Proyecto - Tanque de Enfriamiento

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERIA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRONICA

IMPLEMENTACIÓN DE UN TANQUE DE ENFRIAMIENTO PARA EL ALMACENAMIENTO DE LECHE EN LA LOCALIDAD DE TUTI

MODALIDAD

: Proyecto

AUTOR

: Dueñas Guardia Victor

ASESOR

: Nancy Orihuela Ordoñez

CURSO

: Proyecto

FECHA

: Arequipa, Enero 2012

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Proyecto

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DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ...................................................................... ............................................................................................................................ ...................................................... 3 1.

Título: ................................................................ ...................................................................................................................................... ........................................................................................ .................. 3

2.

Ubicación Geográfica .............................................................. ................................................................................................................................ .................................................................. 3

3.

Descripción de la Situación Actual ............................................................... ........................................................................................................... ............................................ 3

4.

Problema:..................................................................... Problema: ........................................................................................................................................... ............................................................................. ....... 3 2.1.

Contexto y caracterización del problema: ......................................................... ......................................................................................... ................................ 3

2.2.

Formulación del problema: ........................................................ ............................................................................................................... ....................................................... 4

5.

Objetivos del Proyecto: ...................................................................... ............................................................................................................................ ...................................................... 4 3.1.

Objetivo General:............................................................ General: .............................................................................................................................. .................................................................. 4

3.2.

Objetivos Específicos: ................................................................. ....................................................................................................................... ...................................................... 4

4.

Sistema Planteado: .............................................................. ................................................................................................................................ .................................................................. 5

5.1.

Diagrama de Bloques del Sistema: ......................................................... .................................................................................................... ........................................... 6

5.1.1.

Etapa 1: ............................................................. ................................................................................................................................... ............................................................................. ....... 6

-

Bombas:................................................................ Bombas:...................................................................................................................................... ............................................................................. ....... 6

-

Mezcla Frigorífica: ........................................................... ............................................................................................................................. .................................................................. 8

-

Tanque Isotermo:............................................................ Isotermo: ............................................................................................................................ ................................................................ 1 0

-

Sistema de Control:..................................................................... Control: ......................................................................................................................... .................................................... 1 1

5.1.2.

Etapa 2: ............................................................. ................................................................................................................................... ........................................................................... ..... 12

-

Extracción:............................................................ Extracción: ............................................................................................................................... ........................................................................... ........ 12

-

Limpieza: .............................................................. .................................................................................................................................... ........................................................................... ..... 12

6.

Medidas del Tanque Isotermo: ......................................................... .............................................................................................................. ..................................................... 1 4

7.

Plano de Distribución:............................................................. Distribución: ............................................................................................................................. ................................................................ 1 6

8.

Presupuestos:............................................................... Presupuestos:..................................................................................................................................... ........................................................................... ..... 17

9.

Resultados Esperados: ............................................................ ............................................................................................................................ ................................................................ 1 9

10.

Conclusiones y Recomendaciones:............................................................ Recomendaciones: ..................................................................................................... ......................................... 2 0

11.

Anexo 1: ................................................................... ......................................................................................................................................... ........................................................................... ..... 21

11.1. 12. 12.1.

Identificación de los Participantes: .................................................................. ................................................................................................ .............................. 2 1 Anexo 2: ................................................................... ......................................................................................................................................... ........................................................................... ..... 22 Informe Planta de Lácteos:........................................................ Lácteos: ............................................................................................................. ..................................................... 2 2











Proyecto

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DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO 1. Título: Implementación de un tanque de enfriamiento para el almacenamiento de leche en la localidad de Tuti.

2. Ubicación Geográfica Departamento Provincia AREQUIPA CAYLLOMA

Distrito Localidad TUTI TUTI

3. Descripción de la Situación Actual Tuti, es un distrito distrito que se se encuentra ubicado en la parte Norte de la capital de la Provincia de de Caylloma. Sus coordenadas geográficas se encuentran entre los 15° 32’ 58.22” de latitud sur y 71°32’ 59.80” de Longitud Oeste, geográficamente geográficamente localizada a una altitud de 3,799 msnm.

Tiene zonas Agro – Ecológicas destinadas a la producción agrícola, pecuaria, artesanía y otras actividades rurales. El distrito de Tuti, se encuentra a una distancia de 178 Km. de la ciudad de Arequipa.

En el campo de la ganadería, el centro poblado produce leche, queso y carne para el consumo además existe una pequeña planta de lácteos, administrada por la municipalidad de Tuti, que produce y vende productos lácteos a pequeña escala.

4. Problema: 2.1. Contexto y caracterización del problema: La cantidad de leche obtenida diariamente es alrededor de los 800 litros. La administradora de la planta nos planteaba la necesidad de almacenar la leche durante 2 o 3 días ya que le sería más fácil trabajar con mayores cantidades de leche para economizar el tiempo.

La cantidad de horas que se destina a la producción de quesos es de aproximadamente 5 horas











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El almacenamiento del ordeño en la granja y el tiempo tomado para llegar del productor al consumidor da a las bacterias la ocasión de aclimatarse y de crecer en este líquido muy nutritivo.

Es un problema el mantener la calidad de la leche en el nivel del tiempo de ordeño. Si bajamos la temperatura de la leche almacenada, los procesos químicos y el crecimiento microbiológico se retardarán, deteniendo la reducción en calidad.

2.2. Formulación del problema: Vista la mayor capacidad de producción de quesos que se puede lograr con una mayor cantidad disponibilidad de leche, es necesaria la implementación de un tanque de enfriamiento para el almacenamiento de la leche.

Con el tanque de enfriamiento enfriamiento de la leche se logra: - Inhibir el crecimiento crecimiento bacteriológico - Ampliar el almacenaje en la planta para economizar el tiempo en la producción de quesos.

5. Objetivos del Proyecto: 3.1.

Objetivo General:

Diseño de un tanque de enfriamiento para el almacenamiento almacenamiento de leche destinada a la producción de productos lácteos en la localidad de Tuti.

3.2.

Objetivos Específicos:

La completa higiene en todos los aspectos de la producción de leche es esencial en la producción de la leche de la calidad. Un aspecto crítico es asegurarse de que el crecimiento de bacterias durante el intervalo del almacenaje debe también ser inhibido. A la temperatura del cuerpo, las bacterias en la leche se multiplicarán muy rápidamente e incluso la leche con una cuenta inicial baja de bacterias se agriara rápidamente.

La leche producida bajo condiciones higiénicas conservará la buena calidad por un período de











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4 °C, es también crítico. Los tanques de enfriamiento de leche se han diseñado especialmente para enfriar la leche a 4 °C dentro de un período específico. 4. Sistema Planteado:

El sistema planteado cuenta con un tanque isotermo cuya finalidad es el almacenamiento de la leche a una temperatura de 4°C una vez iniciado el sistema de enfriamiento. El sistema de enfriamiento cuenta con un recipiente que contiene una mezcla frigorífica, esta mezcla es introducida en la chaqueta del tanque isotermo para que realice el enfriamiento. El sistema además cuenta con dos sensores, uno ubicado en el tanque isotermo destinado obtener la temperatura de la leche y otro sensor para detectar el nivel de la mezcla frigorífica. El microcontrolador es el encargado de controlar el sistema, cada vez que se eleve la temperatura por encima de los 4°C, enciende el motor que introducirá la mezcla frigorífica dentro de la chaqueta del tanque, además encenderá un agitador que se encargara de que la leche se enfríe de manera uniforme.











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5.1.

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Diagrama de Bloques del Sistema:

Ingresa la leche recolectada al tanque

Se enciende el agitador

Se realiza la limpieza del sistema

Se enciende la unidad de enfriamiento dirigida al tanque isotermo

Se extrae la leche del tanque isotermo

*En los bloques sombreados es donde se tiene el Sistema de Control.

Nuestro sistema planteado está dividido en 2 etapas: 5.1.1. Etapa 1: En esta etapa se llevará a cabo el almacenamiento de la leche y el control de temperatura. -

Bombas:

Una bomba centrifuga es un dispositivo constituido por un conjunto de paletas rotatorias perfectamente encajadas dentro de una cubierta metálica, de manera que son capaces de impulsar al líquido que esté contenido dentro de la cubierta, gracias a la fuerza centrífuga que se genera cuando giran las paletas.













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Mezcla Frigorífica:

El refrigerante del sistema de enfriamiento indirecto secundario, se encuentra normalmente en estado líquido y no cambia su estado de agregación, en este caso el refrigerante actúa, absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia. La circulación de refrigerante secundario se realiza con una bomba. Algunos refrigerantes usados comúnmente son: agua, salmueras (de cloruro de sodio y de cloruro de calcio ), glicoles ( propilenglicol, glicerina ), etileno, propileno, y antiguamente metanol (alcohol metílico) el cual por su toxicidad no es conveniente. Agua: Casi sin excepción, se usa el agua como refrigerante secundario en sistemas grandes de acondicionamiento de aire, así como en instalaciones de enfriamiento de procesos industriales, en los que las temperaturas de operación son superiores al punto de congelación del agua. El agua, gracias a su fluidez, un elevado valor de calor específico y alto coeficiente de película es un refrigerante secundario excelente. Tiene también la ventaja de ser barata y relativamente no corrosiva. El agua se usa también con frecuencia como refrigerante secundario de enfriadores pequeños para bebidas y en enfriadores que se emplean en las granjas para el enfriamiento de recipientes para leche. En tales casos, el agua debido a su alta conductividad, permite un enfriamiento más rápido del producto de lo que sería posible con aire. El agua también suministra una capacidad retención, que tienden a nivelar las fluctuaciones de carga que resultan de cargas intermitentes en











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Soluciones anticongelantes: Ciertos compuestos solubles en agua, descritos generalmente como agentes anticongelantes, se emplean con frecuencia para hacer descender el punto de congelación del agua. Los agentes anticongelantes más conocidos son las sales, los glicoles, los alcoholes. -

Salmueras:

Resulta obvio que no pueda emplearse el agua como refrigerante secundario en cualquier aplicación en que la temperatura de refrigeración sea inferior al punto de congelación del agua. En tales casos, se emplea con frecuencia una solución salina. Salmuera es el nombre que se da a la solución que resulta cuando se disuelven diversas sales en el agua. Si se disuelve una sal en agua, la temperatura de congelación de la salmuera resultante será inferior a la temperatura del agua pura. Hasta un cierto punto, mientras más sal se disuelva en la solución, menor será la temperatura de congelación de la salmuera. Sin embargo, si la concentración de sal aumenta más allá de un cierto punto, la temperatura de congelación de la salmuera se elevará en el lugar de reducirse. Por lo tanto, una solución de una sal cualquiera en agua, tiene una cierta concentración a la cual el punto de congelación de la solución es el más bajo. Una solución a la concentración concentración crítica, recibe el nombre de solución eutética. Igual que en el caso del agua enfriada, la salmuera enfriada (o solución anticongelante) puede circular directamente, alrededor del producto o recipiente refrigerado.











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Tanque Isotermo:

Existen una serie de elementos y características de los tanques frigoríficos que, por su importancia, se podrían denominar críticos, puesto que de ellos depende en gran medida que se conserve o se deteriore la calidad de la leche que se almacena y conserva en ellos. Entre ellos están: -

Construcción y pulido interior de la cuba

-

Agitador

-

Capacidad del equipo frigorífico y temperatura de evaporación

-

Aislamiento térmico

El tanque tipo horizontal para almacenamiento y refrigeración de leche con capacidad volu métrica nominal de 5000 litros, también tendrá un motor reductor con agitador en acero inoxidable. ino xidable.

Estará provisto de boquillas de atomización de agua de lavado con conexión tipo clamp de d e 1”.

La temperatura de refrigeración para la leche debe ser de 4°C, +/- 0.5°C, que se debe lograr con el refrigerante de Cloruro de Sodio o un refrigerante comercial con propiedades similares.

El tanque tendrá un diseño de sistema hermético, sin contaminación cruzada, lo cual especifica que el refrigerante no debe tener contacto físico directo con el producto, en este caso la leche. El tanque debe tener diseño para almacenamiento almacenamiento a presión atmosférica (tanque abierto).

El tanque será ser fabricado en lámina de acero inoxidable AISI 304 calibre 14, ya que este tipo de











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Las razones que confirman que la proyección de poliuretano o poliuretano inyectado es lo más adecuado para aislar térmicamente e impermeabilizar cualquier edificio son las siguientes: -

Es posible aplicarlo sobre cualquier tipo de material, bien sea ladrillo, cemento, chapa, uralita, etc y lo más importante, elimina todos los puentes térmicos que pueda haber con el exterior.

-

El poliuretano inyectado, forma una capa del espesor deseado por el cliente (mínimo 2 cm), que se convierte en un auténtico bloque aislante e impermeable que protege su construcción de todos los agentes meteorológicos que se puedan producir en las distintas épocas del año.

-

La aplicación de este material, supone un importante ahorro en calefacción o aire acondicionado, debido a que mantiene la temperatura durante un mayor periodo de tiempo. -

Sistema de Control:

La temperatura, así como los tiempos de agitación deben poderse controlar, monitorear y registrar en tiempo real atreves de un sistema digital (micro-computador PC), con un software tipo SCADA, que permita establecer un registro histórico cada 24 horas de la temperatura y hacer un seguimiento al funcionamiento del sistema, para establecer programas de control de calidad en el proceso de almacenamiento y el control del funcionamiento del equipo en tiempo real, evitar el deterioro de la leche y así evitar pérdidas.

Los gabinetes de control y potencia deben ser fabricados en acero inoxidable con empaques para protección a la humedad y conexiones eléctricas.













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5.1.2. Etapa 2: En esta etapa se llevará a cabo la extracción de la leche y la limpieza del sistema. -

Extracción:

Para tal fin usaremos una bomba hidráulica para trasiego de leche desde el tanque de pasteurización hasta el tanque de almacenamiento, con impulsor y cabezal de carcasa en acero inoxidable, con conexiones sanitarias tipo clamp de 1 ½”, provisto de tub ería, férulas, empaques y

abrazaderas para conexión con tanque de almacenamiento de 5000 litros. -

Limpieza:

La producción lechera es para toda la vida y la calidad también debe serlo. serlo. La leche es uno de los productos animales más importantes para el consumo humano. La demanda de la producción lechera exige una alta calidad de leche. Para asegurar que esto ocurra debemos concentrarnos en ciertas áreas, una de ellas es la limpieza, y es un elemento vital para cualquier productor que quiera alcanzar el nivel de calidad máximo, y finalmente rentabilidad. El lavado es la eliminación de los sedimentos de leche en todos los puntos que la leche tiene











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Fuerza mecánica La fuerza mecánica necesaria para eliminar la suciedad normalmente se consigue con agua circulando, pero también se puede conseguir con el spray o refregando. Tanto el establo como el tanque se pueden limpiar con estos métodos. Agentes de limpieza Se pueden dividir en detergentes y desinfectantes, aunque la mayoría de las veces se componen de ambos. Los detergentes pueden ser alcalinos o ácidos. Los alcalinos se suelen usar como detergente principal. Los ácidos se usan para eliminar las piedras de leche, por ejemplo una vez a la semana. Los desinfectantes se suelen usar para eliminar los microbios. Normalmente están formados de cloro o componentes del cloro. En algunos sistemas de limpieza alternativos el desinfectante se sustituye por calor. Calor Los detergentes se disuelven mejor si el agua está caliente. El agua caliente también se usa para











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6. Medidas del Tanque Isotermo: Tanque Modelo Horizontal: Con una superficie cilíndrica de corte superior plano para tapas abatibles y un diseño que permite un mejor rango de conservación de la temperatura del producto. -

Construido en lámina de acero inoxidable 304 calibre 14 el tanque interno y calibre 16.

-

Recubrimiento exterior, aislamiento de poliuretano “ libre de CFC” de 54mm de espesor

con una densidad de 35 a 38 kg/m3 -

Control de temperatura electrónico y programación automática del motor agitador para una buena homogenización del producto

-

Sensor de nivel en el taque para saber la cantidad de litros que se tienen

-

Patas de nivelación.

-

Caja para los controles eléctricos independiente. independiente.











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TABLA DE DIMENSIONES TANQUE CILINDRICO HORIZONTAL DE CORTE PLANO SUPERIOR

CAPACIDAD LARGO ANCHO ALTURA EN LITROS TOTAL TOTAL TOTAL AP LP EV NP NA LT AT HT 5000 3280 1950 2050 950 2000 1 6 1

DT: Diámetro total LP: LP: Largo patas LT: longitud total AT: Ancho total HT: Altura total AP: AP: Ancho patas EV: Evaporadores NA: Numero de agitadores











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7. Plano de Distribución: Altura Minima : 3m

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8. Presupuestos: María Ramos C. PRIMO GLOBAL SOLUTIONS S.A.C

Oficina: 463 - 0192 Celular: 945099986 RPM.: *570006 Nextel.: 412*8312 Correo: [email protected] www.primo.com.pe

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9. Resultados Esperados: -

Ampliar el almacenaje de la planta durante dos o tres días

-

Mantener la calidad de la leche durante el tiempo de almacenaje.

-

Inhibir el crecimiento bacteriológico durante el tiempo de almacenaje.

-

Mantener un sistema de control de temperatura libre de fallas durante el tiempo de almacenaje.

-

Tener un sistema de enfriamiento de leche totalmente ecológico, es decir libre de químicos que puedan perjudicar el producto o el medio ambiente.











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10. Conclusiones y Recomendaciones: El sistema de Enfriamiento y almacenamiento de leche está conformado por: -

Un equipo de enfriamiento.

-

Un tanque isotermo.

Este sistema presenta tres inconvenientes principales: 1. Bajo rendimiento del equipo frigorífico debido al efecto aislante producido por el hielo depositado sobre el serpentín evaporador 2. Baja velocidad en la fusión del hielo, que limita la capacidad de enfriamiento de la leche u obliga a utilizar equipos acumuladores de grandes dimensiones para aumentar la superficie de contacto entre el hielo y el agua.

Estos inconvenientes están prácticamente solucionados solucionados usando una solución salina para la mezcla











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11. Anexo 1: 11.1. Identificación de los Participantes: Apellidos

: Dueñas Guardia

Nombres

: Victor

DNI

: 44770807

Teléfono

: 958293267

Correo

: [email protected] [email protected]

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12. Anexo 2: 12.1. Informe Planta de Lácteos: 1.-DATOS DEL ALCALDE RANULFO MARCOS CAPIRA MENDIVIL DNI: 30666565

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INFORME DE RECEPCION DE LECHE AÑO 2011 MES

REPORTE POR DIA REPORTE POR MES

ENERO

357 LITROS

10,800.00

FEBRERO

522,4 LITROS

15,150.00

MARZO

503 LITROS

15,090.00

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Proyecto - Tanque de Enfriamiento

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