tecnicas para procesar productos de sereales

1. 2057400114300 UNIVERSIDA ESTATAL DE BOLIVAR FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ESCUELA: INGENIERIA AGROINDUSTRIAL ASIGNATURA: TECNICAS AGROINDUSTRIALES UNO CENTRO ACADEMICO: MATRIZ Y PRESENCIAL PERIODO ACADEMICO: 2009-2010 PRESENTACION DE LA ASIGNATURA Un Estudiante que reciba una nueva asignatura, debería hacerse entre otras, las siguientes preguntas y pedir una respuesta al docente a cargo. ¿ para que estudio esta materia?. ¿ en que puedo aplicarla ?. ¿ Cuál es la utilidad que me prestará? Es necesario considerar que todas las materias objeto de estudio, sin excepción deben tener una aplicación práctica; en unos casos servirá de pre-requisitos, en otros serán herramientas para aplicaciones concretas en la vida profesional-practica. En la actualidad, la
Técnicas Agroindustriales Uno
es una asignatura muy importante para la formación profesional y en especial en casi todas las ramas de ingeniería agropecuaria y carreras tecnológicas afines, áreas donde se hacen indispensables adecuados conocimientos de esta materia. En lo que tiene que ver con el aspecto curricular de los Tecnólogos Agroindustriales, Agrícolas y Ingenieros Agroindustriales como Agropecuarios, necesitan estar preparados para desarrollar, entre otras, actividades, Selección, diseño, distribución de planta y equipos para aplicar las operaciones básicas como los procesos para su posterior elaboración de productos agroindustriales para el consumidor y dar un producto de la calidad natural, para poder generar rentabilidad y crear fuentes de trabajo para mejorar el nivel económico de las familias de la provincia y país, etc. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA GENERALES: ADIESTRAR A LOS ESTUDIANTES EN EL MANEJO DE INSTRUMENTOS Y MAQUINAS COMO EN MATERIALES AFINES. CAPACITAR A LOS ESTUDIANTES EN MÉTODOS TECNICOS DE PROCESAMIENTO. ESPECÍFICOS: DESARROLLAR CONOCIMIENTOS TEÓRICOS Y PRÁCTICOS SOBRE: MANEJAR Y UTILIZAR IMPLEMENTOS Y EQUIPOS TECNICOS CORRECTAMENTE REALIZAR PROCEDEMIENTOS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS. ELABORAR, ALGUNOS PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES. APLICAR LOS CONTENIDOS TEÓRICO-PRACTICO DE LAS BLOQUE DE CONOCIMIENTOES RESPECTIVAS. COMPETENCIAS ESTUDIANTILES Tienen criterios de seleccionar y localización de plantas agroindustriales. Conoce sobre el diseño y distribución de la planta y equipos. Sabe cuales son las operaciones básicas. Conocen los procesos básicos. Elabora los productos agroindustriales, de conservas de frutas. Sabe que maquina utiliza y para que tipo de procesamiento. Conoce cuales son los medios de conservación de los alimentos. INDICACIONES GENERALES DEL MODULO Cuántas y qué unidades contienen el módulo cinco Bloques Existencia de ejercicios o ensayos para trabajar en clase si Cómo será la comunicación profesor (a) – estudiante en forma verbal y directo. Cómo serán evaluados los (as) estudiantes como se menciona en el plan académico. Otras (Las que el profesor (a) creyera importante) practicas en la planta. DESARROLLO BLOQUE DEL CONOCIMIENTO UNO a.LOCALIZACION DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES b.PRESENTACION Si una empresa planea llevar a cabo todas sus actividades en una sola ubicación, puede seguir adelante con las decisiones de la región, de área y de localidad que se estudiará en este capítulo, en cambio, si se piensa en la expansión, habrá que tomar primero ciertas decisiones estratégicas. Una posibilidad, por supuesto, consiste en ampliarse simplemente en la ubicación actual, pero tal vez sea preferible mudarse a una nueva ubicación donde las economías de escala, eficiencias de producción, mayores facilidades de transportación, mayor productividad, impuestos más bajos y muchos otros beneficios podrían aumentar significativamente la rentabilidad. Las consideraciones que aconsejan esa posibilidad se estudiarán luego con más detalle, pero, como antes, sólo se está considerando una instalación única, las estrategias relacionadas con las instalaciones múltiples son más interesantes y potencialmente más remuneradoras. Existen cinco tipos generales de estrategias para fábricas, aunque se refiere a instalaciones de fabricación, los mismos aspectos se aplican a almacenes, centros de servicios y establecimientos de venta al menudeo. El objeto de esta unidad es presentar las características indispensables para la implementación de una planta Agroindustrial. c.OBJETIVOS Indicar las diferentes características que deben considerarse para la implementación de una planta Agroindustrial. Dar a conocer la relación que existe entre las materias primas con relación al mercado consumidor. DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS POR BLOQUES DEL CONOCIMIENTO ESCALA DE OPERACIONES Y FACTORES QUE AFECTAN A LAS DECISIONES DE LOCALIZACIÓN. LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA. PROCEDIMIENTO GENERAL PARA LA TOMA DE DECISIONES DE LOCALIZACIÓN. LINEAMIENTOS GENERALES FACTORES Y SUBFACTORES COMUNMENTE UTILIZADO EN ESTUDIOS DE LOCALIZACIÓN DE PLANTAS. MÉTODOS CUANTITATIVOS LAS DECISIONES DE LOCALIZACIÓN CON INSTALACIONES MÚLTIPLES LOCALIZACIÓN EN EMPRESAS DE SERVICIOS LOCALIZACIÓN DE TIENDAS MINORISTAS LOCALIZACIÓN DE SERVICIOS PÚBLICOS 8.TENDENCIAS Y ESTRATEGIAS FUTURAS EN LOCALIZACIÓN 9.RELACION MATERIAS PRIMAS – MERCADO 9.1.OFERTA DE MANO OBRA 9.2INFRAESTRUCTURA 9.3.TEORIA DE DECISIONES 9.3.1La decisión única 10.EVALUACION DIRECTA DE CRITERIOS CUANTITATIVOS 10.1.EL METODO DE PONDERACION e.RESUMEN AUTOEVALUACION ESCALA DE OPERACIONES Y FACTORES QUE AFECTAN A LAS DECISIONES DE LOCALIZACIÓN. Uno de los problemas más persistentes que influyen sobre la productividad es que se utilice poca capacidad. Se pensó que la economía de la producción aconsejaba instalaciones de gran capacidad, que luego no se podría utilizar plenamente a los costos elevados de las materias primas y de la transportación de los productos terminados o a la poca actividad del mercado. El principal instrumento analítico es alguna forma de análisis de equilibrio, todos los costos fijos y variables se deben considerar cuidadosamente con respecto a las alternativas tecnológicas asociadas con cualquier proceso de producción, refiriéndose especialmente al conocido problema de la preponderancia relativa de la mano de obra y el capital en el proceso de producción. Esto no es sólo una cuestión de costos, sino que implica también la disponibilidad de los diversos insumos y la flexibilidad necesaria para adaptarse a la incertidumbre del futuro de los mercados de la oferta y de la demanda. Las economías a escala producen un efecto importante no sólo en la rentabilidad de una instalación única sino en las decisiones acerca de la conveniencia económica de las diversas estrategias de plantas múltiples. Cuando estas consideración se entienden con claridad y se analizan cuidadosamente, el analista está en situación de proceder con las decisiones específicas de localización. Las decisiones de localización implican tantos factores que es esencial un enfoque sistemático o agenda. LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA. En general, las decisiones de localización podrían catalogarse de infrecuentes, de hecho, algunas empresas sólo la toman una vez en su historia. Este suele ser el caso de las empresas pequeñas de ámbito local, pequeños comercios o tiendas, bares, restaurantes, etc., para otras en cambio, es mucho más habitual por ejemplo, bancos, cadena de tiendas, empresas hoteleras, etc., y por lo que se ve que la decisión de localización no solo afecta a empresas de nueva creación, sino también a las que ya están funcionando. La frecuencia con que se presenta este tipo de problemas depende de varios factores, entre ellos se pueden citar, el tipo de instalaciones (es mucho más común la apertura de tiendas o puntos de venta que la de fábricas) o el tipo de empresa (una firma de servicios puede necesitar más instalaciones que una industria), en la actualidad, la mayor intensidad con que se viene produciendo los cambios en el entorno económico está acrecentando la asiduidad con la que las empresas se plantean cuestiones relacionadas con la localización de sus instalaciones. Los mercados, los gustos y las preferencias de los consumidores, la competencia, las tecnologías, las materias primas, etc., están en continuo cambio hoy día y las organizaciones han de adecuarse para dar la respuesta a estos cambios modificando sus operaciones. Como se ha podido constatar, la elección de una localización es una decisión compleja en la mayoría de los casos, tanto en si misma como por sus interrelaciones, aunque es cierto que para algunas empresas, la localización viene determinada por un factor dominante que restringe el número de alternativas, en general la cantidad de factores y de lugares involucrados en el análisis es enorme, si ello es así para compañías de ámbito nacional, lo es mucho más para aquellas que operan a nivel internacional. Por lo que respecta a las firmas pequeñas de nueva creación, éstas se localizan típicamente en el lugar de residencia de su fundador y comienzan a expandirse en su entorno local o regional; las decisiones se suelen basar sobre todo en las preferencias y la intuición del propietario, o en todo caso, en estudios simples de carácter más bien informal. Las grandes empresas, en cambio, suelen considerar muchas alternativas de localización y la decisión que se toma a través de procedimientos formalizados, se fundamenta en estudios más amplios y rigurosos, cuya magnitud vendrá influida por la naturaleza y el alcance de la decisión que se ha de tomar. Concentrándose en un enfoque formal se va a describir un procedimiento típico, se partirá del momento en que ha sido detectada la necesidad de localizar una nueva instalación o de relocalizar una ya existente, tras haber desechado otras posibles soluciones. Determinada y justificada la necesidad de iniciar un estudio de localización, el primer paso es la de crear un equipo multifuncional encargado de realizar el estudio, en él tendrán cabida representantes de las principales áreas de la empresa, ya que todas ellas se verán afectadas por la decisión. En dicho estudio será necesaria gran cantidad de información de la empresa, por lo que será necesario acudir a otras fuentes, tales como publicaciones especializadas, agencias gubernamentales, cámaras de comercio, entidades financieras, consultores, agencias de transporte, etc., también habrá que considerarse la visita a posibles lugares de emplazamiento, pues la observación directa permite apreciar elementos subjetivos que pueden ser importantes en la decisión final. Cuando las alternativas potenciales se extienden a regiones o países diferentes, la decisión se habrá de sistematizar en niveles geográficos, en este sentido, suelen distinguirse dos o tres niveles, aunque la diferencia es más bien de forma que de contenido. Así, los que optan por tres niveles distinguen el nivel regional/internacional, el de la comunidad o ciudad y el de lugar concreto, mientras que los que distinguen dos, hablan de macrolocalización o evaluación de países, regiones, comunidades o ciudades y de microlocalización o evaluación de emplazamientos específicos. En el estudio de localización se involucran dos aspectos diferentes: Es decir, la selección de la región o zona más adecuada, evaluando las regiones que preliminarmente presenten ciertos atractivos para la industria de que se trate. Es decir, la selección especifica del sitio o terreno que se encuentra en la región que ha sido evaluada como la más conveniente. En cualquiera de los niveles mencionados, el procedimiento de ANÁLISIS DE LOCALIZACIÓN, abarcaría las siguientes fases: PROCEDIMIENTO GENERAL PARA LA TOMA DE DECISIONES DE LOCALIZACIÓN. ANÁLISIS PRELIMINAR.- Se trataría aquí de estudiar las estrategias empresariales y políticas de las diversas áreas (Operaciones, Marketing, etc.) para traducirlas en requerimientos para la localización de las instalaciones. Dada la gran cantidad de factores que afectan a la localización, cada empresa deberá determinar cuáles son los criterios importantes en la evaluación de alternativas: necesidades de transporte, suelo, suministros, personal, infraestructuras, servicios, condiciones medioambientales, etc. El equipo de localización deberá evaluar la importancia de cada factor, distinguiendo entre los factores dominantes o claves y los factores secundarios. Los primeros se derivan de los objetivos estratégicos de la empresa y tienen un gran impacto sobre sus ingresos, sus costos o su posición competitiva; es necesario un fuerte grado de cumplimiento de los mismos para que la localización analizada sea considerable factible, sirviendo, pues, para limitar el número de alternativas. En cuanto a los factores secundarios, aún siendo importantes, pueden ser considerados como deseables pero no imprescindibles. Se establecerá un conjunto de localizaciones candidatas para un análisis más profundo, rechazándose aquéllas que claramente no satisfagan los factores dominantes de la empresa (por ejemplo; existencia de recursos, disponibilidad de mano de obra adecuada, mercado potencial, clima político estable, etc.). En esta fase se recoge toda la información acerca de cada localización para medirla en función de cada uno de los factores considerados. Esta evaluación puede consistir en medida cuantitativa, si estamos ante un factor tangible (por ejemplo; el costo del transporte) o en la emisión de un juicio si el factor es cualitativo (por ejemplo; clima político). A través de análisis cuantitativos y/o cualitativos se compararán entre sí las diferentes alternativas para conseguir determinar una o varias localizaciones válidas, dado que, en general, no habrá una alternativa que sea mejor que todas las demás en todos los aspectos, el objetivo del estudio no debe ser buscar una localización óptima sino una o varias localizaciones aceptables. En última instancia, otros factores más subjetivos, como pueden ser las propias preferencias de la empresa a instalar determinarán la localización definitiva. LINEAMIENTOS GENERALES 1.- Es conveniente hacer notar que el valor asignado a cada factor, dependerá de la importancia que tenga para cada empresa en particular. Estos valores se establecen de acuerdo con el criterio de cada persona que realiza la evaluación, tomando como base la influencia que tengan en el proceso y/o en el costo de producción. 2.- En la asignación de valores a los correspondientes sub-factores, se seguirá el mismo criterio que en el punto anterior. La suma de los valores máximos de dichos sub-factores, será igual al valor máximo asignado al factor. 3.- La calificación final se obtendrá de la suma de las calificaciones de los factores (considerando sus sub-factores). La zona mejor calificada será la que obtenga el valor más alto. Se sigue el mismo procedimiento en la evaluación del predio. FACTORES Y SUBFACTORES COMUNMENTE UTILIZADO EN ESTUDIOS DE LOCALIZACIÓN DE PLANTAS. Importante. La siguiente lista es enunciativa y no limitativa. Podrán considerarse otros factores y eliminar algunos de los listados, dependiendo del criterio del valuador. Costo Disponibilidad Estabilidad Productividad. Clientes. Disponibilidad materias primas Energía Servicios públicos transportes Comunicaciones Desarrollo industrial Desarrollo comercial Control ambiental Costo de la vida Aspectos fiscales y financieros 6.MÉTODOS CUANTITATIVOS Una gran cantidad de métodos cuantitativos que varían en grado de complejidad y en cuanto a las necesidades de procesamiento con ayuda de la computadora, se han desarrollado y aplicado a los problemas de ubicación. Es un método simple y parcial que se limita a analizar un único factor de localización: el costo de transporte. Puede ser utilizado, principalmente, para la ubicación de plantas de fabricación o almacenes de distribución respecto a unos puntos de origen, desde donde se reciben productos o materias primas y a otros de destino, a los cuales se dirigen sus salidas. Dado ese conjunto de puntos, el problema de resolver consiste en encontrar una localización central que minimice el costo total de transporte (CTT), este se supone proporcional a la distancia recorrida y al volumen o peso de los materiales trasladados hacia o desde la instalación, por lo que puede expresarse como: CTT = Sci vi di donde si es el costo unitario de transporte correspondiente al punto i (éste puede diferir o no con el tipo de material), vi es el volumen o peso de los materiales movidos desde o hacia i y di es la distancia entre el punto i y el lugar donde se encuentra la instalación. En realidad, ambas son sólo aproximaciones a la distancia real pero, al resolver el problema, se incurre en errores similares para todas las localizaciones, con lo que la distorsión global de la solución suele ser pequeña. Pero, para llegar a la localización
optima
puede partirse de una buena solución inicial calculando el centro de gravedad dentro del área marcada por las distintas localizaciones, las coordenadas que definen ese punto central vendrían dadas por las expresiones: X* = S ci vi xi / S ci vi y* = S ci vi yi / S ci vi [ 3 ] Este punto no se corresponde necesariamente con el óptimo para ninguna de las medidas de distancia anteriores, pero es una aproximación bastante buena, por lo que podría aceptarse como solución al problema. En caso de desear mayor precisión, se pueden realizar cálculos incrementales de la siguiente forma: se desplaza la solución de una pequeña distancia en todas las direcciones (norte, sur, este y oeste) y se comprueba si el costo decrece en algunas de ellas; si esto no ocurre, se estaría en el óptimo, pero en caso contrario, habría que seguir moviéndose en aquella dirección en la que disminuye el costo, repitiéndose el proceso tantas veces como sea necesario. 7.LAS DECISIONES DE LOCALIZACIÓN CON INSTALACIONES MÚLTIPLES Aunque a veces las empresas poseen una sola instalación, en otras ocasiones pueden disponer de varias instalaciones. En este último caso puede ocurrir que aquéllas que sean independientes unas de otras, de manera que la localización de cada una de ellas no afecte a las demás (por ejemplo; podría decidirse la ubicación de un restaurante en una ciudad sin que ello se vea afectado por la de otros restaurantes de la misma empresa en otras ciudades), no obstante, el caso más general es que las instalaciones de una empresa formen una red logística en la que cada instalación cumpla una determinada función. La localización de las instalaciones resulta entonces interdependiente y las decisiones que se tomen formarán un conjunto fuertemente interrelacionado y de mayor complejidad. En el habrá que dar respuesta a cuestiones tales como: cuántas instalaciones (plantas, almacenes, etc.) son convenientes, que tamaño ha de tener cada una de ellas, que operaciones, productos o actividades les deben corresponder, que relaciones e intercambios han de existir entre las mismas, y por supuesto, donde deben estar ubicadas. Ante la dificultad que conlleva analizar todas ellas de forma simultánea suele recurrirse a la parcialización del problema en cuestiones que reciben un tratamiento individualizado. 7.1LOCALIZACIÓN EN EMPRESAS DE SERVICIOS Aunque en la inmensa mayoría de lo que se ha visto es de aplicación a las empresas de servicio, se analizarán más detenidamente algunas de las peculiaridades que presentan los problemas de localización en este tipo. Dadas las características propias de los servicios (por ejemplo: el contacto con el cliente o su naturaleza intangible), el usuario acude por regla general a aquellas localizaciones más cercanas a él. Debido a ello, las instalaciones de servicios suelen cubrir un área geográfica restringida, una ciudad o una zona dentro de ella, esto, unido a la gran variedad de servicios existentes, explica que las instalaciones de este tipo sean mucho más numerosas que las plantas productivas o los almacenes y, al mismo tiempo, que suelan ser más pequeñas, y por tanto, menos costosas que aquéllas. Estas características provocan que sea muy frecuente la toma de decisiones de localización en este contexto (continuamente se ve como se abren, cierran o se reubican sucursales, oficinas, tiendas, etc.). De todo lo dicho se deduce que, en estos casos, los factores dominantes en las decisiones de localización en servicios están más relacionados con el mercado y la demanda que con los aprovisionamientos o los costos, además, suele ser una decisión simultánea con la selección del mercado en el que se desea competir. 7.2.LOCALIZACIÓN DE TIENDAS MINORISTAS Este tipo de instalaciones se localizan principalmente basándose en el potencial de mercado que ofrece un determinado lugar, por ello, la decisión requiere la estimación de la demanda que cada alternativa va a generar, para lo cual es común el uso del análisis de regresión estadístico. Algunas de las variables típicas, consideradas como correlacionadas con el ingreso son: la población, la distribución de edades, el nivel de renta, el nivel cultural, la cantidad de establecimientos competidores en la zona, etc. Otros factores más intangibles, que también resultan importantes, son la visibilidad y la estética del sitio y de la propia instalación, la accesibilidad al mismo, el carácter residencial o comercial de la zona, etc. Otros de los métodos más conocidos para estimar la demanda de una localización para la instalación de un comercio son los modelos de interacción espacial o de gravitación, el primero de los cuales se debe a Reilly quien en 1931, formuló la ley de gravitación del comercio. Basados en esta idea han sido desarrollados otros muchos modelos, utilizando evidencias empíricas que relacionan algunas variables con el poder de atracción de clientes de una ubicación. Uno de los más utilizados es el modelo de Huff, quién observó que la probabilidad de que un consumidor se dirija a un comercio era directamente proporcional al tamaño de la instalación e inversamente proporcional al tiempo que tardaba en llegar a él. Este modelo fue formulado como sigue: Pij = ( Sj / Tij l ) / S ( Sj / Tij l ) donde, Pij es la probabilidad de que un cliente de la zona i se desplace al centro comercial j, Sj es el tamaño de la instalación comercial j, Tij es el tiempo de desplazamiento desde la zona i hasta el punto j y l es un parámetro estimado empíricamente (en sus observaciones resultó en torno a 2 ó 3). A partir de esta probabilidad, el número de clientes, Nij, esperados en un comercio situado en j, procedentes de una zona i, viene dado por Nij = PijCi, donde Ci es el número total de consumidores de la zona i. Con esta misma filosofía han aparecido posteriormente distintos modelos en los que se han empleado otras variables en sustitución de Sij (por ejemplo: el nivel de precios, variedad de productos o disponibilidad de estacionamientos) y en lugar de Tij ( por ejemplo: la distancia o el nivel de congestión del tráfico). 7.3.LOCALIZACIÓN DE SERVICIOS PÚBLICOS Un caso particular de localización de servicios, que han sido objeto de interés y estudio, es el de aquéllos que no persiguen fin de lucro, sino que responden a un interés social o público, tales como hospitales, escuelas, oficinas de la administración o estaciones de bomberos o comisarías de policía. En la localización de este tipo de instalaciones, la cuestión reside en responder al máximo a la necesidad social provocando el menor costo posible, sin embargo, en la realidad resulta generalmente muy difícil establecer una correcta medida del beneficio y del costo social, recurriéndose normalmente a medidas indirectas o parciales. 8.TENDENCIAS Y ESTRATEGIAS FUTURAS EN LOCALIZACIÓN Es obvio que la mayoría de los factores de localización no permanecen inalterables en el tiempo sino, más bien, todo lo contrario. El acelerado ritmo con el que se producen los cambios en el entorno, una de las notas dominantes de la actualidad, está provocando que las decisiones de localización sean hoy muchas más comunes. Uno de los fenómenos más importantes que se están sucediendo es la creciente internacionalización de la economía. Las empresas están traspasando fronteras para competir a nivel global, las localizaciones en otros países distintos del de origen están a la orden del día para las grandes empresas, aparecen nuevos mercados y se unifican otros, todo ello intensifica la presión de la competencia, hace que los factores lógicos sean más complejos e importantes y que las empresas se vean obligadas a reexaminar la localización de sus instalaciones para no perder competitividad. Otro aspecto destacado de nuestros días es la mejora de los transportes y el desarrollo de las tecnologías informáticas y de telecomunicaciones, lo cual está ayudando a la internacionalización de las operaciones y está posibilitando una mayor diversidad geográfica en las decisiones de localización. Esto, unido al mayor énfasis de la competencia en el servicio al cliente, el contacto directo, el rápido desarrollo de nuevos productos, la entrega rápida, etc., se está traduciendo en una tendencia de localización cercana a los mercados. En lo que a fabricación se refiere, gracias a las tecnologías flexibles las empresas pueden optar por instalar plantas más pequeñas y numerosas. Por otro lado, la mejora de las telecomunicaciones permite la centralización y el ensanchamiento de ciertas operaciones, así, muchas empresas de servicios pueden llegar a los clientes desde lugares muy alejados. Del mismo modo, una empresa de fabricación puede optar por subcontratar la fase de producción a fabricantes locales, no necesitando ser propietaria de las instalaciones. En el extremo de esta práctica se encuentra denominada la empresa-red o empresa desmaterializada (
hollow corporation
), que es aquella que se limita a la gestión de un complejo sistema de información pero contrata sus operaciones a otras. La adopción de sistemas JIT en algunas industrias está obligando a las empresas proveedoras y clientes a localizarse en una zona próxima para poder reducir los tiempos de transporte y realizar entregas frecuentes. 9.RELACION MATERIAS PRIMAS – MERCADO Existen dos posiciones extremas sobre la localización de una planta respecto a la ubicación relativa de las zonas de producción y de los mercados consumidores y, por su puesto, muchas posiciones intermedias entre estos dos extremos. La decisión sobre la ubicación dependerá de las características de la materia prima, de su proceso de transformación y de los costos de transporte de los diversos materiales y productos necesarios para esa transformación. La existencia de productos muy perecederos, tales como oleaginosas leche o algunas frutas, productos frágiles como los huevos o los tomates productos de los que se aprovechan un porcentaje reducido como por ej. La caña, la madera, el café o la pulpa de fruta, requieren una ubicación de planta cerca de las zonas producción para evitar perdidas en la materia prima agrícola durante el transporte o accesos de precios de transporte. Por otro lado los productos robustos, resistentes y no muy perecederos como tubérculos, raíces, o granos, productos a los que el procesamiento añade volumen o peso como las bebidas embotelladas o productos que requieren muchos insumos como aditivos o materiales de empaques, se ven favorecidos por una ubicación adecuada cerca de los mercados consumidores. Los costos del transporte son fundamentales en este tipo de decisión, si los productores de materia prima o los mercados están muy dispersos y los costos de transporte son muy elevados, se podría considerar la instalación de pequeñas instalaciones agroindustriales dispersas en ves de una grande. Si la empresa tiene ventajas comparativas en una zona urbana pero la materia prima es de un bajo rendimiento y se produce en una zona alejada, es conveniente establecer una planta semiprocesadora en la zona de producción, por medio de la cual se elimine el desecho y se permita el trasporte solamente de la parte aprovechable hasta la planta procesadora central. Un producto de alto valor para la exportación, como el caso de las flores, tendría una elasticidad relativamente menor de demanda de trasporte debido a que los costos de un transporte elaborado representan tan solo un porcentaje pequeño de los costos totales y el precio lo compensa con creces. 9.1.OFERTA DE MANO OBRA La oferta de mano de obra no calificada no es problema grave en nuestro país muy especialmente si la agroindustria se encuentra en zonas rurales, por el contrario la consecución de mano de obra calificada en ciertos sectores como gerencia, administración, contabilidad, producción, mantenimiento o control de calidad es un problema que se grava en ubicaciones rurales. Una agroindustria como mano de obra intensiva , posiblemente encontrara una ubicación mejor en zonas rurales o semirurales, siempre y cuando la mano de obra calificada no represente problemas insalvables. La expectativa de ciertas condiciones altas de vida por parte de técnicos o profesionales calificados requerirá de la existencia de facilidades recreativas, educativas y de infraestructura que no todas las zonas rurales poseen. En compensación por deficiencias en estas expectativas, un empleado calificado puede llegar a pedir sumas altas de zonaje o viáticos, o que la empresa le proporcione casa, escuela, transporte u otros bienes que no todos los proyectos están en capacidad de cubrir. Otra solución que toma tiempo de la fuga de profesional calificado hacia las ciudades, es que la empresa cubra la capacitación adecuada de personal de la zona en las áreas que sean necesarias. Por su parte, la ubicación en zonas urbanas elimina en parte la consecución de mano de obra calificada, pero impone costos mayores en la obra de mano no calificada que por razones de alojamiento y alimentación tiene costos mayores que las que tienen en las zonas rurales. 9.2INFRAESTRUCTURA Una infraestructura deficiente puede aumentar los costos del proyecto e influir negativamente sobre la calidad del producto. Por esta razón se deben estudiar a las instalaciones y servicios que se encuentran disponibles en las diversas zonas en las que sean posibles instalar una fábrica. Entre los aspectos a considerar tenemos los siguientes: Electricidad.- Debe cuantificarse la demanda del proyecto, la fuente de que proviene la energía, el historial de interrupciones de los últimos años, la disponibilidad durante el año, los voltajes disponibles en la zona y el costo incluyendo las posibles tarifas especiales para industrias si las hay. Agua.- Debe estudiarse la demanda y presión requerida por la planta, la fuente y calidad del agua, la necesidad de agua especialmente tratadas para calderas y como ingrediente, la disponibilidad de agua para enfriamiento y costo. Infraestructura de transporte.- Se deben evaluar las vías de comunicación dd las zonas de producción con las de consumo, la existencia de puentes bodegas, talleres mecánicos y venta de repuestos y combustibles. Infraestructura social y médica.- La existencia de viviendas adecuadas, escuelas, hospitales y clínicas, instalaciones recreativas, bomberos, seguridad, bancos y medios de comunicación es muy importante al considerar la instalación de una planta en un lugar adecuado. De no existir algunas de estas infraestructuras el proyecto debe contemplar su creación para uso de la planta, por lo menos para uso de emergencias, para protección contra incendios, seguridad y comunicaciones. Costo del terreno.- El costo del terreno suele representar un porcentaje relativamente pequeño del total de inversiones que debe realizar un proyecto Agroindustrial. Hay que tomar en cuenta el costo y características topográficas y de suelos de diversas alternativas en las zonas elegidas asi como en la posibilidad de expansión e la planta y el valor urbano que tengan los terrenos urbanos, para evitar problemas de absorción de estos terrenos por urbanizaciones que limiten el crecimiento futuro el suministro de agua o electricidad o que impongan restricciones de tipo ambiental al proyecto. Repercusiones sobre el desarrollo.- La última consideración relacionada con la ubicación de una planta es la repercusión que un proyecto Agroindustrial tiene sobre la zona inmediata en la que es instalado. Una planta genera fuentes de empleo y con frecuencia mejora la infraestructura existente en una región, a la ves que mejora la redistribución de los ingresos, pero puede también imponer presiones sociales seria sobre algunas poblaciones rurales. El proyectista debe hacer un proyecto razonable entre los factores meramente económicos que normalmente ubican la ubicación hacia las zonas urbanas con los factores de conservación de la calidad de las materias primas y de los productos terminados de la agroindustria y de los lineamientos sociales que puedan existir. Una buena metodología que se puede seguir es la utilizar una ponderación de los factores que el proyectista considere como importante para la buena marcha del proyecto, de manera que al evaluar las diferentes alternativas que se tienen, se obtengan una calificación objetiva de la ubicación. 9.3.TEORIA DE DECISIONES La teoría de decisiones tiene que ver con el entendimiento y formulación de toma de decisiones, en este caso, la decisión de ubicar una planta en un lugar dado. Las decisiones se han tenido que tomar durante siglos, pero hoy en día existen métodos para cuantificar los posibles resultados que pueden surgir de una decisión. La toma de decisiones se discute aquí en forma general, utilizando el marco de la teoría de decisiones para desarrollar la descripción. Esta explicación, no es una descripción exhaustiva de esta teoría, sino que solo cubre las áreas más relacionadas con la toma de decisiones en ingeniería agroindustrial. Los elementos de una situación de toma de decisión Cualquier sistema que requiera de una toma de decisión de cinco elementos: La decisión Las alternativas Los criterios Las restricciones Los eventos La decisión es el acto de escoger y normalmente se asume que está bajo el control de las personas. Estas deciden la acción a seguir. Pueden decidir instalar una planta o no instalarla en un lugar dado. Las alternativas son las posibilidades abiertas para que el que toma la decisión alcance su objetivo. En teoría, cada camino concebible para lograr una meta es una alternativa, pero en la práctica el número de propuestas debe limitarse a las alternativas sensatas, o sea, aquellas que no se pueden descartar simplemente por inspección. Los criterios son los resultados que las decisión está tratando de maximizar. Estos no tienen que ser económicos, aunque muy frecuentemente lo son. Como se verá posteriormente, los criterios no tienen porque ser únicos. Las restricciones son condiciones que no pueden ser violadas. Por ejemplo, las leyes que restringen la cantidad de efluentes de una planta agroindustrial son una restricción, las restricciones limitan las decisiones, ya que cualquier alternativa que viole una sola restricción debe ser rechazada. Por último están los eventos estos son los factores que están fuera de control del que toma las decisiones. Son producidos por influencias externas a un proyecto, tales como la competencia, los gobiernos, las exigencias del mercado, etc. 9.3.1La decisión única La teoría de decisiones trata principalmente de escoger entre varias posibles alternativas. El tomar una decisión implica identificar una preferencia entre las alternativas que hagan posible la desición. La calidad que da la preferencia es el criterio. Estas preferencias o criterios de escogencia no tienen porque ser cuantificables o cuantitativos. 10.EVALUACION DIRECTA DE CRITERIOS CUANTITATIVOS Cuando los criteriosos que se contemplan en un problema de decisión son de tipo cuantitativo, como ocurre en el caso de costos, ingresos, inversiones fijas, etc., la evaluación directa de los mismos para discriminar entre diferentes alternativas puede ser útil al tomar una decisión de localización, aunque hay que tener siempre en cuenta que los mismos solo sirven para evaluar un criterio a la vez, por lo que es muy conveniente complementarlos con el análisis más exhaustivo de otros criterios. Para ilustrar mejor este método de evaluación de alternativas de localización, se explicarán los pasos del método aplicándolos a un ejemplo concreto. 10.1.EL METODO DE PONDERACION En las decisiones de inversión se hacen todos los esfuerzos posibles para convertir calidades no monetarias en unidades monetarias, determinando a qué suma de dinero es igual una calidad. Sin embargo muchas decisiones en ingeniería se toman sin utilizar criterios basados en dinero. Una técnica para trabajar con criterios múltiples no cuantificables es la siguiente: Se escogen las características o criterios importantes para el éxito del proyecto. Como criterios de selección en el caso de la ubicación de plantas se puede sugeriir la existencia de electricidad, la infraestructura vial, la posición de la planta con respecto a la zona de producción de materia prima, la disponibilidad de servicios bancarios y de comunicación, y en general, todos los factores de ubicación de planta que se mencionaron antes en este capítulo. Suponga como ejemplo que se quiere instalar una planta empacadora de flores para exportación. Los criterios que el proyectista considera importantes para esta ubicación son: Cercanía a la zona de producción de flores (llámele MATERIA PRIMA) Existencia de electricidad para las cámaras frías y la iluminación (220V) (llámele ELECTRICIDAD) Disponibilidad de mano de obra no calificada para entrenarla y operar la empacadora (llámele MANO DE OBRA) Ubicación con respecto a la fábrica productora de materiales de empaque (llámele EMPAQUE) Ubicación con respecto al aeropuerto que se utilizará para exportar las flores (llámele AEROPUERTO). Cada característica o criterio recibe una calificación de importancia para el proyecto, digamos de 1 a 10, que se llama factor de ponderación. La escogencia de un factor de ponderación se hace en base a las preocupaciones o expectativas que se consideran para cada criterio de selección. e.RESUMEN Valor a cada factor Lineamientos Valores sub-factores Suma de calificaciones Disponibilidad Estabilidad Productividad Costo Energía Servicios públicos Factores Disponibilidad materias primas y subfactores Transportes Comunicaciones Desarrollo industrial LOCALIZACIÓNDesarrollo comercial Control ambiental Costo de la vida Aspectos financieros Cuantitativos Métodos Cualitativos Globalización Transportes Competencia Estrategias de localización Clientes Ubicación geográfica Comunicaciones Zonas de producción Relación materias primas mercados Mercados consumidores AUTOEVALUACION Mencione las características indispensables para la implementación de una planta Agroindustrial. Mencione ,los elementos básicos que intervienen dentro de la toma de decisiones. Qué es Método de ponderación? Mediante un ejemplo demuestre la evaluación directa de criterios cuantitativos. BLOQUE DEL CONOCIMIENTO DOS DISEÑO Y DISTRIBUCION DE PLANTA Y EQUIPO PRESENTACIÓN Existen ricas zonas productoras de materias primas sean estas de origen animal, vegetal, de la pesca, las cuales son trasladadas a las diferentes empresas para que sean procesadas a través de los diferentes canales de comercialización, El valor agregado que genera estos productos no queda en el productor, por el contrario son las empresas las directamente beneficiadas por este concepto. Existiendo la materia prima, y más aún recurso humano capacitado, adquiere importancia el estudio de cómo se va a diseñar una Planta de producción Agroindustrial, realizando estudios técnicos para hacerla viable su construcción y equipamiento. Los criterios técnicos a considerarse son diversos, para lo cual se debe tomar en cuenta varios factores al momento de realizar la construcción de la planta, la finalidad, tipo de producto a procesar, la cercanía con los mercados de consumo, las condiciones topográficas, climatológicas, el impacto al medio ambiente, elementos necesarios a ser cuantificados, cualificados el momento de tomar la decisión de implementar la Planta. La distribución de los equipos y materiales adquiere importancia el momento de procesar cualquier producto, aprovechando la disponibilidad de espacios, para que en ningún momento del proceso interfiera una etapa con la otra, existiendo un correcto aprovechamiento de toda la instalación. Todo esto presenta restricciones que deben ser determinadas a través de un estudio técnico, coordinando de la mejor manera todas las actividades a cumplirse. Los requerimientos de higiene de una planta se deben considerar a la hora de hacer un diseño de ésta. El diseño higiénico de la instalación, aparatos y edificios, incluye tanto la construcción en sí como la distribución, el suministro de servicios tales como agua potable, los dispositivos para la eliminación de residuos y la instalación de medios para la limpieza y esterilización de la planta y sus equipos. OBJETIVOS Determinar las diferentes actividades que se realizar en una planta agroindustrial. Conocer las técnicas de análisis de la capacidad de una planta. Llega a determinar mediante un estudio técnico los lugares donde es posible el establecimiento de plantas agroindustriales dedicadas a la producción de diferentes productos. DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS POR BLOQUES DEL CONOCIMIENTO 1.ELEMENTOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA PLANTA 1.1.SELECCION DEL EMPLAZAMIENTO 1.2.DISEÑO, CONSTRUCCION Y DISTRIBUCION DE LOS EDIFICIOS 1.2.1.PAREDES Y TECHOS. 1.2.2.PISOS 1.2.3.VENTILACION 1.3.DISTRIBUCION EN PLANTA 1.3.1.ALGUNAS CLASIFICACIONES DE LOS PROBLEMAS DE DISTRIBUCION EN PLANTA. 1.3.2.UN METODO PARA EL DISEÑO DE DISTRIBUCION EN PLANTA 1.3.2.1DISTRIBUCION GENERAL 2.RECOLECCION Y ANALISIS DE INFORMACION SOBRE EL VOLUMEN DE PRODUCCION. 3.NECESIDADES Y DISPONIBILIDAD DE ESPACIOS. 3.1.ACTIVIDADES O FUNCIONES QUE REQUIEREN ESPACIO 3.2.DIAGRAMA DE RELACION DE ESPACIOS 4.SOLUCIONES QUE SE PUEDEN OBTENER 4.1.CRITERIOS PARA LA ELECCION DE DISTRIBUCION EN PLANTA 4.2.DISTRIBUCION POR AREAS EN UNA PLANTA AGROINDUSTRIAL RESUMEN AUTOEVALUACION 1.ELEMENTOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA PLANTA Entre los factores de diseño higiénico que se han de tener en cuenta se incluyen la selección del emplazamiento, el diseño de los edificios y el diseño y distribución de los aparatos de proceso. 1.1.SELECCION DEL EMPLAZAMIENTO Entre los requerimientos higiénicos importantes en esta parte de un proyecto nuevo se encuentran. La abundancia de un suministro de agua de calidad satisfactoria que sea adecuada a los diferentes requerimientos de producción posibles. La ausencia de otros centros de contaminación con residuos de otras fábricas tales como zonas terrestres y acuáticas que usen para disponer de esos desechos. Estos focos de posible contaminación prevalecen en las zonas industriales y pueden llegar a hacer difícil la selección del emplazamiento. También se deben evitar las áreas pantanosas y las tierras boscosas, ya que sirven de campo para residencia de roedores e insectos. 1.2.DISEÑO, CONSTRUCCION Y DISTRIBUCION DE LOS EDIFICIOS Las materias primas que llegan a la planta Agroindustrial lo hacen en condiciones variables de contaminación, trayendo tierra, hongos, bacterias, pesticidas, etc. Lógicamente, parte primordial de un buen procesamiento debe ser la limpieza y eliminación de estas impurezas. Las zonas en que se realiza el manejo de los productos iniciales sucios deben estar señaladas convenientemente y ser separadas de las demás zonas de proceso. Una planificación adecuada de estas áreas prevendrá la contaminación de productos semiprocesados o terminados que tienen un valor agregado alto. 1.2.1.PAREDES Y TECHOS. Las superficies interiores de las paredes de las salas de proceso deben ser lisas y de fácil limpieza. Deben estar exentas de grietas y agujeros que sirvan de abrigo a insectos y a acumulación de polvo y suciedad que facilite el crecimiento de microorganismos. Los materiales de superficie dura como los azulejos, son preferibles, mientras que otros materiales tales como ladrillos, bloques, cemento y madera deben recubrirse con sustancias impermeables y selladoras capaces de resistir la acción del vapor, los ácidos y los álcalis que se utilizan con frecuencia en la agroindustria. El polvo, y salpicaduras de los productos alimenticios se depositan en los bordes, marcos de ventanas y cerchas de los techos. Estas estructuras deben ser curvas y colocarse en pendiente para facilitar la limpieza y el escurrimiento posterior. Hasta donde sea posible se deben evitar las uniones en ángulo entre paredes y pisos, dándoles forma redondeada. Los edificios deben ser preferentemente de una sola planta, con pocas columnas de soporte y sin cielorrasos que puedan acumular polvo y ocultar roedores e insectos. 1.2.2.PISOS Los pisos, al igual que las paredes, se deben construir con materiales no permeables, de fácil limpieza y capaces de soportar los pesos y cargas de la maquinaria y del equipo rodante, así como resistir el desgaste normal bajo las condiciones de trabajo que se presenten. Deben resistir a todos los productos químicos que puedan estar en contacto con ellos (como ácidos, bases o detergentes). Los pisos que vayan a recibir grandes cantidades de agua durante el procesamiento y la limpieza deben tener pendiente para permitir un fácil drenaje. Los empozamientos de agua se deben evitar por todos los medios, ya que pronto se convierten en una fuente de contaminación. Los canales de 1.5 cm. Por cada metro cuadrado generalmente son suficientes. Los desagües deben estar abiertos hacia el exterior y recubiertos en su extremo con rejillas y cedazo para impedir la entrada de roedores e insectos a la planta. Los pisos lisos pueden resultar muy resbaladizos cuando están húmedos, constituyendo un riesgo para la seguridad del personal, en especial cuando lleva botas de caucho. Sin embargo se pueden conseguir en el mercado materiales recubridores que previenen el resbalamiento y que a la vez proporcionan una superficie continua y exenta de poros. 1.2.3.VENTILACION La ventilación adecuada es importante en una planta de proceso. Una ventilación pobre da lugar a condensación la que a su vez permite el crecimiento de gérmenes sobre paredes y techos. La mejor forma de ventilar las marmitas y otros recipientes de cocción o evaporación que emiten vapor de agua es poner una campana recolectora sobre ellos para conducir los vapores hacia el exterior a través del techo, dispositivo que debe diseñarse de forma que evite la acumulación de suciedad y, de ser posible, que tenga forma cilíndrica, adaptándolo al sistema de extractores si se considera necesaria la ventilación forzada. Las salidas de los ventiladores también deben ser enrejadas para evitar la entrada de insectos, aves y roedores escaladores al sistema. Como muchos productos alimenticios adquieren fácilmente olores y sabores de la atmósfera en contacto con ellos durante el proceso. Las áreas donde se manipulan productos con grasas como carne, leche, harinas, chocolate y otros, deben estar bien ventiladas con aire limpio y condiciones de humedad lo más controladas posible, manteniendo toda el área a una presión ligeramente superior a la atmósfera por medio de extractores o ventiladores. Este sistema previene la entrada se insectos, polvo o aire húmedo del exterior. 1.3.DISTRIBUCION EN PLANTA Diseñar una distribución en planta consiste en determinar la posición, en cierta porción del espacio, de los diversos elementos que integran el proceso productivo. Se trata por tanto, de un problema de localización, pero especialmente complejo por el elevado número de unidades a tener en cuenta y porque hay interacción entre ellas. Existen además, diferencias cualitativas. Por una parte, en las distribuciones en planta es esencial tener en cuenta explícitamente la extensión, e incluso la forma de los elementos que intervienen, mientras que en los problemas de localización, este aspecto no se considera. O se trata de forma muy esquemática. Por otra parte, para las decisiones de localización, los emplazamientos son un dato, en tanto que, muchas veces, cuando se trata de determinar una distribución en planta, se ignora la forma y características del edificio puesto que ello es precisamente uno de los resultados del estudio de distribución. Los criterios para evaluar y comparar distribuciones en planta no son, como es lógico, los mismos que se utilizan en las decisiones de localización. El diseño de distribución de planta es un problema muy complejo, que exige de la intervención de especialistas en diversas disciplinas. No basta con un conocimiento de los métodos y las técnicas específicos de la distribución, sino que se necesita información sobre el proceso y sobre los equipos para llevarlo a cabo (muy especialmente sobre el mantenimiento). Además, se deberá de atender a diversas exigencias de tipo ambiental(iluminación, ventilación, etc.) e incluso de carácter estético. Desde luego, para abordar con perspectivas de éxito distribuciones den planta de envergadura, debe considerarse como requisito el tener una amplia experiencia. 1.3.1.ALGUNAS CLASIFICACIONES DE LOS PROBLEMAS DE DISTRIBUCION EN PLANTA. la variedad de sistemas y de circunstancias induce a una gran diversidad en los problemas de distribución en planta. Dichos problemas pueden clasificarse en atención al tipo de sistemas o subsistema productivo de que se trate. Desde este punto de vista cabe distinguir entre distribuciones en planta de oficinas, de almacenes o bodegas, de puntos de venta de servicios y de producción, en sentido estricto. La mayor parte de los conceptos son aplicables a los otros tipos de distribución, sin perjuicio de aquello que tenga como específico. Una distribución en planta para almacenamiento debe permitir itinerarios simples y poco costosos y facilitar la rotación de los inventarios o stocks. En los establecimientos de venta al público, especialmente en los que funcionan bajo régimen de autoservicio, como los supermercados, la distribución en planta ha de facilitar la tarea de los compradores, pero debe ser también un factor de estímulo de ventas. En las distribuciones en planta para sistemas productivos (en el sentido más estricto y excesivamente restrictivo de este término: transformación y montaje) se puede distinguir entre las siguientes distribuciones: Orientadas al Proceso Orientadas al producto. En las distribuciones en plantas orientadas al proceso, los componentes del sistema productivo se agrupan de acuerdo con la función que desempeñan (un taller mecánico que produce piezas bajo pedido, un taller de reparación de vehículos, un hospital, etc. Suelen tener distribuciones en planta de este tipo). En ellas el movimiento de materiales resulta en general complejo y caro pero se obtiene así flexibilidad y fiabilidad. En las orientadas al producto, los elementos que integran el sistema se disponen a lo largo de la trayectoria que siguen los materiales, desde que se inicia el proceso hasta que se obtiene el producto terminado. Estas distribuciones en planta son las características de productos en gran serie (como los automóviles, o los electrodomésticos) . Los movimientos son sencillos y baratos, pero el sistema es a veces poco flexible y en general es poco fiable, salvo que, a costa de una mayor inversión, se disponga de elementos redundantes. La industria de alimentos generalmente utiliza una mezcla de ambas orientaciones, pues generalmente inicia cono el procesamiento de un producto, al que al corto plazo comienza a introducirse otros productos que obligan a buscar la orientación a proceso y aceptándose a final de cuentas la mezcla de las dos orientaciones. Si una compañía decide poner una fábrica de jugo de piña, al poco tiempo encuentra que quizá la capacidad de producción no está siendo bien aprovechada y que hay un muy buen mercado para el jugo de naranja. Es entonces en donde vienen los cambios que es necesario hacer en la planta para poder producir ambos jugos, por lo que la orientación cambia parcialmente de orientación por producto a orientación a proceso. 1.3.2.UN METODO PARA EL DISEÑO DE DISTRIBUCION EN PLANTA 1.3.2.1DISTRIBUCION GENERAL Sólo con lo dicho hasta aquí debe quedar claro que el diseño de una distribución en planta es un proceso largo y complejo, en el que hay que tener en cuenta un gran número de aspectos y de criterios, por lo que no cabe esperar que existan recetas o procedimientos más o menos automáticos o automatizables para resolver el problema. Pero, por los mismos motivos, es obvia la necesidad de disponer de un método, de un camino a seguir, de una forma ordenada y sistemática de proceder para alcanzar el fin perseguido. Como sucede en problemas de cierta complejidad, no existe un método único, un único camino, y por otra parte cabe la posibilidad, incluso para una aplicación concreta, de establecer variantes más o menos importantes del método adoptado. Pero es importante contar con uno que sirva de base, y de ellos el más conocido es la Planificación Sistemática de Distribución o, por sus siglas en inglés, SLP (Systematic Layout Planning), debido a Richard Muther, mismo que ha tenido numerosas aplicaciones y ha sido descrito en muchas publicaciones. A partir de este momento en este texto se hará referencia a este método por sus siglas inglesas dada la universalidad de su uso en ingeniería. El diagrama de la figura T3.1 da una visión general del SLP. El estudio comienza con la recolección de información sobre productos, cantidades, proceso y servicios. Esta información debe incluir los datos referentes al momento actual, si se trata de un sistema productivo en funcionamiento, pero en todos los casos debe incluir elementos que permitan efectuar previsiones. Con esta información, se procede, por una parte, al estudio de la circulación de materiales (Bloque 1) y, por otra, al de las relaciones entre actividades que no implican movimiento de materiales o en las que este movimiento es insignificante (Bloque 2). La importancia relativa de ambos aspectos es muy variada; desde los sistemas ( como los procesos de manufactura) en los que el movimiento de materiales es predominante hasta otros (como la actividad en una oficina) en donde tiene muy poca importancia o incluso es prácticamente inexistente. Ambos estudios confluyen en la actividad correspondiente al Bloque 3 del diagrama: establecer el denominado diagrama de relaciones, un instrumento para expresar sintéticamente la evaluación de la importancia de los intercambios entre los diversos centros de actividad. DATOS SOBRE: PRODUCTOS (P), CANTIDADES (Q) PROCESO/RECORRIDO (R) Y SERVICIOS (S) A N1. FLUJO DE 2. RELACION ENTRE AMATERIALES ACTIVIDADES L I S I3. DIAGRAMA DE RELACIONES S 4.NECESIDAD DE 5. ESPACIOS ESPACIO DISPONIBLE B U6. DIAGRAMA DE RELACION DE SESPACIOS Q U E D7. FACTORES 8. LIMITACIONES AINFLUYENTES PRACTICAS 9. DESARROLLO DE SOLUCIONES SELECCION 10. EVALUACION Y SELECCION FIGURA T3.1 ESQUEMA GENERAL DEL METODO SLP El diagrama de relación de espacios es la base para generar diversas distribuciones en planta (Bloque 9), para lo que se debe considerar los factores influyentes y las limitaciones prácticas (Bloques 7 y 8, respectivamente). Conviene señalar aquí la importancia de tener un cierto número de soluciones suficientemente variadas. Ni siquiera en los casos más simples un problema de distribución en planta tiene una solución única y la calidad de unas y otras pueden ser muy distintas. Una solución mala puede parecer en un determinado momento la mejor, porque se ha elegido mal el esquema básico de la distribución y no han sido consideradas otras opciones. Finalmente se procederá a la selección de una distribución (Bloque 10) entre las obtenidas en la fase anterior. En el conjunto, cabe distinguir tres fases: la de análisis (Bloque 1 a 5), la de búsqueda (Bloques 6 a 9) y la de selección, constituida por el Bloque 10. El diagrama no refleja una importante característica del SLP, su carácter jerárquico. En lo que se ha descrito hasta aquí, el SLP es un procedimiento para asignar espacios a lo que se ha denominado, sin precisar el alcance de esta expresión, centros de actividad. Tales centros pueden ser grandes departamentos o secciones, hasta puestos de trabajo. Pero en un sistema de grandes dimensiones no es posible ni conveniente entrar directamente en la consideración de los centros de trabajo, puesto que de esta forma los árboles impedirían la visión del bosque y, por añadidura, el volumen de información a manejar simultáneamente sería excesivo. De ahí que, en general, el SLP (y cualquier otro método para diseñar distribuciones en planta) deba aplicarse en fases jerarquizadas, en cada una de la cuales el detalle es mayor que en la anterior. Dada esta visión del conjunto del SLP, se puede describir a continuación con mayor detalle cada uno de sus principales elementos. 2.RECOLECCION Y ANALISIS DE INFORMACION SOBRE EL VOLUMEN DE PRODUCCION. El primer paso en el proceso de diseño de una distribución en planta es conocer qué se ha de producir y en qué cantidades. Puesto que una distribución en planta no es efímera y cambiarla o ampliarla es costoso, especialmente si la modificación no ha sido prevista en el diseño inicial, se ha de disponer de previsiones para cierto horizonte temporal. El volumen de la información, puede presentarse situaciones muy variadas porque el número de productos puede ir desde uno sólo hasta varios miles. Si la gama es muy amplia, conviene formar grupos de productos similares, no sólo para facilitar el tratamiento de la información y la formulación de previsiones, sino también porque las previsiones para un sólo producto pueden ser poco significativas (puede darse el caso de que muchos productos dejen de fabricarse a un plazo más o menos corto y sean sustituidos por otros dentro del mismo grupo). La mayor o menor agregación de los productos ha de ser en función de su peso relativo en el conjunto, tanto por lo que se refiere a la cantidad como al valor, por lo que, para empezar, deberá establecerse una relación de productos con alguna indicación sobre su importancia. Una vez agrupados, se procederá a realizar previsiones para el horizonte considerado y para cada grupo. El esfuerzo dedicado a efectuar dichas previsiones no tiene por qué ser homogéneo; es más lógico, por el contrario, prestar mayor atención a los productos más importante. Finalmente, se procederá a ordenar los grupos de productos según su importancia, de acuerdo con las previsiones efectuadas. Esta ordenación sirve de base para una clasificación de los grupos que determinará un tratamiento diferenciado en etapas posteriores al método. Todo esto es lo que Muther denomina análisis P-Q (producto-cantidad), cuyo elemento principal es el gráfico P-Q. En él, las ordenadas corresponden a las cantidades de cada producto o grupo de ellos, y éstos figuran como abscisas, según el orden decreciente de dichas cantidades. Si el movimiento de materiales es claramente predominantes éste será la base del planteamiento: se determinará la posición relativa de los centros de actividad implicados en el recorrido y los otros centros de actividad se situarán después en relación a ellos. En cualquier otro caso, no quedará más remedio que agregar las informaciones mencionadas, lo que implica introducir juicios y criterios personales, es decir, en definitiva una cierta dosis de subjetividad que implica asimismo una pérdida en la precisión de la información, ya que al agregar una información cuantitativa y otra cualitativa el resultado es meramente cualitativo, aunque se presente en forma numérica. Es recomendable empezar a dibujar el diagrama sabiendo el orden de mayor a menor importancia en las relaciones, lo que suele facilitar la obtención, con poco tanteos, de un esquema razonable. 3.NECESIDADES Y DISPONIBILIDAD DE ESPACIOS. Los procedimientos son muy diversos y la elección entre ellos depende del nivel de detalle a que se esté realizando el estudio, así como la información disponible y de la experiencia de que dispongan los responsables del estudio sobre el sector o tipo de actividad a que corresponda la distribución en planta. La utilización de normas o estándares permite una mayor precisión en la estimación de superficies. Aunque sería difícil establecer una frontera entre las razones y los estándares, estos últimos se refieren a elementos más concretos; para disponer de stándares fiables se requiere de amplia experiencia y una considerable labor de recolección y elaboración de información. 3.1.ACTIVIDADES O FUNCIONES QUE REQUIEREN ESPACIO LISTA DE ACTIVIDADES O FUNCIONES QUE REQUIEREN ESPACIO Almacén de materias primas Obras en curso Almacén de productos terminados Pasillos Recepción y despacho Almacén de equipos móviles de mantenimiento Almacén de herramientas Taller de mantenimiento Embalaje/empaque Mandos y controles Inspección y control de calidad Instalaciones médicas y botiquín Instalaciones de seguridad y contra incendios Cafetería Lavabos, duchas y vestidores Oficinas Estacionamiento para empleados y visitas Estacionamiento de vehículos de transporte y rampas de recepción y despacho Almacén de materiales varios. 3.2.DIAGRAMA DE RELACION DE ESPACIOS Una vez hechas estas adaptaciones se puede establecer el diagrama de relación de actividades, puesto que se distingue del primero únicamente por el hecho de que los símbolos representativos de los centros de actividad se dibujan en él a escala, de modo que la superficie del símbolo sea proporcional a la que será necesaria en realidad para el centro de actividad que represente. S4 S6 S5 S2 S7 S3 S1 S8 La representación del centro de actividades puede incluso tener la forma que en principio se considera adecuada para dicho centro. Si el local o locales son ya conocidos, el diagrama de relación de espacios se puede dibuja r sobre una representación a escala de los mismos, respetando las zonas impracticables (huecos, escaleras, ascensores, etc.), con lo que prácticamente se obtendrá ya una solución. El diagrama de relación de espacios se ha de concebir como un punto de partida y un instrumento para generar un cierto número de distribuciones en planta y no como la representación esquemática correcta y definitiva. Las líneas generales de estas soluciones alternativas se pueden obtener dotando de movilidad, por así decirlo a las figuras que representan los centros de actividad en el diagrama, sin perder de vista la importancia relativa de sus relaciones. 4.SOLUCIONES QUE SE PUEDEN OBTENER 4.1.CRITERIOS PARA LA ELECCION DE DISTRIBUCION EN PLANTA Facilidad de expansión Flexibilidad Eficacia en la manipulación de materiales Utilización del espacio Seguridad Condiciones de trabajo Aspecto, valor promocional Adaptación a las estructuras orgánicas Utilización de los equipos Facilidad de supervisión y control Inversión Costo de funcionamiento 4.2.DISTRIBUCION POR AREAS EN UNA PLANTA AGROINDUSTRIAL Existen algunas reglas para la distribución y diseño de la planta. La primera de ellas indica que la sección administrativa del edificio (gerencia, ventas, secretaría, etc.) se encuentre independizada de la zona de producción, tanto para evitar la distracción del personal, de ambos lugares como para evitar la entrada de ruido, visitantes y contaminación de un lugar a otro. También las bodegas, ya sean de producto terminado, de material de empaque o de materia prima. RESUMEN El diseño ha sido una de las características tan importantes, por sus necesidades que de acuerdo a eso, estamos construyendo con fines empresarias y beneficios económicos sus estructuras siempre en marcados bajos las normas de la resistencias de los materiales que constituye el pilar fundamental para su conservación el mismo que también esta bajo las condiciones de mantener por largo tiempo. Por lo que se implementa en los aspectos de distribuir las áreas adecuadamente para finiquitar una construcción. La distribución de las áreas es uno de los elementos que va de acuerdo al tipo de equipo y capacidad productiva de la planta. Por esta razón es necesario conocer cual es su resistencia del material y beneficio que brindará en la planta.. Los equipos han constituido una de las características importantes en el campo de la producción y de la calidad de obtener productos de calidad. Por esta razón es necesario señalar la capacidad de la planta para distribuir bien de acuerdo a la distribución de sus fases productivas. AUTOEVALUACION Realice un diseño de planta y sus distribuciones según sus necesidades. Investigue sobre los materiales que se requieren según sea el tipo de producción. Identifique cuales son los problemas de realizar una distribución de planta. Realice el diagrama de la planta. Que cantidad desea producir y su proyección. Señale algunos criterios de distribución los más adecuados para su investigación. Ponga las áreas con sus nombres o categorías. BLOQUE DEL CONOCIMIENTO TRES a.OPERACIONES AGROINDUSTRIALES b.PRESENTACIÓN. En este bloque de las operaciones agroindustriales, se presenta las bases para el conocimiento de todo lo relacionado con los procesos de conservación de los alimentos; mencionando desde las operaciones básicas; la importancia de la conservación; lo relacionado métodos y tipos de conservación, base fundamental para el posterior dominio de los procesos agroindustriales. c.OBJETIVOS Conocer los fundamentos básicos de los diferentes procesos de conservación, y métodos de interpretación. Aprender a conservar alimentos. Conocer los procedimientos básicos de conservación de alimentos. d.DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS POR BLOQUES DEL CONOCIMIENTO. INTRODUCCIÓN INDUSTRIA Y ECONOMIA ORGANIZACIÓN PROCESADO Y CONSERVACIÓN 4.1INTRODUCCIÓN 4.2ENVASADO CONGELACIÓN. 5.1Refrigeración Introducción. Sistemas de compresión. Refrigerantes. Sistemas de absorción. CALEFACCIÓN, VENTILACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO. Introducción. Calefacción Chimeneas. Estufas. Calefacción central. Sistemas de aire caliente Sistemas de agua caliente Vapor. Calefacción eléctrica. Bomba de calor Calor solar Calentadores portátiles. VENTILACIÓN AIRE ACONDICIONADO SECADO Y DESHIDRATADO METODOS DIVERSOS RESUMEN AUTOEVALUACIÓN. INTRODUCCIÓN Industria, conjunto de operaciones materiales ejecutadas para la obtención, transformación o transporte de uno o varios productos naturales. Por extensión, el conjunto de las actividades en un territorio o país. INDUSTRIA Y ECONOMIA La economía ha otorgado a la industria un papel clave en el desarrollo de las naciones; de hecho, se emplea el término “país industrializado” como sinónimo de “desarrollado”. Tampoco puede considerarse casual que la ciencia económica naciera como tal en el mismo momento histórico y país que la revolución industrial: la Inglaterra del último cuarto del siglo XVIII. Se suele considerar a la industria como el segundo de los tres sectores básicos en los que se divide la actividad económica. El sector puede ser subdividido en muchos tipos. La primera clasificación la realizó el economista francés Jean Baptiste Say (1767-1832), que distinguía entre industrias extractivas, manufactureras y comerciales; las primeras transformaban recursos naturales en productos utilizables por el resto de la industria, las segundas convertían estos productos en bienes de consumo o inversión y las terceras los distribuían a los consumidores. En la actualidad, para la clasificación se emplean diversos sistemas codificados y normalizados internacionalmente, como los empleados por las Naciones Unidas, el Banco Mundial o la Unión Europea. Durante mucho tiempo los economistas consideraron que sólo la industria y la agricultura, al implicar una transformación material, podían generar valor. Esta idea, planteada por Adam Smith (1723-1790), fue rechazada a finales del siglo XIX, pero cristalizó en la obra de Karl Marx (1818-1883) y el pensamiento que le continuó. ORGANIZACIÓN La industria se ha organizado de diversos modos desde sus orígenes. Hasta el siglo XVIII predominaban dos formas: el taller artesanal, durante muchos siglos organizado en gremios, y la industria domiciliaria, microtalleres controlados por comerciantes que suministraban materiales a trabajadores agrícolas, que así obtenían un complemento de renta. Tras la Revolución Industrial se generalizó la fábrica, lugar en el que se persigue aumentar la producción para ganar economías de escala aplicando grandes cantidades de capital, trabajo y tecnología. El sistema fabril permitió la generalización de la división del trabajo. Las sucesivas mejoras organizativas permitieron la especialización de funciones, la estandarización de procedimientos (taylorismo) y la producción en cadena (fordismo). Durante más de 150 años, estas mejoras se tradujeron en una reducción tal del coste por unidad producida que aumentaron los salarios reales, se redujeron los precios de los bienes, aumentó el consumo de la sociedad y el número de trabajadores empleados. Desde la década de 1970 la industria entró en crisis. Los cambios en la demanda y las innovaciones tecnológicas están forzando transformaciones radicales en su organización. Por una parte, se demandan productos diferentes y personalizados; por otra, las nuevas tecnologías informáticas y la robótica permiten la sustitución casi completa del factor trabajo; por último, estos dos fenómenos fuerzan la adopción de sistemas productivos en tiempo real (just-in-time), que reducen la necesidad de almacenamiento pero incrementan la demanda de transportes. Esto está dando lugar a nuevos procedimientos de articulación de la actividad que dejan atrás los grandes trusts para dar paso a redes interconectadas de pequeñas y medianas empresas en distritos industriales, con una mayor capacidad de adaptación a cambios bruscos de la demanda. Las grandes corporaciones asumen estos cambios introduciendo tecnologías flexibles que permiten rentabilizar las series cortas con sistemas de producción conjunta, cediendo a las pequeñas empresas la producción de ciertos componentes o partes determinadas del proceso productivo. Las consecuencias sociales de estos cambios se están observando ahora al ver cómo las altas tasas de desempleo son estructurales y las perspectivas no apuntan a su reducción, a pesar de las tasas de crecimiento de la economía. Además, es ahora cuando se comienza a valorar el serio deterioro ambiental que la industria ha generado, por contaminación de la atmósfera, de las aguas o del suelo. En la actualidad, la industria se ha reorganizado en torno a principios de calidad integral, que son aplicados a todos los elementos que intervienen en la producción industrial. Estos criterios están asociados a la “gestión de la calidad”; es decir, la calidad no se controla, si no que se gestiona en cada una de las fases y elementos que intervienen en la cadena productiva. PROCESADO Y CONSERVACIÓN 4.1INTRODUCCIÓN Procesado y conservación de los alimentos, mecanismos empleados para proteger a los alimentos contra los microbios y otros agentes responsables de su deterioro para permitir su futuro consumo. Los alimentos en conserva deben mantener un aspecto, sabor y textura apetitosos así como su valor nutritivo original. Hay muchos agentes que pueden destruir las peculiaridades sanas de la comida fresca. Los microorganismos, como las bacterias y los hongos, estropean los alimentos con rapidez. Las enzimas, que están presentes en todos los alimentos frescos, son sustancias catalizadoras que favorecen la degradación y los cambios químicos que afectan, en especial, la textura y el sabor. El oxígeno atmosférico puede reaccionar con componentes de los alimentos, que se pueden volver rancios o cambiar su color natural. Igualmente dañinas resultan las plagas de insectos y roedores, que son responsables de enormes pérdidas en las reservas de alimentos. No hay ningún método de conservación que ofrezca protección frente a todos los riesgos posibles durante un periodo ilimitado de tiempo. Los alimentos enlatados almacenados en la Antártida cerca del polo sur, por ejemplo, seguían siendo comestibles al cabo de 50 años, pero esta conservación a largo plazo no puede producirse en el cálido clima de los trópicos. Además del enlatado y la congelación, existen otros métodos tradicionales de conservación como el secado, la salazón y el ahumado. La desecación por congelación o liofilización es un método más reciente. Entre las nuevas técnicas experimentales se encuentran el uso de antibióticos y la exposición de los alimentos a la radiación nuclear. 4.2ENVASADO Envasado de pescado En la imagen, trabajadoras en una planta de envasado y conserva de sardinas. El proceso de envasado recibe a veces el nombre de esterilización porque el tratamiento por calor al que se somete a los alimentos elimina todos los microorganismos que pueden echarlos a perder, así como aquellos que pueden ser perjudiciales para la salud como las bacterias patógenas y aquellas que producen toxinas letales. La mayoría de las operaciones de envasado comercial se basan en el principio de que la destrucción de bacterias se decuplica por cada 10 °C de incremento en la temperatura. Los alimentos expuestos a temperaturas elevadas durante unos pocos minutos o segundos conservan una mayor parte de su sabor natural. En el proceso Flash 18, un sistema continuo, los alimentos se esterilizan casi de forma instantánea en una cámara a presión para impedir que hiervan al ser introducidos en los recipientes. No es necesaria esterilización ulterior alguna. CONGELACIÓN. Aunque el hombre prehistórico almacenaba la carne en cuevas de hielo, la industria de congelados tiene un origen más reciente que la de envasado. El proceso de congelación fue utilizado comercialmente por primera vez en 1842, pero la conservación de alimentos a gran escala por congelación comenzó a finales del siglo XIX con la aparición de la refrigeración mecánica. La congelación conserva los alimentos impidiendo la multiplicación de los microorganismos. Dado que el proceso no destruye a todos los tipos de bacterias, aquellos que sobreviven se reaniman en la comida al descongelarse y a menudo se multiplican mucho más rápido que antes de la congelación. Para más información sobre este proceso, véase Congelación. 5.1Refrigeración 5.1.1.Introducción. Refrigeración, proceso por el que se reduce la temperatura de un espacio determinado y se mantiene esta temperatura baja con el fin, por ejemplo, de enfriar alimentos, conservar determinadas sustancias o conseguir un ambiente agradable. El almacenamiento refrigerado de alimentos perecederos, pieles, productos farmacéuticos y otros se conoce como almacenamiento en frío. La refrigeración evita el crecimiento de bacterias e impide algunas reacciones químicas no deseadas que pueden tener lugar a temperatura ambiente. El uso de hielo de origen natural o artificial como refrigerante estaba muy extendido hasta poco antes de la I Guerra Mundial, cuando aparecieron los refrigeradores mecánicos y eléctricos. La eficacia del hielo como refrigerante es debida a que tiene una temperatura de fusión de 0 °C y para fundirse tiene que absorber una cantidad de calor equivalente a 333,1 kJ/kg. La presencia de una sal en el hielo reduce en varios grados el punto de fusión del mismo. Los alimentos que se mantienen a esta temperatura o ligeramente por encima de ella pueden conservarse durante más tiempo. El dióxido de carbono sólido, conocido como hielo seco o nieve carbónica, también se usa como refrigerante. A la presión atmosférica normal no tiene fase líquida, y sublima directamente de la fase sólida a la gaseosa a una temperatura de -78,5 °C. La nieve carbónica es eficaz para conservar productos a bajas temperaturas mientras dura su sublimación. En la refrigeración mecánica se obtiene un enfriamiento constante mediante la circulación de un refrigerante en un circuito cerrado, donde se evapora y se vuelve a condensar en un ciclo continuo. Si no existen pérdidas, el refrigerante sirve para toda la vida útil del sistema. Todo lo que se necesita para mantener el enfriamiento es un suministro continuo de energía y un método para disipar el calor. Los dos tipos principales de sistemas mecánicos de refrigeración son el sistema de compresión, empleado en los refrigeradores domésticos grandes y en la mayoría de los aparatos de aire acondicionado, y el sistema de absorción, que en la actualidad se usa sobre todo en los acondicionadores de aire por calor, aunque en el pasado también se empleaba en refrigeradores domésticos por calor. Sistemas de compresión. Los sistemas de compresión emplean cuatro elementos en el ciclo de refrigeración: compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador. En el evaporador, el refrigerante se evapora y absorbe calor del espacio que está enfriando y de su contenido. A continuación, el vapor pasa a un compresor movido por un motor que incrementa su presión, lo que aumenta su temperatura (véase Termodinámica). El gas sobrecalentado a alta presión se transforma posteriormente en líquido en un condensador refrigerado por aire o agua. Después del condensador, el líquido pasa por una válvula de expansión, donde su presión y temperatura se reducen hasta alcanzar las condiciones que existen en el evaporador. Refrigerantes. Para cada refrigerante existe una temperatura específica de vaporización asociada con cada presión, por lo que basta controlar la presión del evaporador para obtener la temperatura deseada. En el condensador existe una relación similar entre la presión y la temperatura. Durante muchos años, uno de los refrigerantes más utilizados fue el diclorodifluorometano, conocido como refrigerante-12. Este compuesto clorofluorocarbonado (CFC) sintético se transformaba en vapor a -6,7 °C a una presión de 246,2 kPa (kilopascales), y después de comprimirse a 909,2 kPa se condensaba a 37,8 °C. En los refrigeradores pequeños empleados en las viviendas para almacenar comida, el calor del condensador se disipa a la habitación donde se sitúa. En los acondicionadores de aire, el calor del condensador debe disiparse al exterior o directamente al agua de refrigeración. En un sistema doméstico de refrigeración, el evaporador siempre se sitúa en un espacio aislado térmicamente. A veces, este espacio constituye todo el refrigerador. El compresor suele tener una capacidad excesiva, de forma que si funcionara continuamente produciría temperaturas más bajas de las deseadas. Para mantener el refrigerador a la temperatura adecuada, el motor que impulsa el compresor está controlado por un termostato o regulador. Los congeladores para alimentos ultracongelados son similares a los anteriores, sólo que su compresor y motor tienen que tener la potencia y tamaño suficientes para manejar un mayor volumen de refrigerante con una presión menor en el evaporador. Por ejemplo, para mantener una temperatura de -23,3 °C con refrigerante-12 se necesitaría una presión de 132,3 kPa en el evaporador. El refrigerante-12 y otros dos CFC, el refrigerante-11 y el refrigerante-22, eran los principales compuestos empleados en los sistemas de enfriamiento y aislamiento de los refrigeradores domésticos. Sin embargo, se ha descubierto que los CFC suponen una grave amenaza para el medio ambiente del planeta por su papel en la destrucción de la capa de ozono. Según el Protocolo de Montreal (véase Contaminación atmosférica: Medidas gubernamentales), la fabricación de CFC debía finalizar al final de 1995. Los hidroclorofluorocarbonos, HCFC, y el metilbromuro no dañan la capa de ozono pero producen gases de efecto invernadero. Los HCFC se retirarán en el 2015 y el consumo de metilbromuro se limitará progresivamente. La industria de la refrigeración debería adoptar rápidamente otros compuestos alternativos no perjudiciales, como el metilcloroformo. Sistemas de absorción. Algunos refrigeradores domésticos funcionan mediante el principio de absorción. En ellos, una llama de gas calienta una disolución concentrada de amoníaco en agua en un recipiente llamado generador, y el amoníaco se desprende en forma de vapor y pasa a un condensador. Allí se licúa y fluye hacia el evaporador, igual que en el sistema de compresión. Sin embargo, en lugar de pasar a un compresor al salir del evaporador, el amoníaco gaseoso se reabsorbe en la disolución diluida y parcialmente enfriada procedente del generador, para formar de nuevo una disolución concentrada de amoníaco. Este proceso de reabsorción se produce en un recipiente llamado absorbedor, desde donde el líquido concentrado fluye de vuelta al generador para completar el ciclo. La refrigeración por absorción se usa cada vez más en refrigeradores para acondicionar el aire, en los que resultan adecuadas temperaturas de refrigerante entre 7 y 10 °C aproximadamente. En este rango de temperaturas puede emplearse agua como refrigerante, y una disolución acuosa de alguna sal, generalmente bromuro de litio, como material absorbente. El agua hierve a una temperatura muy baja en el evaporador porque la presión allí es muy reducida. El vapor frío se absorbe en la disolución salina concentrada. Después, esta disolución se bombea al generador donde, a temperatura elevada, se hace hervir el agua sobrante para aumentar la concentración de sal en la disolución; ésta, después de enfriarse, circula de vuelta al absorbedor para completar el ciclo. El sistema funciona con un vacío elevado: la presión del evaporador es aproximadamente de 1 kPa, y el generador y el condensador están a unos 10 kPa. Generalmente, estas unidades se calientan con llama directa o utilizan vapor generado en una caldera. CALEFACCIÓN, VENTILACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO. Introducción. Calefacción, ventilación y aire acondicionado, son los procesos relativos a la regulación de las condiciones ambientales con propósitos industriales o para hacer más confortable el clima de las viviendas. La calefacción eleva la temperatura en un espacio determinado, con respecto a la temperatura atmosférica, a un nivel satisfactorio. Los sistemas de ventilación controlan el suministro y la salida de aire, de forma independiente o en combinación con los sistemas de calefacción o aire acondicionado, para proporcionar el oxígeno suficiente a los ocupantes del recinto y eliminar olores. Los sistemas de aire acondicionado controlan el ambiente del espacio interior (temperatura, humedad, circulación y pureza del aire) para la comodidad de sus ocupantes o para conservar los materiales que ahí se manejen o almacenen. Calefacción La calefacción puede ser directa, como en el caso de chimeneas o estufas en una habitación, o un sistema central con vapor, agua caliente o aire caliente que recorre tubos y cañerías para transportar su energía térmica a todas las estancias de un edificio. El primer sistema de calefacción fue la hoguera, con la que las personas calentaban sus moradas. Los antiguos romanos desarrollaron estufas y braseros de diversos tipos, algunos de los cuales se siguen utilizando en muchas partes del mundo. Chimeneas. La chimenea es un avance del método de calentar habitaciones mediante una hoguera. Las primeras chimeneas eran fogones empotrados en la pared de la habitación, provistos de conductos cortos para canalizar al exterior el humo de la combustión. Las chimeneas con tubos de escape lo bastante largos para superar el tejado de la casa y proporcionar así un tiro adecuado no se empezaron a utilizar hasta el siglo XII. Las chimeneas comunes consisten en una hoguera encerrada por tres paredes de ladrillo y coronada por una campana y un tubo de salida de humos y otros productos de la combustión. En el fuego hay una parrilla metálica con unos soportes metálicos llamados morillos. La parrilla se utiliza para quemar combustibles como carbón, coque, o carbón vegetal, y los morillos se utilizan para sostener troncos de madera. Estos útiles mejoran la combustión, ya que permiten la circulación de aire por debajo del combustible. El calor útil que proporcionan las chimeneas es la emisión directa de calor que irradia el combustible al quemarse y la radiación indirecta del calentamiento de las paredes que lo encierran. Entre el 85 y el 90% del calor generado por la combustión se pierde en los gases que escapan por el tiro. Las chimeneas se construyen en las casas modernas sobre todo por razones estéticas más que por eficacia calorífica. Hay chimeneas modernas de mayor rendimiento que tienen tubos interiores que calientan el aire frío de la habitación y lo reparten por la misma. Estufas. Las estufas son recipientes cerrados, de metal o materiales cerámicos, en cuyo interior se quema el combustible. Presentan un avance con respecto a las chimeneas: su superficie está en contacto con el aire de la habitación y transmiten el calor por convección. Una estufa eficaz puede liberar cerca del 75% de la energía del combustible. Los combustibles que se emplean son madera, carbón, coque y queroseno. Calefacción central. En los sistemas de calefacción central un solo centro calorífico calienta muchas habitaciones o un edificio entero. Este sistema ya lo utilizaban los romanos, pero en el siglo XIX aún se usaba muy poco: sólo algunos sistemas de agua caliente en Inglaterra. En 1835 se perfeccionó el primer sistema central óptimo, que utilizaba aire caliente y se instaló de forma generalizada en Estados Unidos. Los sistemas de vapor se desarrollaron hacia el año 1850. Los sistemas de calefacción central actuales suelen distribuir calor de una caldera central a un edificio o a un grupo de ellos. Los sistemas más extensos suelen funcionar con vapor o agua caliente. Este sistema se utiliza además en muchas viviendas, en casi todos los edificios de oficinas, hoteles y en grandes superficies como centros comerciales o grandes almacenes. Las calderas de estos sistemas utilizan combustibles como fuel-oil, gas o carbón. Cuando se quema el combustible se calientan las paredes metálicas de la caldera, y el calor se transfiere al agua, vapor o aire. La mayoría de las calderas, tanto las grandes como las pequeñas, son de funcionamiento automático, controladas por termostatos situados en las habitaciones que se van a calentar. Las que funcionan con fuel-oil o gas sólo precisan el control de los quemadores para regular el calor, pero las que funcionan con combustibles sólidos requieren un mantenimiento mayor. Precisan la admisión de combustible adicional y la eliminación de cenizas del alimentador o de la parrilla. La cámara de combustión y la caldera están situadas en un recinto aislado. Los dispositivos que transfieren el calor que genera la caldera central a las habitaciones son los radiadores y convectores. Los radiadores consisten en una serie de rejas o bloques de hierro forjado que presentan una gran superficie para disipar más calor. Los convectores consisten en una red de tubos de un reducido espesor, de acero o de metales no ferrosos. Esta red se coloca en los recintos de manera que permita la circulación del aire, y efectúan el proceso de calentamiento por convección más que por radiación (véase Transferencia de calor). Los almacenes, industrias y fábricas suelen llevar este tipo de convectores, que incorporan unos ventiladores eléctricos que desvían el aire a la superficie radiante. Aunque el calor se transfiere —al menos en parte— por radiación en todos los métodos de calefacción directa, el término ‘calor radiante’ se aplica a los sistemas en los que el suelo, paredes o techo se utilizan como superficies radiantes. En estos casos se colocan tuberías para vapor o agua caliente en las paredes y techos durante la construcción del edificio. Los sistemas eléctricos funcionan a través de paneles que contienen los elementos caloríficos. Estos paneles se introducen en las paredes, el techo o el suelo de las habitaciones. Los sistemas radiantes proporcionan un reparto uniforme de calor a un coste comparativamente bajo. Su rendimiento es alto, ya que calientan las superficies desde su interior y proporcionan confort sin elevar en exceso la temperatura del aire. 6.2.4.1Sistemas de aire caliente Los sistemas más sencillos de calefacción por aire caliente consisten en una caldera y un conducto para eliminar gases, situados en una cámara o recinto metálico, y una red de tuberías hacia las habitaciones. Para asegurar la circulación natural del aire caliente, que tiende a elevarse, la caldera se coloca por debajo del primer piso del edificio. El aire frío del interior del edificio o del exterior, penetra en la cámara y se calienta por contacto con las paredes calientes de la caldera. Se suele colocar en la caldera un pequeño depósito de agua para que el aire caliente se humidifique antes de circular por la casa. Según se calienta el aire, sube a las habitaciones y atraviesa las rejillas o los elementos que haya en ellas. Estos se abren o cierran para regular la temperatura de la habitación. El problema principal de estos sistemas radica en conseguir la adecuada circulación del aire. A no ser que los tubos que transportan el aire caliente tengan un diámetro grande, cuenten con una adecuada inclinación y estén aislados correctamente para prevenir pérdidas de calor, el sistema no calentará la casa como es debido. Los sistemas de circulación forzada llevan un ventilador o soplador en la cámara de la caldera. Esto asegura la circulación de gran cantidad de aire incluso en condiciones desfavorables. También incorporan filtros para retener el polvo y asegurar la limpieza del aire. Si se asocian con unidades de refrigeración, humidificadores y desecadores, constituyen uno de los sistemas de calefacción y refrigeración más efectivos. 6.2.4.2.Sistemas de agua caliente. Los primeros sistemas de calefacción por agua caliente funcionaban —de acuerdo a algunos datos históricos— con aguas termales de manantiales naturales. Los sistemas actuales emplean una caldera donde el agua se calienta a una temperatura entre 60 y 83 °C. El agua se envía a los radiadores de las habitaciones por un circuito de tuberías. La circulación del agua caliente se consigue por presión y gravedad, y en algunos casos se utilizan bombas. La circulación forzada es más eficaz, ya que permite mayor control y flexibilidad. Hay sistemas de uno y dos conductos. En los sistemas de una tubería, el agua se envía a la boca de entrada del radiador, circula por éste y sale por la misma tubería. La desventaja de este sistema es que el agua se enfría cada vez más a medida que se aleja de la caldera, por lo que los radiadores más alejados deben ser más grandes que los cercanos a la caldera para proporcionar la misma cantidad de calor. En los sistemas de dos conductos, el agua caliente se envía a los radiadores por una tubería de suministro y les llega a la misma temperatura; el agua de todos los radiadores se recoge con una tubería común de retorno a la caldera. Este sistema es más eficaz y más fácil de controlar. Los dos requieren un tanque de expansión para compensar las variaciones de la cantidad de agua. Estos tanques contienen aire (más o menos la mitad de su volumen), que se comprime o expande para compensar las fluctuaciones del volumen de agua. Vapor. Los sistemas de calefacción por vapor son similares a los de agua caliente, con la diferencia de que circula vapor por las cañerías y radiadores en lugar de agua caliente. El vapor se condensa en los radiadores y transmite su calor latente (véase Calor: Calor latente). Se utilizan también sistemas de una y dos tuberías para hacer circular el vapor y devolver a la caldera el agua formada por condensación. Hay tres tipos principales de sistemas de vapor: por orificios de aireación, por vaporización y sistemas de vacío o de bomba mecánica. También hay sistemas subatmosféricos, pero se utilizan muy poco. Los sistemas por orificios de aireación de una tubería se basan en que la fuerza de la gravedad obliga al vapor condensado en el radiador a bajar a la caldera por la misma tubería por la cual sube el vapor a los radiadores. Es el sistema de instalación más barata, pero los conductos deben ser lo bastante anchos como para albergar el vapor y recoger el condensado. Los orificios de los radiadores permiten la salida del aire una vez calentado por el vapor durante la fase de encendido o cuando está a pleno funcionamiento. Los sistemas de vaporización son sistemas de dos tuberías en los que el vapor se introduce en el radiador por una válvula de admisión, y el aire y el condensado se liberan por un purgador de vapor. El agua vuelve a la caldera y el aire se descarga a través de un orificio central situado en la base o, en grandes instalaciones, por respiraderos en cada zona que se debe calentar. Si el sistema tiene juntas de poco calibre el aire retorna al sistema en cantidades mínimas, por lo que se requiere muy poca presión para propulsar el vapor. Estos sistemas requieren de una instalación más costosa que los de una tubería, pero resultan más económicos porque pueden trabajar con mucho menos combustible. Los sistemas de vacío se parecen a los de vaporización, en los que cada radiador tiene una válvula de entrada y un purgador de vapor, pero incorporan una bomba de vacío en la tubería de retorno a la caldera. Esta bomba mantiene un vacío parcial en el sistema para que el vapor, el aire y el condensado circulen con mayor facilidad. El vapor condensado y el aire se envían a un punto central en el que el primero se bombea a la caldera y el aire se expele a la atmósfera. En los sistemas de vacío completo, el condensado no necesita de la fuerza de la gravedad para volver a la caldera, por lo que no tiene una importancia esencial que éstos se ubiquen por encima o por debajo de los radiadores. Calefacción eléctrica. La utilización de la electricidad en los sistemas de calefacción está aumentando tanto en uso doméstico como en sistemas de grandes edificios públicos. La energía eléctrica suele ser más cara que la obtenida por la combustión de materiales, pero su bajo mantenimiento, limpieza y su reducida necesidad de espacio justifican su uso. Los elementos caloríficos se pueden situar sobre las paredes, o en ventanas o en zócalos instalados por toda la habitación; también se pueden incorporar en techos y suelos durante la construcción para irradiar calor a una temperatura media. El coste total de la calefacción eléctrica se reduce de manera sustancial empleando una bomba de calor. Bomba de calor Es un sistema diseñado para proporcionar calefacción y refrigeración, y su actuación es en esencia la misma en ambos procesos. En lugar de generar calor, como las calderas y los hornos, la bomba de calor transfiere el calor de un lugar a otro. Durante el invierno, un líquido refrigerante se bombea a un circuito situado en el exterior del recinto a calentar. El refrigerante está muy frío, por lo que absorbe el calor de la atmósfera, del suelo, del agua de un pozo, o de cualquier fuente externa. Después se envía a un compresor que eleva su temperatura y presión hasta convertirlo en vapor, que se manda entonces a una rejilla interior, y el calor se transmite por radiación o convección al recinto. El refrigerante, cuando ya ha disipado gran parte del calor que contenía, atraviesa una válvula y se licúa; así descienden su temperatura y presión. Después se envía al dispositivo exterior para continuar el ciclo. Para acondicionar el aire del espacio interior, las válvulas invierten el sentido del flujo, de manera que el refrigerante absorbe calor del interior y lo descarga en el exterior. Las bombas de calor también se regulan con termostatos, como las calderas. La mayoría de las bombas de calor utilizan el aire de la atmósfera como fuente de calor. Esto constituye un problema en las zonas donde en invierno las temperaturas descienden por debajo de los cero grados, ya que estas condiciones hacen difícil elevar la temperatura y la presión del refrigerante. Para obtener un funcionamiento rentable, el calor liberado debe ser mayor que el doble de la cantidad obtenida de la fuente exterior. La bombas de calor se utilizan en residencias, escuelas y centros comerciales. Calor solar Durante una hora de sol, casi un kilovatio de energía solar alcanza cada centímetro cuadrado de la superficie terrestre. La cantidad real de energía recibida varía de acuerdo al momento del día, la época del año, la latitud, la claridad de la atmósfera y la dirección relativa del sol con respecto a la superficie absorbente que recibe la energía. Esta energía es suficiente para calentar edificios diseñados exprofeso, que cuentan con las superficies absorbentes y sistemas de almacenamiento de calor adecuados para abastecer al edificio durante la noche y cuando la climatología sea inestable. El método más común consiste en colocar paneles que incorporan circuitos de agua en el tejado. El agua, que se calienta por la acción del sol, baja a un depósito o tanque aislado, situado en el interior de la casa, que constituirá la fuente de calor. En zonas donde el frío es intenso, es necesario disponer de una fuente de calor suplementaria. Sistemas de este tipo funcionan con éxito en muchos países, sobre todo en áreas donde el clima no es especialmente frío. El sellado adecuado de los cristales de las ventanas, o la utilización de doble cristal, también reduce el consumo de combustible y de electricidad para calefacción en invierno. Calentadores portátiles. Las viviendas que no disponen de sistema de calefacción central pueden calentarse con diversos tipos de aparatos portátiles o semiportátiles, muchos de los cuales se pueden transportar de una habitación a otra según las necesidades. Dos de estos aparatos son las estufas de petróleo y los calefactores eléctricos. Una estufa de petróleo está hecha con chapa de metal y contiene uno o varios quemadores de mecha