de bancos de pruebas, la
cual debe ser tomada en cuenta para la propuesta final.
El área dedicada para el resguardo del computador, es un área totalmente vulnerable a
cualquier tipo de daño y suciedad, recordando que los equipos de computación ameritan
cierto nivel de limpieza y cuidado para el correcto funcionamiento. Del resto de la
distribución en esta oportunidad no se tuvo negativas pero si oportunidades de mejora.
95
Figura VI.22 Propuesta de distribución III.
En la propuesta mostrada en la figura anterior se pueden observar dos errores. El almacén
transitorio para aquellos equipos a los cuales se les hare cualquier actividad de
mantenimiento no puede ser el área que este más alejada de la entrada principal, lo que
implicaría que el montacargas, a pesar de tener su canal identificado como líneas punteadas
en el boceto, tenga que recorrer por completo el taller para que descargue cualquier equipo
o elemento de máquina. El otro error, no tan grave, es la ubicación del área de lubricación
justo al lado del área de lavado. En esta ocasión el error no es significativo por la
separación que existe entre las puertas de acceso de ambas, pero se hace hincapié en el
hecho de que estas áreas deben estar totalmente separadas.
Otro defecto visible en la Propuesta III es la forma del área de almacén, este no debe
ocupar una esquina porque dificulta la organización de los diferentes equipos que estarán
transitoriamente en él. El resto de la distribución fue aprobada pero al mismo tiempo puede
ser mejorada.
96
Figura VI.23 Propuesta de Distribución IV.
En esta oportunidad de propuesta, la cual se observa en la figura anterior, se puede
apreciar una mejora significativa de la misma. Las áreas de pintura y lavado se encuentran
totalmente aisladas del resto de las áreas, al igual que se puede observar con las áreas de
soldadura y fabricación; incluido a esto, el área de lubricación, chatarra y resguardo de
equipos se sitúan en los alrededores de la entrada principal permitiendo que el tiempo del
montacargas dentro del taller sea el mínimo ya que estos serán los lugares donde más
actividad tendrán. No obstante, se pueden presenciar ciertos errores, como lo son: (1) las
dimensiones del taller con esta distribución permitirían mucho espacio perdido en el lado
izquierdo del taller, exactamente donde se ubica el computador y los estantes.; (2) el
computador se encuentra totalmente vulnerable al estar cerca de unas de las áreas de más
transito como lo es el área de lubricación; y (3) el área de lubricación no posee paredes, ni
limite físico con el área común del taller, siendo esto un error por el tipo de material
presente dentro de esta.
97
Figura VI.24 Propuesta de Distribución V.
En esta última propuesta para la distribución de las áreas internas dentro del taller, se
puede observar el resultado de la evolución de los diferentes diseños. Este tipo de
distribución es el más óptimo en cuanto a la posición de las áreas dentro del taller, se
cumplen los criterios anteriores y se solucionaron los problemas de incompatibilidad de
áreas. Al no tener problemas con la distribución, se puede observar nuevamente que el área
de lubricación es abierta, permitiendo una fácil contaminación y por último, que el
computador debe ser resguardado en una de las áreas del taller.
Realizado el estudio de las propuestas para la distribución del taller, se pueden agregar
otros criterios a los anteriores tomados desde el inicio. Es por esto que, para la elaboración
de la propuesta final se tomaran en cuenta los criterios mencionados con anterioridad y los
presentados a continuación:
98
Dentro del área común deben existir cuatro mesas de trabajo que servirán de apoyo
para cualquier actividad. Estas mesas deberán ser compartidas por dos técnicos,
teniendo una capacidad total de 8 personas trabajando simultáneamente en ellas.
Las áreas de chatarra, resguardo de equipos de traslado y almacén deben estar
cercanas a la entrada principal del taller para que los montacargas no entorpezcan el
desarrollo de las actividades por un periodo de tiempo largo.
El área de lubricación debe estar lo más cercano posible al área de resguardo de los
equipos móviles, ya que muchos serán utilizados para el transporte y manejo de
diferentes tipos de lubricantes.
El área de lubricación debe ser un área limitada físicamente para disminuir los
riesgos de contaminación del mismo, además de que ayudaría a la organización y
control de los lubricantes.
Debe existir un área (Oficina) para la ubicación de las computadoras que servirán
para tener acceso a SAP y a los distintos manuales de equipos y elementos de
máquinas que se encuentren digitalizados. Preferiblemente debe poseer un cuarto y
no en el área común del taller.
Debe existir dentro de la distribución del taller, un camino señalado para el
montacargas, que pueda servir de acceso a cualquiera de las áreas que se amerite.
A partir de todos estos criterios, se llegó a la propuesta final, la cual fue aceptada por los
técnicos y especialistas, cumpliendo con los requerimientos de los mismos, con una
adecuada distribución y con el aprovechamiento de total de los espacios.
A continuación se presenta la propuesta final utilizada para la creación del Taller Modelo
de Mantenimiento Mecánico para el Área de Envasado.
99
Figura VI.25 Propuesta de Distribución Final.
Una vez concluida la distribución del taller de mantenimiento y obtenida la propuesta
final para la misma, se realizó la selección de las herramientas que se encontrarían en cada
una de las áreas del taller con la ayuda de tres especialistas de diferentes plantas del país de
Empresas Polar. La lista final de las herramientas, con la información necesaria para la
codificación en el Sistema SAP, se puede apreciar en el Apéndice J.
VI.4 Fase IV
Obtenida la distribución del taller, se realizó el dimensionamiento del mismo según las
herramientas seleccionadas para cada una de las áreas. Los resultados del
dimensionamiento se presentan a continuación en la siguiente tabla.
Áre
a d
e Lu
bri
caci
ón
Áre
a d
e
Fab
rica
ció
n
Área de
Soldadura Área de
Pintura
Área de
Limpieza
Área de Bancos
de Prueba Á
lmacen
Transito
rio
Oficina
Área de Manejo
de Chatarra
Resguardo de Equipos
Entrada
Área Común
100
Tabla VI.2 Dimensionamiento de las Áreas internas del Taller Modelo.
Área Dimensiones del área,
medida en metros.
Soldadura 6x4
Fabricación 6x4
Pintura 4x4
Lavado Industrial 4x3
Bancos de Prueba 4x4
Almacén 8x5
Oficina 3x5
Manejo de Chatarra 5x3
Resguardo de Equipos de Traslado 2x5
Lubricación 10x5
Común (área de uso común) 24x12 (Valor aproximado)
Conociendo el dimensionamiento del taller y sabiendo que este no presentara cambios; se
realizó el diseño de los diferentes sistemas de servicios que contara el taller.
VI.4.1 Sistema de Agua
Ubicadas cada una de las tomas de agua con las cuales contara el sistema, definidos los
caudales y presiones de cada una de ellas, los cuáles serán los valores de la Tabla V.1:
“Caudales y Presiones según el tipo de toma”, se realizó el trazado de tubería que unificara
el sistema de forma que se obtuvo:
101
Figura VI.26 Sistema de Tubería para agua.
Como se puede observar de la figura anterior, la trayectoria o recorrido más largo que
realiza el agua es desde donde se conecta la tubería hasta la toma más lejana, la cual es
señalada con el punto azul, que será la correspondiente a la ducha de emergencia. Dicho
recorrido consta de 10 tramos de tubería, cada uno con un caudal diferente (para un total de
34,5 metros de longitud), 8 codos, 8 tés, 7 estrechamientos y una válvula de globo; los
cuales generan una pérdida de altura total en el sistema de aproximadamente 10,282 mca
(1,0282 bar), los cuales pueden ser vencidos por la presión del sistema de agua central de la
planta, cuya presión es de 600 KPa (6 bar), que corresponden a 62 mca aproximadamente,
satisfaciendo el caudal necesario en cada salida.
Las diferentes medidas de los diámetros de cada tubería se presentan en los esquemas
realizados para el Sistema de Tubería en el Apéndice K.
VI.4.2 Sistema de Aire
De la lista de herramientas que se obtuvo en la selección de las mismas, se filtraron todas
aquellas que son accionadas por aire comprimido, es decir neumáticas, para conocer cuál es
el caudal máximo de toda la lista y presión máxima de la herramienta que menos soporte.
Lo que tuvo como resultado que la línea debe ser diseñada para un caudal estándar de 21
cfm a una presión de 90 psi. Cabe destacar que se supondrá una tubería de ¾”de diámetro
para el diseño.
Ducha de
Emergencia
del Área de
Lubricación.
Conexión al
Sistema de Agua
de Planta
102
Ubicadas cada una de las tomas de aire que serán requeridas en la distribución del taller
de mantenimiento y con las características de diseño establecidas, se realizó el trazado que
unirá toda la tubería con el sistema de aire comprimido central de las plantas. A
continuación se muestra el trazado utilizado:
Figura VI.27 Sistema de tubería para aire.
En la figura anterior se puede observar que el recorrido más largo, es decir, el recorrido
con más pérdidas de fricción, es aquel que inicia en la conexión con el sistema central de
aire comprimido de las plantas y termina en el punto azul, ubicado en la esquina inferior
izquierda, que corresponderá a una de las tomas de aire del área de lubricación. Dicho
recorrido consta de 4 codos, 4 tés y una longitud de tubería de 101,706 ft (31 m), los cuales
generan una pérdida de presión equivalente aproximadamente a 0,75 psi.
Dicho valor se encuentra muy por debajo del límite de pérdidas por fricción en aire
comprimido, cuyo valor es de 5 psi. Comparando las pérdidas del sistema diseñado (0,75
psi) con la presión característica de las líneas de aire comprimido de las plantas (aprox. 100
psi), podemos decir que no existirá necesidad alguna de independizar el sistema del taller
del sistema central de aire comprimido. El caudal del sistema central de aire comprimido de
las plantas no se logró identificar por diferentes razones, pero si se logró verificar que el
caudal necesario para la herramienta de mayor consumo puede ser abastecido por la línea
ya que se manejan caudales reales por encima de los 90 cfm.
En el Apéndice L se podrán apreciar los diferentes esquemas realizados para la
identificación de cada una de las medidas del sistema de aire comprimido.
Toma de aire en el
Área de Lubricación
Conexión al Sistema
de Aire comprimido
de Planta
103
VI.4.3 Sistema de Ventilación
Para realizar el diseño del sistema de ventilación del taller, se debió establecer la cantidad
de cambios de volumen por hora de cada una de las áreas para obtener el caudal de
inyección y extracción de los sistemas respectivamente. En la siguiente tabla se pueden
observar el número de cambios de volumen utilizados en cada área y el caudal que será
inyectado y extraído de cada una de ellas. Es importante destacar que las áreas de chatarra y
resguardo de los equipos móviles fueron incluidos en el área común.
Tabla VI.3 Cambios de volumen por hora y caudales estándares utilizados para el diseño
del Sistema de Ventilación.
Área Numero de Cambios
por Hora [1/h]
Caudal de extracción e
inyección [m^3/h]
Soldadura 15 1260
Fabricación 15 1260
Pintura 20 1120
Lavado Industrial 10 630
Bancos de Prueba 10 560
Almacén 15 1400
Oficina 10 525
Lubricación 15 2625
Común (área de uso
común) 15 13860
Conocidos los caudales de aire que deben ser extraído e inyectados al mismo tiempo para
no crear un diferencial de presión, se realizó el trazado más óptimo de los sistemas tanto de
inyección como de extracción. Para esto se dividió los sistemas del taller en 3 partes:
“Lado A” que corresponde al trazado que comunica las áreas de lubricación, fabricación y
104
soldadura; “Lado B” cuyo trazado comunica las áreas de la oficina, almacén transitorio,
banco de pruebas, lavado industrial y pintura; y por último, “Central” que es el trazado a lo
largo de todo el área común. Se decidió realizar el diseño de esta forma por ahorro
económico; un equipo que tenga una capacidad de mayor caudal y mayor diferencial de
presión es mucho más costoso que varios de dimensiones estándares.
Una vez hecho el dimensionado de los ductos y establecido el lugar de instalación, se
realizó el cálculo de las pérdidas generadas tal y como se describió anteriormente dentro del
marco metodológico. Los resultados obtenidos fueron los presentados en la siguiente tabla:
Tabla VI.4 Caída de presión de los Sistemas de Ventilación y tipos de Ventiladores
seleccionados.
Sistema Sección Caudal Estándar
[cfm]
Caudal Real
[cfm]
Caída de
Presión [pca]
Tipo de
Ventilador Ventilador
Extracción
Lado A 3050 3970 3,97
Centrifugo
GreenHeck SWB-322
Lado B 2500 3250 3,73 GreenHeck SWB-320
Central 8160 10600 1,98 GreenHeck SWB-327
Inyección
Lado A 3050 3970 4,2
Centrifugo
GreenHeck SWB-322
Lado B 2500 3250 4,29 GreenHeck SWB-320
Central 8160 10600 4,11 GreenHeck SWB-327AF
En el Apéndice M se muestran las dimensiones de los sistemas de ventilación tanto de
extracción como de inyección en los esquemas realizados para los mismos.
105
Figura VI.28 Instalación de los ductos de los sistemas de Inyección y Extracción del Taller
Modelo.
VI.4.4 Sistema de Incendios
Para el sistema de detección de incendios se utilizaron un total de 17 detectores
automáticos de temperatura y velocidad de incremento, 3 detectores de humo por
ionización, una estación de detección manual y una corneta. El cableado para unir cada uno
de los detectores se realizó según el método de 2 hilos y los diámetros de las tuberías se
seleccionaron según la cantidad de cables que estos llevarían dentro.
Para el sistema de extinción se utilizó una manguera de 30 metros de longitud con una
válvula de 38,1 mm (1 ½ pulgadas) con las especificaciones descritas anteriormente y se
hizo uso de 6 extintores portátiles, cuyo agente extinguidor es polvo químico seco ABC y
su capacidad de 20 libras cada uno.
La distribución de todo los equipos mencionados anteriormente se pueden observar en el
plano del sistema de incendios para el taller modelo de mantenimiento mecánico que se
encuentra en el Apéndice N, al igual que los diámetros utilizados en las tuberías para el
cableado.
106
VI.4.5 Diseño de Mesas de Trabajo
Para el cálculo de las mesas de trabajo de las áreas de lubricación y uso común, se utilizó
una carga puntual de 3000 kgf, lo que se traduce en 29500 N, para el diseño de las mismas.
Las dimensiones de la mesa de estas áreas será de 2 m de largo x 1,4 m de ancho, con una
altura de 1 m separado del piso. Además, como las mesas estarán sobre 4 soportes o patas,
esta carga puntual se distribuye uniformemente en cada una de ellas, de modo que en cada
una de las patas exista una carga que ejerza una fuerza en compresión de 7375 N. Como las
patas o soportes de la mesa se calcularan a compresión se tiene que, con un esfuerzo de
fluencia de 245 MPa, un F.S. de 2 y el valor de la carga en cada una de las patas y usando
la ecuación de esfuerzo por compresión, obtenemos:
7375 𝑁
𝐴≤
245 𝑀𝑃𝑎
2
De donde despejando A obtenemos un valor de: A= 6,0204x10^-5 m^2. Ahora bien,
suponiendo el uso de perfiles cuadrados de 3” de longitud de lado (0,0762 m), con la
ecuación de A=4.l.t se despeja el valor de “t” para conocer el espesor de los perfiles, tal
que:
6,0204𝑥10^ − 5 = 4.0,0762. 𝑡
𝑡 = 1,975𝑥10−4𝑚 = 0,1975𝑚𝑚
Como este es un valor de espesor que no existe a nivel comercial, se escogerá un perfil
cuadrado de 3”x3”x2mm de espesor.
Para el cálculo de los largueros de las mesas de lubricación y uso común, suponiendo
unión con los soporte de las mesas a través de soldadura, de modo que el problema se
convierta en un problema hiperestático, se obtiene luego de aplicar las ecuaciones de
deflexión en vigas y resolviendo sus incógnitas con las condiciones iniciales, se obtuvo un
momento flector máximo de 250 Nm, de manera que, con uso de la ecuación de esfuerzo
por momento flector, con c igual a 1,5” (0,0381m) y con el valor de inercia del perfil
cuadrado seleccionado para las patas igual a 2,835x10^-7 m^4, se obtuve que:
𝜎 =2500 𝑁𝑚. 0,0381𝑚
2,835𝑥10−7𝑚4
107
𝜎 = 33,6 𝑀𝑃𝑎
De tal forma queda demostrado que el esfuerzo flector con el momento máximo ni
siquiera se acerca al valor de esfuerzo de fluencia del material, pudiendo elegir este tipo de
perfil para el diseño de la mesa de estas áreas.
El cálculo para las mesas de las áreas de soldadura y fabricación, cuyas dimensiones son
1,4m de largo por 1m de ancho y 0,9m de altura; no se realizó debido a que la carga a la
que se diseñara estas mesas será apenas de 2000 kgf, es decir 19700 N. Por lo tanto para
realizar este tipo de mesa también se emplearan perfiles cuadrados de 3”x3”x 2mm de
espesor, tanto para las patas como para los largueros de la misma.
Es importante destacar que el espesor de las láminas que irán sobre los soportes y
largueros de los dos tipos de mesa será de 8mm, espesor que se utiliza actualmente en las
mesas de trabajo de las plantas, el cual se tomara como referencia. En el Apéndice O se
podrán observar los diferentes esquemas realizados para las distintas mesas de trabajo.
Figura VI.29 Mesa de Trabajo para las Áreas de Lubricación y uso común.
108
Figura VI.30 Mesa de Trabajo para las Áreas de Fabricación y Soldadura
109
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
VII.1 Conclusiones
La capacidad de respuesta de los técnicos ante cualquier actividad de
mantenimiento se ve afectada por la falta de herramientas para el cumplimiento de
las mismas, afectando directamente la productividad de las plantas.
Se utilizaron un total de 35 normas para la creación del modelo de taller mecánico
para mantenimiento, las cuales 31 son normas COVENIN, tres son normas internas
de Empresas Polar y por último se utilizó el Código Eléctrico Nacional.
La lista de herramientas seleccionadas cumple con los requerimientos mínimos
necesarios para realizar cualquier actividad de mantenimiento o reparación,
obteniendo un total de 219 herramientas, ya sean mecánicas, neumáticas,
hidráulicas o eléctricas.
No existe documentación de las normas que se deben seguir dentro de los talleres de
mantenimiento, ocasionando la falta de conocimiento de las mismas por parte de los
técnicos.
El modelo de Taller Mecánico para Mantenimiento tendrá un total de 11 áreas
diferentes, las cuales son: Lubricación, Fabricación, Soldadura, Pintura, Lavado,
Banco de Pruebas, Almacén Transitorio, Oficina, Chatarra, Resguardo de equipos
móviles y área común de trabajo.
Para el Sistema de Ventilación Mecánica dentro del Taller Mecánico de
Mantenimiento se harán uso de 6 ventiladores centrífugos marca GreenHeck, cuyos
modelos son: 2x SWB-322, 2x SWB-320, SWB-327 y SWB-327AF
Se establecieron 10 criterios para lograr la correcta distribución de las diferentes
áreas dentro del taller de mantenimiento mecánico.
110
El beneficio de definir áreas totalmente separadas es que éstas pueden ser
reproducidas en cualquier espacio por separado.
El dimensionamiento logrado para el taller y la elección de las distintas áreas puede
variar según la disponibilidad de los diferentes talleres; pudiendo ser excluida
cualquiera de las áreas que no sean pertinentes al lugar donde se reproducirá el
modelo luego de reconocer las necesidades del mismo.
VII.2 Recomendaciones
Para realizar una buena organización y una distribución adecuada se recomienda
hacer uso de estándares mundiales como “Gestión Visual” o “Las 5S”.
Realizar auditorías constantes a los diferentes talleres debe ser una actividad
realizada para llevar el mejor control del estado y situación de los mismos.
Implementar auditorías al listado de herramientas de los talleres disminuiría el
riesgo de pérdida y robo de las mismas, haciendo esta por turnos, de manera que se
pueda responsabilizar por la pérdida a los técnicos del último turno que hizo uso de
ellas.
Hacer jornadas de instrucción para que cualquier técnico sea capaz de hacer uso de
las herramientas que existan dentro del taller de la forma adecuada, sin ocasionar
daños en ellas ni en ninguna persona.
111
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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http://empresaspolar.com/gente-polar , Consultada el 25 de Julio de 2015.
[2] Ficha descriptica Cervecería Polar, disponible en Internet:
http://empresaspolar.com/negocios-y-marcas/cerveceria-polar , Consultado el 25 de Julio
de 2015.
[3] Ficha descriptiva de Alimentos Polar, disponible en Internet:
http://empresaspolar.com/negocios-y-marcas./alimentos-polar , Consultado el 25 de Julio
de 2015.
[4] Ficha descriptiva de Pepsi-Cola Venezuela, disponible en Internet:
http://empresaspolar.com/negocios-y-marcas./pepsi-cola-venezuela , Consultado del 25 de
Julio de 2015.
[5] Macroprocesos de Elaboración, disponible en el Portal Privado de Empresas Polar:
http://portal-aplicaciones/app/dp/PRODUCCION/2ord_Prod_Elaboracion.htm , Consultado
el 26 de Julio de 2015.
[6] Macroprocesos de Envasado, disponible en el Portal Privado de Empresas Polar:
http://portal-aplicaciones/app/dp/PRODUCCION/2ord_Prod_Envasado.htm , Consultado el
26 de Julio de 2015.
[7] Norma COVENIN (1993). Mantenimiento. Definiciones. 3049-93. Venezuela.
[8] Sotuyo Blanco, Santiago y otros. El hombre de Mantenimiento. Disponible en internet:
http://confiabilidad.net/articulos/el-hombre-de-mantenimiento/ , Consultado el 26 de Julio
de 2015.
[9] Serie Gestión de Mantenimiento. Disponible en Internet:
http://virtual.senati.edu.pe/pub/MCPP/Unidad03/CONTENIDO_TEMATICO_U3_PLATA
FORMA_M2.pdf , Consultado el 26 de Julio de 2015.
[10] Real Academia Española. Definición de taller. Disponible en Internet:
http://www.rae.es/search/node/taller , Consultado el 26 de Julio de 2015.
112
[11] SHAMES, I. “Mecánica de Fluidos”. Tercera Edición. McGRAW-HILL. 1995
[12] POTTER, M. “Mecánica de Fluidos”. Tercera Edición. THOMSON. 2002
[13] A. Blanco. Presentación Análisis de Redes. 2013
[14] M. López. Apuntes de Instalaciones Mecánicas CT-4421. Edición 2011
[15] Wang, S. Handbook of Air Conditioning and Refrigeration. Segunda Edición.
McGRAW-HILL. 2000
[16] Todas las normas investigadas descritas en la Tabla VI.1
[17] National Fire Protection Asociation, disponible en internet: http://www.nfpa.org/.
Consultado el 13 de Octubre de 2015.
[18] R.C. Hibbeler. “Mecánica de Materiales”. Octava Edición. PEARSON 2011
[19] J. Blain y ASAP World Consultancy. Edición Especial SAP R/3. Pretince Hall Iberia,
S.R.L, 1999
113
APÉNDICES
114
Apéndice A: Coeficientes de Perdida para componentes de tubería de agua Extraído de la Presentación Análisis de Redes del Prof. Armando Blanco
115
Apéndice B: Tablas de Perdidas en Tuberías en Sistemas de Aire Comprimido Extraídas de los Apuntes de Instalaciones Mecánicas del Prof. Milton Tabla B-1
116
Tabla B-2
117
Tabla B-3
118
Tabla B-4
119
Apéndice C: Tabla de longitudes equivalentes para componentes de un Sistema de Aire Comprimido. Extraídas de los Apuntes de Instalaciones Mecánicas del Prof. Milton Tabla C-1
120
Apéndice D: Representación gráfica en forma de ábaco de la fórmula de Darcy-Weisbach. Extraídas de los Apuntes de Instalaciones Mecánicas del Prof. Milton.
121
122
Apéndice E: Tabla de Velocidades Máximas de transporte para aire en ductos según el caso. Extraídas de los Apuntes de Instalaciones Mecánicas del Prof. Milton
123
Apéndice F: Tabla de diámetros equivalentes en sección rectangular Extraídas de los Apuntes de Instalaciones Mecánicas del Prof. Milton
124
125
Apéndice G: Tabla de longitudes equivalentes para componentes del Sistema de Ventilación. Extraído del Handbook of Air Conditioning and Refrigeration
126
Apéndice H: Selección del agente extinguidor según la clase de fuego para extintores portátiles. Extraído de la Norma Venezolana COVENIN N° 1040: “Extintores Portátiles Generalidades”.
Tabla H-1
127
Apéndice I: Ejemplo de Planes de mantenimiento de Empresas Polar.
128
129
130
Apéndice J: Listado de Herramientas
131
132
133
134
Apéndice K: Dimensionamiento de la Distribución del Taller Modelo.
135
136
137
Apéndice L: Esquemas para el Sistema de Tubería de Agua
138
139
140
Apéndice M: Esquemas para el Sistema de Tubería de Aire Comprimido.
141
142
Apéndice N: Esquemas para el Sistema de Ventilación Mecánica
143
144
145
146
147
148
149
150
Apéndice O: Esquemas de las Mesas de Trabajo del Taller Modelo.
151
152
Apéndice P: Esquema para el Sistema de Incendio del Taller Modelo.
