Diseño de Industrias Agroalimentarias

Colección

Tecnología de alimentos

Diseño de industrias agroalimentarias A. Casp Vanaclocha

MP

DISEÑO DE INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS

DISEÑO DE INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS

ANA CASP VANACLOCHA Dra. Ingeniero Agrónomo Catedrática de Tecnología de Alimentos Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos Universidad Pública de Navarra

Ediciones Mundi-Prensa Madrid • Barcelona • México 2005

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© 2004, Ana Casp Vanaclocha © 2004, Ediciones Mundi-Prensa Depósito Legal: M. 42.222-2004 ISBN: 84-8476-219-X

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Índice

Importancia del diseño de industrias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

1. El desafío de la competitividad de la empresa . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

2. El desafío de la calidad de los productos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

3. Función del diseño de plantas de procesado . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

4. Las industrias agroalimentarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

PARTE I CONCEPTOS PREVIOS Capítulo I. PLANTAS DE PROCESADO DE ALIMENTOS . . . . . .

29

1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

1.1. Sistema de proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Sistemas auxiliares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Edificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29 29 30

2. Sistema de proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

3. Sistemas auxiliares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

3.1. 3.2. 3.3. 3.4.

Sistemas de manejo de materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemas de manejo de energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemas de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemas de servicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31 32 33 33

4. Edificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

5. Diseño de la planta de proceso de alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

8

Diseño de industrias agroalimentarias

PARTE II DEFINICIÓN DE LA ACTIVIDAD INDUSTRIAL Capítulo II. PLANIFICACIÓN DE UNA ACTIVIDAD INDUSTRIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

1. Fases de desarrollo de una actividad industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

2. Planificación de una actividad industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Definición del producto y del proceso productivo . . . . . . . . . . . . 2.2. Localización o ubicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Proyecto de una planta industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. Construcción e instalaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41 41 41 42 42

3. Localización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Estudio de los parámetros económicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Estudio de los parámetros técnico-económicos de los lugares elegidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Estudio de parámetros legales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

43 43 43 45

Capítulo III. SISTEMAS DE PROCESO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

47

1. Estudios previos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

47

2. Estudio del producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

48

3. Estudio de las materias primas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

49

4. Estudios previos de alternativas de tecnología e ingeniería . . . . . . . . . 4.1. Planteamiento de alternativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2. Evaluación de alternativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3. Selección del diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4. Definición a nivel de ingeniería de detalle . . . . . . . . . . . . . . . . . .

51 51 51 52 52

5. Representación gráfica del sistema de proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1. Diagramas de flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53 54

6. Balances de materia y energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

PARTE III DISTRIBUCIÓN EN PLANTA Capítulo IV. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

67

1. Evolución histórica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

67

2. Distribución en planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

67

Índice

9

3. Principios básicos de la distribución en planta . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71

3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6.

Principio de la integración de conjunto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Principio de la mínima distancia recorrida . . . . . . . . . . . . . . . . . . Principios de la circulación o flujo de materiales . . . . . . . . . . . . . Principio del espacio cúbico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Principio de la satisfacción y de la seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . Principio de la flexibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71 71 72 72 72 73

4. Factores que afectan a la distribución en planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

73

5. Naturaleza de los problemas de distribución en planta . . . . . . . . . . . . .

80

5.1. 5.2. 5.3. 5.4.

Proyecto de una planta completamente nueva . . . . . . . . . . . . . . . Expansión o traslado a una planta ya existente . . . . . . . . . . . . . . Reordenación de una distribución ya existente . . . . . . . . . . . . . . Ajustes menores en distribuciones ya existentes . . . . . . . . . . . . .

81 81 81 81

6. Sistemática de la distribución en planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

82

Capítulo V. RECOGIDA DE INFORMACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . .

87

1. Datos básicos necesarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

87

2. Elementos básicos de la distribución en planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

88

2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5.

Producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cantidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Recorrido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Servicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

88 88 89 89 89

3. Análisis Producto-Cantidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

89

Capítulo VI. ANÁLISIS DE RECORRIDO DE LOS PRODUCTOS . .

93

1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

93

2. Flujo de materiales-Análisis de recorrido de los productos . . . . . . . . .

94

3. Símbolos estándar en planificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

96

4. Diagrama de recorrido sencillo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

97

5. Diagrama multiproducto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 6. Tabla matricial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

10 Diseño de industrias agroalimentarias Capítulo VII. RELACIÓN ENTRE ACTIVIDADES . . . . . . . . . . . . . 103 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 2. Tabla relacional de actividades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 3. Procedimiento para establecer la Tabla Relacional de Actividades . 109 4. Ajuste de los procedimientos de clasificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Capítulo VIII. DIAGRAMA RELACIONAL DE RECORRIDOS Y/O ACTIVIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 2. Relaciones basadas en factores de flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 3. Combinación de relaciones de flujo y de no flujo . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4. Diagrama relacional de recorridos y/o actividades . . . . . . . . . . . . . . . 119 Capítulo IX. NECESIDADES Y DISPONIBILIDAD DE ESPACIOS. DIAGRAMA RELACIONAL DE ESPACIOS . . . . . . . 123 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 2. Determinación de espacios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5.

La implantación aproximada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La tendencia de los ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Las normas de espacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El cálculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La conversión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

125 125 125 127 129

3. Disponibilidad de espacios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 4. Diagrama relacional de espacios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 5. Factores influyentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7. 5.8.

Factor material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factor maquinaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factor hombre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factor movimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factor espera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factor servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factor edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factor cambio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

133 134 134 135 136 136 137 137

6. Limitaciones prácticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

Índice

11

Capítulo X. GENERACIÓN DE ALTERNATIVAS DE DISTRIBUCIÓN EN PLANTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 2. Métodos de generación de layouts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 2.1. Algoritmos de construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1. CORELAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2. ALDEP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Algoritmos de mejora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1. CRAFT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

141 141 146 149 149

3. Herramientas informáticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Capítulo XI. EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS DE DISTRIBUCIÓN EN PLANTA . . . . . . . . . . . . . . . . 155 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 2. Evaluación y selección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 2.1. Análisis de las ventajas e inconvenientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 2.2. Análisis de los factores ponderados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 2.3. Comparación de costes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 3. Ingeniería de detalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 PARTE IV APLICACIÓN A LAS INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS Capítulo XII. CONDICIONANTES EN LAS INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 2. Control de riesgos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 3. Los equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 4. Relaciones funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 5. Estimación de las superficies y de los volúmenes de producción . . . . 178 5.1. 5.2. 5.3. 5.4.

Selección de las tecnologías y restricciones . . . . . . . . . . . . . . . . . Agrupamientos y estimación de las superficies y volúmenes . . . . Control de los ambientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Distribución de las zonas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.1. Reglas de gestión de las zonas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

178 179 180 182 183

12 Diseño de industrias agroalimentarias Capítulo XIII. ORGANIZACIÓN DE LA PLANTA INDUSTRIAL . . 189 1. Los flujos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 2. Dimensionado y organización del edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 3. Metodología de organización del edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 3.1. 3.2. 3.3. 3.4.

Fábrica lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fábrica en «L» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fábrica en «U» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fábrica gravitacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

196 196 197 197

4. Organización del plan general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 5. Organización del plan de conjunto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 6. Organización de la circulación del personal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Capítulo XIV. DISEÑO DE ALMACENES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 2. Condiciones del almacenamiento de productos alimentarios . . . . . . . . 204 3. Almacenes de productos terminados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 4. Tipos de almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

PARTE V DISTRIBUCIÓN EN PLANTA A NIVEL DE DETALLE Capítulo XV. FLUIDOS Y ENERGÍAS EN LAS INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 2. Las energías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 2.1. 2.2. 2.3. 2.4.

Aspectos cuantitativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aspectos cualitativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Evaluación financiera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Organización del edificio en función de los consumos energéticos 220 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5. Elección de la fuente energética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1. Ventajas de la electricidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2. Ventajas del gas natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.3. Elección de una energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

217 218 220 221 221 222 223

Índice

13

3. Especificidades de algunos fluidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 3.1. Agua 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. 3.1.4.

3.2. 3.3. 3.4. 3.5.

............................................... Elección de una fuente de aprovisionamiento . . . . . . . . . . Tratamiento del agua bruta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Utilizaciones del agua potable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Procesos corrientemente utilizados para el saneamiento del agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.5. Características recomendadas para las centrales de tratamiento de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.6. Los circuitos del agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.7. Características recomendadas para los circuitos de distribución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.8. Estudio técnico de los sistemas de producción de agua . . 3.1.9. Vertidos líquidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aire comprimido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fluidos frigorígenos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gases especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

223 225 226 226 228 229 230 231 231 232 232 233 235 238

Capítulo XVI. DISEÑO HIGIÉNICO DE EQUIPOS Y SISTEMAS AUXILIARES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 2. Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6.

Acero inoxidable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aluminio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cobre y aleaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aleaciones de níquel y de cobalto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Materiales poliméricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Materiales no utilizables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

245 246 247 247 248 248

3. Principios básicos de diseño higiénico de equipos en contacto con alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5.

Materiales inertes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Superficies en contacto con el alimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Accesibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Drenaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Superficies exteriores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

248 248 249 249 249

4. Diseño higiénico de los sistemas auxiliares en contacto con los alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 4.1. Tuberías y conducciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 4.2. Válvulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

14 Diseño de industrias agroalimentarias 4.3. Bombas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 4.4. Tanques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 4.5. Instalaciones eléctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 4.6. Iluminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 4.7. Cámaras frigoríficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Capítulo XVII. HIGIENE AMBIENTAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 1. Lucha contra la aerobiocontaminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 2. Orígenes humanos de la biocontaminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Origen rinofaríngeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. La contaminación cutánea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Transferencia de los biocontaminantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

256 256 256 258

3. Higiene ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Filtración del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1. Clasificación de los locales con cantidad de polvo controlada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.2. Clases de contaminación biológica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Ventilación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1. Ventilación natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2. Ventilación forzada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2.1. Sistemas de extracción-Depresión . . . . . . . . . . . . 3.2.2.2. Sistemas de alimentación de aire por inyecciónSobre-presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2.3. Sistemas combinados de extracción-inyecciónPresión uniforme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3. Situaciones en la ventilación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3.1. Renovación ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3.2. Ventilación localizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

259 259 262 263 264 264 265 265 265 266 266 267 267

4. Concepción de las zonas y del tratamiento del aire asociado . . . . . . . . 268 5. Salas microbiológicamente controladas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 6. Radiaciones ultravioletas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 Capítulo XVIII. PERSONAL: ENTORNO DE TRABAJO E HIGIENE 273 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 2. Entorno de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 2.1. Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 2.2. Factores de ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

Índice

15

3. Personal e higiene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 3.1. Concepción del edificio y circulación de las personas . . . . . . . . . 3.2. Concepción e implantación en el edificio de vestuarios, sanitarios, duchas, y puestos de lavado de manos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1. Condiciones de acceso del personal . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2. Vestuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3. Sanitarios y duchas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.4. Lavamanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.5. Pediluvios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

277 278 278 279 281 281 282

3.3. Comportamiento higiénico y salud del personal . . . . . . . . . . . . . 282 Capítulo XIX. DISEÑO GENERAL DEL EDIFICIO . . . . . . . . . . . . 283 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 2. Aspectos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 3. Características de los locales de producción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8.

Paredes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Columnas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Techos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tejados y exteriores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Suelos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desagües . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Puertas y ventanas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Iluminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

285 287 287 288 288 289 290 290

4. Áreas exteriores del edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

Importancia del diseño de industrias agroalimentarias 1.

EL DESAFÍO DE LA COMPETITIVIDAD DE LA EMPRESA

Alguna vez nos hemos preguntado por qué los productos elaborados por algunas industrias presentan ventajas competitivas, en cuanto a costes, con respecto a los producidos en otras. Mientras que muchas industrias ejercen un buen control de sus costes directos y saben cómo rebajarlos, muy pocas tienen conocimiento de sus costes indirectos y mucho menos de cómo reducirlos. No es un secreto que el mundo de hoy día es mucho más competitivo que el de hace unos años. En la primera mitad del siglo XX una gran parte de los productos elaborados eran utilizados por los consumidores en su propio país. Esta situación, generalmente se mantuvo desde los últimos años de la década de los 40, después de la Segunda Guerra Mundial, hasta principios de los años 60. A partir de estas fechas se produjo un cambio importante en la amplitud del mundo productivo. Hoy día, ya en el siglo XXI, en los mercados de los países desarrollados, se encuentra una amplia gama de productos no elaborados en el propio país. Se han producido cambios importantes en la base productiva que llevan a la industria a convivir con el reto de la competitividad. El mundo continúa haciéndose efectivamente cada vez más pequeño, con muchos más competidores que en otros tiempos. Estos cambios obligarán a las industrias a ser mucho más eficientes sobre una base continua, no se trata simplemente de una cuestión de costes de producción altos o bajos, es una verdadera cuestión de supervivencia. Las industrias que desean competir en una economía global no pueden ignorar durante mucho tiempo los «costes» de funcionamiento derivados de un diseño poco eficiente de su planta. En un mundo de competencia deben analizarse todos los posibles caminos hacia la reducción de costes. En muchas

18 Diseño de industrias agroalimentarias industrias es ya difícil conseguir una ventaja frente a la competencia en cualquiera de los principales factores, los materiales, la maquinaria, los métodos de distribución e incluso los salarios, cada vez están más estandarizados, es necesario asegurar, por tanto, los márgenes de beneficio a través de los detalles que afectan al coste. Uno de estos importantes detalles es el diseño eficiente de la planta. Un diseño deficiente de la planta industrial es una fuente de constantes pérdidas para la empresa. Los costes de un buen diseño de la instalación son los mismos o muy poco superiores a los de una instalación deficiente. Si el equipo empleado es el mismo, el coste adicional de un buen diseño es solamente el gasto del estudio necesario para desarrollarlo. Pero la economía resultante es una economía constructiva, se acumula día tras día, mes tras mes, año tras año; evidentemente por la misma razón, las pérdidas causadas por un diseño deficiente son también acumulativas. La implantación de una industria supone una inversión importante y debe funcionar al menos durante los 20 años que puede suponer su amortización. Los gastos de producción y los precios de venta pueden presentar grandes variaciones, según el modelo elegido, es muy importante por tanto, no equivocarse en las grandes líneas del diseño y no efectuar falsas economías en la fase de concepción y diseño. La realización de un cuidadoso estudio en esta fase permite controlar el futuro de la inversión a realizar y reducir al máximo el riesgo de una mala inversión. La concepción de un sistema de producción exige hoy día mucha reflexión y requiere pensar en términos de análisis global. Los estudios de concepción deben considerarse como inversiones inmateriales que conviene realizar con todo el detenimiento necesario.

2. EL DESAFÍO DE LA CALIDAD DE LOS PRODUCTOS La calidad es hoy el objetivo buscado en todos los campos, es el fin hacia el que deben tender todas las empresas. Situadas en un entorno de competencia deben responder a las exigencias crecientes del consumidor: productos de calidad. El consumidor no es sensible únicamente al factor precio, sino también a la calidad del producto consumido. Las exigencias del consumidor aumentan considerablemente, de forma paralela al número de productos industriales ofertados. El futuro está en la calidad, todo el mundo está de acuerdo con esta afirmación, pero es difícil hacer calidad en industrias antiguas y mal diseñadas. Es importante que el industrial, para optimizar la productividad de su sistema productivo, pueda controlar permanentemente la calidad de sus productos y de sus instalaciones, para reducir los costes de la no-calidad. Estos costes están formados por el conjunto de las consecuencias de anomalías que conducen a un producto no conforme. Se puede estimar que el coste de la no-calidad en las

Importancia del diseño de industrias agroalimentarias

19

industrias del sector alimentario equivale al 4 ó 5% del valor del producto, sin impuestos. En el corazón de este nuevo desafío, la calidad de los productos, aparece el sistema productivo y su modo de explotación. Se han desarrollado normas (ISO 9000) para permitir al industrial garantizar la calidad final constante de sus productos, pero la función del sistema productivo y especialmente su aptitud para garantizar su explotación satisfactoria, se convierten en determinantes. En consecuencia, la concepción y diseño de dicho sistema debe hacerse teniendo en cuenta, de forma integrada, los diferentes componentes de la calidad. En el caso de la industria agroalimentaria esta calidad presenta unas características particulares, puesto que debe responder además a las necesidades ligadas a la salud y a la seguridad alimentaria de los consumidores. Es decir, deben satisfacer tanto al consumidor, cuyo comportamiento está en plena evolución, como a la reglamentación europea en materia de seguridad sanitaria. Se deben cumplir unas normas muy estrictas de higiene. Se considera, en general, que en la calidad interviene la higiene en un 30%, las materias primas también en un 30%, la fabricación en otro 30% y los transportes en un 10%.

3.

FUNCIÓN DEL DISEÑO DE PLANTAS DE PROCESADO

La producción es el resultado de la interacción de hombres, materiales y maquinaria, los cuales deben constituir un sistema ordenado que permita la maximización de los beneficios. Ahora bien, es necesario que dicha interacción tenga un soporte físico donde poder realizarse, ya sea una finca, una serie de edificios para una explotación ganadera, o un edificio industrial, en nuestro caso una industria agroalimentaria. Diseñar en ingeniería es obtener la mejor combinación de los factores de producción: hombre, maquinaria y materiales, con el objeto de conseguir la máxima economía en el trabajo, así como la seguridad y satisfacción de los trabajadores. El diseño en ingeniería supone la búsqueda de soluciones innovadoras para satisfacer necesidades humanas por medio de la aplicación de conocimientos científicos y tecnológicos y con la máxima racionalidad en el consumo de recursos. Se trata de una actividad creadora, en la que a partir de conjuntos elementales y previa identificación de unas restricciones y condicionantes se llega, mediante combinaciones, a concretar y definir algo superior a la suma de las partes. Es ver, imaginar, lo que todavía no existe. El diseño supone un verdadero acto de creación, que no tiene una solución única y en la que cada una de ellas corresponde a una interpretación diferente, pueden ser soluciones válidas distintas porque consiguen un mismo objetivo.

20 Diseño de industrias agroalimentarias Este acto creativo que es el diseño, se ajusta a un ciclo de actividades de tres tipos diferentes: generación de soluciones alternativas, análisis de las mismas y selección de la que se considere más interesante (figura 1). La generación de soluciones alternativas implica el conocimiento de las condiciones que definen la realidad del medio a transformar, la tecnología existente y los recursos disponibles. En todo caso, es necesario que cada solución alternativa se ajuste a la realidad y sea técnica, económica, social y medioambientalmente factible. El análisis de soluciones alternativas conlleva la identificación, cuantificación y valoración de las ventajas e inconvenientes de cada una de ellas. La selección de la alternativa más adecuada implica la toma de decisión sobre alguna de ellas.

GENERACIÓN DE SOLUCIONES ALTERNATIVAS

CRÍTICA DE SOLUCIONES ALTERNATIVAS

SELECCIÓN DE SOLUCIONES

Figura 1.–Ciclo del diseño.

El proceso de implantación de una industria incluye varias fases antes de su realización, estas fases se refieren a diferentes niveles de concreción. Se comienza con el diseño a nivel de idea (concepción), se pasa después al diseño a nivel de boceto, posteriormente al diseño detallado y por último al diseño definitivo y al proyecto ejecutivo de ingeniería. Para cada uno de los niveles de diseño, tiene lugar el ciclo de diseño indicado anteriormente: generación, análisis y selección de la alternativa más adecuada.

Importancia del diseño de industrias agroalimentarias

21

El diseño representa gráficamente la idea o ideas de las soluciones técnicas, con sus características más relevantes. Una vez que se ha tomado la decisión de invertir, es necesario preparar un conjunto de documentos técnicos y económicos, para que la propuesta de inversión se pueda ejecutar con un máximo de garantías, es el proyecto de ingeniería. Los planos de ingeniería constituyen la representación gráfica del diseño en documentos suficientes y sistematizados, indispensables para la confección del presupuesto y ejecución de la obra. El grado de definición varía obviamente, desde el diseño a nivel de idea hasta el proyecto ejecutivo de ingeniería. Bajar en la escala, como se aprecia en la figura 2 supone más información, más esfuerzo, más trabajo, más tiempo, más coste y, evidentemente, menos riesgo, menos incertidumbre. Es evidente que la función de incertidumbre (figura 3) es decreciente, según se avanza en el nivel de diseño, hasta un nivel próximo a la realidad en los proyectos. DISEÑO A NIVEL IDEA

SIGNIFICA

DISEÑO PRELIMINAR

MÁS INFORMACIÓN, MÁS ESTUDIOS,

DISEÑO A NIVEL BOCETO

MÁS ANÁLISIS, MÁS SÍNTESIS,

DISEÑO DETALLADO A NIVEL A

MÁS TIEMPO, DISEÑO DETALLADO A NIVEL N MÁS DINERO

Figura 2.–Niveles de diseño.

En el diseño a nivel de boceto, a partir de los objetivos fijados en la fase anterior, se perfilan las soluciones, pero poniendo un mayor énfasis en la distribución en planta y en los volúmenes correspondientes, es decir, en la distribución espacial. Se estudian, se definen y se critican las correspondientes soluciones desde diferentes ópticas: de recorridos y trayectorias, funcionalidad, flexibilidad, balance energético, seguridad en el trabajo, protección contra incendios, economía, estética, etc. En este nivel de diseño es posible generar

22 Diseño de industrias agroalimentarias un conjunto de soluciones alternativas en un plazo y coste razonables. Este amplio abanico de soluciones alternativas no sería abordable ni justificable económicamente a nivel de diseño detallado. En el diseño a nivel detallado se profundiza en la solución elegida en la fase anterior, definiendo y diseñando sus características con un mayor grado de libertad, pero con mayor grado de detalle. Las soluciones alternativas en esta fase tienen lugar en un marco espacial más restringido que en la fase anterior a nivel de boceto. A partir del último diseño a nivel de detalle surge el proyecto de ingeniería, en el que se genera un conjunto de documentación técnico-económica que defina y garantice un nivel de calidad en su ejecución. El nivel de creatividad es más amplio en el diseño a nivel de boceto, reduciéndose paulatinamente cuando avanza el proceso, en el diseño detallado y desapareciendo en el momento en que ya no es preciso crear más, porque todo está definido. En la figura 3 se observa que todos los niveles de diseño están relacionados entre sí y que es posible la existencia de flujos tanto ascendentes como descendentes entre ellos, es decir se pueden producir procesos de retroalimentación durante el proceso de diseño, como fruto de la realización de cada una de las fases de acuerdo con el ciclo del diseño, indicado anteriormente INCERTIDUMBRE

FUNCIÓN DE INCERTIDUMBRE

UMBRAL FINAL DE DISEÑO

NIVEL DE DISEÑO Diseño nivel idea

Diseño preliminar

Diseño nivel boceto

Diseño nivel detalle

MÁS INFORMACIÓN MÁS ESTUDIOS MÁS ANÁLISIS MÁS SÍNTESIS MÁS TIEMPO MÁS DINERO

Figura 3.–Nivel de diseño-Incertidumbre.

Importancia del diseño de industrias agroalimentarias

23

Los impactos económicos son diferentes según el momento en que se tomen las decisiones en el diseño. En la figura 4 (gráfico I) se aprecia, de una forma empírica, que las primeras decisiones que se toman en el diseño, en los primeros niveles, son las que tienen mayor repercusión económica. A medida que se avanza en el proceso de diseño, las decisiones inciden menos en la economía y en el presupuesto del proyecto. Es importante, por tanto, optar por una estrategia en la que se dediquen mayores esfuerzos a los momentos críticos del diseño, es decir, aquellos en los que se deciden prácticamente las grandes partidas del presupuesto. COSTOS

COSTOS

I

II

TIEMPO

TIEMPO

Diseño a nivel boceto Diseño detallado Proyecto de ingeniería

Figura 4.–Impacto económico de las decisiones en el diseño.

En dicha figura se representan dos situaciones, la primera corresponde a lo que se puede llamar diseño convencional, en ella, el tiempo, recursos y esfuerzo dedicados al diseño a nivel de boceto, es menor que el dedicado al diseño detallado y al proyecto de ingeniería. Esta situación representa una estrategia equivocada, porque los mayores esfuerzos se dedican a tomar decisiones en el momento en que menos influyen en la economía del proyecto. La segunda situación es más racional, ya que se dedica más tiempo y dinero al diseño a nivel de boceto, con un análisis más amplio de opciones, que al nivel de diseño detallado y sobre todo a nivel de proyecto. Esta segunda situación acomoda el esfuerzo a realizar con el impacto económico de las decisiones en el diseño, es por tanto una estrategia más acertada.

24 Diseño de industrias agroalimentarias

4. LAS INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS La industria agroalimentaria se caracteriza sobre todo por las especiales restricciones que impone la naturaleza biológica de sus materias primas y el destino biológico de sus productos, además de la heterogeneidad de los distintos sub-sectores que comprende. Dado el destino biológico de sus productos, es necesario que la industria agroalimentaria utilice métodos más seguros para sus procesos de transformación y conservación. Es la industria, a excepción de la farmacéutica, que está sometida a más controles y normas por parte de los organismos públicos. En consecuencia, los objetivos prioritarios de esta industria son asegurar una elaboración higiénica de los alimentos y una conservación en el tiempo, sincronizada con el carácter generalmente perecedero de los alimentos. La función desde el punto de vista técnico de una industria alimentaria es convertir la materia prima perecedera en un producto alimenticio más o menos estable. Pero se trata a su vez de una empresa industrial, con su correspondiente papel económico, consistente en agregar valor a la materia prima y en generar y mantener puestos de trabajo, es decir, obtener beneficios. Asimismo, como empresa industrial tiene ante sí los mismos retos de competitividad y calidad que otras industrias, con la complicación añadida de asegurar además la calidad sanitaria de sus productos. Las industrias agroalimentarias deben enfrentarse a: • Las fluctuaciones de las materias primas. • Las restricciones del carácter «vivo» de las materias primas y de los productos. • Las condiciones específicas de comercialización de los productos. • La complejidad creciente de los procesos tecnológicos. • Las condiciones higiénicas y sanitarias. El problema del diseño de industrias agroalimentarias es por tanto mucho más complejo que el de otras industrias, debido a los componentes diferenciales que presentan los alimentos frente a otro tipo de productos. El diseño de la industria agroalimentaria adquiere un papel fundamental, en el que se deben conjugar los principios básicos del diseño, un plan eficiente de flujo de materiales y de personas, una distribución efectiva de las instalaciones y una eficiente operación del proceso, con el carácter biológico y perecedero de las materias primas y de los productos. Una de las actividades más antiguas del ingeniero es la distribución en planta de una industria y el manejo de los materiales que se mueven en dicha planta, pero en las industrias alimentarias la panorámica se amplía teniendo que prestar una atención especial a la naturaleza del producto. El producto se convierte en la base del diseño de la planta y por lo tanto es importante también el proceso, el ingeniero debe ayudar al industrial a optimizar sus instalaciones. Debe estar al corriente de las normas y reglamentaciones

Importancia del diseño de industrias agroalimentarias

25

en vigor, para anticiparse a las demandas cada vez más exigentes en materia de higiene, de seguridad y de protección del medio ambiente. La concepción y diseño de una planta de procesado de alimentos conjugando todos estos aspectos, es la base para conseguir el éxito de la empresa. Con demasiada frecuencia se hace poco énfasis en la importancia de la optimización del proceso, de la implantación de los flujos adecuados, de la distribución más económica de las instalaciones físicas, en resumen de la distribución en planta, centrando el interés en el diseño constructivo, que al fin y al cabo no es más que el alojamiento de la planta de proceso, que debe proporcionar principalmente las condiciones adecuadas de trabajo, de seguridad, de confort y de higiene, pero que no interviene en la optimización de los costes. El ingeniero, en el diseño de una industria agroalimentaria debe aportar un valor añadido, que evidentemente no se centra en el diseño constructivo, sino en la optimización de la planta de proceso lo cual se traducirá en una reducción de los costes de producción y en consecuencia tendrá una influencia directa sobre el éxito de la empresa. El objetivo de este libro es proporcionar una metodología de trabajo para desarrollar una distribución óptima de la planta de proceso, teniendo en cuenta que los principales factores de la ecuación de los costes directos e indirectos de producción de una industria son el manejo de materiales y la forma en que se distribuye o gestiona la planta. Estas dos facetas de la planta de procesado son el eje principal del libro, junto con las características específicas de una industria alimentaria relativas al diseño higiénico de las instalaciones, las edificaciones se consideran únicamente desde el punto de sus requisitos higiénicos ya que, como se ha indicado, se consideran el alojamiento de la planta de procesado de alimentos.

!

PARTE I

CONCEPTOS PREVIOS

CAPÍTULO I

Plantas de procesado de alimentos 1. INTRODUCCIÓN Las plantas de procesado de alimentos tienen como finalidad técnica la de convertir materias primas perecederas en productos alimenticios más o menos estables, utilizando métodos seguros para sus procesos de transformación y conservación y asegurando una elaboración higiénica de los alimentos. El objetivo de esta actividad industrial es conseguir la máxima rentabilidad global, lo cual evidentemente se consigue con la optimización del diseño y del manejo de la planta de proceso. Una planta de procesado de alimentos es el conjunto formado por: • Sistema de proceso. • Sistemas auxiliares. • Edificaciones. 1.1. SISTEMA DE PROCESO Se define como un conjunto secuencial de operaciones unitarias aplicadas a la transformación de materias primas en productos aptos para el consumo, es decir, es el conjunto de equipos que realizan todas las operaciones unitarias necesarias para conseguir dicha transformación. 1.2. SISTEMAS AUXILIARES Son aquellos que sirven al Sistema de Proceso y hacen posible que éste funcione adecuadamente.

30 Diseño de industrias agroalimentarias Los equipos componentes de un Sistema de Proceso están conectados entre sí por diferentes sistemas de transporte para posibilitar el necesario flujo de materiales en proceso; asimismo, para el funcionamiento de los equipos de proceso será necesario el suministro de energía eléctrica, de vapor o agua caliente, etc. Además, todo Sistema de Proceso debe contar con los correspondientes dispositivos de control. Es evidente por tanto que su correcto diseño es crítico para el éxito del Sistema de Proceso. 1.3. EDIFICACIONES Son los alojamientos de los Sistemas de Proceso y de los Sistemas Auxiliares, proporcionando unas adecuadas condiciones de trabajo, de confort, de seguridad y de higiene principalmente.

2. SISTEMA DE PROCESO Anteriormente se ha definido un Sistema de Proceso como un conjunto de equipos de proceso que interaccionan entre sí de forma regular. El conjunto del Sistema de Proceso está constituido por dos subconjuntos: • Uno de carácter inmaterial: la Tecnología del Sistema de Proceso, o simplemente, Tecnología de Proceso, que corresponde a «saber como» o «know-how» realizar la elaboración de un producto, y determinará cómo deben utilizarse los equipos de proceso, sus condiciones de operación y funcionamiento. • Otro de carácter material: la Ingeniería del Sistema de Proceso o, simplemente, Ingeniería de Proceso, que corresponde al soporte físico, es decir al conjunto de equipos que ejecutará la tecnología. Los Sistemas de Proceso son los que determinarán, fundamentalmente, la calidad del producto, la mayor parte de la inversión de la planta de proceso y el consumo y dimensión de los Sistemas Auxiliares. Son por lo tanto la parte fundamental del diseño de la planta de proceso y el primer punto que se debe estudiar.

3. SISTEMAS AUXILIARES Los Sistemas Auxiliares, como su nombre indica, hacen posible el funcionamiento del Sistema de Proceso. Deben considerarse dentro de la idea global de la solución del Sistema de Proceso, una vez fijadas las condiciones de proceso, los Sistemas Auxiliares se diseñan para satisfacer las demandas predeterminadas. Los Sistemas Auxiliares tienen una importante contribución en los costes de producción, hasta un 30-40% del total, según el tipo de planta de proceso, a

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través de las partidas de consumo de agua, electricidad, combustible, gastos de mantenimiento de estos Sistemas Auxiliares, control y tratamiento de residuos. Los Sistemas Auxiliares incluyen: los sistemas de manejo de materiales, los sistemas de manejo de energía, los sistemas de servicios y los sistemas de control. 3.1. SISTEMAS DE MANEJO DE MATERIALES Incluyen: • Instalaciones de manejo de sólidos. • Instalaciones de manejo de líquidos. • Instalaciones de manejo de gases. Instalaciones de manejo de sólidos Pueden estar o no incluidas en el Sistema de Proceso. Se pueden citar como ejemplos: • Instalaciones de transporte mecánico: transportadores de bandas, de tornillo sin-fin, elevadores de cangilones, etc. • Instalaciones de transporte neumático: transporte de granos, etc. • Instalaciones de transporte hidráulico: transporte de tomate, etc. • Instalaciones de almacenamiento de sólidos: silos. Instalaciones de manejo de líquidos En los que se incluyen por ejemplo: • Instalaciones de almacenamiento y suministro de agua de proceso (potable), de servicios y para generación de vapor (descalcificada). • Instalaciones de tratamiento de agua para la generación de vapor (descalcificada). • Instalaciones de impulsión y almacenamiento de líquidos alimenticios (líquidos de gobierno, por ejemplo). Instalaciones de manejo de gases Se pueden citar los siguientes ejemplos: • Instalaciones de generación y suministro de aire comprimido. • Instalaciones de compresión, almacenamiento y distribución de gases no combustibles, por ejemplo CO2 en la industria de la cerveza, el N2 en el envasado en atmósfera inerte. • Instalaciones de tratamiento de aire para las salas microbiológicamente controladas. • Instalaciones de ventilación y renovación de aire en la planta de proceso.

32 Diseño de industrias agroalimentarias 3.2. SISTEMAS DE MANEJO DE ENERGÍA Estos sistemas incluyen: • Instalaciones de vapor. • Instalaciones de manejo de combustibles. • Instalaciones de fluidos térmicos. • Instalaciones frigoríficas. • Instalaciones de recuperación de energía. • Instalaciones eléctricas. Instalaciones de vapor Incluyen: • Instalaciones de generación de vapor. • Instalaciones de distribución de vapor a proceso y retorno de condensados. Instalaciones de manejo de combustibles Se incluyen aquí, por ejemplo: • Instalaciones de recepción, almacenamiento y suministro de combustibles. • Instalaciones de distribución de combustibles a proceso. Instalaciones de fluidos térmicos Comprenden: • Instalaciones de generación y distribución de fluidos térmicos (agua caliente por ejemplo). • Instalaciones de generación y distribución de gases de combustión para el proceso. Instalaciones frigoríficas Se refieren a: • Instalaciones de enfriamiento de aire. • Instalaciones de enfriamiento de gases. • Instalaciones de enfriamiento de líquidos. • Instalaciones de enfriamiento de sólidos. Instalaciones de recuperación de energía Para economizar gastos de funcionamiento, como por ejemplo: • Intercambiadores aire/aire o líquido/líquido. • Instalaciones de distribución y retorno de agua fría para el proceso.

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Instalaciones eléctricas Se refieren a: • Instalaciones de acometida y centro de transformación. • Instalaciones de suministro de fuerza motriz y alumbrado. • Instalaciones de generación de fuerza para emergencias. 3.3. SISTEMAS DE CONTROL Aseguran que el sistema de proceso funcione en las condiciones deseadas. Incluyen: • Instalaciones de control automático de proceso. 3.4. SISTEMAS DE SERVICIOS Se pueden incluir aquí, entre otros, los siguientes ejemplos: • Instalaciones de tratamiento de aguas residuales. • Sistemas de seguridad: — Instalaciones de alumbrado de seguridad. — Instalaciones de seguridad contra robos. — Instalaciones de seguridad contra incendios. • Instalaciones de agua a presión contra incendios. • Instalaciones de extintores de polvo y gas inerte contra incendios. • Instalaciones de alarma contra incendios. • Instalaciones de salidas de emergencia.

4. EDIFICACIONES Como se ha indicado, la planta de proceso comprende los sistemas de proceso, los sistemas auxiliares y los edificios necesarios. El edificio es el alojamiento de los sistemas que hacen posible la función principal de la industria alimentaria: la elaboración de alimentos. Su diseño debe realizarse teniendo en cuenta particularmente su funcionalidad como alojamiento. Estas edificaciones deben proporcionar, fundamentalmente, un control sobre las condiciones ambientales que rodean al sistema de proceso y a los sistemas auxiliares. Precisamente este aspecto es el que cobra un papel muy importante en la industria agroalimentaria, ya que los edificios deben cumplir los requisitos de diseño higiénico exigidos a este tipo de industrias.

5. DISEÑO DE LA PLANTA DE PROCESO DE ALIMENTOS Con la descomposición de la Planta de Proceso en tres subconjuntos, el problema complejo de la búsqueda del diseño óptimo de una industria agroali-

34 Diseño de industrias agroalimentarias mentaria a un coste mínimo se puede también descomponer en tres subproblemas menos complejos en principio: • El diseño óptimo de cada uno de los Sistemas de Proceso. • El diseño óptimo de cada uno de los Sistemas Auxiliares. • El diseño óptimo de los edificios que albergan a los Sistemas de Proceso y a los Sistemas Auxiliares. El diseño de plantas de procesado de alimentos requiere un tratamiento específico y claramente diferenciado de la ingeniería industrial o de la ingeniería química, debido a las especiales restricciones que impone la naturaleza biológica de las materias primas y el destino biológico de los productos. Los alimentos tienen «componentes diferenciales» respecto a otros productos, como son: • El carácter variable de las materias primas y la dependencia de éstas de las condiciones climáticas. • Se pueden producir alteraciones durante el periodo de post-recolección o post-mortem. • Se pueden producir alteraciones durante el proceso de fabricación. • Seguridad alimentaria del producto final. Así pues, dado el destino de sus productos, es necesario que la industria agroalimentaria utilice métodos seguros para sus procesos de transformación y conservación, su objetivo prioritario es asegurar una elaboración higiénica de los alimentos. Este principio, junto con la optimización del sistema de proceso, debe dirigir la concepción y diseño integral de los procesos de industrialización de los alimentos a un coste mínimo. De los tres subconjuntos en que se ha descompuesto el diseño de una planta de procesado de alimentos, el primero y fundamental es el diseño óptimo de cada uno de los sistemas de procesos, los otros vendrán derivados de éste y su diseño será consecuencia de la alternativa elegida en esta primera fase. El diseño del Sistema de Proceso implica no solo la definición del proceso a utilizar, de su tecnología y de su ingeniería, sino que debe incluir el diseño de las instalaciones, entendiendo como tal el diseño de la distribución de los elementos físicos de la actividad industrial, cuya representación gráfica es la distribución en planta. Ahora bien, una buena distribución en planta implica necesariamente la definición de métodos de manejo de materiales y de flujo de personas, en consecuencia el diseño de un sistema de proceso debe definir una distribución de instalaciones físicas que optimice las interrelaciones entre personal de operación, flujo de materiales, flujo de información y los métodos de fabricación requeridos para alcanzar los objetivos de la empresa eficientemente, económicamente y con seguridad. Este diseño óptimo del Sistema de Proceso, de las instalaciones y finalmente la distribución en planta, debe determinar el flujo deseado de material y de personas, la distribución más económica de las instalaciones físicas y sirve

Plantas de procesado de alimentos

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de base para el diseño constructivo del edificio, que corresponde ya a la fase de desarrollo del proyecto de ingeniería. Los principales objetivos del diseño del sistema de proceso, entendido como se acaba de describir, son: • Facilitar el proceso de fabricación. • Minimizar el manejo de materiales. • Optimizar el flujo de personal. • Mantener la flexibilidad de la distribución y operación. • Mantener un alto volumen de trabajo en proceso. • Controlar la inversión en equipamiento. • Hacer un uso económico del edificio. • Promover una utilización eficiente de la energía. • Proporcionar a los empleados confort y seguridad para hacer su trabajo. Por último, en consecuencia de todo lo anterior, el máximo beneficio para la empresa, derivado del mínimo coste de producción conseguido.

!

PARTE II

DEFINICIÓN DE UNA ACTIVIDAD INDUSTRIAL

CAPÍTULO II

Planificación de una actividad industrial 1.

FASES DE DESARROLLO DE UNA ACTIVIDAD INDUSTRIAL

En la figura 1 se reflejan las fases principales de planificación de una nueva industria agroalimentaria o de ampliación de una existente. Las cinco fases por las que pasa un proyecto de distribución en planta son: 1. Estudio de las necesidades: Es la determinación de lo que se requiere para corregir los problemas o conseguir nuevos objetivos. Usualmente es un proceso lento que incluye al menos dos fases, y a veces más. Básicamente implica el desarrollo de las necesidades de producción y la superficie requerida para un nuevo espacio o para una ampliación interna. Esta fase incluye también el desarrollo de los objetivos estratégicos con respecto a las técnicas de fabricación y forma de realizarla (proceso continuo o por cargas, etc.). 2. Estudio de la localización: Esta fase corresponde a la determinación de la localización. Este análisis puede referirse a un sitio nuevo, pero con mucha frecuencia se refiere a un rediseño del sitio actual, a una redistribución de varios locales dentro de la planta actual, etc. A veces, el proyectista no está directamente implicado en esta decisión, particularmente cuando se trata de un sitio nuevo. Sin embargo, es recomendable que el diseñador de la planta esté implicado en la evaluación de los lugares potenciales. 3. Distribución en planta a nivel de boceto: Esta fase determina los flujos básicos y la superficie de las principales áreas. Determina el espacio general y la configuración de las principales áreas y las relaciones de proximidad, afinidades y el flujo principal entre estas áreas. Normalmente se desarrollan varias alternativas de distribución en planta. Los

40 Diseño de industrias agroalimentarias pasillos principales se deben incluir en esta fase. 4. Distribución en planta a nivel de detalle: Determinación de la localización específica de cada equipo e instalación dentro de la planta, incluyendo los sistemas auxiliares y servicios. Esta distribución a nivel de detalle debe hacerse utilizando CAD. 5. Instalación: En esta fase se desarrollan las instrucciones de instalación, de acuerdo con las prescripciones especificadas en el Pliego de Condiciones. Fases Estudio de las necesidades Estudio de la localización

Distribución en planta a nivel de boceto Distribución en planta a nivel de detalle

Instalación

Tiempo Figura 1.–Fases de desarrollo de una actividad industrial,

Es importante trabajar en este orden, de arriba abajo, se producirán menos retrocesos y se obtendrán mejores resultados si se va desde los grandes requerimientos a los requerimientos de detalle. Por ejemplo, es mejor seleccionar un sitio antes de completar las alternativas de distribución en planta a nivel de boceto y es mejor desarrollar distribuciones en planta a nivel de boceto antes de completar la distribución a nivel de detalle. Sin embargo, es importante también tener en cuenta la superposición natural de las fases. Aunque estas fases teóricamente son secuenciales, es necesario hacer una «mezcla» para conseguir el diseño final. Por ejemplo, es bastante difícil conseguir una distribución a nivel de boceto sin algún conocimiento de los detalles de tamaño y configuraciones de los equipos a instalar en la planta. Es insuficiente, por ejemplo, saber que una industria determinada requiere una

Planificación de una actividad industrial

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superficie de 1.600 m2; el proyectista puede adoptar incorrectamente una superficie cuadrada de 40 × 40 m cuando las necesidades son de 20 × 80 m. Una distribución en planta ideal a nivel de boceto se puede hacer si los equipos se sitúan en determinados bloques de espacios.

2.

PLANIFICACIÓN DE UNA ACTIVIDAD INDUSTRIAL

El problema de la distribución en planta queda inmerso dentro del proceso de planificación global de la actividad industrial que consta de varias fases: • Definición del producto y del proceso productivo. • Localización o ubicación. • Proyecto de la planta industrial. • Construcción e instalaciones. 2.1. DEFINICIÓN DEL PRODUCTO Y DEL PROCESO PRODUCTIVO La primera fase en la planificación de una actividad industrial comienza por la definición del producto a fabricar, sistema de producción (elección del proceso de producción), tecnología y dimensionado del proceso, todo ello en base a los oportunos estudios de mercado. 2.2. LOCALIZACIÓN O UBICACIÓN La actividad industrial se desarrolla habitualmente dentro de una Planta Industrial. La fase de localización persigue determinar la ubicación más adecuada teniendo en cuenta la situación de los puntos de venta o mercados de consumidores, puntos de abastecimiento para el suministro de materias primas o productos intermedios, la interacción con otras posibles plantas, etc. En esta fase hay que determinar: • La zona: la situación geográfica de la planta industrial. • El suelo urbano de tipo industrial. Para ello se puede proceder de dos formas: seleccionando suelo industrial (si ya existe, polígonos industriales) o generándolo, en caso contrario. En este segundo caso, el urbanismo juega un papel importante en la planificación de la actividad. La generación de suelo industrial debe llevarse a cabo proponiendo la recalificación del suelo a través de alguna de las figuras urbanísticas contempladas en la legislación vigente. • La/s parcela/s en las que ubicar la planta industrial. Para ello habrá que tener en cuenta nuevamente la disciplina urbanística, las ordenanzas (de construcción y de actividad) de los polígonos, la posibilidad de agregación y desagregación de parcelas, etc.

42 Diseño de industrias agroalimentarias 2.3.

PROYECTO DE LA PLANTA INDUSTRIAL

Una vez elegida la ubicación, el proyecto de la planta se compone a su vez de tres etapas: 1. Diseño de la distribución en planta, implantación o «layout». Definido el producto, el sistema de producción, la tecnología y el dimensionado del proceso se busca la ordenación de los Medios Directos de Producción (operarios, maquinaria y materiales) que participan directamente en el proceso productivo y de los Medios Auxiliares de producción que no participan directamente en el proceso productivo pero sin los cuales sería imposible realizarlo. Esta es la fase de implantación propiamente dicha. 2. Diseño del sistema de manutención (transporte interno). Incluyéndose en este apartado todo lo relativo al sistema utilizado para el transporte interior de los Medios de Producción. 3. Proyecto de los edificios e instalaciones (agua, electricidad, alumbrado, fuerza, climatización...). En este apartado juega un papel importante la arquitectura industrial como arte y como técnica: • Desde el punto de vista estructural, es necesario diseñar una estructura que soporte, resista y transmita a la cimentación, las cargas y esfuerzos a que va a estar sometida. • Desde el punto de vista ambiental, hay que aislar y crear ciertos ambientes, aislamiento térmico, acústico, higroscópico... • Desde el punto de vista funcional, el edificio debe estar dotado de los servicios para poder llevar a cabo el proceso productivo (red de saneamiento, aguas pluviales, infraestructura energética...) y, por lo tanto, deben tenerse en cuenta estos condicionantes a la hora de diseñar la edificación. 2.4.

CONSTRUCCIÓN E INSTALACIONES

En esta fase se realiza la construcción de las edificaciones e instalaciones proyectadas. Es la fase de ejecución.

3. LOCALIZACIÓN En el caso de una construcción nueva, el sitio puede estar impuesto desde el principio del proyecto (es una constante), o depende de los primeros estudios técnicos (elemento variable). En cualquier caso, la elección del sitio debe efectuarse lo más tarde después de la fase de validación del anteproyecto. El origen de los elementos constantes (invariables) puede ser según los casos: • La facilidad de acceso a la materia prima.

Planificación de una actividad industrial

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• Las necesidades de agua (cantidad y calidad). • Otros elementos que intervienen en el ciclo de producción. En este estudio se deben tener en cuenta varios parámetros para plantear las opciones y elegir el sitio definitivo: • Parámetros económicos, que permitirán determinar algunas regiones objetivo. • Parámetros técnico-económicos que permitirán determinar localidades en dichas regiones y los terrenos dentro de estas localidades. • Parámetros legales que permitirán determinar definitivamente el terreno conociendo todas las restricciones. En el caso de una ampliación, el sitio es una restricción importante. No es raro que las posibilidades de ampliación sólo puedan realizarse sobre una cara del edificio existente; en consecuencia, será necesario volver a pensar, entre otras cosas, en la circulación de materias primas, de productos y personas, es decir en toda la organización de los flujos. 3.1. ESTUDIO DE LOS PARÁMETROS ECONÓMICOS Deben considerarse diferentes zonas para determinar la que mejor se adapta al desarrollo de la empresa. Se pueden tener en cuenta criterios propios de cada empresa, como por ejemplo la historia e identidad regional de la empresa, las oportunidades de los terrenos que se pueden presentar... Otros parámetros a tener en cuenta son: capacidades logísticas locales (vías de comunicación: carretera, ferrocarril, aéreas), facilidad de aprovisionamiento (materias primas, otros consumibles: embalajes...), nivel medio de vida (coste de la construcción, coste de la mano de obra, coste de la vida...), entorno científico (servicios, investigación y desarrollo, formación…). 3.2. ESTUDIO DE LOS PARÁMETROS TÉCNICO-ECONÓMICOS DE LOS LUGARES ELEGIDOS Este estudio incluye tres fases: 1. La clasificación por orden de importancia de los criterios que responden a las necesidades y a las exigencias funcionales de la industria. 2. El inventario de los terrenos susceptibles de satisfacer estos criterios, primero en las regiones y después en las localidades. 3. La confrontación de las elecciones efectuadas con las exigencias funcionales y las necesidades de la empresa. Este estudio incluye elementos valorables (coste del m 2) y elementos no valorables (clima social...). Hay que hacer una relación de los criterios a considerar, referentes a la localidad y al terreno, y con relación al tipo de restricciones potenciales propias del proyecto.

44 Diseño de industrias agroalimentarias Criterios referentes a la localidad: • • • • • • • •

Ayudas del Estado (zonas de reconversión). Empresas en la zona. Recursos locales para la construcción de la fábrica. Disponibilidad de mano de obra cualificada. Entorno social. Servidumbres de urbanismo. Impuestos profesionales. Frecuencia de catástrofes naturales (inundaciones...).

Criterios referentes al terreno: • Coste del m2. • Vecindad (no se puede poner una bodega al lado de una fábrica de vinagre, por ejemplo). • Características del suelo (heterogeneidad...). • Calidad del suelo (naturaleza del suelo…). • Pendiente del terreno. • Disponibilidad de agua. • Calidad del agua. • Aprovisionamiento en energías (agua, gas, electricidad). • Seguridad. • Restricciones del entorno. • Reglas de urbanismo. La ubicación de la planta de procesado de alimentos está condicionada por las fuentes de polución que puedan existir en su entorno, es importante por tanto el aspecto relacionado con la vecindad. El aire, a través de la lluvia o de las partículas de polvo, es un importante vector de contaminación. El riesgo de contaminación es proporcional a la proximidad del elemento contaminante y la situación geográfica, combinada con la acción de vientos dominantes en la localidad. Por estas razones se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: • Ausencia de vertederos de basura. • Ausencia de industrias productoras de elevada contaminación atmosférica. • Facilidad de eliminación de las aguas residuales, y ausencia de peligro de inundación o encharcamiento en los alrededores. • Sistemas de desagüe y escorrentías seguros en todas las áreas de servicio que rodean a las instalaciones. La contaminación a través del aire debe tener en cuenta las variaciones producidas en las diferentes estaciones climáticas, época de cosecha, tratamientos fitosanitarios en zonas agrícolas...

Planificación de una actividad industrial

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Los niveles normales de contaminación atmosférica, en general, son de: • Micomicetos: 1.000 a 2.000 ufc/m3 de aire. • Bacterias: 200 a 1.500 ufc/m3 de aire. Estos aspectos permiten concretar unas distancias mínimas de las fuentes de polución que deberían respetarse, y son las siguientes:

Contaminante

Distancia en m

Instalaciones de depuración de aguas

200

Explotaciones agrícolas

100

Explotaciones agrícolas con abonos intensivos

500

Explotaciones ganaderas

200

Estercoleros o depósitos de compostaje

500

Zonas de almacenamiento de residuos

500

Vertederos

500

Los criterios referentes a la localidad y al terreno se clasifican en tres categorías: • Criterio prioritario, susceptible de eliminar el terreno si no se cumple. • Criterio importante, no tiene carácter descalificativo. • Criterio menor, con respecto al proyecto. Se analizan las diferentes localizaciones según estos criterios y la que obtenga mejor calificación, y sin ningún parámetro descalificado, será la que mejor responde a las exigencias del industrial. 3.3. ESTUDIO DE PARÁMETROS LEGALES Las industrias alimentarias, en general, están clasificadas como Actividades Molestas, Insalubres, Nocivas y Peligrosas por el R.D. 2414/1961 de 30 de noviembre. Esto significa que deben conocerse exactamente las disposiciones correspondientes sobre este tipo de industrias, que vienen reflejadas en las disposiciones legales de la Comunidad Autónoma, Ordenanzas Municipales y en los condicionantes que implican los Planes de Urbanismo de la localidad donde se instale la fábrica. Asimismo deben considerarse las disposiciones legales referentes a las distancias de ejes viarios (carreteras, caminos, autopistas, líneas férreas...) o tendidos de alta tensión. En general sería recomendable que la instalación alimentaria estuviese a una distancia mínima de: • carreteras: 25 m • viviendas: 100 m

46 Diseño de industrias agroalimentarias En general, las clasificadas como peligrosas o insalubres sólo se podrán emplazar a una distancia de 2 km del núcleo de población agrupado más próximo. En la actualidad, las disposiciones legales sobre depuración de aguas residuales pueden condicionar la ubicación del complejo industrial por la necesidad de disponer de una planta depuradora, con la consiguiente repercusión en el aumento de espacio y las influencias de esta instalación sobre la industria y el medio ambiente.

CAPÍTULO III

Sistemas de proceso 1. ESTUDIOS PREVIOS El primer paso, necesario para conseguir el éxito en el diseño del Sistema de Proceso, es plantear bien el problema de partida. Evidentemente esto requiere la realización de una serie de estudios previos. El objetivo prioritario de una industria alimentaria es vender sus productos optimizando sus márgenes, por lo tanto la función del Sistema de Proceso es satisfacer las necesidades del mercado optimizando permanentemente los costes y los tiempos de producción, es decir, debe fabricar productos: • Conformes a las especificaciones comerciales, para responder a las expectativas de mercado. • Seguros desde el punto de vista higiénico, para responder a las necesidades ligadas a la salud de los consumidores. • De calidad constante en los planos organoléptico y de presentación, para establecer su imagen de marca comercial. El planteamiento del problema de partida se resuelve por tanto respondiendo sucesivamente a las cuatro cuestiones siguientes: • Vender productos: ¿qué productos? • Fabricar productos: ¿qué procesos? • Garantizar la seguridad de fabricación: ¿qué puntos de control? • Asegurar la regularidad de fabricación: ¿cómo controlarla? Después de responder a estas preguntas hay que precisar las especificaciones buscadas y las restricciones a respetar. En la figura 1 se representa un esquema de los pasos a seguir en el diseño del Sistema de Proceso.

48 Diseño de industrias agroalimentarias DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

ELABORACIÓN DE ESTUDIOS PREVIOS - Producto - Materias primas - Tecnología de proceso - Ingeniería de proceso

Recogida de documentación y adecuado manejo de la información necesaria

PLANTEAMIENTO DE LAS DISTINTAS ALTERNATIVAS

Aplicación de adecuadas técnicas o métodos de síntesis de procesos

ANÁLISIS DE LAS DISTINTAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN

Aplicación de adecuadas técnicas o métodos de análisis de procesos

SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN ÓPTIMA DESDE EL PUNTO DE VISTA TÉCNICO, ECONÓMICO E HIGIÉNICO

DEFINICIÓN A NIVEL DE INGENIERÍA DE DETALLE

REDACCIÓN DEL PROYECTO

Figura 1.–Sistemática de actuación en el diseño del Sistema de Proceso.

2. ESTUDIO DEL PRODUCTO Se trata de traducir los objetivos de venta a términos de producción. Hay que hacer una reflexión sobre lo que saldrá de la futura industria, nueva o modernizada, y agrupar, en caso de que sea necesario, los productos por familia de artículos.

Sistemas de proceso

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Para cada producto, o grupo de productos, a elaborar el estudio debe comprender: • Características del producto. Calidad: — Especificaciones de tipo legal, comercial y técnico. — Tendencias de estas especificaciones según la evolución de la demanda o de los gustos del consumidor. — Análisis de la calidad del producto en el contexto de la cadena alimentaria correspondiente (pérdidas de calidad, energía, producción de subproductos y residuos). — Fecha límite de consumo. — Fluctuaciones estacionales. — Características de las expediciones. — Tamaño de los lotes. • Análisis de las expectativas del mercado: — Evolución de la producción exterior e interior. Localización de mercados y canales de distribución. Importaciones y exportaciones. — Precio de producto. Influencia de la calidad sobre el precio. Elasticidad de la demanda al precio y a la calidad. — Análisis de la competencia. Estructura de las empresas del sector. Tamaño. Localización. Tecnología que usan. En la tabla 1 se presenta una ficha que incluye los datos técnicos mínimos que se deben recoger en el estudio del producto a elaborar. Tabla 1. Datos técnicos del producto terminado • • • • • • • • • • •

Definición. Características físico-químicas. Características microbiológicas. Embalaje. Volúmenes de producción: anuales, mínimo y máximo diario. Condiciones de almacenamiento: Temperatura, humedad relativa, etc. Volúmenes de almacenamiento: medio, mínimo y máximo. Volúmenes expedidos diariamente: mínimo y máximo. Controles en la expedición. Fecha límite de consumo. Evolución de la producción en 3 años.

La información correspondiente a los puntos indicados en negrilla deben quedar definidos en la primera fase de la concepción de la industria.

3. ESTUDIO DE LAS MATERIAS PRIMAS Por otro lado los estudios de las materias primas deben abordar:

50 Diseño de industrias agroalimentarias • Disponibilidad y localización. Puesto que el lugar de producción de las materias primas tendrá una gran importancia sobre la localización de la planta de proceso. • Coste de materias primas. Este coste se verá influido por la existencia o no de una producción y un mercado de esas materias primas. Incluirá los costes de transporte hasta la planta de procesado. • Definición o caracterización. Se definirán y caracterizarán con claridad las materias primas más adecuadas, las que mejor admiten el procesado y mejor producto final proporcionen (aptitud de variedades para industrialización, variedades de frutas para mermeladas... variedades de judía verde para congelación...). En la tabla 2 se resumen las características de las materias primas. Tabla 2. Materias primas, aditivos y productos semielaborados • • • • • •

• • •

• • •

Descripción. Forma de recepción. Características físico-químicas. Características microbiológicas. Controles en la recepción. Volúmenes de recepción: – Anuales. – Mínimo diario. – Máximo diario. Acondicionamiento. Condiciones de almacenamiento: – Temperatura/humedad relativa/otras. Volúmenes de almacenamiento. – Medio. – Mínimo. – Máximo. Estacionalidad. Vida útil del producto. Evolución estimada de la producción en 3 años.

Asimismo en la tabla 3 se incluyen las características que deben recopilarse de los embalajes y en la tabla 4 la información referente a los residuos, obtenida después del estudio del proceso. Tabla 3. Embalajes • • • • • •

Descripción técnica. Destino de los productos. Volúmenes de recepción. Duración del almacenamiento. Volumen de almacenamiento. Control en recepción.

Sistemas de proceso

51

Tabla 4. Residuos • • • • • •

Composición. Tipo de producción asociada. Cantidades estimadas (% materias primas). Forma (líquida, sólida, ...) Cantidad de polución DQO, DBO5,.. Condiciones específicas de eliminación.

4. ESTUDIOS PREVIOS DE ALTERNATIVAS DE TECNOLOGÍA E INGENIERÍA Una vez estudiados los productos y materias primas, se pasará a analizar la tecnología e ingeniería de los procesos correspondientes, siguiendo los siguientes pasos: 1. Descripción de las tecnologías e ingenierías y alternativas de proceso. Analizando en cada caso su influencia en la calidad del producto, balances de materiales y energía y estudio de formación de posibles subproductos. En el apartado siguiente de este mismo capítulo se describe la representación gráfica del Sistema de Proceso. 2. Evaluación aproximada de los costes en función de las tecnologías e ingenierías. Analizando costes tanto de materia prima como costes de mano de obra y energía, en función de las tecnologías e ingenierías aplicadas en el Sistema de Proceso y su incidencia en el precio final. 3. Instalaciones y sistemas auxiliares necesarios. Se describirán, de forma aproximada, los sistemas auxiliares e instalaciones de la Planta de Proceso, necesarios para llevar a buen término todo el proceso. 4.1. PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS Las diferentes alternativas estudiadas para el proceso o la fase del proceso que se está estudiando deben quedar planteadas en el estudio previo de tecnología o ingeniería. 4.2. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS Las alternativas de un proyecto equivalen a las distintas soluciones que pueden darse a los diferentes problemas, originados y planteados por la ejecución y desarrollo del mismo. En esta fase, los criterios técnicos son esenciales. Sin embargo se precisan criterios económicos, sociales, o medio ambientales para elegir la alternativa más adecuada.

52 Diseño de industrias agroalimentarias Las alternativas planteadas se evalúan en función de tres criterios: • En función del resultado técnico. • En función del resultado económico. • Desde un punto de vista higiénico. Evaluación del resultado técnico de cada alternativa Hay que definir qué variables se van a tener en cuenta a la hora de evaluar la alternativa. Por ejemplo, si se está estudiando las diferentes alternativas para la operación de pelado de patatas, un criterio sería la cantidad de restos de piel que quedan presentes en la patata. Evaluación del resultado económico de cada alternativa Puede hacerse por métodos estáticos, donde se trabaja con ingresos y costos, es decir calculando los beneficios antes de impuestos (BAI) que se obtienen. Este estudio económico estático se debe realizar cuando las ventas de la industria están estabilizadas y también en plena producción, con lo cual se deducirá lo que se ganará al año. También puede hacerse por métodos dinámicos de análisis (VAN, TIR, plazo de recuperación), se trabaja con cobros y pagos, analizando toda la vida de la industria. Evaluación de cada alternativa desde el punto de vista higiénico Se tendrán en cuenta aspectos tales como: • Materiales de construcción de los equipos. • Acabados de las superficies. • Facilidad de drenado y limpieza de equipos. • Posibilidad de adaptación de los sistemas CIP. 4.3. SELECCIÓN DEL DISEÑO Una vez planteadas todas las alternativas y analizadas las diferentes ventajas e inconvenientes de cada una de ellas, se selecciona la que mejor se ajuste al proyecto. 4.4. DEFINICIÓN A NIVEL DE INGENIERÍA DE DETALLE Una vez seleccionado el producto en cuestión, las materias primas a emplear, el proceso que se va a llevar a cabo, qué maquinaria utilizar, etc., es cuando se pasa a la redacción del proyecto propiamente dicho y al cálculo de todos los sistemas auxiliares, edificaciones...

Sistemas de proceso

53

Se deben recoger en fichas del tipo de la indicada en la tabla 5 las características técnicas de los equipos seleccionados, cuando se trate de equipos que deben diseñarse exclusivamente para la instalación objeto del proyecto, como por ejemplo una mesa de selección, una pila de lavado, etc., la ficha se denominará «Ficha de características de diseño y funcionamiento» pero el contenido será el mismo que el indicado en la tabla 5.

Tabla 5 Ficha de características técnicas de los equipos EQUIPO (Ref.):

SIMBOLOGÍA:

FUNCIÓN:

Nº UNIDADES:

ESPECIFICACIONES OPERATIVAS:

COMPONENTES:

DIMENSIONAMIENTO Geometría

Ancho

Largo

Alto

Peso

Eléctrica

Potencia requerida (CV)

Tensión (V)

Frecuencia (Hz)

Consumo

Agua

Vapor

Aire Comprimido

5. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL SISTEMA DE PROCESO Como se ha indicado anteriormente, el Sistema de Proceso es un conjunto de operaciones unitarias conducentes a la transformación de materias primas en productos aptos para el consumo.

54 Diseño de industrias agroalimentarias Está constituido por dos subconjuntos: la Tecnología y la Ingeniería de Proceso. La representación gráfica de estos subconjuntos se hace por medio de diagramas de flujo. 5.1. DIAGRAMAS DE FLUJO Son muchos los tipos de diagramas de flujo de uso común. El objetivo de cualquier diagrama de flujo es presentar de forma gráfica y secuencial los principales aspectos de un proceso, de su tecnología, de su ingeniería, o de ambos. La representación gráfica es útil para: • Ayudar al diseño y a la disposición secuencial (layout) de los equipos del sistema de proceso y de los sistemas auxiliares, mostrando con claridad la interrelación entre los distintos equipos. • Proporcionar un esquema claro del proceso y de la planta para poder enfocar después el trabajo a los detalles de diseño de cada parte por separado. • Ayudar a preparar una relación de los equipos necesarios y de los sistemas auxiliares, que sirve para hacer una estimación preliminar del costo de la planta de proceso. • Proporcionar una base para estimar el tamaño del equipo necesario, permitiendo una primera evaluación de espacios. • Permite hacer una estimación del personal necesario, así como instruirlo en el sistema de proceso y sistemas auxiliares en la fase de puesta en marcha de la instalación. Los diagramas de flujo son útiles tanto para el estudio de problemas en plantas existentes como para el diseño de plantas de proceso nuevas. Es también adecuado elaborar un diagrama de flujo antes de empezar a trabajar en el desarrollo de un balance de materiales o de energía del sistema de proceso. Normalmente se utilizan: • El diagrama básico de flujo. • El diagrama de flujo de los pasos del proceso (Tecnología). • El diagrama de flujo de los equipos (Ingeniería). El diagrama básico de flujo presenta los pasos y condiciones esenciales del proceso. De alguna forma quiere expresar la organización básica del proceso, sin detallar cada uno de sus pasos, ni sus condiciones particulares. En las figuras 2 y 3 se presentan ejemplos de este tipo de diagrama. Se utiliza para la planificación del proceso.

Recepción de materia prima

Extracción del mosto

Fermentación a temperatura controlada

Estabilización del vino

Figura 2.–Diagrama de flujo básico de la vinificación en blanco.

Embotellado

Sistemas de proceso

55

Recepción, almacenamiento y limpieza de la materia prima

Pelado y cubeteado

Tratamiento térmico

Envasado aséptico

Almacenamiento

Expedición

Figura 3.–Diagrama básico de flujo del proceso de elaboración de tomate cubeteado.

El diagrama de flujo de la tecnología de proceso es la secuencia cronológica de las operaciones básicas, se pueden incluir parámetros de control de esas operaciones básicas. Permite elaborar alternativas tecnológicas. En las figuras 4 y 5 se presentan algunos ejemplos.

56 Diseño de industrias agroalimentarias

Pieles y Zumo

TOMATE FRESCO 10.000 kg/h

Trituración

Recepción de la materia prima

Calentamiento

Lavado y dehojado

Tamizado

Selección

Mezcla

Escaldado

Concentración

Pelado y cubeteado Vibrado

SALSA 12º Brix (líquido gobierno)

Mezcla

Desaireación

Precalentamiento

Esterilización

Enfriamiento

Envasado aséptico

Paletizado

Tomate cubeteado 7.000 kg/h 5,9º Brix

Figura 4.–Diagrama de flujo de la tecnología del proceso de elaboración de tomate cubeteado.

Sistemas de proceso

57

MELOCOTÓN CIRUELA ALBARICOQUE

Recepción

Descarga

Limpieza y deshojado

Precalentamiento

Inspección

Desaireado

Tratamiento térmico Ablandamiento

Tratamiento térmico

Envasado aséptico DeshuesadoTriturado

Limpieza de huesos

Inspección

PULPA DE FRUTA

Mezclado

Ác. cítrico Ác. ascórbico

Figura 5.–Diagrama de flujo de la tecnología del proceso de elaboración de pulpas de fruta.

El diagrama de flujo de los pasos del proceso presenta la tecnología concreta de una alternativa de proceso, especificando cada uno de los pasos del proceso y las condiciones en las que se ha de desarrollar cada uno de ellos, como temperatura, tiempo, concentraciones, calidad de las materias primas que han de intervenir, etc. En la figura 6 se presenta un ejemplo. En el diagrama de flujo de la ingeniería de proceso se define con qué maquinaria se van a realizar las etapas del proceso. También permite plantear

58 Diseño de industrias agroalimentarias

Pieles y Zumo (procedentes de la peladora-cubeteadora y del vibrador)

TRITURADO - En trituradora acero inox. con 15 cuchillas CALENTAMIENTO «HOT BREAK» - En cambiador de pared rascada - Hasta 85-90º C TAMIZADO - En pasadora orificio de paso 1 mm MEZCLADO - En depósito cuna - Con los ingredientes (sal 1,2 %)

TOMATE FRESCO 10.000 kg/h 5º Brix

RECEPCIÓN de la M.P. - En bins de plástico de 300 kg - Pesado y toma de muestras para control de calidad. DESAIREADO DESCARGA de la M.P. - En volteadores de cajones - Sobre pila de lavado LAVADO y DESHOJADO En dos fases: 1. Lavado enérgico mediante borboteo de agua en la pila 2. Duchas a presión en el elevador de cangilones

- Eliminación del aire ocluido PRECALENTAMIENTO - Hasta 80º C, con agua caliente ESTERILIZACIÓN - En cambiador tubular - Fluido térmico vapor a 120º C ENFRIAMIENTO

SELECCIÓN - Visual - Sobre banda de goma alimentaria

- Hasta 35º C - Con agua de pozo a 16º C ENVASADO ASÉPTICO

ESCALDADO CONCENTRACIÓN

- Con agua caliente (98-100º C)

- En bola de concentración - Hasta 12º Brix PELADO y CUBETEADO SALSA 12º Brix (líquido de gobierno)

- En peladora cubeteadora

- En cabezales de llenado de 2” - Esterilidad mediante barrera de vapor PALETIZADO - En paletizador automático

VIBRADO - En tamices horizontales MEZCLADO - En depósito cuna

TOMATE CUBETEADO 7.000 kg/h 5,9º Brix

Figura 6.–Diagrama de flujo de los pasos del proceso de elaboración de tomate cubeteado.

alternativas y facilita la estimación del equipamiento necesario. En la figura 7 se incluye un ejemplo. El diagrama de flujo del equipo muestra un bloque para cada uno de los equipos que intervendrán en el sistema de proceso. Representa la ingeniería de proceso para una determinada alternativa de sistema de proceso. Este diagrama de flujo puede tener dibujados esquemáticamente los equipos (como un esquema sinóptico), a escala, dispuestos de forma vertical u horizontal. De esta forma, se muestran de manera más explícita las interrelaciones necesarias en los equipos del sistema de proceso, lo cual es interesante para la preparación de

Sistemas de proceso

59

TOMATE FRESCO

TOMATE CUBETEADO Paletizador

Báscula

Trituradora

Volteado cajones

Bomba

Cerradora de cajas Filtro

Llenadora

Lavadora

Pasteurizador

Esterilizador

Mesa de selección

Pasadora

Bomba

Escaldador

Bomba

Desaireador

Peladora cubeteadora

Formadora cajas

Cajas

Depósito de alimentación

Cubas de mezclado

Separador vibratorio

Concentrador

Cinta de distribución

Depósito almacenamiento

Depósitos mezcla

Ingredientes

Depósito dosificado

Bomba dosificadora

Bomba

Figura 7.–Diagrama de flujo de la ingeniería del proceso de elaboración de tomate cubeteado.

los planos de construcción y de los diagramas eléctricos y de tuberías o sistemas de transporte de sólidos. En la figura 8 se muestra un ejemplo. Depósito mezclador

Ingredientes

Trituradora

Bomba

Pasteurizador

Pasadora

Recepción

Paletizador

TOMATE CUBETEADO 7.000 kg/h 5,9º Brix

Volteador de cajones

Cerradora de cajas

Cubas mezclado

Bomba

Filtro tambor TOMATE FRESCO 10.000 kg/h 5º Brix

Bomba dosificadora

Pila de lavado y deshojado

Llenadora aséptica Formadora de cajas

Bolas de Depósito concentración almacenamiento

Pieles

Zumo

Peladora cubeteadora

Separador vibratorio

Agua Mesa de selección

Esterilizador

Escaldador

Bomba a lóbulos

Desaireador

Depósito de alimentación

Cinta de distribución

Depósitos de mezcla

Cajas

Figura 8.–Diagrama de flujo de los equipos del proceso de elaboración de tomate cubeteado.

60 Diseño de industrias agroalimentarias El estudio de alternativas consiste en buscar puntualmente para cada operación del diagrama, las tecnologías que pueden asegurar las transformaciones deseadas de la materia prima. En el caso de la ingeniería las prestaciones técnicas requeridas y aspectos tales como mantenimiento (accesibilidad, frecuencia...), limpieza (en seco o en húmedo), grado de automatización, ergonomía. En esta fase es interesante contactar con suministradores para obtener información sobre características de los equipos, balance de los fluidos necesario para su funcionamiento, precio,... En la figura 9 aparece otra posibilidad de representación de los equipos en el diagrama de flujo, que incluye también posibles alternativas.

Figura 9.–Alternativas en el diagrama de flujo de los equipos del proceso de elaboración de yogur (Alfa-Laval).

6. BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA El balance de materiales de un proceso trata de expresar cuantitativamente todos los materiales que entran o salen de ese proceso. Normalmente, conviene preparar el balance de materiales en forma diagramática para evitar omisiones. El balance de materiales es necesario: • A nivel de ingeniería de detalle de una planta para poder diseñar hasta las operaciones más simples, tanto para calcular el tamaño del equipo como para considerar las interrelaciones entre los distintos equipos. • En una planta de proceso que ya esté operando, el balance de materiales es una herramienta muy útil y efectiva para mejorar la eficiencia de un proceso, ya que permite la identificación de la naturaleza, la magnitud y la localización de cada fuente de pérdida de rendimiento o eficiencia.

Sistemas de proceso

61

La representación diagramática del balance de materiales se puede realizar de distintas formas, aunque hay un cierto interés en normalizar estos diagramas. Los caudales de materiales que entran y salen del sistema de proceso se expresan en unidades másicas por unidad de tiempo, no en unidades de volumen por unidad de tiempo. Estos balances, cuando se determinan sobre un proceso en funcionamiento, expresan los valores medios de los caudales cuantificados durante suficiente cantidad de tiempo como para poder recoger las posibles fluctuaciones. Normalmente, suelen hacerse las mediciones durante varios días y durante toda la jornada de funcionamiento del sistema de proceso. Una vez elaborado el balance de materiales, el de energía se puede calcular utilizando los caudales másicos correspondientes. Es interesante que se exprese en forma diagramática, al igual que el balance de materia y utilizando unidades de calor (J o kJ) por unidad de tiempo. Estos balances en forma diagramática pueden adoptar distintas formas, aunque también en este caso hay un intento de normalización de los mismos. En la figura 10 se presenta un ejemplo de balance de materia y de energía de un proceso, que se pueden presentar juntos en un mismo diagrama o por separado. Un procedimiento para efectuar una contabilización del consumo eléctrico de los procesos en la industria agroalimentaria, considera los siguientes pasos: 1. Establecimiento de un objetivo. El análisis del consumo de energía se realizará según se desee averiguar cuál es el consumo de energía en cada uno de los pasos de un proceso, o se pretenda ahorrar energía en un determinado equipo. Dependiendo del objetivo se considerarán todos o sólo algunos de los pasos siguientes. 2. Delimitación del sistema a estudiar. Tras la selección del objetivo, se debe definir y delimitar claramente el sistema a estudiar. 3. Realización del diagrama de flujo del proceso. De esta forma quedan localizados los equipos del proceso que consumen energía. Los símbolos generalmente utilizados en este diagrama de flujo de proceso, para el análisis del consumo de energía, podrían ser los que aparecen en la figura 10. 4. Identificación de las entradas de masa y energía al sistema de proceso. Se ha de diferenciar entre las distintas formas de energía que entran al sistema. En cuanto a las entradas de materiales (masa), se ha de contabilizar tanto las materias primas principales (por ej., fruta) como las auxiliares (agua, sal, etc.) y control de salidas de residuos o subproductos evacuados del sistema de proceso. 5. Cuantificación de esas entradas al sistema de masa y energía. Las medidas de los consumos se deben hacer durante el tiempo suficiente para poder observar las variaciones de flujo de masa y energía.

62 Diseño de industrias agroalimentarias

AIRE

4

1/8

HARINA 45 kg

Electroventilador

Motoreductor

Silo

5,5

AIRE

Báscula

Bomba vacío

1,5 Compresor 1

DESPERDICIOS

Cámara frigorífica

Cernedor

SAL 500 g

LEVADURA 1 kg M. MADRE 8,5 kg

Báscula

Báscula dosificador

4 Enfriador

3

AMASADORA

Cuentalitros

AGUA 16 litros

80 kg de masa

2

ELEVADORVOLCADOR

2,7

DIVISORA

2

FORMADORA

8 AGUA 0,05 litros

CÁMARA FERMENTACIÓN

1

5,3 HORNO

ENVASADORA

160 BARRAS de 400 g

5,84 litros

AGUA 3,5 litros

Propileno perforado

Figura 10.–Balance de materia y energía del proceso de elaboración de pan romano.

Sistemas de proceso

63

6. Identificación de las salidas de masa y energía del sistema. Esta fase es muy importante cuando se pretende conseguir un ahorro de energía o una mejora en la eficiencia de conversión de la misma. También se pueden averiguar los rendimientos en la transformación de las materias primas, mediante el control de residuos o subproductos evacuados del sistema de proceso. 7. Cuantificación de las salidas de masa y energía del sistema. Se deben medir las cantidades de masa y energía evacuadas para poder llevar a cabo el objetivo establecido previamente.

!

PARTE III

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

CAPÍTULO IV

Distribución en planta 1. EVOLUCIÓN HISTÓRICA La ordenación de las áreas de trabajo es casi tan vieja como el hombre. Las primeras distribuciones en planta eran producto del hombre que llevaba a cabo el trabajo, o del arquitecto que proyectaba el edificio, ya Miguel Ángel definió: La Arquitectura no es otra cosa que orden, disposición, bella apariencia y proporción de las partes, conveniencia y distribución. Hay muchos ejemplos en los archivos que ilustran el arreglo de lugares de trabajo, y que contienen planos de edificación. Todos muestran un área de trabajo para una misión o servicio específicos, pero sin que parezcan reflejar la aplicación de ningún principio. Esto no significa, necesariamente, que el primitivo trabajo de producción no fuese eficiente; en multitud de casos era tan efectivo como lo permitían la capacidad de las personas, materiales, y maquinaria de la época. De hecho, ciertos métodos de la construcción naval, usados y registrados por los venecianos, no se volvieron a usar en dicho tipo de industria hasta casi la época de la Segunda Guerra Mundial. Pero estas primitivas distribuciones eran principalmente la creación de una persona en una industria particular; había poquísimos objetivos específicos o procedimientos reconocidos, de diseño o distribución en planta. Con el advenimiento de la revolución industrial, hace más de 150 años, se transformó en objetivo económico, para los propietarios, el estudiar la ordenación de sus fábricas.

2. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA La producción es el resultado de la interacción de hombres, materiales y maquinaria, que deben constituir un sistema ordenado que permita la maximi-

68 Diseño de industrias agroalimentarias zación de beneficios, pero, como ya se ha indicado, dicha interacción debe tener un soporte físico donde poder realizarse, ya sea una finca, una serie de edificios para una explotación ganadera, un edificio industrial, etc. En consecuencia la misión del diseñador es encontrar la mejor ordenación de las áreas de trabajo y del equipo (hombres, materiales y maquinaria) en aras a conseguir la máxima economía en el trabajo al mismo tiempo que la mayor seguridad y satisfacción para los empleados. La definición anterior puede servir lo mismo para una plantación frutal, para una explotación ganadera y para una industria agraria, pero evidentemente en este libro se abordará el caso de la industria agroalimentaria. La distribución en planta es el fundamento de la industria, determina la eficiencia y, en algunos casos, la supervivencia de una empresa. Así, un equipo costoso, un máximo de ventas y un producto bien diseñado, pueden ser sacrificados por una deficiente distribución en planta. El problema del diseño o distribución en planta de una industria de procesado de alimentos, es muy complejo, puesto que implica la distribución o disposición del equipo (instalaciones, máquinas, etc.) y áreas de trabajo, respetando los principios de la seguridad alimentaria. Aún el mero hecho de colocar el equipo en el interior de un edificio ya representa un problema de ordenación, en el sentido de conseguir una buena distribución. La distribución en planta implica la ordenación física de los elementos industriales. Esta ordenación, ya practicada o en proyecto, incluye tanto los espacios necesarios para el movimiento del material, almacenamiento, trabajadores, como todas las otras actividades o servicios, incluido mantenimiento. La distribución en planta consiste, pues, en el ordenamiento óptimo de las actividades industriales, incluyendo personal, equipo, almacenes, sistemas de manutención de materiales, y todos los otros servicios anexos que sean necesarios para diseñar de la mejor manera posible la estructura que contengan estas actividades. Este ordenamiento óptimo se centrará en la distribución de las áreas de trabajo y del equipo, que sea más económica, para llevar a cabo el proceso productivo, al mismo tiempo, que la más segura y satisfactoria para el personal y para el entorno de la planta industrial. Se hace necesario ordenar materias primas, productos, personal, maquinaria y servicios auxiliares (mantenimiento, transporte, etc.) de modo que sea posible fabricar productos con un coste suficientemente reducido para poder venderlo con un buen margen de beneficio en un mercado de competencia. De todo esto se pueden extraer una serie de ideas: • La distribución en planta se constituye como un proceso de ordenación. • Para llevar a cabo dicho proceso es necesario realizar una planificación previa del mismo. • En la distribución en planta se ven afectados todos los medios que participan en el proceso productivo.

Distribución en planta

69

• Los medios de producción que intervienen directamente en el proceso productivo son tres: los operarios, el material y la maquinaria y se les conoce como Medios Productivos Directos. • Los Medios Auxiliares de Producción (Servicios Auxiliares para la Producción y Servicios para el personal) son aquellos que no intervienen directamente en el proceso productivo, pero sin los cuales éste no se puede llevar a cabo. • El objetivo es encontrar la ordenación óptima, y el óptimo se entiende como la mejor solución de compromiso entre todos los medios que se ven involucrados, de forma que sea lo más económica posible. Los objetivos por tanto perseguidos por la distribución en planta son los siguientes: • Simplificar al máximo el proceso productivo. • Minimizar los costes de manejo de materiales. • Disminuir al máximo el trabajo en curso. • Utilizar el espacio de la forma más efectiva que sea posible. • Promover la seguridad en el trabajo, aumentando la satisfacción del operario. • Evitar inversiones de capital innecesarias. • Estimular a los operarios, para aumentar su rendimiento. Más específicamente, una buena distribución en planta se traduce en una reducción del coste de fabricación, como resultado de las siguientes ventajas: • Reducción del riesgo para la salud y aumento de la seguridad del personal. • Adecuación del grado de satisfacción del personal que trabaja en la planta. • Incremento de la producción. Generalmente, una distribución, cuanto mas perfecta sea mayor producción rendirá; esto significa: mayor producción, a un coste igual o menor; menos necesidad de mano de obrahora, y reducción de horas de maquinaria. • Disminución de los retrasos en la producción. El conseguir un equilibrio entre los tiempos de operación y las entradas de materias primas en cada actividad productiva, es parte de la distribución en planta. Cuando una industria puede ordenar las operaciones que requieren el mismo tiempo, o múltiplos de él, puede casi eliminar las ocasiones en que el material en proceso necesita detenerse. • Ahorro del área ocupada (Áreas de Producción, Almacenamiento y de Servicio). Los pasillos inútiles, el material en espera, las distancias excesivas entre máquinas, la inadecuada disposición de las tomas de corriente, etc., consumen gran cantidad de espacio adicional. Una buena distribución pone de manifiesto estos derroches y trata de corregirlos. • Reducción del manejo de materiales.

70 Diseño de industrias agroalimentarias • Una mayor utilización de la maquinaria, de la mano de obra y/o de los servicios. • Reducción del material en proceso. Aunque éste es, en parte, un problema de Control de Producción, también aquí una buena distribución puede ser de gran ayuda. Siempre que sea posible mantener el material en continuo movimiento de una operación directamente a otra, será trasladado con mayor rapidez a través de la planta y se reducirá la cantidad de material en proceso. Esto se consigue principalmente por reducción de los tiempos de permanencia del material en espera. Situando los locales de modo que todos ellos tengan la apropiada relación de proximidad y comunicación entre sí. • Acortamiento del tiempo de fabricación. Acortando las distancias y reduciendo las esperas y almacenamientos innecesarios se acortará el tiempo que necesita el material para desplazarse a través de la planta. • Reducción del trabajo administrativo y del trabajo indirecto en general. Cuando es posible distribuir una planta de forma que el material se mantenga en movimiento de un modo más o menos automático, el trabajo de programación y de salida de la producción puede reducirse en gran manera. • Logro de una supervisión más fácil y mejor. La distribución puede influir en gran manera en la facilidad y calidad del control o supervisión en general. • Mayor facilidad de ajuste a los cambios de condiciones. Prever futuras ampliaciones. • Otras ventajas diversas. Una buena distribución puede proporcionar otras muchas ventajas: un mejor y más fácil control del coste, mayor facilidad de mantenimiento del equipo, mejor aspecto de las áreas de proceso (planta de embotellado con paneles transparentes) o mejores condiciones sanitarias (quesería), etc. Todas estas mejoras se han conseguido por ingenieros de distribución en planta y son objetivos en el trabajo de diseñar o distribuir una planta de procesado de alimentos. En resumen, los objetivos básicos de una distribución en planta son: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Integración conjunta de todos los factores que afecten a la Distribución. Movimiento del material según distancias mínimas. Circulación del trabajo a través de la planta. Utilización efectiva de todo el espacio. Satisfacción y seguridad de los trabajadores. Flexibilidad de ordenación para facilitar cualquier reajuste.

Distribución en planta

71

3. PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA Los objetivos citados se pueden expresar en forma de principios, de forma que representen una verdadera base axiomática para obtener una metodología que permita realizar de forma ordenada y sistemática la distribución en planta. Así pues, los seis principios básicos de la distribución en planta son los siguientes: 3.1. PRINCIPIO DE LA INTEGRACIÓN DE CONJUNTO La mejor distribución es la que integra a los hombres, los materiales, la maquinaria, las actividades auxiliares, así como cualquier otro factor, de modo que resulte el compromiso mejor entre todas estas partes. Una distribución en planta es la integración de toda la maquinaria e instalaciones en una gran unidad operativa, es decir, que en cierto sentido convierte la planta en una máquina única. No es suficiente conseguir una distribución que sea adecuada para los operarios directos. Debe ser también conveniente para el personal indirecto. Los obreros de mantenimiento deben engrasar la maquinaria; el personal de control de producción tiene que mantener en marcha las diversas operaciones; los inspectores han de comprobar la calidad del trabajo en proceso. Además, debe existir la protección contra el fuego, humos y vapores, unas condiciones de ventilación apropiadas, así como otras muchas características de servicio que faciliten las operaciones. Todos estos factores deben estar integrados en una unidad de conjunto, de forma que cada uno de ellos esté relacionado con los otros y con el total, para cada conjunto de condiciones. 3.2. PRINCIPIO DE LA MÍNIMA DISTANCIA RECORRIDA En igualdad de condiciones, es siempre mejor la Distribución que permite que la distancia a recorrer por el material entre operaciones sea la más corta. Todo proceso industrial implica movimiento de material; por más que se desee eliminarlo no se puede conseguir. Siempre que se divide un proceso en varias operaciones, se puede disponer un especialista o una máquina específica para cada una de ellas. Esta especialización del trabajo y de la maquinaria es la base de una producción eficiente, a pesar de que supone movimientos de material de una operación a otra. Se está, por tanto, dispuesto a realizar esos traslados, aunque no añadan valor al producto por sí mismos. Al trasladar el material se debe procurar ahorrar, reduciendo las distancias que éste deba recorrer. Esto significa que se tratará de colocar las operaciones sucesivas inmediatamente adyacentes unas a otras. De este modo se eliminará

72 Diseño de industrias agroalimentarias el transporte entre ellas, puesto que cada una descargará el material en el punto en que la siguiente lo recoge. 3.3. PRINCIPIO DE LA CIRCULACIÓN O FLUJO DE MATERIALES En igualdad de condiciones, es mejor aquella Distribución que ordene las áreas de trabajo de modo que cada operación o proceso esté en el mismo orden o secuencia en que se transforman, tratan o montan los materiales. Este es un complemento del principio de la mínima distancia recorrida. Significa que el material se moverá progresivamente de cada operación o proceso al siguiente, hacia su terminación. No deben existir retrocesos o movimientos transversales; habrá un mínimo de congestión con otros materiales. El material se «deslizará» a través de la planta sin interrupción. Este principio no implica que el material tenga que desplazarse siempre en línea recta, ni limita tampoco el movimiento en una sola dirección. Muchas buenas distribuciones precisan los recorridos en zigzag o en círculo y, cuando por ejemplo se trabaja en uno de los pisos de un edificio que sólo posea un elevador, la mejor circulación será siempre la que tenga forma de U. El concepto de circulación se centra en la idea de un constante progreso hacia la terminación, con un mínimo de interrupciones, interferencias o congestiones, más bien que una idea de dirección. 3.4. PRINCIPIO DEL ESPACIO CÚBICO La economía se obtiene utilizando de un modo efectivo todo el espacio disponible, tanto en vertical como en horizontal. Básicamente, una distribución es la ordenación del espacio, es decir: la ordenación de los diversos espacios ocupados por los hombres, material, maquinaria, y los servicios auxiliares. Todos tienen tres dimensiones; ninguno ocupa meramente el suelo, por esta razón una buena distribución debe utilizar la tercera dimensión de la fábrica tanto como el área del suelo. Por otra parte, el movimiento de los hombres, material o maquinaria puede efectuarse en cualquiera de las tres direcciones; esto significa que se debe aprovechar el espacio libre existente por encima de las cabezas de las personas o bajo el nivel del suelo. 3.5. PRINCIPIO DE LA SATISFACCIÓN Y DE LA SEGURIDAD A igualdad de condiciones, será siempre más efectiva la Distribución que haga el trabajo más satisfactorio y seguro para los trabajadores. La satisfacción del obrero es un factor importante, es fundamental, proporcionará costes de operación más reducidos y una mejor moral de los empleados.

Distribución en planta

73

3.6. PRINCIPIO DE LA FLEXIBILIDAD A igualdad de condiciones, siempre será más efectiva la distribución que pueda ser ajustada o reordenada con menos costo o inconvenientes. Este objetivo es cada vez más importante. A medida que los descubrimientos tecnológicos evolucionan, se exige a la industria que les siga en el ritmo de su avance. Ello implica cambios frecuentes, ya sea en el diseño del producto, proceso, equipo, producción o fechas de entrega. No debe permitirse la pérdida de pedidos de los clientes a causa de que la planta industrial no puede readaptar sus medios de producción con suficiente rapidez. Por este motivo, se puede esperar notables beneficios de una distribución que permita obtener una planta fácilmente adaptable o ajustable con rapidez y economía.

4. FACTORES QUE AFECTAN A LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA La distribución en planta, ni es extremadamente simple ni es tampoco extraordinariamente compleja; lo que requiere es: a) Un conocimiento ordenado de los diversos elementos o particularidades implicadas en una distribución y de las diversas consideraciones que pueden afectar a la ordenación de aquellos. b) Un conocimiento de los procedimientos y técnicas de cómo debe ser realizada una distribución para integrar cada uno de estos elementos. A continuación se exponen los factores que tienen influencia sobre la distribución. Examinando cada uno de ellos, se asegura que se ha pensado en todos los puntos de la posible distribución que se está planeando. De esta forma, no se pasará por alto ninguna característica que deba ser incluida en una distribución en particular, ni se olvidará ninguna consideración que pueda influir en la misma. Al mismo tiempo, puede ayudar a decidir si se pone más énfasis en un punto u otro, y dará a conocer qué efecto causará cada consideración sobre la distribución en planta. Los factores que tienen influencia sobre cualquier distribución, se dividen en ocho grupos, cada uno de estos ocho factores se divide en un cierto número de elementos (o particularidades) y consideraciones. El ingeniero de distribución en planta debe examinarlos todos sin subestimar ni olvidar ninguno. No todos afectarán a la distribución particular que se esté realizando, pero repasando la lista completa de los mismos, se estará seguro de haber tenido en cuenta todos los condicionantes sin menospreciar ninguna posibilidad que pueda influir sobre la distribución. Factor 1: MATERIAL Es el factor más importante en una distribución. Incluye los siguientes elementos o particularidades:

74 Diseño de industrias agroalimentarias • • • • • • •

Materias primas. Ingredientes. Material en proceso. Productos acabados. Material saliente o embalado. Productos en reproceso. Desperdicios (se tiran siempre, por ejemplo hojas exteriores de alcachofas, huesos de melocotón, etc.). • Desechos (que no reúnen las características de calidad, por ejemplo destríos). • Materiales de envasado. • Materiales de embalaje. • Materiales para mantenimiento, taller de utillaje u otros servicios. Las consideraciones que afectan al factor material, son: • El proceso y especificaciones del producto. • Las características físicas o químicas del mismo. • La cantidad y variedad de productos. • Secuencia de operaciones. En cuanto al proceso y especificaciones del producto, como es lógico, se deben tener en cuenta en la distribución en planta todos los equipos necesarios para que el producto cumpla las especificaciones requeridas. Por otra parte, cada materia prima, producto, ingrediente, etc., tiene ciertas características que pueden afectar a la distribución en planta. Hay que tener en cuenta por ejemplo condiciones de temperatura, humedad relativa, si se trata de material inflamable, etc. Asimismo, una industria que elabore un sólo producto debe tener una distribución completamente diferente de la que fabrique una gran variedad de productos. No es suficiente conocer cifras correspondientes a las cantidades globales, si hay que enfrentarse con variaciones en el volumen de producción. Una distribución distará mucho de ser buena, si está proyectada solamente para la producción de una misma cantidad mensual y no está preparada, por ejemplo, para adaptarse a una gran demanda temporal (Navidad, fiestas, etc.). Esto no significa que deban instalarse distribuciones con notable desperdicio de espacio o con capacidad exagerada; pero quiere decir, que si las demandas de temporada son de importancia en una determinada industria, el ingeniero de distribución debe tenerlas en cuenta y realizar dicha distribución de modo que pueda enfrentarse con un programa fluctuante. Por último, la secuencia u orden en que se efectúan las operaciones es la base de toda distribución. El mejor modo de reunir esta información será de nuevo un diagrama de flujo del proceso. Factor 2: MAQUINARIA Después del producto o material sigue, en orden de importancia, la maquinaria y el equipo de proceso. La información sobre la maquinaria (incluyendo

Distribución en planta

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las herramientas y equipo) es fundamental para una ordenación apropiada de la misma. Los elementos o particularidades del factor maquinaria incluyen: • Equipo de proceso o de tratamiento. • Controles o cuadros de control. La lista de consideraciones sobre el factor maquinaria comprende: • Proceso o método. • Maquinaria y equipos. • Utilización de la maquinaria. • Requerimientos de la maquinaria y del proceso. Los métodos de producción son el núcleo de la distribución física, ya que determinan el equipo y la maquinaria a usar, cuya disposición es la que debe ordenarse. Con respecto a las consideraciones de la maquinaria y equipos, los principales aspectos a tener en cuenta son el tipo de maquinaria requerida y el número de máquinas de cada clase, ya que siempre existe una interrelación entre la maquinaria y la distribución en planta. Desde el punto de vista de la distribución es necesario conocer la forma de los equipos, dimensiones, no solo longitud y anchura sino también en muchos casos la altura, tolvas de alimentación, por ejemplo. Los puntos a tener en cuenta en la selección del proceso, maquinaria y equipo, son los siguientes: • Volumen o capacidad. • Calidad de la producción. • Coste inicial (instalado). • Coste de mantenimiento o de servicio. • Coste de operación. • Espacio requerido. • Garantía. • Disponibilidad. Factor 3: EL HOMBRE Como factor de producción, el hombre es mucho más flexible que cualquier material o maquinaria. Se le puede trasladar, se puede dividir o repartir su trabajo y, generalmente, encajarle en cualquier distribución que sea apropiada para las operaciones deseadas. Por esta razón, muchas veces la distribución en planta «empuja a los operarios de un lado para otro». El trabajador debe ser tenido en consideración a la hora de la distribución en planta. Los elementos y particularidades del factor hombre (los hombres que intervienen en el trabajo) abarcan: • Mano de obra directa. • Jefes de equipo, de sección, encargados, etc.

76 Diseño de industrias agroalimentarias • Personal indirecto o de actividades auxiliares: Personal de mantenimiento, personal de oficina en general, etc. Las consideraciones sobre el factor hombre son: • Condiciones de trabajo y seguridad. • Necesidades de mano de obra. En cualquier distribución debe considerarse la seguridad de los trabajadores y empleados. Las condiciones específicas de seguridad que se deben tener en cuenta son: • Que el suelo esté libre de obstrucciones y que no resbale. • No situar operarios demasiado cerca de partes móviles de la maquinaria que no estén debidamente resguardadas. • Que ningún trabajador esté situado encima o debajo de alguna zona peligrosa. • Accesos adecuados y salidas de emergencia bien señalizadas. • Elementos de primeros auxilios y extintores de fuego cercanos. • Cumplimiento de todos los códigos y regulaciones de seguridad. La distribución debe ser «confortable» para los operarios. En estas condiciones de bienestar influyen la luz, ventilación, calor, ruido, vibración, que están relacionados con el factor edificio. Factor 4: MOVIMIENTO El movimiento de uno, al menos, de los tres elementos básicos de la producción (material, hombres y maquinaria) es esencial. Generalmente se trata del material (materia prima, material en proceso o productos acabados). Este punto a veces se pasa por alto debido a que el manejo no es una finalidad en sí mismo. El mero movimiento del material no cambia las formas o características de éste ni le añade otros elementos. En este sentido no es productivo. Por lo tanto, se debe buscar la solución partiendo de la base de que es necesario determinar el modo más conveniente y económico de realizar cada operación productiva y después proyectar un sistema de manejo para conseguir el traslado de material, hombres o maquinaria hacia y desde cada operación. Los elementos y particularidades físicas del factor movimiento o manejo, incluyen el siguiente equipo: • Rampas, conductos, tuberías, raíles guía. • Transportadores (de rodillos, cangilones, de cinta, etc.). • Equipos de estibado. • Ascensores, montacargas, etc. • Vehículos industriales (carretillas elevadoras, etc.). En estrecha relación con las características que concurren en el movimiento, está el equipo usado para sostener o contener el material durante el mismo. Aunque estos contenedores y recipientes deben ser clasificados entre las modalidades del factor movimiento, se debe reconocer que también constituyen una parte física del factor espera o almacenamiento. Entre ellos se pueden citar:

Distribución en planta

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• Recipientes sencillos: cajas, bidones, bandejas, etc. • Tanques, barriles, etc. • Recipientes plegables o de fácil apilado. • Soportes: pallets. • Estanterías, cajas, cajones, etc. Las consideraciones sobre el factor movimiento se agrupan de la siguiente manera: • Patrón o modelo de circulación. • Reducción del manejo innecesario y antieconómico. • Espacio para el movimiento. • Equipo de manejo. Es fundamental establecer un patrón o modelo de circulación a través de los procesos que sigue el material. El establecimiento de un modo apropiado reducirá automáticamente la cantidad de manejo innecesario y significará que los materiales progresarán, con cada movimiento, hacia la terminación del producto. Para determinar un patrón efectivo del flujo de material, hay que planificar el movimiento de entrada y salida de cada operación en la misma secuencia que se elabora o trata el material: • ENTRADA DEL MATERIAL: Cualquiera que sean los medios de recepción (camión, etc.), deben tener un acceso conveniente a la planta. La entrada del material constituye uno de los puntos clave en cualquier distribución en planta; es donde principia el flujo del material. Su situación deberá ser cuidadosamente planeada. • SALIDA DE MATERIAL: El lugar de expedición o salida del producto constituye otro punto clave. Al igual que la recepción, está situado entre los medios de producción y el exterior. Una buena distribución de expedición hará llegar los medios de transporte tan cerca de las operaciones finales o del almacenamiento del producto acabado, como sea factible. Asimismo, hay que planificar el espacio para el movimiento: • MOVIMIENTO DEL HOMBRE: Una buena distribución prevé los movimientos de los obreros de producción, personal indirecto y supervisores. Los trabajadores deben poder trabajar con facilidad en las mesas de trabajo, cintas de selección, etc. Los pasillos demasiado estrechos para los obreros de mantenimiento o transportadores de material, conducen a la congestión de los mismos. • EL ESPACIO RESERVADO PARA PASILLOS es espacio perdido desde el momento que no es un área productiva de la planta. Los pasillos deberán conectar las áreas que tengan el mayor tráfico y deberán ser de la anchura necesaria para evitar tanto el desperdicio de espacio, como el embotellamiento. • ESPACIO A NIVEL ELEVADO: El movimiento no siempre tiene que ser a nivel del suelo. El material puede ser movido por encima del nivel

78 Diseño de industrias agroalimentarias de trabajo, por diversidad de dispositivos elevados. Evita congestión de los pasillos y utiliza espacios que normalmente son desperdiciados. • ESPACIO SUBTERRÁNEO O BAJO LOS BANCOS DE TRABAJO: Los patrones de flujo que deben cruzar un pasillo o enfrentarse con cualquier otra obstrucción, pueden cruzarlo subterráneamente. En muchas industrias los transportadores corren por debajo de los bancos de trabajo para trasladar los alimentos escogidos y preparados, o bien las mondaduras u otros desperdicios, a sus puntos de recogida. Factor 5: ESPERA Siempre que los materiales son detenidos, tienen lugar las esperas o demoras, y éstas cuestan dinero. La razón por la que se puede justificar la existencia de material en espera, aunque cueste dinero, es porque permite mayores ahorros en alguna parte del proceso total de fabricación. La materia prima en espera permite aprovechar las condiciones de mercado y ayuda a proteger la producción contra retrasos en entregas. Las existencias de productos acabados permiten atender a mayor cantidad de pedidos, a un mejor y más regular servicio a los clientes. A esto hay que añadir que muchas industrias trabajan con productos de campaña. El material puede esperar en un área determinada, dispuesta aparte y destinada a contener los materiales en espera, es el almacenamiento. También puede esperar en la misma área de producción, aguardando ser trasladado a la operación siguiente, a esto se llama espera o demora. Los elementos o particularidades del factor espera son: • Área de recepción del material entrante. • Almacenaje de la materia prima u otro material comprado. • Almacenajes dentro del proceso. • Demoras entre dos operaciones. • Áreas de almacenaje de productos acabados. • Áreas de almacenaje de mercancías devueltas, material de embalaje, recipientes vacíos, etc. • Áreas de almacenamiento de herramientas, piezas de repuesto, etc. Las consideraciones que afectan a una distribución en lo que concierne al factor espera son: • Situación de los puntos de almacenaje o espera. • Espacio para cada punto de espera. • Método de almacenamiento. Factor 6: SERVICIO La palabra servicio tiene multitud de significados en la industria. Por lo que a la distribución se refiere, los servicios de una planta son las actividades, elementos y personal que sirven y auxilian a la producción. Los servicios mantienen y conservan en actividad a los trabajadores, materiales y maquinaria.

Distribución en planta

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Estos servicios comprenden: • Servicios relativos al personal: – Vías de acceso. – Instalaciones para uso del personal. – Protección contra incendios. – Iluminación. – Calefacción y ventilación. – Oficinas. • Servicios relativos al material: – Control de calidad. – Control de producción. • Servicios relativos a la maquinaria: – Mantenimiento. – Distribución de líneas de servicios auxiliares. Factor 7: EDIFICIO Tanto si se planea una distribución para una planta enteramente nueva o para un edificio ya existente, como si se reordena una distribución ya existente, se debe conceder al edificio la importancia que en realidad tiene. El edificio influirá en la distribución sobre todo si ya existe en el momento de proyectarla, de aquí que las consideraciones del edificio se transformen enseguida en limitaciones de la libertad de acción para la distribución. Por su misma cualidad de permanencia, el edificio crea una cierta rigidez en la distribución. También es importante el entorno de la industria, ya que el terreno y la superficie va a condicionar el diseño. Factor 8: CAMBIO El cambio es una parte básica en todo concepto de mejora y su frecuencia y rapidez se va haciendo cada día mayor, es decir que hay que estar seguro de que las condiciones de trabajo cambiarán y que estos cambios afectarán a la distribución en planta en mayor o menor grado. Primero hay que identificar cuáles y cómo van a ser probablemente estos cambios; generalmente envuelven modificaciones en los elementos básicos de la producción (hombres, materiales y maquinaria) y en las actividades auxiliares. También pueden cambiar ciertas condiciones externas de un modo que afecte a la distribución. Las diversas consideraciones del factor cambio incluyen: • Cambio en los materiales (diseño del producto, materiales, demanda, variedad). • Cambios en la maquinaria (procesos y métodos). • Cambios en el personal (horas de trabajo, organización).

80 Diseño de industrias agroalimentarias • Cambios en las actividades auxiliares (manejo, almacenamiento, servicios, edificio). • Cambios externos y limitaciones debidas a la instalación. En cada distribución a desarrollar hay que revisar la lista anterior para todo cambio conocido o previsto; después se deben definir o sentar los límites de cada cambio potencial que pueda afectar de un modo razonable a la distribución en cuestión. Finalmente, se planea la distribución con la suficiente flexibilidad para operar dentro de la gama de posibilidades prácticas. Uno de los cambios más serios es el de la demanda del producto, cualquier cambio en este sentido requiere un reajuste de la producción y por lo tanto, de un modo indudable, de la distribución en planta. Con ciertas distribuciones se tiene más control sobre estos imponderables que con otras. En industrias que fabrican un solo producto, por ejemplo, el ajuste a un cambio de demanda se conseguirá, casi exclusivamente, por medio del incremento o disminución de las horas de trabajo. En cambio, en una industria que fabrica muchos productos, con algunos equipos específicos, un bajón en la demanda significa automáticamente la paralización de una parte de su actividad, pero el coste de la supervisión, de los servicios, etc., continúan siendo los mismos. Así pues, toda distribución en planta es un compromiso entre los varios objetivos de una buena distribución y los diversos elementos y consideraciones clasificados en los ocho factores que se acaban de exponer. Se debe estar seguro de que no se ha pasado por alto ningún elemento ni particularidad física. Cada distribución posee ciertos elementos o particularidades y determinadas consideraciones que son de mayor importancia. En una industria alimentaria es la higiene y lo cuidadoso de los métodos.

5. NATURALEZA DE LOS PROBLEMAS DE DISTRIBUCIÓN EN PLANTA La distribución en planta no es un problema exclusivo de la plantas de nueva creación. Continuamente, en las plantas ya existentes, surgen cambios que obligan a realizar reordenaciones o ajustes en la distribución. Existen cuatro tipos básicos de problemas de distribución en planta. • Proyecto de una planta completamente nueva. • Expansión o traslado a una planta ya existente. • Reordenación de una planta ya existente. • Ajustes menores en distribuciones ya existentes. Las principales causas por las que aparecen estos problemas de distribución son las siguientes: • Cambios en el diseño de los productos. • Aparición de nuevos productos. • Cambios en la demanda.

Distribución en planta

81

• Equipos, maquinaria o actividades obsoletas. • Acciones frecuentes. • Puestos de trabajo inadecuados para el personal: problemas de ruido, temperaturas... • Cambios en la localización de los mercados. • Necesidad de reducir costes. 5.1. PROYECTO DE UNA PLANTA COMPLETAMENTE NUEVA Aquí se trata de ordenar todos los medios de producción e instalaciones para que trabajen como conjunto integrado. El ingeniero de distribución puede empezar su trabajo desde el principio. Su distribución determinará el diseño de los nuevos edificios y la localización de todas las entradas y salidas de los servicios. Este caso de distribución en planta se suele dar solamente cuando la empresa inicia un nuevo tipo de producción o la fabricación de un nuevo producto o cuando se expansiona o traslada a una nueva área. Este es, tal vez, el menos frecuente de los cuatro tipos básicos de problemas. 5.2. EXPANSIÓN O TRASLADO A UNA PLANTA YA EXISTENTE En este caso, el trabajo es también de importancia, pero los edificios y servicios ya están allí limitando la libertad de acción del ingeniero de distribución. El problema consiste en adaptar el producto, los elementos y el personal de una organización ya existente a una planta distinta que también ya existe. Este es el momento de abandonar las viejas prácticas y equipo, y lanzarse a mejorar los métodos. 5.3. REORDENACIÓN DE UNA DISTRIBUCIÓN YA EXISTENTE Es también una buena ocasión para adoptar métodos y equipos nuevos y eficientes. El ingeniero debe tratar de conseguir que su distribución sea un conjunto integrado. También en este caso se ve limitado por unas dimensiones ya existentes del edificio, por su forma, y por las instalaciones en servicio. El problema consiste en usar el máximo de elementos ya existentes, compatible con los nuevos planes y métodos. Este problema es frecuente sobre todo con ocasión de cambios de productos o con motivo de modernización del equipo de producción. 5.4. AJUSTES MENORES EN DISTRIBUCIONES YA EXISTENTES Este tipo de problema se presenta principalmente cuando varían las condiciones de operación. He aquí algunos casos típicos: las ventas exceden las cuo-

82 Diseño de industrias agroalimentarias tas previstas por el estudio de mercado; la administración emprende la fabricación de un producto adicional, pero similar; los ingenieros de proceso hallan un método o un tipo de equipo mejor, etc. Todos ellos significan ajustes en la ordenación de las áreas de trabajo, del personal y del emplazamiento de los materiales. Estos ajustes representan los problemas de distribución más frecuentes. En este caso, el ingeniero de distribución debe introducir diversas mejoras en una ordenación ya existente, sin cambiar el plan de distribución de conjunto, y con un mínimo de costosas interrupciones o ajustes en la instalación. Pero sean de la clase que sean los problemas de distribución con que se tengan que enfrentar los ingenieros, lo harán básicamente del mismo modo. Buscarán los mismos objetivos, aún a pesar de que éstos y las condiciones involucradas pueden ser de muy distinto calibre.

6. SISTEMÁTICA DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA La distribución en planta, como se ha dicho, es un proceso largo y complejo en el que hay que tener en cuenta muchos factores y respetando al mismo tiempo una serie de principios, por lo que no es normal que existan recetas o procedimientos directos para resolver el problema. A partir de 1950 se han propuesto diferentes métodos para resolver problemas de reordenación de plantas, pero fue en 1961 cuando Muther estableció un procedimiento organizado y sistemático adecuado para resolver este problema. Método conocido como Systematic Layout Planning (SLP). El método S.L.P. es una forma organizada de enfocar los problemas de implantación. El procedimiento consiste, básicamente, en fijar un cuadro operacional de fases y una serie de procedimientos que permitan identificar, valorar y visualizar todos los elementos involucrados en la implantación y las relaciones existentes entre ellos. No se puede afirmar que se trate de un procedimiento científico, en realidad es una metodología, pero por encima de todo organizada y sistemática. En la figura 1 se presenta un esquema de la sistemática establecida por Muther. Posteriormente Phillips (1997) propuso otra forma de proceder para abordar el problema de la distribución en planta Manufacturing Plant Layout (MLP) que aparece en la figura 2. El sistema de numeración en números romanos no implica necesariamente la secuencia requerida, excepto en los dos primeros apartados, se puede proceder siguiendo el orden I, II, III, VI y VIII sin entrar a trabajar en el desarrollo de las necesidades de espacio de los apartados IV, V y VII. Como puede apreciarse al comparar los dos esquemas, los conceptos y la información que manejan son muy similares. En ambos métodos los dos primeros puntos a definir es la recogida de datos y el análisis del flujo de materiales, dos aspectos fundamentales a definir para conseguir el éxito de la distribución en planta.

Distribución en planta Análisis Producto-Cantidad (P-Q)

Definición

Recorrido de los productos

Análisis

Relación entre actividades

Diagrama relacional de recorrido y/o actividades

Necesidad de espacio

Espacio disponible

Diagrama relacional de espacios

Síntesis Factores influyentes

Limitaciones prácticas

X

Y

Z

Evaluación Evaluación

Selección

Implementación y seguimiento

Selección

Instalación

Figura 1.–Sistemática de distribución en planta propuesta por Muther (1961).

83

84 Diseño de industrias agroalimentarias I. Recogida de datos

IV. Análisis de las necesidades de espacio y configuración

II. Análisis del flujo de materiales

V. Espacio disponible

III. Relaciones cualitativas

VII. Espacio inicial calculado

VI. Análisis y combinación

IX. Diagrama relacional de espacios

VIII. Diagrama relacional

X. Factores influyentes

XI. Alternativas

XII. Análisis de costes y factores ponderados XII. Planta seleccionada

Figura 2.–Sistemática de distribución en planta propuesta por Phillips (1997).

Los dos primeros elementos Producto y Cantidad, directa o indirectamente, son los que condicionan la distribución en planta, después de obtener información sobre estos elementos hay que definir cómo se fabrica, es decir el Recorrido o proceso, incluyendo las operaciones, equipos y su secuencia. Ahora bien, para el funcionamiento del proceso se requieren determinados sistemas auxiliares y es necesario definir las relaciones tanto entre las actividades

Distribución en planta

85

del proceso como con los medios auxiliares es la Relación entre actividades, la representación gráfica de esta relación se expresará en el Diagrama relacional de recorridos y/o actividades. Una vez realizados todos estudios se calcularán las Necesidades de espacio para las actividades definidas y se compararán estos requerimientos con el Espacio disponible, y tras analizar los Factores influyentes y las Limitaciones prácticas, se generará un mínimo de tres alternativas, se procederá a su Evaluación y a la posterior Selección de la más adecuada, para finalmente pasar a la Instalación. En el capítulo tercero se han descrito las fases de desarrollo de una actividad industrial, el primer paso indicado allí es el «Estudio de las necesidades», que corresponde aproximadamente a la primera parte del estudio de la sistemática de distribución en planta, ya que para definir la «Localización» es necesario conocer como mínimo el producto o productos a fabricar. La tercera fase de la planificación de una actividad industrial es la «Distribución en planta a nivel de boceto» y en esta fase es donde se deben aplicar todos los pasos incluidos en la metodología de distribución en planta. Tras la selección de la alternativa más adecuada de distribución en planta, se pasa a la fase de «Distribución en planta a nivel de detalle», es decir, una vez realizada la distribución espacial de cada una de las áreas de la industria, se definen los detalles: tabiques, puertas, localización de tuberías, instalación eléctrica, edificio, etc., es el proyecto de ingeniería. Por último, se pasará a la última fase la «Instalación» de la industria. Las dos metodologías citadas para desarrollar una distribución en planta sistematizan los conceptos y factores expuestos tanto en este capítulo como en los anteriores, particularmente en el capítulo cuarto, en consecuencia en los capítulos siguientes de este libro se van a describir los pasos definidos en estas sistemáticas para el diseño de una distribución en planta, haciendo especial hincapié en las condiciones y limitaciones a tener en cuenta cuando se trata de una industria agroalimentaria.

CAPÍTULO V

Recogida de información 1.

DATOS BÁSICOS NECESARIOS

El primer paso en cualquier estudio de la planta de un proceso es la recogida de la información necesaria para el análisis. En los esquemas de las sistemáticas indicadas en el capítulo anterior (figuras 1 y 2) este paso representa un único bloque, pero hay que destacar que este hecho así como el tamaño de los bloques no tiene nada que ver con el trabajo requerido para desarrollarlo. La recopilación de datos usualmente representa entre el 50 y el 60 % del total del trabajo a realizar en un proyecto de distribución en planta. En realidad, el tiempo invertido en la recogida de datos y en su análisis, sobre el total del esfuerzo realizado, lleva a un mejor y mayor éxito en el planteamiento de alternativas de la distribución en planta. Obviamente, hay un límite en el tiempo destinado a la recogida de datos y a su análisis, cada proyecto de planta es diferente, para proyectos pequeños y no complicados (por ejemplo de 1.800 a 3.800 m2 de superficie), 4 ó 5 semanas pueden ser suficientes, para proyectos mayores (de 35.000 a 60.000 m2), se pueden requerir de 10 a 14 semanas. Evidentemente esta información es aproximada pues depende no solo del tipo de proyecto y de la complejidad del proceso, sino también de la experiencia del proyectista. Lo primero a tener en cuenta en este primer paso es que todos los datos tienen un tiempo de «vida». Es decir, tienen un futuro y una historia, para muchos proyectos es necesario plantearse algunas cuestiones: • ¿De dónde venimos? (perspectiva histórica). • ¿Dónde se está ahora? (parámetros/condiciones actuales). • ¿Hacia dónde vamos? (condiciones/parámetros futuros). Finalmente, hay que preguntarse: ¿cómo hay que hacerlo? (planes físicos de implementación).

88 Diseño de industrias agroalimentarias

2. ELEMENTOS BÁSICOS DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA Los elementos que constituyen la base de toda distribución en planta son principalmente cinco, fáciles de recordar porque sus iniciales corresponden a las últimas letras del alfabeto (P, Q, R, S, T): Producto (P), Cantidad (Q), Recorrido (R), Servicios (S) y Tiempo (T). Estos cinco elementos son la llave de una buena distribución en planta (figura 1). Será necesario disponer de suficiente información de todos ellos para poder abordar el problema de la implantación.

P PRODUCTO-MATERIAL ¿Qué hay que producir?

S SERVICIO ¿Qué servicios requiere? R RECORRIDO-PROCESO ¿Cómo se produce?

Q CANTIDAD-VOLUMEN ¿Cuánto producto hay que producir?

T TIEMPO ¿Cuánto tiempo se requiere?

Figura 1.–Elementos básicos de la distribución en planta.

2.1.

PRODUCTO (P)

El concepto de producto abarca tanto a productos como a materiales, es decir: • Las materias primas. • Los elementos comprados (semiproductos, consumibles). • Los productos en curso. • Los productos terminados. • Residuos. Cuando en un determinado proceso productivo se vean involucrados muchos productos de diferente naturaleza será necesario clasificarlos en artículos, modelos, grupos, subgrupos, etc. 2.2. CANTIDAD (Q) Se entiende como tal la cantidad de producto (tratado, elaborado o montado) o material (utilizado durante el proceso). La cantidad puede ser eva-

Recogida de información

89

luada a través de diferentes unidades de medida: número de unidades producidas o utilizadas, peso de las mismas, volumen, o incluso su valor económico de producción o venta. La elección de la unidad de medida dependerá de la naturaleza del producto o de los artículos de que se trate, y de la unidad que se sirva la empresa en sus cálculos para establecer la previsión de ventas. 2.3. RECORRIDO (R) Por recorrido se entiende el proceso y orden de las operaciones; puede definirse por medio de hojas de operaciones, impresos gráficos, etc. Las máquinas e instalaciones necesarias dependerán de las operaciones elegidas para modificar la forma o las características de los materiales. 2.4. SERVICIOS (S) Para llevar a cabo las operaciones de fabricación, debe existir un determinado número de Medios Auxiliares de Producción (Servicios Generales de Fabricación y Servicios para el Personal) que permitan el normal funcionamiento de las instalaciones y productos. Son los almacenes, muelles de recepción y expedición, comedores, vestuarios, oficinas, etc. A menudo estos servicios anexos comprenden más espacio que los servicios de producción propiamente dichos. 2.5. TIEMPO (T) El tiempo aparece constantemente en el proceso de implantación, influyendo sobre los otros cuatro elementos. Se utiliza para saber cuándo deben fabricarse los productos y para determinar las cantidades de producto o material, puesto que éstas se determinan en base a un periodo de tiempo determinado. Influye también en el proceso a través de las operaciones, y por lo tanto en la determinación de la maquinaria. Sirve para equilibrar los puestos de trabajo, las instalaciones y la mano de obra y también influye sobre las personas que realizan la implantación y en la planificación temporal de la misma (definición del producto y sistema productivo, localización, «layout» de conjunto y de detalle y construcción e instalación).

3.

ANÁLISIS PRODUCTO-CANTIDAD

La sistemática propuesta por Muther (S.L.P.) pone de manifiesto los dos elementos fundamentales sobre los que se apoya el problema de implantación: el producto y la cantidad.

90 Diseño de industrias agroalimentarias La información, tanto del producto como de las cantidades a producir o utilizar, debe servir como punto de partida al proyectista que diseña la implantación, y debe provenir del Servicio de producción o del Servicio de ventas, constituyendo, por tanto, un punto de partida, pero en todos los casos debe ser comprobada por el equipo de diseño de la planta. La cuestión fundamental que se plantea en este momento es ¿cuáles son las previsiones P, Q, T en base a las cuales se va a llevar a cabo la distribución de la planta? Diseñar la implantación para absorber las previsiones máximas podría encarecer excesivamente la instalación, quizá lo más aconsejable sea subcontratar determinadas fases en caso de un periodo de demanda excesiva. Los planteamientos en cuanto a tipo y cantidad de producto pueden ser múltiples, pero a pesar de la complejidad del problema es necesario tomar alguna decisión y establecer ciertas previsiones en cuanto a producto y cantidad P-Q, en base a las que diseñar la implantación. En última instancia podría recurrirse a fijar ciertos intervalos de variación para P y Q, tras realizar un oportuno análisis sobre un estudio de mercado, manteniendo ciertas alternativas en paralelo hasta la fase final de la S.L.P. en la que se selecciona la alternativa más adecuada. Por otra parte, el análisis P-Q debe estar referido a un periodo de tiempo determinado. De nuevo aparecen nuevas cuestiones ¿cómo determinar este periodo de tiempo?, ¿representa la vida útil de la planta?, ¿coincide con la vida de la tecnología que se va a utilizar? La cantidad (Q) de productos (P) que se prevé fabricar depende de tres factores: (P, Q) = f (Pi, Qi (t), t) Pi: de cada uno de los productos que se prevé producir. Qi (t): la cantidad de cada producto que se prevé producir, que a su vez depende del tiempo. t: del tiempo, cada producto tiene una vida determinada. Para poder planificar la implantación, lo más aconsejable es organizar los datos referentes a previsiones de productos y cantidades y presentarlos como histogramas ordenados de forma decreciente en función de las cantidades, en los que se relacionan los diferentes tipos de productos con las cantidades previstas para cada uno de ellos (figura 2). Es importante insistir en que cuando se trata de pocos productos puede ser necesario realizar previsiones para cada uno de ellos, pero cuando los productos previstos son muy diferentes (existe mucha variedad) conviene agruparlos en base a similitudes entre ellos, y tomar el más representativo de cada grupo, para lo que puede ser necesario realizar ciertos análisis de inferencia estadística.

Recogida de información

91

Las gráficas P-Q proporcionan gran información acerca del tipo de distribución que interesa implantar, por ejemplo: operación automática o manual, etc. Por ejemplo, en la gráfica P-Q aparecen unos productos que se fabrican en gran cantidad, en este caso puede montarse una planta con un alto grado de automatización, mientras que las cantidades de otros productos son pequeñas, para ellos puede ser interesante una alta flexibilidad. Es, por tanto, el momento de decidir el tipo de distribución a implantar. Los tipos básicos de distribución en planta son: • Distribución por posición fija: el material permanece en posición invariable, todos los Medios de Producción (Directos o Auxiliares) que se necesiten para llevar a cabo el proceso productivo, se desplazan hacia la posición ocupada por el material. • Distribución por proceso (función): todas las operaciones (proceso) del mismo tipo se realizan en la misma área, es decir el material se mueve a través de departamentos o áreas. • Distribución por producto (línea de producción): los equipos están colocados según la secuencia de las operaciones y cada operación está situada inmediatamente adyacente a la anterior.

Producto

Cantidad

Figura 2.–Análisis Producto-Cantidad (P/Q).

En resumen, el proceso de análisis debe incluir las etapas indicadas en la figura 3.

92 Diseño de industrias agroalimentarias La información a recopilar referente a las características de los productos corresponde básicamente a los aspectos indicados en el Capítulo 4. A los dos primeros elementos básicos de la distribución en planta Producto-Cantidad, hay que añadir otro fundamental en el caso de las industrias agroalimentarias que debe estar presente durante todo el proceso de diseño de la planta: Calidad, que incluye tanto las especificaciones del producto, del proceso, etc., como su tolerancia. Clasificar los productos en grupos de características semejantes.

Hallar las tendencias de las principales características de los grupos de productos y proyectarlas al futuro. Volver a clasificar, si es necesario

Definir un período de producción (anual, mensual...) y trazar el gráfico P-Q; P (Producto) en abcisas y Q (Cantidad) en ordenadas en orden decreciente a las cantidades

Estudiar el gráfico P-Q

Figura 3.–Etapas del proceso de análisis P-Q.

CAPÍTULO VI

Análisis de recorrido de los productos 1.

INTRODUCCIÓN

Uno de los principales objetivos de este libro es el desarrollo de distribuciones en planta óptimas que minimicen los costes totales de la empresa. Además de los costes debidos al manejo de materiales hay otros factores importantes en relación con la distribución en planta, pero en este capítulo se aborda la minimización de los costes del manejo de materiales, como segundo paso de la sistemática de distribución en planta. Hay que partir de la base del hecho de que el manejo de materiales, por sí, no añade valor a la parte de producto manejado, pero sí añade costes. Así pues, las cuestiones básicas que hay que preguntarse para todas las actividades y movimientos de materiales son: • ¿Qué operación se está analizando y qué material mueve? ¿Se puede combinar esta operación con otra y eliminar el movimiento de material? Por ejemplo, ¿se puede en la primera operación de producción reemplazar la necesidad de una función separada de inspección del material que llega? • ¿Por qué se incluye esta operación y por qué mueve el material? ¿Se puede eliminar la operación o el movimiento? ¿Se puede simplificar? Por ejemplo, ¿se puede integrar la operación de inspección en la operación de producción? • ¿A dónde es necesario mover el material? ¿Se puede acortar la distancia? ¿Se pueden mover varias unidades a la vez para reducir el número de viajes? • ¿Cuándo y con qué frecuencia se realiza la operación y cuándo requiere el movimiento de material? • ¿Cómo se realiza la operación o el movimiento del material? ¿Cuál es el tiempo de utilización del equipo móvil?

94 Diseño de industrias agroalimentarias • ¿Por qué se incluye la operación o el movimiento de material? ¿Se está perdiendo productividad a causa del tiempo utilizado en el movimiento de material?

2. FLUJO DE MATERIALES-ANÁLISIS DE RECORRIDO DE LOS PRODUCTOS El análisis de recorrido de los productos implica la determinación de la secuencia de los movimientos de los materiales a lo largo de las diversas etapas del proceso, así como la intensidad o amplitud de esos desplazamientos. El análisis del recorrido es la base en que se funda la distribución en planta cuando: • Los movimientos de los materiales representan una parte importante del proceso. • Los volúmenes y materiales en juego son considerables. • Los costes de transporte o manutención pueden ser elevados comparados con los costes de las operaciones. En la primera fase de la planificación de una actividad industrial, así como en el primer paso de la metodología establecida en la sistemática de distribución en planta, queda definido el producto y el proceso productivo del sistema productivo a implantar, con esa información se puede elaborar el organigrama del proceso productivo, es decir el diagrama de flujo. En la primera fase de la planificación industrial se puede trabajar con el diagrama básico de flujo (capítulo 4), que es útil para calcular los tiempos del proceso, a medida que se avanza en la recogida de información, se utiliza el resto de los diagramas de flujo descritos en el citado capítulo. Los organigramas de proceso son esencialmente esquemas del proceso de fabricación, que indican las operaciones precisas para elaborar el producto y que, además de marcar su secuencia u orden de ejecución, orientan acerca de las relaciones que deberán existir entre las distintas actividades u operaciones que lo componen. Se constituyen como el pseudo-código de los Diagramas de Recorrido. En este diagrama se recogen secuencialmente las etapas del proceso productivo. Para realizarlo se utiliza una simbología determinada, que se describe en el apartado siguiente. Fundamentalmente, sobre un producto-material pueden llevarse a cabo cinco acciones, a lo largo de su proceso: operación, almacenamiento, transporte, inspección y espera. El gráfico P-Q, además de la ayuda expuesta en el capítulo anterior, reporta información adicional sirviendo de guía para decidir el tipo de análisis de recorrido a utilizar. Existen tres formas de llevar a cabo el análisis del recorrido de los productos:

Análisis de recorrido de los productos

95

• Diagrama de recorrido sencillo. • Diagrama multiproducto. • Tabla matricial. La elección de uno u otro tipo de análisis está directamente relacionada con la cantidad de productos a analizar. 1. Así, para el caso de pocos productos pero grandes cantidades se utiliza el Diagrama de Recorrido Sencillo. 2. En el caso de varios productos, haría falta utilizar varios diagramas sencillos, entonces es más adecuado utilizar el Diagrama Multiproducto. 3. Cuando se trata de gran cantidad de productos se sigue otro sistema de análisis. La primera fase es la agrupación de productos en grupos homogéneos, generalmente por similitud de forma o de maquinaria y equipos empleados en ellos; a veces, incluso se eligen productos representativos para luego aplicar alguno de los dos métodos anteriores. 4. Por último, si se trata de multitud de productos variados (sin posibilidad de selección o agrupación), en poca cantidad cada uno de ellos, se emplea como procedimiento de análisis la Tabla Matricial (tabla «From-To» o «De-A»). En la figura 1 aparece el Gráfico P-Q sobre el que se puede ver cuál es el tipo de análisis de recorridos que es conveniente llevar a cabo en cada situaQ

Diagrama de Recorrido Sencillo (1)

Diagrama de Recorrido Multiproducto (2)

Agrupación o selección. Aplicar luego 1 ó 2

Tabla Matricial (3)

P

Figura 1.–Tipos de Análisis de Recorrido de los productos (P-Q-R).

96 Diseño de industrias agroalimentarias ción.

Símbolos y acción en los diagramas de flujo*

Símbolos para identificar actividades y áreas

Blanco y negro

Identificación por color

Proceso o fabricación

Verde**

Montaje

Rojo**

Almacenamiento

Actividades/áreas de almacén

Naranja Amarillo**

Transporte

Actividades/áreas de transporte

Naranja Amarillo**

Inspección

Áreas de control/inspección

Azul**

Espera

Áreas de espera

Naranja Amarillo**

Áreas/actividades de servicios

Azul**

Oficinas, administración

Marrón** (Gris)

Operación

* ASME standard

** IMMS standard

Figura 2.–Símbolos estándar en la planificación.

Análisis de recorrido de los productos

3.

97

SÍMBOLOS ESTÁNDAR EN PLANIFICACIÓN

En la figura 2 se presentan los símbolos utilizados para la distribución en planta y diseño de instalaciones. Los colores recomendados se han adaptado de «International Materials Management Society’s» Standard Color Codes for Use in Layout Planning and Materials Handling Analysis. Los símbolos de los diagramas de flujo o de proceso son estándares de American Society of Mechanical Engineers (ASME). En caso de que en algún punto se desarrollen dos acciones o actividades, se superponen los símbolos correspondientes. Los colores para identificar la actividad de las áreas son particularmente útiles para indicar similares actividades funcionales en una planta, por ejemplo áreas centralizadas de almacenamiento o áreas de apoyo centralizadas.

Operación Transporte

DIAGRAMA DE PROCESO

Inspección

Espera

Almacenamiento

SÍMBOLOS

DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD Recepción Preselección Almacenamiento

Figura 3.–Hojas de Diagrama de Proceso.

4.

DIAGRAMA DE RECORRIDO SENCILLO Como se ha indicado, se utiliza en el caso de fabricación de pocos produc-

98 Diseño de industrias agroalimentarias tos, puesto que refleja las etapas del proceso de un único producto. Para indicar cada una de las operaciones del proceso, se utilizan los símbolos de la figura 2, en caso de dos operaciones simultáneas se superponen los símbolos correspondientes. El trazo horizontal indica la llegada o salida de los componentes del proceso, el trazo vertical marca la sucesión de etapas del proceso. Para la elaboración de los diagramas se puede ayudar de hojas como la que aparece en la figura 3, en ella se indica cada uno de los pasos del proceso o Recepción

Preselección

Almacenamiento

Lavado

Selección

Raspado

Aceites esenciales

Calibrado

Extracción de zumo

Pulpa y Corteza

Tamizado Pulpa y Corteza Centrifugado

Congelación

Envasado

Almacenamiento en cámara

Figura 4.–Diagrama de flujo del proceso de fabricación de zumo congelado de frutos cítricos.

Análisis de recorrido de los productos Recepción Destrío

Preselección

Naranjas Almacenamiento Zumo Residuos Lavado

Destrío

Aceites esenciales

Selección

Raspado

Calibrado

Pulpa y corteza

Extracción de zumo

Tamizado Pulpa y corteza Centrifugado

Congelación

Envasado

Almacenamiento en cámara

Figura 5.–Diagrama de recorrido sencillo del proceso de fabricación de zumo congelado de frutos cítricos.

99

100 Diseño de industrias agroalimentarias actividad y se especifica el símbolo que le corresponde, se unen los símbolos correspondientes a todo el proceso y se tiene así un avance del diagrama de recorrido sencillo.

Leche entera pasteur.

Leche desnatada pasteur.

Leche entera estéril

Leche desnatada estéril

Leche evaporada

Leche condensada

Filtrado

1

1

1

1

1

1

Desodorización

2

2

2

2

2

2

Desnatado

3

3

3

3

3

3

Tipificación

4

4

4

4

4

4

Pasteurización

5

5

5

5

5

5

Azucarado

6

Homogeneización

6

6

Esterilización

Envasado aséptico

7

6

Concentración

7

7

6

6

7

7

8

8

Envasado

7

9

8

Figura 6.–Diagrama multiproducto.

8

Análisis de recorrido de los productos

101

El diagrama se acompaña de una serie de datos: a) A la izquierda del símbolo de operación, se indica el tiempo empleado por unidad elaborada. b) A la derecha, la descripción del proceso ejecutado; en el propio símbolo un número que refiera su denominación exacta. c) La intensidad de recorrido entre etapas d) Si se considera necesario, las mermas o residuos generados durante el proceso productivo. En la figura 4 se presenta un ejemplo de diagrama de flujo y en la figura 5 el correspondiente diagrama de recorrido sencillo.

Figura 7.–Tabla matricial.

Desnatado

Total

Envasado

Envasado aséptico

Esterilización

Homogeneización

Concentración

Azucarado

Pasteurización

Tipificación

Desnatado

Desodorización

Filtrado Desodorización

ABCDEF 6

ABCDEF 6 ABCDEF 6

ABCDEF 6 ABCDEF 6

ABCDEF 6 ABCDEF 6

Tipificación

ABCDEF 6 F 1

Pasteurización

E 1

ABCDEF 6

ABCD 4

F 1

F 1

Azucarado

E 1

Concentración

CD 2

Homogeneización

AB 2

Esterilización

F 1

EF 2

E 1

CDE 3

CD 2

ABCD 4

Envasado aséptico

Total

E 1

E 1

Envasado ABCDEF ABCDEF ABCDEF ABCDEF 6 6 6 6

F 1

EF 2

ABCDE 5

CDE 3

AB 2

CDEF 4

CDEF 4

102 Diseño de industrias agroalimentarias

Filtrado

CAPÍTULO VII

Relación entre actividades 1. INTRODUCCIÓN El análisis de recorrido, siendo importante, no basta para comprender y conocer la totalidad de elementos y relaciones que se dan en el sistema «Planta Industrial». Hay razones que apoyan esta afirmación: • Los Servicios Anexos (Medios Auxiliares de Producción) deben ser integrados en la implantación de una manera racional. En el apartado anterior (Análisis de Recorrido) éstos no eran considerados puesto que se estudiaban sólo las operaciones directamente relacionadas con el proceso productivo. • Aún cuando exista una importante circulación de productos y materiales, el análisis de recorrido no refleja el conjunto de relaciones existentes entre las actividades o secciones que, necesariamente, hay que estudiar, puesto que éstas estarán relacionadas con los sistemas de manutención, los Servicios Anexos, etc. • En los Medios Auxiliares de Producción (M.A.P.), no suele existir circulación de materiales, por lo que se hace necesario recurrir a algún sistema que estudie las relaciones entre estas actividades sin utilizar el recorrido de los productos. En consecuencia, se necesita un procedimiento sistemático que permita relacionar las actividades, identificando y caracterizando esas relaciones e integrando los servicios considerados no directamente productivos, como son los Medios Auxiliares de Producción. Dentro de la Planta existen una serie de actividades consideradas como directamente productivas, son aquellas en las que los Medios Directos de Producción (M.P.) –materiales, maquinaria y operarios– se ven directamente involucrados. Para esclarecer las relaciones existentes entre estas actividades se puede utilizar el Análisis de los Recorridos. No obstante, cuando el recorrido

104 Diseño de industrias agroalimentarias de los materiales o productos es poco importante o se quieren estudiar las relaciones existentes con los Medios Auxiliares de Producción, hay que recurrir a la Tabla Relacional de Actividades (T.R.A.), que se describe en este capítulo. De cualquier forma, hay que decir, que existen ciertos M.A.P., como ocurre en el caso de los almacenes, que podrían relacionarse con los M.P. o incluso con los M.A.P., a través de Análisis de Recorrido, puesto que puede medirse cuantitativamente el flujo de materiales entrante y saliente en ellos. En general, y salvo excepciones, la forma de relacionar las actividades en las que se ven involucrados los diferentes medios de producción es tal y como se indica en la tabla 1. Tabla 1. Forma de relacionar los Medios de Producción Medios de Producción

Medios Auxiliares de Producción

Medios de Producción

Análisis de recorridos

Tabla relacional de actividades

Medios Auxiliares de Producción

Tabla relacional de actividades

Tabla relacional de actividades

La decisión relativa a la identificación y caracterización, por parte del proyectista, de las relaciones entre las diferentes actividades o secciones a considerar en la implantación, debe recopilar la información necesaria para hacer más objetiva la decisión tomada. Esta información puede incluir, entre otros, los siguientes aspectos: • Exigencias espaciales, constructivas, ambientales, de seguridad, higiene y control. • Sistemas de manutención y organización de la mano de obra. • Sistemas de abastecimiento de energía. • Sistemas de evacuación de residuos.

2. TABLA RELACIONAL DE ACTIVIDADES La Tabla Relacional de Actividades es un cuadro organizado en diagonal en el que se plasman las relaciones de cada actividad con las demás. En ella se evalúa la necesidad de proximidad entre las diferentes actividades bajo diferentes puntos de vista. Se constituye como uno de los instrumentos más prácticos y eficaces para preparar la implantación. Es importante resaltar el carácter bilateral de las relaciones entre actividades que se estudian a través de la T.R.A., a diferencia de lo que ocurría por ejemplo con la Tabla Matricial utilizada en el Análisis de los Recorridos; puesto que en ella lo que se medía era el flujo de materiales «de» una actividad «a» otra.

Relación entre actividades

105

Para caracterizar las relaciones entre las actividades se establece: a) La lista de actividades. b) El conjunto de criterios o aspectos bajo los cuales se quiere estudiar la necesidad de proximidad entre las diferentes actividades (ruidos, olores, seguridad, utilización del personal común, etc.). c) Una escala de relación para evaluar esa necesidad de proximidad entre actividades, que no es más que un sistema con el que poder cuantificar, con un baremo homogéneo las necesidades de proximidad bajo diferentes aspectos. Habitualmente los motivos bajo los cuales se suele establecer el estudio de las necesidades de proximidad, suelen ser los siguientes: • Importancia de contactos directos, administrativos o de información. • Utilización de equipos comunes. • Utilización de impresos o personal común. • Conveniencias personales o deseos de los directivos. • Necesidad de inspección o control. • Ruidos. • Polvos. • Higiene. • Humos. • Peligros. • Distracciones o interrupciones. • Recorrido de los productos. • Etc. La escala de valoración utilizada para reflejar la conveniencia de la proximidad de las actividades, propuesta por Muther para la T.R.A., queda reflejada en la tabla 2. Tabla 2. Escala de valoración de la Tabla Relacional de Actividades (T.R.A.) Código

Indica relación

Color asociado

A E I O U

Absolutamente necesaria Especialmente importante Importante Ordinaria Sin importancia («Unimportant») Rechazable

Rojo Amarillo Verde Azul -

X

Marrón

La configuración de la Tabla Relacional avanza en el camino de análisis del problema, permitiendo considerar principios, hasta el momento no tenidos en cuenta, como el de la seguridad y confort y el de la integración, que ahora se hacen patentes al cualificar las relaciones, recordemos que el Análisis del Recorrido operaba fundamentalmente sobre el principio de circulación y mínima distancia.

106 Diseño de industrias agroalimentarias 1 1

2 3

2

4

Preselección

5 3

6 7

4 O 1

8 9

5

10 11

6

7

Calibrado

8

9

10

11 MOTIVO 1 2 3 4 5 6 7 8

Proximidad en el proceso Higiene Control Frío Malos olores, ruidos… Seguridad del producto Utilización de material común Accesibilidad

PROXIMIDAD A E I O U X

Absolutamente necesario Especialmente importante Importante Poco importante Sin importancia No deseable

COLOR ASOCIADO Rojo Amarillo Verde Azul Negro/Blanco Marrón

Figura 1.–Tabla Relacional de Actividades propuesta por Muther.

En la figura 1 se presenta el modelo de Tabla Relacional de Actividades propuesto por Muther; en ella se puede observar que para ver cual es la relación existente entre dos actividades, por ejemplo, entre la actividad «2» y la «7», basta con desplazarse a través de las líneas oblicuas correspondientes a cada una de ellas hasta encontrar la primera casilla común. Esa casilla está dividida en dos partes iguales por una línea horizontal, cuando se quiere esta-

107

Relación entre actividades

blecer además de la relación entre ambas actividades los motivos por los que se asigna una determinada puntuación, en la parte superior se indica el grado de proximidad elegido para la relación por medio de la escala indicada y en la parte inferior se señalan los motivos por los que se ha considerado la necesidad de proximidad. Con el fin de que todo quede plasmado de una forma organizada, se asigna un número a cada uno de los motivos, bajo los que se estudian las relaciones; en la parte inferior de la casilla se indican así cuales son los motivos que justifican el valor adoptado para la relación. 1 1

Muelle de recepción A 1

2

Establos A 1

3

Aturdido A 1

4

5 6

7

Sangrado Escaldado y pelado (zona sucia) Eviscerado (zona limpia)

A 1 I 1 A 1

Refrigeración A 4

8

Expedición U 6

9

Vestuarios O 3

10

Laboratorio I 3

11

I 1 E 1 E 1 U 2 X 2 I 1 U 2 U 1 O 8

3 I 1 O 3 U 2 X 4 X 4 U 5 U 3 U 1

4 O 3 X 2 X 4 X 4 X 5 0 3 U 3

5 X 2 X 2 X 2 X 5 X 5 X 5

6 X 2 X 2 X 5 X 5 X 5

7 X 2 X 2 X 5 X 5

8 X 2 X 2 X 5

9 X 2 X 5

10 X 5

11

Oficinas

MOTIVO 1 2 3 4 5 6 7 8

2

Proximidad en el proceso Higiene Control Frío Malos olores, ruidos… Seguridad del producto Utilización de material común Accesibilidad

PROXIMIDAD A E I O U X

COLOR ASOCIADO

Absolutamente necesario Especialmente importante Importante Poco importante Sin importancia No deseable

Figura 2.–Ejemplo de una tabla relacional de actividades.

Rojo Amarillo Verde Azul Negro/Blanco Marrón

108 Diseño de industrias agroalimentarias En la figura 2 se presenta un ejemplo de Tabla Relacional de Actividades de un matadero de porcino, para simplificar las áreas que aparecen en dicho cuadro, son a título indicativo, se deben incluir todas las que se hayan identificado sobre el diagrama de flujo. Asimismo se incluyen unas letras como código para indicar la importancia de la proximidad y unos números que corresponden a los motivos que justifican dicha proximidad, los motivos especificados en esta figura son un ejemplo, según los casos pueden aparecer otros. Para ayudar a visualizar las relaciones entre las diferentes actividades se puede utilizar el código de colores indicado en la tabla 2, cada color representa un valor de proximidad. Sólo se pinta en color perimetralmente el triángulo, es decir la parte superior del recuadro con el fin de no complicar excesivamente la tabla (figura 3). Para cada relación existe, por lo tanto, un valor y unos motivos que lo justifican.

A

O

X

XX

Figura 3.–Identificación en la Tabla Relacional de Actividades.

En los casos en que la clasificación X se basa realmente en situaciones de alto peligro, se añade una clasificación XX, coloreada en negro. Otros autores presentan esta Tabla Relacional de Actividades en el formato que se presenta en la figura 4, y también se le denomina Cuadro de Proximidades. Como se aprecia en la citada figura, las actividades se indican tanto en la columna vertical como en la horizontal, si bien en este caso en orden inverso. Se observa que en este cuadro los autores no utilizan los códigos de proximidad establecidos por Muther. En cada casilla del cuadro de proximidades se sitúa la letra correspondiente a la proximidad elegida (A, B, C, D, …) y al lado el número del motivo (1, 2, 3, 4, …) a que se debe dicha proximidad. No obstante, a pesar de estas diferencias los dos métodos aportan la misma información.

Relación entre actividades 11

10

9

8

7

6

5

4

3

2 Preselecc.

109

1 Recep.

1 Recep. 2 Preselec. 3 4 5 6 7 8 9 10 11 PROXIMIDAD

MOTIVO 1 2 3 4 5 6 7 8

Proximidad en el proceso Higiene Control Frío Malos olores, ruidos… Seguridad del producto Utilización de material común Accesibilidad

A E I O U X

Absolutamente necesario Especialmente importante Importante Poco importante Sin importancia No deseable

Figura 4.–Cuadro de proximidades.

3. PROCEDIMIENTO PARA ESTABLECER LA TABLA RELACIONAL DE ACTIVIDADES El procedimiento a seguir para establecer la Tabla Relacional de Actividades o el Cuadro de Proximidades, varía, entre otros motivos, en función de la inclusión o no de los Medios Auxiliares de Producción, en la planificación de la implantación. Si no existen Servicios Auxiliares, porque toda la superficie de la planta está destinada a operaciones directamente involucradas del proceso productivo, no es necesario analizar estas relaciones. En este caso, es suficiente el Análisis del Recorrido para determinar las relaciones entre dichas operaciones. Pero en la mayoría de los casos, esta circunstancia no se da y suele ser práctico incluir las operaciones y los Servicios Auxiliares en la Tabla Relacional o en el Cuadro de Proximidades. Por otra parte, la T.R.A. es un procedimiento interesante porque permite tener en cuenta las opiniones de muchas personas, tanto de los proyectistas como de las personas que posteriormente trabajarán en la planta en diferentes secciones, durante el proceso de caracterización de las relaciones.

110 Diseño de industrias agroalimentarias La primera etapa para establecer la Tabla consiste en identificar las actividades y numerarlas en el documento. Realmente la T.R.A. se hace muy difícil de interpretar cuando se introducen en ella un número excesivo de actividades, los límites prácticos se sitúan en torno a las 40 ó 50 actividades como máximo. Para establecer las relaciones entre actividades hay que tener en cuenta muchos factores pudiendo ser necesario considerar las fuentes de energía, las características del terreno o de las construcciones si son importantes, las orientaciones, las vías de comunicación, etc. Puede ser interesante considerarlas como actividades a introducir en la tabla para poder establecer de esta manera las relaciones de estos factores con el resto de las actividades. Las valoraciones relacionales se pueden establecer de muchas formas, siendo frecuente para ello utilizar datos de diferente naturaleza, como pueden ser los referentes al recorrido de los productos, la opinión de personas relacionadas con la actividad industrial que se va a desarrollar, expresadas a través de encuestas, etc. El proceso para analizar las relaciones entre actividades se puede resumir a través del cuadro recogido en la tabla 3: Tabla 3. Proceso de Análisis de Relaciones para construir la Tabla Relacional de Actividades 1. IDENTIFICAR todas las actividades a estudiar (sean departamentos, secciones, operaciones o características locales) agruparlas en actividades comunes (bajo común acuerdo de todos los responsables), siendo conveniente no sobrepasar las cincuenta actividades por tabla. 2. NUMERAR las actividades en la Tabla Relacional, incluyendo primero las productivas y luego los servicios, pudiendo considerar también aquí elementos fijos como ascensores, salidas de emergencia, etc. 3. DETERMINAR la relación entre cada par de actividades y la motivación correspondiente, llegando a esta decisión a través del conocimiento previo que se tenga de la instalación o servicio, por el flujo de materiales existente, por indicación de los responsables de sección, por la información obtenida mediante encuestas, reuniones, etc. 4. ESTABLECER una T.R.A. a partir de los datos obtenidos y COMPROBAR Y APROBAR la Tabla Relacional, pudiendo reiniciar el proceso si ello fuera preciso.

4. AJUSTE DE LOS PROCEDIMIENTOS DE CLASIFICACIÓN El número de rangos es limitado, por ello el número de relaciones asignado a cada uno debe ser limitado. Quien no ha utilizado este procedimiento de diagrama con frecuencia asigna en demasiados casos la clasificación A. Una buena regla para evitar errores es limitar los porcentajes de clasificaciones totales posibles a: A: 2-5%. E: 3-10%.

Relación entre actividades

111

I: 5-15%. O: 10-25%. U: los restantes. Por ejemplo, si se tienen 20 actividades o zonas de trabajo que están en relación unas con otras, se tendrá un potencial total de 190 pares de relaciones: 20 (20 – 1) n (n – 1) = = 190 2 2 Si se es un buen planificador se tendrá aproximadamente: • 8 relaciones A (190 × 4%). • 13 relaciones E (190 × 7). • Etc. Estos valores se pueden añadir al cuadro del diagrama.

CAPÍTULO VIII

Diagrama relacional de recorridos y/o actividades 1.

INTRODUCCIÓN

Una vez establecida la Tabla Relacional de Actividades gracias al Análisis del Recorrido de los productos, es posible realizar ahora, como resumen de la información recogida hasta el momento, una representación que muestre la secuencia de las actividades y la importancia relativa de la proximidad de cada una de ellas con las demás. Muther denomina al diagrama resultante «Diagrama relacional de recorridos y/o actividades». La sistemática global de distribución en planta, descrita en el capítulo 4, se puede dividir en lo que se podría llamar las tres A de la distribución en planta: • Afinidades (Relaciones). • Áreas. • Ajustes. Las acciones que corresponden a estas tres categorías de tareas se describen en la figura 1, sobre la sistemática establecida por Phillips, cualquier distribución ya sea la planta grande o pequeña implica estos pasos. También se pueden identificar estas acciones en la sistemática definida por Muther, tal como se refleja en la figura 2. Por lo tanto, en estos momentos del desarrollo del diseño de la distribución en planta de una industria agroalimentaria, como paso previo al estudio de las áreas (espacios) será necesario realizar el estudio de las Relaciones entre Actividades y/o la combinación con el Diagrama de Recorrido de los Productos. Para resolver este problema se recurre a la teoría de grafos, problema que aumenta en complejidad a medida que aumenta el número de actividades a distribuir.

114 Diseño de industrias agroalimentarias I. Recogida de datos

IV. Análisis de las necesidades de espacio y configuración

II. Análisis de flujo de materiales

V. Espacio disponible

III. Relaciones cualitativas

VII. Espacio inicial calculado

VI. Análisis y combinación

IX. Diagrama relacional de espacios

VIII. Diagrama relacional

Afinidades

X. Factores influyentes

XI. Alternativas

Áreas Ajustes

XII. Análisis de costes y factores ponderados XII. Planta seleccionada

Figura 1.–Las tres A de la distribución en planta (Sistemática de Phillips).

Las actividades se llevan al grafo en función de los objetivos de proximidad valorados en el Análisis de los Recorridos y/o de la Tabla Relacional de Actividades. • Si el diagrama se obtiene a partir de la Tabla Relacional de Actividades (resultante exclusivamente del estudio de la Relación entre Actividades), se le llama Diagrama Relacional de Actividades.

Diagrama relacional de recorridos y/o actividades

115

• Si el diagrama se obtiene a partir del Análisis de los Recorridos (Diagrama de Recorrido Sencillo, Diagrama Multiproducto o Tabla Matricial) se le llama Diagrama Relacional de Recorridos. • Si el diagrama se obtiene del estudio combinado de las Relaciones entre Actividades y del Análisis de los Recorridos se le llama Diagrama Relacional de Recorridos y Actividades.

Análisis Producto-Cantidad (P-Q)

Definición

Recorrido de los productos

Análisis

Relación entre actividades

Diagrama Relacional de Recorridos y/o Actividades

Espacio disponible

Necesidad de espacio

Diagrama Relacional de Espacios Síntesis

Generación de alternativas Factores influyentes

Limitaciones prácticas

X

Y

Evaluación Evaluación

Z

Afinidades Áreas

Selección

Selección Ajustes

Implementación y seguimiento

Instalación

Figura 2.–Las tres A de la distribución en planta (Sistemática de Muther).

116 Diseño de industrias agroalimentarias

2. RELACIONES BASADAS EN FACTORES DE FLUJO Se dispone hasta ahora de dos tipos de información de relaciones: • Relaciones basadas en flujo de materiales: Diagrama de Recorrido de los Productos. • Relaciones basadas en factores de no flujo: Relación entre Actividades. En algunos casos es interesante combinar estas dos informaciones, para que en la relación de proximidad intervenga el peso del flujo. Para ello el Diagrama de Recorrido se completa con una Tabla Matricial (Desde-A, capítulo sexto, figura 7), en la que se incluye la cantidad de material. Es importante que la cantidad esté en las mismas unidades. Este tipo de tabla permite ver el paso que es más importante desde el punto de vista del flujo. Por lo tanto, habrá que convertir las relaciones de flujo a la convención de vocales que indican la proximidad. Para ello, estos datos se convierten de la siguiente forma: 1. Identificar cada ruta de áreas de actividad desde el origen al destino del movimiento (siempre se pone el número más bajo a la izquierda). 2. Completar una medida común denominador para el flujo total de material (todo el material en ambas direcciones) para cada ruta (o pareja de áreas de actividad). 3. Ordenar, en orden decreciente de magnitud, la magnitud de la intensidad de flujo de cada ruta. 4. Representarlo gráficamente. 5. Dividir el gráfico de barras en puntos de corte lógicos, considerando que A sólo puede representar el 10 % de las rutas más altas. La letra A debe corresponder al menor porcentaje de flujos. Menos parejas A que E, menos parejas E que I, etc. 6. Trazar líneas divisorias para indicar el rango correspondiente a cada letra. Se tendrá así por tanto transformados los flujos en A, E, etc., con lo cual se pueden combinar con las proximidades indicadas por la Relación entre Actividades. En la tabla 1 se incluye la convención de los símbolos y colores para representar las intensidades de flujo. En dicha tabla se aprecia que se asignan valores a las vocales indicativas de la proximidad, de lo cual se hablará más adelante. Tabla 1. Convención de vocales y símbolos en los diagramas de intensidades de flujo Vocal

Valor

N.° de líneas

Intensidad de flujo de material

Color

A E

4 3

//// ///

Flujo anormalmente alto Flujo especialmente alto

T O U X

2 1 0 -1,-2,-3,?

// /

Flujo importante Flujo ordinario Flujo no importante No deseable

Rojo NaranjaAmarillo Verde Azul

\/\/\/\/\/\

Marrón

Diagrama relacional de recorridos y/o actividades

117

En la figura 3 se indica la forma de transformar las relaciones de flujo en relaciones de proximidad según las correspondientes vocales. Par de activid.

Movimientos por día 0

20

40

60

80

100 A

E

I

O

Figura 3.–Transformación de las relaciones de flujo en relaciones de proximidad.

3.

COMBINACIÓN DE RELACIONES DE FLUJO Y DE NO FLUJO

Para conseguir la combinación de los dos tipos de factores analizados, se transforman en primer lugar las relaciones de flujo en la proximidad indicada por las vocales, se confecciona después la Tabla Relacional de Actividades, y a partir de estas dos informaciones hay que obtener la relación de proximidad combinación de todos los factores. En la figura 4 se resume la forma de proceder, que debe ser recomendada en el 60-70% de los proyectos. Al realizar la combinación de estos diferentes factores, se puede asignar un peso distinto a cada uno de ellos, en el caso de que los factores de flujo se consideren más importantes que los de no flujo, o viceversa. La tabla 2 y la figura 5 muestran un ejemplo. En esta particular combinación, el peso de los factores de flujo se considera dos veces más importante que el de los de no flujo, se deben tomar siempre valores enteros. En la tabla 2, en la primera columna aparece la lista de cada pareja de actividades, la segunda columna muestra la intensidad de flujo de los materiales asignado a cada par de actividades, en la tercera columna aparecen los valores convencionales estipulados para cada vocal y en la cuarta columna, se muestra el peso del flujo

118 Diseño de industrias agroalimentarias de materiales multiplicado por dos, que es el factor de ponderación elegido en este caso. Las columnas quinta y sexta corresponden a los factores de no flujo (relación entre actividades) y la columna séptima es el resultado de la combinación de los dos tipos de factores, con ponderación de los debidos al flujo de materiales.

100

Flujo de materiales 200 300

400

500

1-3 3-6 2-7 4-6 5-6

A E

I

+

1

1

2 3

2

4 5

3

6 7

4

8 9

5

10 11

6 7 8 9 10 11

= Par de Actividad

Vocales combinadas

1-3 3-6 2-7 4-6 5-6

A E E

Figura 4.–Combinación de relaciones de flujo y de no flujo.

Diagrama relacional de recorridos y/o actividades

119

Tabla 2. Combinación de factores con ponderación Par de actividades

Intensidad de flujo de materiales

2-5 3-11 5-7 7-9 2-4 3-4 4-9 2-3

E O U A A E I I

Valores Factor de por ponderación convención (2)

3 1 – 4 4 3 2 2

Relación de no flujo

Valores por convención

Combinación

– E – I E O – A

– 3 – 2 3 1 – 4

6 5 – 10 11 7 4 8

6 2 – 8 8 6 4 4

Actividades 11

2-4 10

7-9 8

2-3 7

3-4

E

6

2-5 5

3-11 4-9

A

4 I

Figura 5.–Diagrama combinado de los dos tipos de factores.

El mismo método de combinación de factores se puede utilizar cuando se desea tener en cuenta otro tipo de factores, como por ejemplo las posibilidades de expansión.

4.

DIAGRAMA RELACIONAL DE RECORRIDOS Y/O ACTIVIDADES

El título de este diagrama incluye los nombres de la información utilizada para construir el diagrama combinado, quizá la denominación más correcta sería Diagrama de Relaciones. Hasta ahora se ha completado el análisis del flujo de materiales y de las relaciones entre actividades y, tal como se ha descrito en el apartado anterior, se ha obtenido un diagrama combinado de las relaciones de los dos tipos de factores. Es necesario, por tanto, conseguir una representación gráfica, una

120 Diseño de industrias agroalimentarias «visualización» de estas últimas relaciones. Para ello se recurre a la teoría de grafos, como se ha indicado al principio de este capítulo. Para el trazado del diagrama se requieren dos puntos esenciales: • Un conjunto adecuado y sencillo de símbolos para identificar cualquier actividad (nodos). • Un método cualquiera que permita indicar la proximidad relativa de las actividades y/o la dirección y la intensidad relativa del recorrido de los productos (aristas o lados). Los símbolos que se utilizan son los mismos que se definieron para realizar el Diagrama de Recorridos (figura 2, capítulo 6), añadiendo dos nuevos, puesto que ahora se integran también los Medios Auxiliares de Producción. En la representación gráfica, para unir o enlazar cada pareja de actividades, y reflejar así la proximidad entre ambas, se utiliza un número determinado de trazos convencionales o una línea coloreada, que aparecen en la tabla 1. En la figura 6 se muestra mediante grafos y líneas, la representación para indicar relación de proximidad entre dos actividades. El número de líneas indica la intensidad de la relación o el grado de proximidad deseado. En un diagrama confeccionado perfectamente, todas las conexiones de relación A deben tener la misma longitud, menor que la de las otras relaciones; todas las conexiones de relación E deben tener también la misma longitud, entre 11/2 y 2 veces la longitud de las conexiones A, pero más corta que el resto de relaciones; lo mismo puede decirse para las conexiones de relación I, que serán de longitud 11/2 y 2 veces la longitud de las conexiones E, pero más corta que la longitud de las relaciones O, U y X. Normalmente, para simplificar el diagrama cuando hay muchas actividades no se representan las conexiones de relación O. Para identificar cada una de las actividades se les asigna una cifra, que se inscribe en el símbolo correspondiente a dicha actividad. A

E

I

Figura 6.–Líneas de conexión de las actividades en función de la intensidad.

Diagrama relacional de recorridos y/o actividades

121

Para el trazado del diagrama, usualmente se hace un listado, en orden descendiente de importancia, de las diferentes parejas de actividades, tal como aparece en la tabla 3. Para confeccionar el diagrama, se dibujan primero las actividades con relación A, especificando la cifra correspondiente a cada actividad, y se unen con cuatro líneas; cuando se han dibujado ya las uniones del tipo A, se añaden las uniones que siguen a continuación en orden de importancia, o sea las E, después las I, y así sucesivamente, hasta las X. Se puede optar también por añadir las relaciones de tipo X, antes que las I.

Tabla 3. Agrupación de actividades según intensidad de proximidad

1-2 3-6 4-6 7-8 8-9 9-11 10-13

A A A A A A A Total = 7

1-7 1-13 2-3 2-7 2-8 3-4 3-7 4-5 5-6 5-8 5-9 6-7 6-8 6-9 10-12 11-12 12-16 14-15

E E E E E E E E E E E E E E E E E E Total = 18

1-3 1-9 1-12 1-14 3-8 4-7 4-9 5-7 5-15 7-15 8-10 8-10 11-16 12-15 13-16

I I I I I I I I I I I I I I I Total = 15

1-4 4-14 4-15

X X X Total = 3

122 Diseño de industrias agroalimentarias Los grafos de este diagrama, que corresponden a las diferentes actividades de la industria, son todos del mismo tamaño, pero también, si se ha realizado ya el estudio del espacio que requiere cada actividad, pueden ser de diferente tamaño en función del espacio elegido (figuras 7 y 8). Asimismo, se pueden sustituir las esferas de los grafos por el símbolo normalizado correspondiente al tipo de actividad de que se trate.

5 8

9 2

7 1

4

Figura 7.–Diagrama de grafos con el mismo tamaño para todas las actividades.

2 8

5 9 7

1 3

Figura 8.–Diagrama de grafos con tamaño proporcional al espacio necesario para cada actividad.

CAPÍTULO IX

Necesidades y disponibilidad de espacios. Diagrama relacional de espacios 1. INTRODUCCIÓN El hecho de no haber tenido en cuenta los espacios hasta ahora, no quiere decir que el cálculo de los espacios debe esperar a que las actividades ya figuren en el diagrama. Por otra parte, tal como se ha visto, las dos primeras fases de la implantación, no son independientes; la localización no adquiere carácter definitivo hasta que no se desarrolla, al menos en parte, la implantación del conjunto. Realmente para decidir la localización, se ha de conocer cuales son las necesidades de espacio, si bien, a veces, es suficiente con tener cierta aproximación. No obstante, este punto es delicado dado que el espacio es un recurso escaso, y por otra parte afinar demasiado sería perjudicial porque limitaría la flexibilidad de la implantación todavía no desarrollada totalmente. Además los continuos cambios (tecnológicos, en los productos, en la demanda, etc.) obligan a prever posibles expansiones. En este capítulo se abordan las fases finales de la sistemática de distribución en planta relativas al espacio, tanto en lo que se refiere al cálculo de las necesidades de la planta que se está diseñando, como a la superficie disponible, datos necesarios para la confección del diagrama relacional de espacios, así como a los factores que influyen y a las limitaciones prácticas.

2. DETERMINACIÓN DE ESPACIOS Para la determinación de los espacios, es necesario conocer como punto de partida la capacidad de producción del sistema, cuestión nada trivial en la que

124 Diseño de industrias agroalimentarias interviene la previsión del mercado, entre otros factores. En algunos casos, la superficie necesaria depende de las reglas de gestión que se prevé aplicar, las cuales, en general, estarán condicionadas por el sistema de información disponible. Por ejemplo, el espacio requerido por el artículo en un almacén depende del tipo de gestión de los stocks, un sistema J.I.T. (Just In Time) tendrá unos requerimientos de espacio distintos, menores, que los de un sistema tradicional. Por otra parte, influye también en la determinación de los espacios el tipo de distribución elegida. No es lo mismo preparar la implantación para una distribución por producto que por secciones. Es por esta razón que muchas veces se hace necesario tratar los sistemas organizativos de la producción junto con los de distribución en planta. En cualquier caso se cometen dos errores frecuentes en la fase de determinación de espacios: equivocarse en la estimación del espacio requerido por una actividad u olvidar alguna actividad. Para evitar esto último, a continuación se detallan una serie de actividades no directamente involucradas en el sistema productivo (Medios Auxiliares de Producción) que deben ser tenidas en cuenta a la hora de determinar los espacios necesarios: • Almacenes de materias primas. • Obras en curso. • Almacenes de productos terminados. • Pasillos. • Recepción y expedición. • Almacenes para los equipos móviles de manutención. • Almacenes de herramientas. • Mantenimiento. • Embalaje. • Mandos. • Inspección y control de calidad. • Instalaciones médicas y botiquín. • Comedores. • Aseos y vestuarios. • Oficinas. • Aparcamientos para empleados y visitas. • Aparcamientos para vehículos de transporte y muelles de recepción y expedición. • Almacén de materiales fungibles y varios. Antes de pasar a detallar los diferentes métodos que se pueden utilizar para abordar el problema, es preciso indicar que, como punto de partida, será necesario elaborar un inventario lo más completo posible de las máquinas y las instalaciones, si bien hay que recordar que en realidad no hace falta que sea totalmente preciso hasta la fase de «detalle». Para ello se pueden utilizar las fichas de datos en las que se incluye información acerca de las dimensiones de los equipos a inventariar.

Necesidades y disponibilidad de espacios. Diagrama relacional de espacios

125

Entre las alternativas existentes para la determinación de espacios, no se puede hablar de un procedimiento ideal o general, cada uno será recomendable para un caso concreto, la elección depende del nivel de detalle al que se realice el estudio, así como de la información de que se disponga y de la experiencia del proyectista, siendo conveniente la utilización de más de un procedimiento para validar correctamente la solución adoptada. Los procedimientos que se pueden utilizar para la determinación de los espacios necesarios son los siguientes: • La implantación aproximada. • La tendencia de los ratios. • Las normas de espacio. • El cálculo. • La conversión. 2.1. LA IMPLANTACIÓN APROXIMADA Este método utiliza croquis a escala o plantillas de los elementos productivos para determinar los espacios necesarios para las diferentes actividades, situándolas en distintas posiciones hasta alcanzar una disposición satisfactoria a partir de la cual es posible estimar el espacio total necesario. Cuando se utiliza este método no es necesario entrar en detalles y casi lo más importante es centrarse en la disposición de los equipos industriales, incluidos los sistemas de mantenimiento. Ciertamente, la disposición final puede no corresponderse con la manejada en este momento, pero este sistema puede ser suficiente para determinar las necesidades de espacio en esta fase de la implantación (implantación de conjunto). 2.2. LA TENDENCIA DE LOS RATIOS Este método es válido sólo para evaluar las necesidades generales de espacio, siendo el menos preciso de todos. Normalmente cuanto más simplificado sea el método utilizado, menos preciso será. El método se basa en la aplicación de coeficientes que no son más que ratios entre alguna magnitud característica del sistema productivo (por ejemplo: número de trabajadores por turno, número de unidades a producir, etc.) y la superficie necesaria. Estos coeficientes no tienen por qué mantenerse estables a lo largo del tiempo, por lo que será necesario prever su evolución en caso de que sea necesario. 2.3. LAS NORMAS DE ESPACIO La utilización de normas suele dar lugar a una mayor precisión en la estimación de las superficies que el método anterior (m2 para un determinado

126 Diseño de industrias agroalimentarias equipo y modelo específico, etc.), pero no puede decirse que sea un método preciso. La diferencia entre los ratios y las normas radica en la mayor precisión en la estimación de estas últimas. La estimación de la superficie por medio de estas normas se obtiene sumando todas las superficies correspondientes a los diferentes elementos del sistema productivo y multiplicarlas después por coeficientes que permitan tener en cuenta ciertos aspectos no tenidos en cuenta anteriormente como por ejemplo los pasillos. Una norma bastante generalizada consiste en calcular la superficie necesaria para cada equipo existente en cada área, es decir longitud y anchura, añadiendo 60 cm en los lados que se vayan a situar operarios y 45 cm para limpiezas y reglajes, en los lados en que no vayan a trabajar operarios. Se suman los valores así obtenidos para todos los equipos situados en cada área y se multiplican por un coeficiente basado en las necesidades previstas para vías de acceso y servicios; este coeficiente varía desde 1,3 para planteamientos normales hasta 1,8 cuando los movimientos y stocks de materiales son de cierta importancia. Se obtiene así la superficie necesaria para cada área, la suma de las superficies así calculadas para todas las áreas será la superficie total de la planta, a la que habrá que añadir la superficie necesaria para vías de acceso en general (pasillos, escaleras, …). Por ejemplo, se supone que una de las áreas en que se ha descompuesto el proceso de fabricación de tomate cubeteado (figura 6 del capítulo 3) es recepción de la materia prima en bins de plástico de 300 kg, donde se pesan, se descarga la materia prima en volteadores de cajones sobre pila de lavado y después se procede al lavado y deshojado en pila de agua y con duchas a presión en elevador de cangilones. En este caso habrá que considerar la superficie necesaria para almacenar los bins que llegan cada jornada de trabajo más la ocupada por los equipos incluidos en el área citada que serán: • Báscula. • Volteador de cajones. • Balsa de agua. • Elevador de cangilones. La estimación de la superficie destinada al almacenamiento de los bins se hará en función de la entrada diaria, las dimensiones de los bins y la altura de apilado. A esta superficie habrá que añadir la superficie destinada a los equipos. En la figura 1 se presenta la estimación de la superficie necesaria para la báscula. Se calcula de la misma forma la superficie necesaria para los equipos citados, se suman todas estas superficies más la estimada para el almacenamiento de los bins y el valor de esta superficie total se multiplica por un coeficiente, que en este caso se considera que en la zona hay una movilidad alta por lo que se toma un valor de 1,8; el resultado será la superficie necesaria para el área considerada.

Necesidades y disponibilidad de espacios. Diagrama relacional de espacios

127

Báscula 0,45 m 0,60 m

0,45 m

Superficie necesaria: S = (1,2 + 0,60 + 0,45 ) · (1 + 0,45 + 0,45) = 4,275 m2

1m

0,45 m 1,2 m

Figura 1.–Cálculo de la superficie necesaria para un equipo.

Se supone ahora otro ejemplo, el caso de almacenamiento en cámara frigorífica de un producto en pallets, se pretende conservar la producción de cuatro días. En este caso se calcula la superficie necesaria para la producción de un día, en función de esta producción, de la dimensión de los pallets (longitud y anchura) y la altura de apilado, teniendo en cuenta la altura de carga de cada pallet (figura 2). 0,60 m

0,60 m

Día i

3m

Día i+1

5m

1m

Día i+2

1m

Día i+3 0,60 m

0,75 m 0,60 m

Figura 2.–Cálculo de la superficie necesaria para una cámara frigorífica.

Se calcula la superficie necesaria según la figura 2 y en este caso se considera un coeficiente de movilidad de 1,0, puesto que los pasillos ya se han considerado al estimar la superficie de la cámara. 2.4. EL CÁLCULO Es el método más preciso, implica el fraccionamiento de cada sector o actividad en sub-sectores y elementos de la superficie total.

128 Diseño de industrias agroalimentarias Se trata de determinar, por una parte, el número de elementos necesarios –equipos, instalaciones, etc.– en base a la previsión realizada y, por otra, el espacio ocupado por cada uno de esos elementos. En la determinación del número de elementos, el número de equipos iguales por ejemplo, se necesita conocer el volumen de producción en un periodo de tiempo determinado y el ritmo productivo medio que puede alcanzar el equipo. Para determinar el número de equipos necesarios hay que tener en cuenta una serie de precauciones: • El ritmo productivo no se mantiene siempre al 100%. • Es preciso prever las esperas, ya sean fijas o accidentales, si no se han incluido en la estimación de los tiempos de producción. • Hay que incluir los tiempos muertos debidos a reparaciones, mantenimiento, etc. • Hay que tener en cuenta las puntas de producción previstas en los estudios de mercado y decidir si interesa tener maquinaria que pueda absorber ese volumen máximo previsto, o aumentar almacenes y, por lo tanto, los stocks, etc. La estimación de los espacios necesarios se hace teniendo en cuenta las denominadas superficies estática, de gravitación y evolución. • La superficie estática (Ss) es la que corresponde a los equipos, instalaciones, etc. • La superficie de gravitación (Sg) es la superficie ocupada alrededor de los puestos de trabajo por el obrero y por el material acopiado para las operaciones en curso. Se obtiene multiplicando la superficie estática por el número de lados a partir de los cuales debe ser utilizado el equipo. Sg = Ss · N La superficie de evolución (Se) es la superficie que hay que reservar entre los puestos de trabajo para los desplazamientos del personal y el mantenimiento. Se = (Ss + Sg) · K siendo K un coeficiente que puede variar entre 0,05 y 3. Se calcula como una relación entre las dimensiones de los hombres u objetos desplazados, por una parte y el doble de las cotas medias de las máquinas entre las cuales se desenvuelven éstos. Para la determinación de espacios de los almacenes, hay que asignar a los stocks solo la superficie estática y la de evolución. Normalmente, la superficie ocupada por los materiales acopiados junto a un puesto de trabajo para la operación en curso no da lugar a una asignación complementaria, ya que está comprendida en las superficies de gravitación y evolución. No obstante, si este

Necesidades y disponibilidad de espacios. Diagrama relacional de espacios

129

acopio ocupa una superficie muy grande, conviene aumentar la superficie asignada al puesto de trabajo, calculando aparte, como si se tratara de un almacenamiento, la superficie necesaria para este aprovisionamiento. 2.5. LA CONVERSIÓN Este método se conoce también como Extrapolación, sirve para resolver problemas de redistribución de plantas, pero también se puede aplicar a proyectos nuevos. Para llevarlo a cabo, lo mejor es seguir un procedimiento ordenado, utilizando una hoja de cálculo por ejemplo; en la primera columna se detallan las actividades, en la siguiente los espacios ocupados por cada una de ellas actualmente y en la siguiente el espacio que se considera necesario para llevar a cabo el proceso correctamente, a continuación se modifican los espacios necesarios para cada actividad aumentándolos o disminuyéndolos de acuerdo con los planes de ampliación o de recesión. La última fase consiste en comparar las necesidades con las disponibilidades para realizar los reajustes pertinentes, aunque esto corresponde a la fase siguiente de la S.L.P. En el caso de una planta nueva, los datos iniciales se toman de otros proyectos. Este método suele ser práctico cuando se quiere realizar un proyecto con rapidez o cuando no se requiere demasiada precisión en la determinación de los espacios. No es extraño utilizar el método de cálculo para las necesidades de espacio en los sectores de producción y el método de conversión para los almacenes y servicios anexos. En resumen, el procedimiento para determinar los requerimientos de espacio se presentan en la tabla 1. Tabla 1. Procedimiento para determinar los espacios 1. Identificar las actividades implicadas, usando la misma numeración y terminología de los diagramas anteriores. 2. Identificar la maquinaria y equipos implicados o al menos el tipo general de maquinaria y equipos tanto de operación como auxiliares. 3. Determinar para cada actividad productiva: a) Los requerimientos por área, basados sobre los factores P, Q y R, y los tiempos de operación implicados. b) La naturaleza o condición del espacio requerido para cada área productiva. 4. Determinar para las actividades no productivas: a) Los requerimientos por área, basados sobre los factores P, Q y R, y los tiempos de operación implicados. b) La naturaleza o condición del espacio requerido para cada área no productiva. 5. Recopilar la cantidad y condición de espacio requerido y comparar este espacio con el disponible o posiblemente disponible 6. Ajustar y refinar si es necesario.

130 Diseño de industrias agroalimentarias

3. DISPONIBILIDAD DE ESPACIOS Una vez determinadas las necesidades de espacio para cada actividad se debe confrontar este resultado con las disponibilidades reales. Cuando se está ante un problema en el que las edificaciones van a realizarse de acuerdo con la implantación propuesta, uno de los inconvenientes más graves que puede existir es que haya una limitación en cuanto al espacio global disponible, por razones económicas. Además, si se ha fijado ya el emplazamiento, el solar en el que se ubicará la planta, su forma y las normas de tipo urbanístico a las que se encuentre sometido pueden determinar no sólo la superficie máxima de que puede disponerse, sino también la fragmentación de la misma (por ejemplo, en diversas plantas), lo que condicionará fuertemente la implantación. Por supuesto, todo esto será más acusado cuando estén fijadas previamente las edificaciones en las que debe implantarse la actividad industrial. Así, si las necesidades no casan con las disponibilidades, deberá procederse a un ajuste ente ambas, reformando o ampliando las edificaciones o modificando (normalmente reduciendo) los valores de los espacios asignados a cada actividad durante la planificación de la implantación. Si las necesidades son superiores a las disponibilidades, es preciso reducir las primeras. Como norma general, esta reducción no debe hacerse por una simple proporcionalidad entre todos los sectores que intervienen, es preferible reducir las necesidades allí donde pueda realmente hacerse con el mínimo perjuicio total para la empresa. Es decir, es necesario valorar y clasificar cada uno de los sectores para poder determinar cuales pueden ser reducidos.

4. DIAGRAMA RELACIONAL DE ESPACIOS El Diagrama Relacional de Espacios, fase siguiente de la Sistemática de Distribución en Planta, se diferencia del Diagrama Relacional de Recorridos y/o Actividades en que los símbolos representativos de las actividades se dibujan a escala, de manera que la superficie asignada a cada símbolo será proporcional a la que realmente se necesita. Las superficies asignadas a las actividades pueden tener incluso las formas que éstas requieren. Si las edificaciones ya existen, se pueden utilizar planos a escala para realizar el diagrama, intentando ajustar las actividades en dichos planos. Si existen restricciones (pilares, huecos de escaleras, ascensores, etc.) éstos pueden indicarse en los planos para contar con ellos desde este momento. En la figura 3 aparece un ejemplo de Diagrama Relacional de Espacios. En la figura 4 se representa también el Diagrama Relacional de Espacios, pero en ella se incluye una forma de pasar de este diagrama a una opción de

Necesidades y disponibilidad de espacios. Diagrama relacional de espacios

10

11 4 9

7

8 5 2

3 6 1

Figura 3.–Diagrama Relacional de Espacios. 105 m

7 6 8

9

5 75 m 3 1

4

2

2,4 m 6

3

75 m

4

28,2 m

Figura 4.–Diagrama Relacional de Espacios.

131

132 Diseño de industrias agroalimentarias distribución en planta. En dicho ejemplo las necesidades de espacio de cada área son: 1. 557 m2 6. 622 m2 2. 883 m2 7. 1.486 m2 2 3. 836 m 8. 465 m2 2 4. 520 m 9. 994 m2 2 5. 790 m Se sustrae el espacio correspondiente a los pasillos del correspondiente a cada actividad, si se supone un pasillo de 2,4 m de ancho, habrá que restar del total de pared disponible 75 – (2 · 2,4) = 70,2 m. Se divide el área de las tres actividades por 70,2, es decir, 1978/70,2 = 28,18 m. Para la obtención de un diagrama relacional más racional y de mejor interpretación se recurre al diseño modular, es decir se definen módulos de longitud determinada, por ejemplo 8M = 8 metros, aunque también se utilizan submódulos 4M = 4 metros, 2M = 2 metros y 1M = 1 metro. De esta forma se intenta llegar a superficies de dimensiones proporcionales, con lo cual se podrá obtener un diseño muy cercano al definitivo. El Diagrama Relacional de Espacios se ha de concebir como un instrumento que es el punto de partida para generar un conjunto de distribuciones y no como la representación esquemática de una distribución concreta. Las soluciones alternativas se pueden obtener dotando de movilidad a las diferentes actividades, para lo que puede ser recomendable utilizar maquetas o cartulinas a escala. Ahora bien, el instrumento idóneo para realizar esta actividad es el ordenador, proporcionando una manera rápida y eficaz de generar y evaluar diferentes alternativas.

5. FACTORES INFLUYENTES Una vez construido el Diagrama Relacional de Espacios, continuando con la Sistemática de Distribución en Planta, se está en condiciones de poder crear un conjunto de soluciones alternativas al problema planteado. Cuando se planifica una implantación, el primer paso es conseguir una implantación ideal o teórica. Tanto para conseguir esa distribución ideal como para, posteriormente, transformarla en una que sea práctica, es necesario tener en cuenta una serie de factores que tienen influencia sobre la misma. Los factores que afectan a la implantación ya se han descrito en el apartado 4 del capítulo cuarto, son los siguientes: 1. Factor material. 2. Factor maquinaria. 3. Factor hombre. 4. Factor movimiento.

Necesidades y disponibilidad de espacios. Diagrama relacional de espacios

133

5. Factor espera. 6. Factor servicio. 7. Factor edificio. 8. Factor cambio. Algunos de ellos pueden haber sido incluidos en la Tabla Relacional de Actividades o en el Análisis de Recorridos, pero otros pueden haber sido pasados por alto, por haber sido considerados poco importantes para establecer el Diagrama Relacional de Espacios. No obstante, el hecho de que no se hayan tenido en cuenta para la elaboración del citado Diagrama, no quiere decir que no sean influyentes e incluso determinantes a la hora de adoptar la disposición final, y es en este momento cuando deben ser contemplados. Por ejemplo, el régimen de vientos dominantes (factor del entorno exterior) puede no haber sido tenido en cuenta hasta el momento, pero puede ser determinante a la hora de fijar la orientación final del edificio, y es ahora, al generar las diversas alternativas, cuando debe ser previsto. Cada proyecto tendrá su propia serie de factores específicos, algunos de ellos incluso tan importantes como para justificar un estudio detallado de los mismos; otros factores, en cambio, carecerán de importancia y seguirán siendo pasados por alto. El proceso de análisis de los factores, se debe abordar realizando un estudio lo más exhaustivo y detallado que sea posible; para ello se puede recurrir a la bibliografía, buscando la solución aportada a problemas similares y/o visitando instalaciones en las que se desarrolle la misma actividad industrial. De cualquier forma hay que insistir en que, llegado a este punto, lo más interesante es centrarse en aquellos factores a los que se ha prestado relativamente poca importancia hasta el momento, destacando de forma particular: • Los sistemas de manutención o transporte. • Los almacenes. • El entorno exterior e interior (que pueden influir en la orientación de las edificaciones y en la disposición interior de los elementos respectivamente). • Las características de las edificaciones (dimensiones, alturas, etc.). • Y en general, todos aquellos factores que hayan sido considerados irrelevantes hasta el momento. Como se acaba de indicar, los factores que afectan a la implantación se describieron en el capítulo cuarto, no obstante se resumen a continuación las consideraciones sobre cada factor, a tener en cuenta a la hora de planificar una implantación. 5.1. FACTOR MATERIAL En el capítulo cuarto se indicaron los elementos o particularidades que incluye este factor: materias primas, material en curso, productos acabados,

134 Diseño de industrias agroalimentarias material saliente o embalado, etc., por lo que no se vuelve a insistir aquí. Las consideraciones a tener en cuenta sobre el factor material, el más importante de la implantación, son principalmente: 1. Características físico-químicas de los materiales, que pueden requerir algún cuidado especial durante el proceso productivo. 2. Cantidad y variedad de materiales y productos que se van a producir, en otras palabras, volumen de producción. Una buena distribución deberá estar proyectada para poder hacer frente a posibles variaciones en el volumen de producción, que deberán preverse mediante los oportunos estudios de mercado. 3. Materiales, componentes y secuencia de las operaciones. El organigrama del proceso es fundamental para poder llevar a cabo la implantación, cualquier cambio en la secuencia puede hacer variar la distribución adoptada. 4. Proyecto y especificaciones del producto. Las especificaciones deben ser coherentes con la legislación vigente y estar actualizadas. El uso de planos no adecuados puede llevar a grandes retrasos, además, el proyecto deberá estar enfocado hacia la producción, es decir, deberá proyectarse de manera que sea posible la fabricación posterior del producto. 5.2. FACTOR MAQUINARIA Tras el producto o material, la maquinaria es el siguiente en orden de importancia. Es imprescindible tener información sobre la maquinaria para poder ordenarla de una forma adecuada. El factor maquinaria incluye: la maquinaria de producción, el equipo de proceso o de tratamiento, la maquinaria utilizada en las instalaciones auxiliares de la producción (eléctrica, gas...), etc. Las consideraciones que en este caso hay que tener en cuenta son las siguientes: 1. Proceso o método seguido. Los métodos de producción seguidos son el núcleo de la distribución física, puesto que determinan el equipo y la maquinaria a utilizar, cuya disposición, a su vez, debe ordenarse. 2. Maquinaria. Hay que conocer el número de máquinas y sus características. 3. Utilización de la maquinaria. Una buena distribución debe permitir el uso de las máquinas en su completa capacidad. 4. Requerimientos de la maquinaria y del proceso como consecuencia de su funcionamiento. Es necesario conocer las necesidades de mantenimiento de la maquinaria así como de las instalaciones necesarias para su funcionamiento (instalaciones auxiliares). 5.3. FACTOR HOMBRE Como factor de producción, el hombre es, en general, mucho más flexible

Necesidades y disponibilidad de espacios. Diagrama relacional de espacios

135

que cualquier material o maquinaria, pero es un error pensar que, por esta razón, el hombre puede estar cambiando de un lado para otro y por lo tanto no tenerlo en cuenta a la hora de realizar una implantación. El factor hombre engloba: la mano de obra directa, los jefes de equipo, sección, servicio, directivos, encargados, capataces, etc., todo el grupo de mano de obra indirecta, es decir manipuladores de material, estibadores, controladores, personal de mantenimiento, personal de oficina, de limpieza, conserjes… Las consideraciones que hay que tener en cuenta son: 1. Consideraciones de seguridad e higiene en el trabajo. Deben existir las condiciones adecuadas para que el puesto de trabajo del operario sea digno y repercuta de manera óptima en su rendimiento. 2. Necesidades de mano de obra. Siendo necesario determinar no sólo la cantidad, sino también la cualificación o especialización necesaria para la misma en función del tipo de trabajo a realizar. 3. Utilización del hombre. La buena distribución del puesto de trabajo es una cuestión que se trata en el «layout» de detalle, pero es necesario estudiar los movimientos de cada operario a través del espacio y el tiempo. 4. Otras consideraciones, como factores psicológicos… 5.4. FACTOR MOVIMIENTO El movimiento de, al menos, uno de los tres elementos básicos de la producción (materiales, máquinas y operarios) es esencial para llevar a cabo el proceso productivo. Generalmente se trata del material, tal como señala Muther, el manejo de materiales puede llegar a ser responsable del 90% de los accidentes industriales, del 80% de los costes de mano de obra y de gran cantidad de daños sobre el producto, entre otros muchos inconvenientes. La distribución y el manejo de materiales están estrechamente unidos, cualquier estudio sobre los sistemas de manejo debe estar relacionado con el estudio de la distribución. El mero movimiento del material no cambia las formas o características de éste ni le añade otros elementos o ventajas, en este sentido, no es productivo; por lo que se debe procurar disminuir al máximo este manejo. Dentro del factor movimiento se engloba el estudio de los sistemas de transporte interno, que son los que permiten el movimiento del material, los operarios o la maquinaria; es decir, transportadores, rampas, carretillas manuales o autopropulsadas, grúas,… así como todo utillaje o equipo que sea necesario para llevar a cabo dicho transporte, tanques, cubetas, bidones, recipientes, sistemas de fijación, etc. Las principales consideraciones que hay que tener en cuenta en el estudio del movimiento son las siguientes: 1. Patrón o modelo de circulación. Estudiado a partir del proceso del material, entrada, operaciones, servicios e instalaciones auxiliares,

136 Diseño de industrias agroalimentarias salida, movimiento de los materiales, máquinas u hombres… 2. Reducción del manejo innecesario y antieconómico. Cada operación debe acabar justo donde comienza la siguiente, o por lo menos dejar el material en posición que permita su accesibilidad para el siguiente operario. 3. Manejo combinado. Estudiar la posibilidad de que el equipo de manejo sirva como recipiente o incluso como mesa de trabajo. 4. Espacio para el movimiento. Prever el espacio necesario para que el movimiento se pueda llevar a cabo sin interrupciones. 5. Análisis de los métodos de manejo. Debe quedar claramente especificada la técnica de manejo que se va a utilizar, tras estudiar el tipo de medio que se va a trasladar y las operaciones que se van a desarrollar. 6. Equipo de manejo. Deben quedar completamente definidas las características y capacidad de los sistemas utilizados. 5.5. FACTOR ESPERA El objetivo es encontrar un modo de circulación fluida, para el material que se transporta a través de la planta, siempre en progreso hacia el acabado del producto. Cuando el material deba esperar para pasar a la operación siguiente, lo hará en un área determinada y de una forma organizada. Cuando esa zona de espera se sitúa en un área determinada y su misión es exclusivamente guardar el material, a esa zona se le llama almacén. Cuando la espera se produce en la misma área de producción, aguardando a ser trasladado de una operación a la siguiente, entonces se le llama demora o espera. Se incluye dentro de este factor el estudio de las áreas de recepción, almacenes de material en general, productos en curso o elementos auxiliares, materiales de embalaje, etc. En el estudio, las consideraciones que habrá que tener en cuenta son las siguientes: 1. Situación de los puntos de almacenamiento o espera. 2. Espacio necesario para cada punto de espera. 3. Método seguido para el almacenamiento, forma de organizarlo. 4. Dispositivos de seguridad y equipos destinados al almacenamiento o espera. 5.6. FACTOR SERVICIO La palabra servicio tiene muchos significados en la industria. Por lo que a la distribución se refiere, los servicios de una planta son los Medios Auxiliares de Producción, los servicios por lo tanto, mantienen y conservan en actividad a los operarios, el material y la maquinaria. Entre los servicios hay que destacar, servicios relativos al personal (vías de

Necesidades y disponibilidad de espacios. Diagrama relacional de espacios

137

acceso, instalaciones de uso personal, oficinas, climatización…), material (control de calidad, de la producción, de rechazos…) y maquinaria (mantenimiento, instalaciones de vapor, agua…). 5.7. FACTOR EDIFICIO Tanto si se planea una distribución para una planta completamente nueva o para un edificio ya existente, como si se reordena o ajusta una distribución vigente, se debe conceder al edificio la importancia que en realidad tiene. Si el edificio ya existe, éste se transforma directamente en una serie de inconvenientes para el diseñador, por su misma cualidad de permanencia, el edificio crea una cierta rigidez en la distribución. Los efectos o particularidades del factor edificio que con mayor frecuencia intervienen en el problema de la implantación son: forma, tamaño y número de plantas si el edificio ya existe; posibilidad de diseñar el edificio a través de algún sistema modular que permita hacerlo útil para otros fines si fuera necesario; sótanos, altillos, ventanas, pasillos, suelos, ascensores… 5.8. FACTOR CAMBIO Las condiciones de trabajo de un proceso productivo varían frecuentemente (por multitud de motivos) y estos cambios afectan a la distribución en mayor o menor grado. El cambio es una parte básica de todo concepto de mejora y su frecuencia y rapidez se van haciendo mayores cada día. Este es el momento de considerar cuantas consideraciones se estimen oportunas sobre la flexibilidad de la distribución requerida por el sistema productivo.

6. LIMITACIONES PRÁCTICAS A medida que se van estudiando los diferentes factores de influencia, la práctica demuestra que van apareciendo nuevas ideas para disponer el espacio, sin embargo, cada una de estas ideas debe ser confrontada con sus propias limitaciones prácticas, última fase de la Sistemática de Distribución en Planta antes de la generación de alternativas. Por ejemplo, pudiera haberse previsto un sistema de manutención altamente automatizado y sincronizado que posteriormente deba ser rechazado por cuestiones económicas. Se está pasando, por tanto, de la distribución teórica a la práctica, al tener en cuenta esta serie de limitaciones. A medida que se van estudiando y confrontando las diferentes limitaciones prácticas, el número de alternativas que es posible generar a partir del Diagrama Relacional de Actividades va disminuyendo, como consecuencia de que va aumentando el número de restriccio-

138 Diseño de industrias agroalimentarias nes a tener en cuenta.

CAPÍTULO X

Generación de alternativas en distribución en planta 1. INTRODUCCIÓN Una vez establecidos los diagramas relacionales tanto de actividades como de espacios y estudiados los factores a tener en cuenta y las limitaciones prácticas, hay que empezar a plantear las diferentes alternativas de distribución en planta, aunque no hay que olvidar que aún se está en la segunda fase, a nivel de implantación de conjunto, es decir, siguiendo los pasos indicados en la Sistemática de Distribución en Planta. Al iniciar la etapa de síntesis o de integración, para obtener alternativas de diseño para la implantación de la planta industrial, cabe preguntarse qué camino tomar. Esta etapa, a diferencia de las anteriores, no depende solo de la bondad de la información elaborada hasta el momento, sino también de los medios de que disponga el proyectista para realizar su trabajo, medios fundamentalmente informáticos, en su doble vertiente hardware y software. Se pueden distinguir dos vías claras de actuación, la primera, manual y no por ello poco importante, a la que siempre se debe recurrir en mayor o menor medida, incluso cuando se utilicen otros procedimientos más sofisticados, para ajustar la solución, existiendo además la posibilidad de utilizar sistemas de representación o maquetas. La segunda vía es la basada en la utilización de los llamados «Métodos de Generación de Layouts», en base a algoritmos diseñados al efecto y que trabajan con la información elaborada en las etapas anteriores (Tabla Relacional de Actividades, Análisis de Recorrido de los Productos). En este capítulo se describen los métodos tradicionales de generación de layouts y se completa con una referencia a las herramientas informáticas que

140 Diseño de industrias agroalimentarias se han ido desarrollando en los últimos años para ayudar a resolver el problema de la distribución en planta de una industria.

2. MÉTODOS DE GENERACIÓN DE LAYOUTS Los Métodos de Generación de Layouts se refieren al conjunto de técnicas que ayudan al proyectista en la búsqueda de una solución para la implantación de la planta industrial, pero bajo el planteamiento de «layout» de conjunto, es decir, fase II de la implantación. Los Métodos de Generación de Layouts consiguen una ordenación topológica de las actividades que intervienen en el problema de la implantación, llegando los más sofisticados a alcanzar un control geométrico muy aceptable para su posterior aplicación en el planteamiento detallado (fase III de la implantación). Los Métodos de Generación de Layouts surgen a raíz de la formulación matemática del problema de la implantación iniciada por Koopmans y Beckman (1957), que formularon esta cuestión como un problema cuadrático de asignación (Q.A.P.). Desde entonces, se han propuesto una serie de algoritmos que se pueden clasificar como sigue: • Algoritmos óptimos. • Algoritmos heurísticos. Todos los algoritmos óptimos desarrollados para resolver el tema de la distribución en planta, presentan el mismo inconveniente: los requerimientos de memoria y de tiempo en ordenador son extremadamente altos y aumentan exponencialmente cuando el problema aumenta de tamaño. Razón por la cual no es sorprendente que existan muchos más algoritmos heurísticos para resolver este problema. Los algoritmos heurísticos se clasifican según la forma de generar la solución en: • Algoritmos de construcción. • Algoritmos de mejora. • Algoritmos híbridos. Los algoritmos de construcción seleccionan las actividades y las distribuyen secuencialmente en la planta, pudiendo ser ésta de dimensiones conocidas o desconocidas. En los algoritmos de mejora, partiendo de una solución inicial, por medio de algún mecanismo de intercambio, se van alterando las posiciones ocupadas por las diferentes actividades buscando una mejora de la calidad de la implantación. Los algoritmos híbridos, como es lógico, combinan aspectos de los métodos de construcción y de mejora.

Generación de alternativas de distribución en planta

141

2.1. ALGORITMOS DE CONSTRUCCIÓN Los algoritmos de construcción generan la distribución comenzando por una planta vacía, añaden una actividad (o un conjunto de actividades), después otra hasta que todas las actividades estén incluidas en la planta. Las principales diferencias entre los diferentes algoritmos de construcción, se refieren a los criterios utilizados para determinar: • La primera actividad que entra en la planta. • La actividad siguiente o siguientes que se van añadiendo. • Localización de la primera actividad (y siguientes) en la planta. Kusiak y Heragu (1987) presentan una revisión de muchos de los algoritmos de construcción desarrollados en los últimos 35 años y Tompkins y Moore (1984) aportan descripciones detalladas de cinco algoritmos de construcción y de mejora, especificando cuantos datos son necesarios y los procedimientos utilizados en los algoritmos. 2.1.1. CORELAP (Computerized Relationship Layout Planning) CORELAP es uno de los primeros algoritmos de construcción desarrollados (Lee and Moore, 1967), convierte datos cualitativos de entrada en datos de salida cuantitativos y utiliza la información para determinar la primera actividad que entra en la planta. A continuación se van añadiendo el resto de actividades de una en una, en orden basado en su nivel de interacción con las actividades que ya están en la planta. Los datos cualitativos de entrada se basan en la Tabla Relacional de Actividades, descrita anteriormente, que asigna los códigos A, E, I, O, U y X para describir las exigencias de proximidad para cada par de actividades. Asigna, por defecto, valores numéricos a estos códigos 6, 5, 4, 3, 2 y 1 respectivamente. Ahora bien, antes de explicar el funcionamiento del CORELAP hay que indicar que estos valores asignados por defecto no son apropiados para muchas plantas por dos razones. En primer lugar, la asignación de valores numéricos de 6 a 1 para las seis relaciones no representa de forma adecuada que la relación A es mucho más importante que la E, que a su vez es mucho más importante que la I, y así sucesivamente. En segundo lugar, el hecho de asignar un valor positivo a la X no siempre asegura que la pareja de actividades se sitúe en localización no adyacente. Normalmente los valores que se asignan a A, E, I, O, U son: 25 = 32, 24 = 16, 23 = 8, 22 = 4 y 21 = 2, respectivamente. A X se le asigna generalmente el valor negativo correspondiente a A, en este caso -32. La idea es asignar valores deseables para desarrollar una planta que satisfaga lo mejor posible la proximidad de las relaciones. Así pues, dado que los valores asignados por defecto no son deseables para la mayoría de las situaciones, se cambia esta asignación por los valores indicados anteriormente, a partir de aquí CORELAP calcula para cada actividad la relación total de proximidad (RTP), que es igual a la suma de los valores

142 Diseño de industrias agroalimentarias numéricos de los códigos que corresponden a esta actividad. La actividad que presente el valor más alto es la seleccionada y se coloca en el centro de la planta. En CORELAP, a la actividad que ya está situada en la planta se le llama permanente y a la que no lo está temporal. La primera actividad que ha entrado en el centro se ha convertido en permanente. La selección de la segunda actividad depende de su interacción con la permanente, la actividad temporal que presente mayor relación de adyacencia será la elegida y se convertirá en permanente. La tercera actividad y siguientes se seleccionan sobre la base de sus relaciones con las actividades permanentes. Se analiza la Tabla Relacional de Actividades para las relaciones A entre la primera actividad permanente y alguna temporal, si ésta tiene relación A con la primera actividad permanente, es seleccionada para entrar en la planta, si no hay ninguna, el algoritmo busca si hay alguna relación tipo A entre alguna actividad temporal y la segunda permanente. Esta operación se repite para establecer el orden en el que entran las distintas actividades en la planta. Pueden darse dos situaciones: que sólo una actividad temporal tenga una relación A con la actividad permanente o que haya más de una con relación de este tipo, en este caso el algoritmo utiliza los valores de la relación total de proximidad (RTP) para estas actividades temporales para determinar cual se convierte en permanente. Si no hay ninguna relación de tipo A entre alguna actividad temporal y alguna permanente, el algoritmo sigue con las relaciones tipo E, después con las de tipo I, etc. La explicación anterior indica la secuencia en la que se eligen las actividades para su localización en la planta, pero no indica, excepto para la primera, donde se sitúan. En CORELAP, el área de la planta se divide en unidades cuadradas, donde el número de unidades cuadradas ocupado por cada actividad depende de su área. En la versión original del CORELAP el área de la planta es de 39 × 39 cuadrados, si cada cuadrado tiene una unidad de área, la suma de los cuadrados ocupada por todas las actividades en la planta no puede exceder de 1.521. El algoritmo acepta otros valores para la longitud del cuadrado, por ejemplo, si se asigna un valor de 3 unidades para la longitud del cuadrado, cada cuadrado ocupará 9 unidades cuadradas, si la suma del área ocupada por todas las actividades es 15.000 m2, es obvio que se requerirán 15.000/9 = 1.667 unidades cuadradas para acomodar todas las actividades, pero como se ha dicho sólo hay 1521, en tal caso, CORELAP calcula la longitud de la unidad cuadrada y también el número de estas unidades a asignar a cada actividad, que dependerá del área de cada una de ellas. Antes de continuar hay que dar otra definición «ratio de ubicación» (RU), que es la suma de los valores numéricos asignados a las relaciones de proximidad entre la actividad a entrar y las permanentes adyacentes. Para entender cómo se calcula este ratio se considera un ejemplo hipotético, se asignan unos valores numéricos (A = 10; E = 8, I = 5, O = 4, U = 2, X = 1, valores que como

Generación de alternativas de distribución en planta

143

ya se ha indicado son a título de ejemplo, ya que no son adecuados para satisfacer las exigencias de proximidad), las actividades 1, 3 y 5 están ya situadas en la planta, es decir son actividades permanentes. Se admite también que las relaciones de proximidad de la actividad 4 (que es la que se analiza para entrar en la planta) con las actividades 1, 3 y 5 son A, U y U, respectivamente, y que la actividad 4 ocupa dos unidades cuadradas; el ratio de ubicación para una localización particular depende de: • Del número de actividades permanentes que estarán adyacentes a la que entra si se coloca en esa situación; más específicamente, el número de unidades cuadradas (de la actividad permanente) que será adyacente a la actividad temporal si se coloca en esa situación. • Las relaciones entre la permanente y las actividades que entran. • Y los valores asignados a los ratios de proximidad A, E, I, O, U y X. La actividad que va a entrar se sitúa en la localización que maximiza el ratio de ubicación (RU), en el ejemplo anterior, véase figura 1, si la actividad 4 se sitúa en la parte superior derecha (b) el valor del ratio de ubicación es 10 + 2 = 12, debido a que la relación de proximidad de la actividad 4 con la 1 es de tipo A y con la 5 es de tipo U (es decir, 10 + 2), lo mismo ocurre si se sitúa en la parte izquierda; en cambio si se coloca en la parte inferior (B) contigua a las actividades 3 y 5 el valor del ratio de ubicación es 2 + 2 = 4. Así pues, las localizaciones b maximizan el valor del ratio de ubicación, si como en este caso dos o más localizaciones presentan un máximo de RU, el algoritmo examina la longitud del contorno contiguo y coloca la actividad en donde ésta sea mayor, en este caso en la parte derecha; se puede asignar la longitud máxima de este contorno. CORELAP también acepta información sobre la relación ancho/alto, lo cual reduce el tiempo de trabajo en el ordenador; el objetivo es evitar que se genere una actividad extremadamente larga y estrecha, si no se introduce este valor CORELAP calcula valores integrados para la longitud y anchura de cada actividad. CORELAP evalúa la solución por medio de una tabla de distancias, de la misma forma que otros algoritmos que utilizan la distancia entre los centroides de las actividades, CORELAP utiliza esta mínima distancia. La distancia entre dos actividades cualquiera es igual al número de unidades cuadradas entre ellas, sin incluir las unidades ocupadas por la actividad, es decir, la distancia entre dos actividades adyacentes es cero. Se calcula el producto de la distancia mínima y el valor numérico correspondiente a cada par de actividades y la suma de estos productos da el valor que utiliza el CORELAP para la planta. Se ilustra esto con un segundo ejemplo. Utilizando los datos de la Tabla Relacional de Actividades y sus áreas incluidas en la figura 2, a las que se han asignado los valores numéricos 32, 16, 8, 4, 2 y -32, para A, E, I, O, U y X, respectivamente, se desarrolla la distribución en planta con CORELAP.

144 Diseño de industrias agroalimentarias 1

1

1

b

1

1

1

b

b

3

3

5

5

B

B

b

Figura 1.–Cálculo del ratio de ubicación de dos actividades en CORELAP. Actividad 1 A c t i v

2

Áreas actividades (metros cuadrados)

3

4

5

1

-

U

I

A

U

12

2

U

-

U

E

U

18

3

I

U

-

O

I

10

4

A

E

O

-

E

24

5

U

U

I

E

-

12

i d a d

Figura 2.–Relaciones de adyacencia y áreas para seis actividades.

En este caso no se asigna valores a la longitud de la unidad cuadrada, se asume que el programa utiliza el valor de 6 para la longitud de cada unidad cuadrada, por lo tanto es evidente que las actividades 1, 2, 3, 4 y 5 requieren 2, 3, 2, 4 y 2 cuadrados respectivamente, obsérvese que para la actividad 3 el programa redondea por exceso. El cálculo de la relación total de proximidad se incluye en la tabla 1. En ella se aprecia que la actividad 4 es la que presenta el valor más alto, luego será la primera en entrar, la actividad 1 tiene relación tipo A con la 4, luego será la siguiente en añadirse a la planta, dado que no hay ninguna que tenga relación A con la 4 o con la 1, se buscan las relaciones de tipo E. Las actividades 2 y 5 tienen relaciones de este tipo con la actividad 4, pero como la actividad 5 tiene mayor relación total de proximidad que la 2, se selecciona para que sea la siguiente en entrar, después la 2 y por último la 3. La salida del programa CORELAP añade el número 1 a la izquierda del número de cada actividad, como se muestra en la figura 3; la actividad 1 se muestra como 11, la 4 como 14, etc. La primera actividad que ha entrado en la

Generación de alternativas de distribución en planta

145

Tabla 1. Cálculo de los valores de la relación total de proximidad Actividad

Relación Total de Proximidad

Área

Número de cuadrados

1 2 3 4 5

2 + 8 + 32 + 2 = 44 2 +2 + 16 + 2 = 22 8 + 2 + 4 + 8 = 22 32 + 16 + 4 +16 = 68 2 + 2 + 8 + 16 = 28

12 18 10 24 12

2 3 2 4 2

planta se sitúa en el centro, la actividad siguiente, en este caso la 1, se coloca debajo de la primera, la 1, porque es la primera localización que maximiza el ratio de ubicación y la longitud del contorno; como la actividad 5 tiene relación U y E con las actividades 1 y 4, se coloca a la izquierda de las actividades 1 y 4, adyacente a ambas, cualquier otra localización de la actividad 5 distinta de ésta no maximiza el ratio de ubicación, que en este caso es 18. De la misma forma, se sitúa la actividad 2, cuyo ratio de ubicación es 18. Como la actividad 3 tiene más interacción con las actividades 1 y 5 se sitúa en la parte superior, que maximiza el ratio de ubicación. En la figura 3 se presenta la distribución en planta completa. La puntuación de esta planta es 4 + 4 + 4 = 12. * * * * * *

13 15 15 12 12 *

13 11 14 14 12 *

* 11 14 14 * *

* * * * * *

* * * * * *

Figura 3.–Planta desarrollada con CORELAP para un ejemplo numérico.

CORELAP fue uno de los primeros algoritmos de construcción, existe una versión mejorada (Sepponnen, 1969 y Moore, 1971), la explicada aquí es de simple comprensión y de aplicación, pero tiene ciertos inconvenientes; en primer lugar, la distribución final desarrollada depende de los valores introducidos, así pues es posible obtener diferentes plantas para relaciones distintas ancho/alto y para valores numéricos diferentes de A, E, I, O, U y X. Se pueden experimentar con varias combinaciones de estos valores para obtener una buena planta en algunos casos; en segundo lugar, si una actividad ha sido fijada en una localización particular, el programa lleva dicha localización sólo a la periferia de la planta. En la figura 4 se presenta un ejemplo de una salida del algoritmo CORELAP para una distribución en planta, en ella se puede apreciar que es posible que en zonas intermedias no se haya localizado ninguna actividad, se incluyen también las relaciones de proximidad.

146 Diseño de industrias agroalimentarias

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0 15 15 15 15 15 15 15 15

0

0

0

0

0

0 12 12 12 12 12 15 15 15 15 15 15

0

0

0

0

0 12 12 12 12 12 15 15 15 15 15 15

0

0

0 14 14 14 14 12 12 12 15 15 15 15 15 15

0

0

0 14 14 14 13 12 12 12 15 15 15 15 15

0

0

0 17 17 17 17 17 17 16 16 16 16 16 16

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0 17 17 17 17 17 16 16 16 16 16

0

0

0

0

0 17 17 17 17 19 19 16 16 16 16 16

0

0

0

0

0 16 16 16

0

0

0

0

0 20 21 21 21 21

0

0

0 22 22 22 22 22 22

0

0 16 16 16

0

0

0

0

0 22 22 22

0

0

0

0

0 16 16 16

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

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0

0

0

0

0

0

0

Figura 4.–Salida de CORELAP.

2.1.2. ALDEP (Automated Layout Design Program) El ALDEP es también una rutina de construcción, que no requiere comenzar con una planta ya existente. Fue presentado por Seehof y Evans (1967) y aunque como se ha dicho es básicamente un programa de construcción, sin embargo, debido al proceso de evaluación empleado en la aceptación y rechazo de las alternativas, puede considerarse también como un programa de mejora. El programa selecciona de forma aleatoria una actividad y la coloca en la esquina superior izquierda de la planta, a continuación, se revisa la Tabla Relacional de Actividades, en busca de alguna actividad cuyo ratio de proximidad con la seleccionada sea mayor o igual que un valor de preferencia previamente establecido, al que se llama «Valor de Preferencia Mínimo» (VPM), normalmente se toma como VPM intensidades relacionales A o E. Si existe alguna actividad que cumpla esta condición, será la elegida para ser ubicada, junto a la primera actividad; en caso de no existir ninguna, la selección de la próxima actividad a situar se realiza aleatoriamente. Se continúa el proceso hasta que ha quedado totalmente determinada la secuencia en que las actividades van a ser situadas en la planta. Una vez determinada la secuencia con la que se van a ubicar las actividades hay que definir en qué posiciones se van a ubicar, para ello hay que determinar en primer lugar el número de unidades de área correspondientes a cada actividad. La estrategia utilizada para la distribución de las actividades en la planta,

Generación de alternativas de distribución en planta

147

que aparece en la figura 5, es la siguiente: partiendo de la esquina superior izquierda, se realiza un recorrido en zigzag vertical, ahora bien, es necesario definir previamente lo que se denomina «ancho de banda», es decir, el número de casillas que componen el ancho del avance del recorrido en zigzag. La trayectoria finaliza cuando se han recorrido un número de casillas equivalentes al

(A)

3

1 4 2

(B)

Figura 5.–Estrategia de colocación de las actividades en ALDEP.

área correspondiente a la actividad. Como se puede ver en la figura, con esta estrategia de colocación, no se puede exigir una geometría fija a las actividades así distribuidas. En las figuras 6, 7, 8 y 9 aparecen las soluciones para diferentes anchos de banda. Al objeto de evaluar las soluciones obtenidas, ALDEP asocia a cada una de ellas una puntuación, como puede apreciarse en las citadas figuras, para ello asigna también valores numéricos a las relaciones de proximidad: A = 64; E = 16; I = 4; O = 1; U = 0 y X = -1024. La puntuación de la planta se evalúa sumando los valores numéricos de las relaciones de proximidad entre actividades adyacentes. Cuanto mayor sea ésta, mayor será el número de actividades

148 Diseño de industrias agroalimentarias

3 1 3

2

6

8

6

8

4

5 7 4

7

2

Solución para anchura de avance 2 (10 m) 1

2

1 2

3

4

5 U

6

Solución para anchura de avance 3 (15 m)

7

8 Puntos

E

U

U

3 4

I

5 6

16 16

E

A I

64 8

U

16 16

E E

7 8

5

1

U

1

2

3

4

1 2 3

5 U

4 5 6

6 E U

7 U A

I

8 Puntos 16 16 64

E U

I

8 E

7

16

U

8 136

PUNTUACIÓN

Figura 6.–ALDEP para anchura de avance 2.

PUNTUACIÓN

120

Figura 7.–ALDEP para anchura de avance 3. 4 5

3

3

1 6

7

1 6

7 5 2

4 8

2

8

Solución para anchura de avance 5 (25 m)

Solución para anchura de avance 4 (20 m) 1 1 2 3 4 5 6 7 8

2

3

4

5 U

6

7

E U

16 U E

I E U

1

8 Puntos E I

16 64 4

I E U

8 20 16

1 2 3 4 5 6 7

2

3 U

4

5

I

U

I

U

6 E U

7 U A

8 Puntos 20 E 16 68

I

4 U

E

16

8 PUNTUACIÓN

140

Figura 8.–ALDEP para anchura de avance 4.

PUNTUACIÓN

124

Figura 9.–ALDEP para anchura de avance 5.

con elevada intensidad relacional que se encuentran en posición adyacente. Este proceso se repite para un número de plantas y aquella que satisface más relaciones es, teóricamente, la mejor de las distribuciones generadas. Dado que la primera actividad ha sido seleccionada de forma aleatoria, se pue-

149

Generación de alternativas de distribución en planta

den generar muchas plantas. 2.2. ALGORITMOS DE MEJORA Los algoritmos de mejora requieren la existencia de una planta inicial que es la que pretenden mejorar. Esta planta puede ser una ya existente o una distribución generada por alguno de los algoritmos de construcción. 2.2.1. CRAFT (Computerized Relative Allocation of Facilities Technique) CRAFT es un programa de mejora, lo cual significa que es necesaria la existencia de una planta para aplicar el algoritmo. Fue presentado originalmente por Armour y Buffa (1963) y Buffa, Armour y Vollmann (1964) y aunque hace más de cuatro décadas desde que se desarrolló por primera vez sigue siendo popular y utilizado en la práctica, y muchas de las deficiencias de la versión original se han eliminado en las últimas versiones. Es un algoritmo de mejora, por lo que requiere una solución inicial, generada por cualquier otro método como punto de partida. Con esa solución inicial y, por medio de una serie de procedimientos de intercambio de actividades, se busca una configuración más económica que la inicial que cumpla con las restricciones del problema. Como procedimiento de intercambio se pueden utilizar dos mecanismos, es decir, se pueden intercambiar aquellas actividades que, estando en ubicaciones diferentes: • Tengan igual área (figura 10). • Tengan frontera común, por estar en posición adyacente (figura 11). CRAFT multiplica el flujo, coste y distancias entre los centroides de las áreas de actividad. Es actualmente el único programa de los tres descritos que utiliza el flujo de materiales como base para las relaciones de proximidad. Se pueden utilizar algunas medidas del flujo, tales como kg/hora, etc. El usuario

3

3

4

7

1

1 6

6 5

5 9

2

9 2

7 8

10

4 8

Figura 10.–Intercambio de dos actividades de igual área en CRAFT.

10

150 Diseño de industrias agroalimentarias

3

9

3

4 1

1 6

6 5

5 9

2

4 2

7 8

7 8

10

10

Figura 11.–Intercambio de dos actividades adyacentes en CRAFT.

puede introducir los costes de movimiento por unidad de distancia, si no se dispone de este dato, se añade un 1,0 a la matriz para igualar los costes de movimiento. Evidentemente esto no es real, pero es una aproximación posible. Para comprender cómo calcula CRAFT la reducción del coste se analiza en el ejemplo incluido en la figura 12, con cuatro actividades; las coordenadas de los centroides son (5, 25), (30, 25) (10, 10) y (35, 10) respectivamente. El coste total del movimiento de materiales para la primera planta indicada en la figura 12 es 3.420, calculada con la expresión: n

n

n=1

k=1

Σ fik dik + Σ fjk dik

Si se intercambian las actividades 1 y 3, planta segunda de la figura 12, el cálculo de la reducción estimada del coste es: 3 × 25 + 19 × 45 + 16 × 35 + 0 × × 25 – 16 × 25 – 0 × 45 – 3 × 35 – 19 × 25 =510, luego la reducción del coste al intercambiar la actividad 1 por la 3 es 510. Como se ha mencionado anteriormente, al analizar los posibles intercambios, CRAFT considera únicamente los pares de actividades adyacentes o los pares que tienen la misma área; por ejemplo en el caso anterior no considera el cambio de la actividad 1 por la 4, debido a que no son adyacentes y no tienen la misma área. CRAFT tiene generalmente un límite en el número de actividades implicadas, no más de 40.

3. HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS Lamentablemente, ninguno de los tres algoritmos mencionados presentan interface gráfica tipo CAD, por esta razón hoy en día se han desarrollado pro-

Generación de alternativas de distribución en planta

1

4

3

1 0

3

6

19

1

0

25

20

45

2 3

0

16

5

2 25

0

35

20

3 6

16

0

0

3 20

35

0

25

4 19

5

0

0

4 45

20

25

0

Matriz de distancia 1 2 3 4

Matriz de flujo 1 2 3 4

2 3

1

Matriz de distancia 1 2 3 4

Matriz de flujo 1 2 3 4

2

4

151

1 0

3

6

19

1

2 3

0

16

5

2 15

0

25 17,5 35

3 6

16

0

0

3 17,5 32,5

4 19

5

0

0

4 35

0

32,5 20 0

20 32,5

32,5 0

Figura 12.–Intercambio de posición de las actividades 1 y 3 y matrices de flujo y de distancia.

gramas, resultado de modificaciones de los tres mencionados, compatibles con CAD, orientados a empresas de ingeniería, arquitectura y consultorías, ya que son relativamente costosos para usos esporádicos. Uno de estos programas, quizás el más conocido, es el WinSABATM, que permite confeccionar tanto el diagrama de grafos como la propuesta de distribución en planta. Este programa permite introducir la información correspondiente a la Tabla Relacional de Actividades o cuadro de proximidades, es decir las relaciones funcionales entre áreas o actividades; en la figura 13 aparece un ejemplo de un cuadro de este tipo obtenido con el citado programa. El cuadro de proximidades presentado corresponde a la Tabla Relacional de Actividades correspondiente a un matadero de porcino presentada como ejemplo en la figura 2 del capítulo séptimo. A partir de esta información el programa elabora el diagrama de grafos, que aparece en la figura 14. A partir de esta información y de las superficies asignadas a cada área, como el resto de programas, establece una alternativa de distribución en planta a nivel de conjunto. En la figura 15 se presenta como ejemplo una de las alternativas, obtenidas con Win Saba de distribución en planta de un matadero de porcino, de acuerdo con la Tabla Relacional de Actividades (figura 2 del capítulo séptimo) y de las figuras 13 y 14 de este capítulo. A continuación de la figura 15 se incluye una relación de algunos programas existentes en el mercado, ampliamente conocidos y utilizados para desa-

152 Diseño de industrias agroalimentarias

Figura 13.–Cuadro de proximidades obtenido con WinSABATM.

Figura 14.–Diagrama de grafos obtenido con WinSABATM.

Generación de alternativas de distribución en planta

153

Figura 15.–Ejemplo de distribución en planta generado con WinSABATM.

rrollar diagramas relacionales y distribuciones en planta a nivel de conjunto. La mayoría de estos programas utilizan una sistemática similar a la descrita en los capítulos anteriores. • WinSABA TM : SABA Solutions. Manhhatan Beach, California. http://www.techexpo.com/firms/sabasoln.htm • FACTORY OPTTM y FACTORY PLANTM: CIMtechnologies. Ames, Iowa. • LAYOPTTM: Production Modelling. Dearborn, Michigan. • BLOCplanTM: University of Houston (Texas). Industrial Engineering Dept. http://www.egr.uh.edu/IE/research/blocplan.1 • CRIMFLOTM: http://www.cgpvicto.qc.ca./crimbo/services.htm • MALAGATM: http://www.zip.de/homepage.htm • VISFACTORYTM: http://cimtech.com/software/ • MATFLOWTM: http://www.lanner.com/ • FLOWTM: http://www.tecnomatix.com/Products/FLOW • PLANOPTTM: http://freeweb.digiweb.com/computers/PLANOPT Una de las principales ventajas de utilizar los diagramas relacionales para ayudar a desarrollar distribuciones en planta es su aspecto gráfico y visual, es relativamente fácil utilizar la objetividad del análisis y el código de

154 Diseño de industrias agroalimentarias colores, así como las conexiones gráficas entre parejas de actividades; ahora bien el proyectista debe continuamente tener en cuenta que las relaciones son solo una aproximación a la realidad. Las distribuciones en planta basadas sobre relaciones tienden a basarse fuertemente en el transporte de materiales y no en otros aspectos de la industria, la optimización de la distribución en planta dependerá, por tanto, de los aspectos considerados al establecer las citadas relaciones. No obstante, hay que recordar que las alternativas generadas se refieren a la distribución en planta a nivel de conjunto, que será necesario revisar y completar antes de pasar al nivel de detalle y a la fase de ingeniería de detalle.

CAPÍTULO XI

Evaluación y selección de alternativas de distribución en planta 1.

INTRODUCCIÓN

Una vez generadas diferentes alternativas de distribución en planta hay que seleccionar cuál es la que se considera más adecuada. La evaluación y selección de proyectos de industrias, desde el punto de vista empresarial, presenta unas líneas claras de actuación, al prevalecer el concepto de rentabilidad sobre cualquier otro tipo de consideraciones. El procedimiento de comparación de costes de cada alternativa de implantación propuesta es el método más sólido de evaluación y selección de que se dispone; no obstante, considerando la multitud de factores externos que incidirán en la decisión, particularmente en la industria agroalimentaria, al margen del aspecto puramente económico, habrá que recurrir a técnicas de evaluación y selección que sean capaces de analizar al mismo tiempo la influencia de diferentes factores o criterios. Al revisar las publicaciones existentes sobre funciones que permitan estudiar la idoneidad de diferentes soluciones alternativas, se comprueba que, en general, se pueden clasificar en dos grandes grupos; por un lado, técnicas que resuelven el problema planteando como objetivo minimizar los costes derivados del recorrido de los productos y, por otro, las que presentan procedimientos de optimización basados en funciones de carácter estrictamente cualitativo, proponiendo la Tabla Relacional de Actividades como indicador de la intensidad relacional entre actividades. Uno de los mayores inconvenientes que presenta la optimización centrada en criterios puramente cuantitativos, como ocurre en el caso del coste derivado del recorrido de los materiales, es asumir que éste es directamente proporcional a la distancia recorrida, pasando por alto consideraciones sobre la posible

156 Diseño de industrias agroalimentarias necesidad de separación de ciertas actividades por otro tipo de motivos, como pueden ser la higiene, las molestias ocasionadas por malos olores, niveles sonoros excesivos..., en definitiva, todo lo que afecta a la higiene y a la seguridad en el trabajo. No obstante ese inconveniente, la mayoría de los métodos que utilizan criterios cuantitativos utilizan como factor el coste derivado del transporte de materiales, considerando que es el más relevante en el cómputo global de los costes. Por otra parte, los métodos que incluyen criterios puramente cualitativos presentan otro gran inconveniente: la tendencia hacia la subjetividad en la forma de valorar las necesidades de proximidad entre actividades. La Sistemática de Distribución en Planta diseñada por Muther y descrita anteriormente, hace mención expresa sobre la necesidad de estudiar las relaciones entre actividades como consecuencia de múltiples factores, pero no establece una metodología clara al respecto, dejando a criterio del proyectista la realización de las valoraciones, incluso apunta la posibilidad de introducir criterios cuantitativos en la Tabla Relacional de Actividades, dando lugar entonces al Diagrama Relacional de Recorridos y Actividades. La necesidad de proximidad entre actividades y, por tanto, la implantación debe ser estudiada en base a la intensidad relacional entre actividades, siendo necesario estimar dicha intensidad relacional bajo diferentes criterios (higiene, seguridad, flujo de materiales, ruidos...). Por otra parte, la evaluación se deberá realizar no solo como paso previo a la materialización de la alternativa de diseño, es decir a la implantación, sino también con posterioridad a su puesta en funcionamiento; por lo tanto, entre los factores o criterios a tener en cuenta habrá que incluir aquellos que determinen o evalúen el funcionamiento de la actividad industrial que se va a implantar.

2. EVALUACIÓN Y SELECCIÓN Tras haber aplicado la Sistemática de Distribución en Planta, descrita en los capítulos anteriores, se han obtenido algunas alternativas de distribución, la citada sistemática se refiere a las alternativas X, Y, Z, cada una de las cuales puede tener ventajas e inconvenientes, el problema es decidir cual de ellas es la que se selecciona. Entre las formas de realizar esta selección hay tres métodos básicos: • Análisis de las ventajas e inconvenientes. • Análisis de los factores ponderados. • Comparación de costes y justificación. Evidentemente para realizar la evaluación y selección es necesario representar las alternativas de forma clara, ya que es frecuente consultar con el cliente o con el equipo de diseño a la hora de realizar la citada eva-

Evaluación y selección de alternativas de distribución en planta

157

luación y puede ocurrir que no estén familiarizados con los códigos y símbolos utilizados para designar las actividades. En general se prefiere utilizar letras para la identificación en este caso, para evitar la posible implicación de preferencia que tienden a dar los números. Es conveniente también representar en cada alternativa al menos los pasillos y paredes principales y los flujos. Generalmente, el proceso de evaluación de la distribución en planta lleva a nuevas ideas, dando con frecuencia como resultado una nueva planta combinación de dos alternativas o a una modificación de alguna de las alternativas, pero en todo caso si esto ocurre, debe representarse gráficamente la nueva solución y ser también evaluada. 2.1. ANÁLISIS DE LAS VENTAJAS E INCONVENIENTES El primer análisis a realizar es el estudio de las ventajas e inconvenientes de cada alternativa, primero se analizan las ventajas y se hace un listado, después los inconvenientes. Esta valoración es muy efectiva y ciertamente no requiere mucho tiempo. Este análisis puede hacerse bien indicando sólo las ventajas e inconvenientes o bien dando un peso a cada una de ellos. En el caso que se desee dar un peso a cada uno de los aspectos indicados en el listado confeccionado, se puede utilizar la misma nomenclatura utilizada en la Sistemática de Distribución en Planta (S.L.P.) y dándole valores numéricos (tabla 1), en el caso de los inconvenientes se le asigna un signo negativo a la letra y, por lo tanto, se da un valor negativo. Con los valores numéricos indicados en la tabla hay una desviación entre letras del 25 %, también puede ser de 12,5 % cuando se utilizan valores menos separados. Aunque en la evaluación las letras se convierten en números, es preferible hacer la evaluación con letras para evitar, como se ha dicho antes, la posible intencionalidad de los números y transformarlas en números al final para hacer la selección. Tabla 1. Códigos y valores para la evaluación Vocal

Descripción

Valor

A E I O U X

Casi (Almost) perfecto (Excelente) Especialmente importante (Muy bien) Resultados obtenidos Importantes (Bien) Proporciona resultados Ordinarios (Flojo) Resultados sin importancia (Uninportant) (Pobre) No aceptable (No satisfactorio)

4 3 2 1 0 ¿

158 Diseño de industrias agroalimentarias 2.2.

ANÁLISIS DE LOS FACTORES PONDERADOS

El método de análisis de factores es altamente flexible, sigue el concepto de descomponer el problema en sus elementos y analizar cada uno de ellos, esto lo hace más objetivo. Esencialmente el procedimiento es como sigue: 1. Hacer un listado de los factores considerados importantes o significativos para la decisión de la distribución a seleccionar. 2. Ponderar la importancia relativa de estos factores con respecto a los otros. 3. Valorar cada alternativa de distribución con respecto al mismo factor al mismo tiempo. 4. Extender la valoración a todos los factores y comparar el valor total de las diferentes alternativas. En la figura 1 se incluye una tabla en la que se pueden incluir estas valoraciones. La S.L.P recomienda asignar valores entre 1 y 10 para el peso de cada factor. Listado de factores, criterios u objetivos que se exigen a la planta

Peso o importancia de cada factor con respecto al resto

Peso A

B

1

9

A

36

2 3 4 5

9 6 8 10

E

27

Alternativas C D -E

-27

O

10

Observaciones E

Total Valoración de cada alternativa para cada factor

Multiplicación del peso por la valoración de la alternativa para ese factor Suma total de las valoraciones de cada alternativa

Figura 1.–Mecánica del método de análisis de factores para evaluación.

Los factores o criterios deben ser establecidos preferentemente por una única persona, después de una discusión con quienes tienen que aprobar la planta, se debe hacer un listado que sea una breve descripción del mismo. Después se asigna el peso, es decir la importancia relativa, de cada factor, se revisa y se modifica, si es necesario, esta puntuación.

Evaluación y selección de alternativas de distribución en planta

159

El listado de los factores debe estar claramente definido, ser fácilmente entendible, la duplicación es tan grave como la omisión, incluir en el listado «flujo de materiales», «avance progresivo» como factores separados solo produce confusión. Una relación de los factores más frecuentemente incluidos es la siguiente: • Facilidad de futura ampliación. Simplicidad para incrementar el espacio empleado. • Adaptabilidad y versatilidad. Facilidad de acomodación en la planta de cambios (normales o de emergencia) en: materiales, productos, equipos, métodos de trabajo, espacio para almacén, horas de trabajo, servicios auxiliares, etc. • Flexibilidad de la distribución. Facilidad de reorganización física de la distribución para acomodar los cambios. • Efectivo flujo de materiales. Efectividad de la secuencia de las operaciones de trabajo, sin cruces de flujos, etc. • Efectividad de manejo de materiales. Facilidad o simplicidad del sistema de manejo, equipo y containers para mover el material dentro y fuera de la planta. • Almacenamiento efectivo. Efectividad de la capacidad de stocks requerida de materiales, productos, servicios, etc. • Utilización del espacio. Grado en que el suelo y el espacio cúbico están utilizados. • Integración y efectividad de los servicios auxiliares. Forma en que las áreas de los servicios auxiliares están situadas para servir a las áreas de proceso. • Seguridad y gestión. Efecto de la planta y sus características sobre accidentes a los empleados e instalaciones y sobre la limpieza de las áreas implicadas. • Condiciones de trabajo y satisfacción de los trabajadores. El grado en que la planta contribuye a hacer las áreas de trabajo agradables para los trabajadores. • Fácil supervisión y control. Facilidad o dificultad para controlar las diferentes operaciones. • Calidad del producto. Grado en que la distribución afecta al producto, material, … • Problemas de mantenimiento. Grado en que la distribución beneficia estas operaciones. • Utilización del equipo. Grado en que se utilizan los equipos. • Utilización de las condiciones naturales. Grado en que la distribución aprovecha o utiliza las condiciones físicas, estructura del edificio, áreas vecinas, ... El orden en que aparecen los factores en el listado anterior no significa orden de importancia. Esta relación de factores no es exhaustiva, se pueden añadir otros o eliminar algunos.

160 Diseño de industrias agroalimentarias El establecimiento del peso de cada factor es un momento delicado, con frecuencia hay contar con otros miembros del equipo de diseño. Quizás la forma más efectiva de asignar estos valores de peso es analizar cuál es el factor que se considera más importante y a éste se le asigna el valor máximo de 10, y el peso de cada uno de los otros factores se asigna en relación con éste. Se revisan los valores asignados antes de iniciar la evaluación y es conveniente contar para ello con quienes tienen que aprobar la planta. Una vez asignado el peso a cada factor, como ya se ha indicado, hay que analizar cada alternativa para ese factor, así es más fácil valorar de la misma forma todas las alternativas, si no se hace así hay una tendencia a la preferencia de una alternativa sobre otra. Durante este proceso se utilizan letras, mejor que números, y cuando se acabe el proceso se cambian las letras por valores numéricos y se calcula el valor total que ha alcanzado cada alternativa. Generalmente el resultado es uno de los siguientes: • Una alternativa destaca claramente sobre las otras, puede por tanto ser aceptada como la mejor. Un valor total veinte por cien mayor que el resto es suficiente para ser elegido. Tabla 2. Procedimiento para evaluar las alternativas de distribución en planta por el método de análisis de factores • Identificar las alternativas a evaluar – Seleccionar las distribuciones a evaluar. – Presentar un plano de cada una de ellas claramente entendible. – Identificar cada alternativa por letras A, B, C, … y dar una breve descripción, tres a cinco palabras, de cada una de ellas. • Establecer los factores – Establecer los factores implicados o que se exigen a la distribución. – Definir los factores de forma claramente entendible. Evitar duplicación entre términos y confusiones. • Organizar el documento de evaluación – Hacer el listado de los factores en vertical. – Situar en horizontal el listado de las alternativas identificadas por letras. • Determinar la importancia relativa de cada factor – Determinar el peso o importancia de cada factor con respecto a los otros. – Revisar por qué se han fijado estos valores de peso • Valorar cada factor para cada alternativa – Valorar todas las alternativas para un factor, asignando los correspondientes códigos. – Continuar así la valoración de todas las alternativas factor a factor. – Revisar estas valoraciones • Calcular los valores de peso y el total – Transformar los códigos de valoración (letras) a valores numéricos y multiplicar el peso por este valor. – Calcular el peso total para cada alternativa. – Revisar los resultados. Tomar la decisión apropiada en función del resultado.

Evaluación y selección de alternativas de distribución en planta

161

• Dos alternativas presentan valores muy próximos. En este caso es necesaria una nueva evaluación de estas dos alternativas, introduciendo más factores o invitando a más personas a la realización del proceso. • El diseñador aprecia la posibilidad de mejoras en una o más alternativas, en este caso el diseñador debe introducir dichas mejoras y después volver a valorarlas. • Durante el proceso de evaluación, se descubre que una combinación de dos o más alternativas puede ser interesante. En este caso se trabaja dicha combinación y se evalúa de la misma forma que el resto. En el cuadro que se presenta en la tabla 2 se resumen los pasos a seguir para la aplicación del método de análisis de factores en la evaluación de alternativas de distribución en planta. 2.3. COMPARACIÓN DE COSTES En muchos casos, el análisis de costes no es la base de la decisión en la selección de las alternativas de distribución en planta, pero se utiliza como complemento a otros métodos de evaluación. Existen dos razones diferentes para hacer el análisis de costes, aunque los datos utilizados sean los mismos. En unos casos, la finalidad es justificar un proyecto particular, en otros casos es comparar cada una de las alternativas propuestas con las otras; en el momento del diseño es más frecuente la segunda opción. Hay dos formas de preparar el análisis de costes; bien considerar los costes totales implicados o bien considerar solo aquellos costes que están afectados por el proyecto. Si las alternativas se refieren a una planta enteramente nueva se utilizan los costes totales, si en cambio se trata de una modificación de una planta ya existente se contemplan solo costes afectados por los cambios. Existen varios métodos para valorar la inversión en una planta nueva, retorno de la inversión, retorno del capital empleado…, pero no hay acuerdo sobre cual es el mejor. La recomendación es utilizar aquel que quien tiene que aceptar la planta recomiende. Antes de empezar la recogida de datos el diseñador debe conocer que hay dos formas de contemplar los gastos: desembolso de capital y gastos de explotación. Tras estas consideraciones, es necesario disponer de una forma sistemática para contemplar el coste de los elementos y los costes acumulados. El procedimiento recomendado es el siguiente: 1. Preparar un estadillo que recoja los requerimientos de inversión de cada alternativa. 2. Preparar un estadillo que establezca los costes de operación estimados. 3. Hacer los cálculos para comparar o justificar el desembolso de cada alternativa de distribución.

162 Diseño de industrias agroalimentarias Los costes no son el único elemento a valorar en la elección de la alternativa adecuada, los intangibles evaluados por el método de análisis de factores son frecuentemente más significativos que los costes y su comparación.

3. INGENIERÍA DE DETALLE Una vez seleccionada la alternativa de distribución en planta, la última fase de la Sistemática de Distribución en Planta es el desarrollo de la ingeniería de detalle. Hay que confeccionar el plano de la distribución en planta a escala, identificar las áreas, incluir los equipos, representar los detalles de estos equipos e incluir también las instalaciones, proporcionar una adecuada identificación de datos y dimensiones, etc. Evidentemente al incluir toda esta información hay que revisar la planta para ajustar la situación y dimensiones de los pasillos, situación de las paredes, puertas, pilares, etc., ya que la distribución obtenida hasta el momento es una distribución de conjunto, que representa una localización espacial de las diferentes áreas de la industria, ahora en la fase de ingeniería de detalle hay que llegar no solo a completar la información de esta localización espacial sino también a la distribución interna de cada una de las áreas de trabajo, la situación en ellas de los equipos, instalaciones, etc.

!

PARTE IV

APLICACIÓN A LAS INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS

CAPÍTULO XII

Condicionantes en las industrias agroalimentarias 1. INTRODUCCIÓN La industria agroalimentaria debe ser diseñada en función de los productos y de los procesos seleccionados, teniendo en cuenta su evolución en el futuro. Hay que definir los elementos característicos ligados a: • Los productos. • Los procesos. • Los equipos. • Las relaciones funcionales entre áreas. • Los residuos y efluentes ligados al medio ambiente. En la figura 1 se resumen los pasos a seguir en el diseño de una industria agroalimentaria que, en líneas generales, se han tratado ampliamente en capítulos anteriores. En el capítulo 3 se han descrito las características de los productos y los procesos, los dos aspectos que se incluyen en la primera parte del diagrama de la figura 1, bajo el epígrafe «Definición del proceso». Pero, como ya se ha indicado, la industria agroalimentaria presenta unas restricciones especiales, el proceso en este tipo de industrias debe cumplir una serie de requisitos, por lo tanto en este capítulo se van a describir con más detalle estos aspectos.

2. CONTROL DE RIESGOS La industria agroalimentaria además de asegurar el control de la regularidad de la fabricación, como cualquier otro tipo de industria, debe asegurar el control de los riesgos ligados a la salud del consumidor.

166 Diseño de industrias agroalimentarias DEFINICIÓN DEL PROCESO

PRODUCTO • • • • •

PROCESO

Materias primas Aditivos e ingredientes Productos semi-elaborados Producto terminado Embalaje

• • • • •

Proceso de fabricación Puntos críticos de control Planes de vigilancia Planes de higienización Organización del trabajo

DEFINICIÓN DE LOS EQUIPOS

FICHAS TÉCNICAS POR EQUIPO • Naturaleza • Características • Estado de la superficie

• Higiene • Accesibilidad • Funcionamiento

• Seguridad

DEFINICIÓN DE LAS RELACIONES FUNCIONALES ENTRE ZONAS

Esquema de las relaciones funcionales • Producto • Materiales • Personal

Cuadro de proximidades

DOCUMENTOS TÉCNICOS

Figura 1.–Pasos a seguir en el diseño de una Industria Agroalimentaria.

Cuando se diseña una industria agroalimentaria se debe tener como objetivo prioritario el establecer alrededor del producto una organización eficiente, capaz de responder a las necesidades ligadas a la salud y a la seguridad del consumidor. Para responder a estas exigencias se deberá: • Disponer de un útil de producción adecuado. • Tener en cuenta los criterios de higiene. • Implantar un sistema de aseguramiento de la calidad. En los estudios previos realizados, de producto, de tecnología, de ingeniería, etc., descritos en el capítulo tercero, se ha definido el proceso o procesos a

Condicionantes en las industrias agroalimentarias

167

desarrollar, se trata ahora de integrar en la sistemática de diseño de la distribución en planta los criterios de higiene y de aseguramiento de la calidad. El Sistema de Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control (APPCC) es, como ya se ha dicho, un medio para gestionar la higiene de los productos, recomendado para desarrollar las normas ISO 9000 en lo referente a la higiene preventiva. Para analizar los peligros ligados a la salud de los consumidores hay que traducir el diagrama de flujo a condiciones de funcionamiento imperativas para que los productos terminados no presenten ningún riesgo. Esta reflexión se debe llevar a cabo sucesivamente a dos niveles diferentes: los productos terminados y las operaciones de transformación que los producen. Con respecto al producto terminado hay que analizar, teniendo en cuenta su naturaleza y su composición, cuales son sus consecuencias para la salud del consumidor. A cada familia de productos están asociados factores de riesgo específicos que pueden generar peligros más o menos graves para el consumidor. Los riesgos a tener en cuenta son esencialmente de orden microbiológico, la gama de peligros resultante va desde la simple alteración del sabor o del aspecto hasta la presencia en el producto de microorganismos que lo hacen impropio para el consumo. La identificación de estos factores de riesgo y de sus consecuencias para el producto, permite jerarquizar los problemas mayores que se deben prever para garantizar que el producto sea seguro. Teniendo en cuenta las alteraciones que producen consecuencias sobre la salud de los consumidores, hay que analizar las operaciones que las pueden engendrar, cómo se puede reducir el peligro y cómo se verifica de la forma más rápida posible que el producto es seguro. Esta reflexión se llama análisis de peligros y consiste en examinar, sobre el diagrama de flujo, las circunstancias en las que el producto puede sufrir alguna de las alteraciones considerada peligrosa. Este examen debe realizarse operación por operación y pondrá en evidencia las operaciones «de peligro» que será necesario someter a imperativos de concepción, de realización y de explotación. La primera etapa del Sistema A.P.P.C.C. (1.er principio) consiste en «identificar todos los peligros eventuales en producción, evaluar su probabilidad de aparición, su gravedad». Para llevar esto a cabo, es necesario tener en cuenta el conjunto de factores susceptibles de tener incidencia sobre la higiene o, más globalmente, sobre la calidad del producto terminado. Con el fin de facilitar el desarrollo sistemático de estos factores, se recurre a la «metodología de las 5M», que los agrupa en cinco categorías: • Mano de obra. • Medio. • Materias (primas). • Materiales. • Métodos. Que generalmente se resumen bajo forma de un diagrama llamado «diagrama causa efecto», «diagrama en espina de pescado» o «diagrama de Ishikawa» (figura 2).

168 Diseño de industrias agroalimentarias Materias

Medio

Mano de obra

HIGIENE

Materiales

Método

Figura 2.–Diagrama de Ishikawa.

Se completa este esquema a lo largo de todo el análisis de peligros, hasta conseguir un esquema detallado sobre el que se puedan identificar prioridades. Esta metodología constituye un útil que ayuda a la revisión de los peligros de la forma más exhaustiva posible. Tabla 1. Características y aplicaciones de las zonas ultrasensibles y sensibles ZONA DE SENSIBILIDAD

APLICACIONES

Zona ultrasensible Zona en la que el producto se hace muy sensible por el tratamiento que se aplica (tratamiento térmico, mecánico…). Cantidad de polvo: • > 3.500 partículas de 0,5 μ por m3 • menos de 0,35 gérmenes por m3

• Todas las zonas de trituración: se incrementa la superficie de contaminación del producto y en consecuencia los riesgos de polución del producto por el tratamiento mecánico aplicado: es necesario por tanto que la contaminación ambiente sea la menor posible. • Todas las zonas de salida de enfriamiento antes de preenvasado: el producto al enfriarse, atraviesa rangos de temperaturas muy favorables para el desarrollo microbiano. • NOTA: el producto debe enfriarse en el plazo más corto posible, temperaturas f 10° C en menos de 2 horas. • Zona de ensamblado/preenvasado: en los platos cocinados por ejemplo: riesgos de contaminación importante, ligados entre otras cosas a las numerosas manipulaciones.

Zona sensible En general, zona donde el producto está al aire libre (salvo casos particulares: zona ultrasensible). Cantidad de polvo: • > 3.500 a 3.500.000 partículas de 0,5 μ por m3 • menos de 350 gérmenes por m3

• Loncheado, corte, transformación del producto (carne por ejemplo). • Preenvasado: después del envasado, el producto no va a sufrir otro tratamiento, de ahí la necesidad absoluta de controlar perfectamente el preenvasado propiamente dicho (este preenvasado se puede clasificar también como zona ultrasensible según el tipo de producto considerado).

Condicionantes en las industrias agroalimentarias

169

Una operación que se haya asociado a circunstancias peligrosas se califica como crítica, lo cual se traducirá en el diagrama de flujo en su clasificación como «zona ultrasensible» o como «zona sensible» y en la presencia sobre el flujo saliente de un punto de control (llamado «crítico») cuyo objetivo será verificar que: • Las circunstancias peligrosas no se han podido producir. • Los productos que salen son sanos. Al terminar el análisis de peligros, cada operación se habrá incluido en uno de los tres tipos de zonas definidas (inerte, sensible, ultrasensible) y se habrán localizado e identificado los puntos críticos. Los productos terminados serán seguros: deberán pues ser idénticos y de calidad constante, para responder favorablemente a las exigencias del consumidor. En las tablas 1 y 2 se presentan las características y algunas aplicaciones de cada uno de estos tres tipos de zonas. En la figura 3 se presenta como ejemplo la clasificación de las operaciones del proceso de fabricación de queso según su nivel de sensibilidad y, en la figura 4, el agrupamiento de las operaciones por zona de sensibilidad. En las figuras 5 y 6 se indican otros dos ejemplos del diagrama final, en el que además de la identificación del nivel de sensibilidad de cada operación, se indica su agrupación en zonas en el caso de un matadero de porcino y de una planta de elaboración de platos cocinados, respectivamente.

Tabla 2. Características y aplicaciones de las zonas inertes ZONA DE SENSIBILIDAD

APLICACIONES

Zona inerte En general, zona donde el producto no está en contacto directo con el aire (salvo en las zonas de cocción). Zona climatizada únicamente, en algunos casos, con control de la higrometría.

• Zonas de recepción/almacenamiento de materias primas a baja temperatura: – Son zonas consideradas como zonas de no evolución (Zona climatizada, productos embalados o en sacos). – Climatización variable en función del tipo de productos afectados. • Zona de cocción. • Zona de recepción/almacenamiento de materias primas secas: – Materias primas secas (especias…): zona inerte con control de higrometría. – Embalajes: almacenamiento a temperatura ambiente. • Zona de embalaje/encartonado de productos preenvasados: – Estos productos preenvasados son considerados como no contaminables. – Embalaje en zona inerte climatizada a una temperatura ≤ 7° C (a veces el almacenamiento de estos productos se hace entre 0 y +1° C).

170 Diseño de industrias agroalimentarias Fermentos

Recepción

Proteínas

Envasado Embalaje

Filtración Almacenamiento * Materia grasa * Materias proteicas

Nata Estandarización MG*

Expedición

Estandarización MP* Pasteurización Zona inerte Zona sensible

Siembra Maduración

Zona ultrasensible Coagulación Desuerado Troceado Trasiego suero Circuito de recuperación de suero

Moldeado Escurrido Desmoldeado Salado Afinado Envasado Embalaje Almacenamiento/Expedición

Figura 3.–Clasificación de las operaciones por nivel de sensibilidad sobre el diagrama de flujo del proceso de elaboración de queso.

Condicionantes en las industrias agroalimentarias

Fermentos

Recepción

Proteínas

171

Envasado Embalaje

1

10

Filtración Almacenamiento Nata

* Materia grasa * Materias proteicas

Estandarización MG*

Expedición

Estandarización MP* Pasteurización Siembra

Zona inerte Zona sensible Zona ultrasensible

2

Maduración

3

Coagulación Desuerado Troceado

4 Trasiego suero Circuito de recuperación de suero

Moldeado Escurrido Desmoldeado 5

Salado

6

Afinado

7

Envasado

8

Embalaje

9 Almacenamiento/Expedición Figura 4.–Agrupamiento de operaciones por zona de sensibilidad en el proceso de fabricación de queso (1: Pretratamiento; 2: Tratamiento de la leche; 3: Quesería; 4: Tratamiento del suero; 5: Salazón; 6: Cámara de afinado; 7: Envasado; 8: Embalaje; 9: Almacenamiento de producto terminado; 10: Envases, embalajes).

172 Diseño de industrias agroalimentarias Recepción y descarga Alojamiento en establos Conducción a aturdido

1. Muelles de recepción

2. Cuadras 3. Mangas de conducción

Aturdido 4. Zona de sangrado Sangrado

Sangre

9. Local de recogida de sangre

Escaldado y Pelado 5. Zona sucia

12. Local para despojos rojos Vísceras rojas

Flameado o chamuscado

Pelos, pezuñas....

Evisceración

Vísceras blancas

Corte canal

Restos intestinales

6. Zona limpia

10. Local de recogida de subproductos

11. Tripería

10. Local de recogida de suproductos

Pesado de la canal

Refrigeración

Expedición

7. Cámaras frigoríficas

8. Muelle de expedición

Figura 5.–Clasificación de operaciones según su nivel de sensibilidad y agrupamiento de operaciones por zona de sensibilidad en un matadero de porcino.

Condicionantes en las industrias agroalimentarias

Carnes Aves Caza

Frutas y Materias Mantequilla Productos Materias cárnicos Pescados Crustáceos hortalizas primas huevos primas secas 4ª gama congeladas queso envasados

173

Envases 6

Desenvasado

1

Preparación Preparación carnes caza

Preparación pescados

Descongelación

Zona sensible Enfriamiento

Zona ultrasensible

Preparación mantequilla huevos queso

2

3 Preparación caliente

Zona inerte

Desenvasado

4 Ensamblado Pre-envasado

Preparación materias primas secas

1 Recepción, almacenamiento materias primas 2 3 4 5 6

Zona de preparación de materias primas Preparación caliente Preenvasado Cocción Envasado/Expedición

5 Cocción/Enfriamiento

Envasado 6 Almacenamiento

Expedición

Figura 6.–Clasificación de operaciones según su nivel de sensibilidad y agrupamiento de operaciones por zona de sensibilidad en el proceso de elaboración de platos cocinados.

174 Diseño de industrias agroalimentarias Se habrán definido así los puntos críticos de control de cada una de las operaciones unitarias y su nivel de sensibilidad (naturaleza del riesgo), así como el lugar, naturaleza, forma y frecuencia de los controles a efectuar: temperatura, acidez, materia grasa, etc. Se deben precisar también: • Los planes de vigilancia: indisociables del proceso, puesto que verifican el buen funcionamiento del mismo. • Los planes de higienización: más o menos imbricados en el proceso según el tipo de actividad, intervienen directamente en el funcionamiento de la instalación. En la fase de anteproyecto se fija únicamente la forma de limpieza.

3. LOS EQUIPOS Asimismo, para cada operación unitaria, es necesario precisar los equipos a utilizar, que se habrán definido ya en el estudio previo de ingeniería de proceso o se definen en este momento, recogiendo en una ficha la información disponible. Las características que se incluyen en la tabla 3 son a título de ejemplo puesto que cada equipo tiene sus propias especificidades. Hay que señalar que es importante tener en cuenta ya en la fase de diseño de la industria agroalimentaria el mantenimiento futuro de los equipos. Particularmente en la fase de concepción de la industria hay que prever la accesibilidad de los mismos, la posibilidad de aislamiento sin perturbar a otros equipos, la vigilancia de los puntos críticos y, por último, en función de la estrategia elegida (revisión sistemática o implantación de un equipo interno de mantenimiento), prever el dimensionado de un taller de mantenimiento, no solamente en función de las herramientas de trabajo propias del taller sino también teniendo en cuenta los equipos que van a ser trasladados a él para su reparación (dimensionado de los accesos) y de las piezas de repuesto.

4. RELACIONES FUNCIONALES Una vez estudiadas las operaciones unitarias, es decir los Medios Directos de Producción, es necesario fijar las relaciones entre ellas y su nivel de sensibilidad y también sus relaciones con los Medios Auxiliares de Producción, tal como se indica en el tercer epígrafe de la figura 1. Para ello es necesario, en primer lugar, identificar las áreas de trabajo; esta identificación tiene como objetivo el determinar las principales zonas y locales ligados a la producción.

Condicionantes en las industrias agroalimentarias

175

Tabla 3. Ficha técnica del equipo EQUIPO Operación unitaria número

Naturaleza

• Descripción. • Tipo de material (inox, aluminio, plástico...). • Accesorios.

Características

• • • • •

Cadencia horaria teórica/real. Consumo energético. Consumo de agua. Dimensiones, peso. Juntas.

Estado de la superficie

• • • •

Porosidad. Resistencia química, física. Rugosidad. Riesgos de corrosión.

Higiene

• Forma de limpieza. • Contacto con el producto.

Accesibilidad

• • • • •

Funcionamiento

• Acceso al personal. • Automatización. • Enlaces arriba/abajo.

Seguridad

• Seguridad de utilización. • Plan de control del funcionamiento.

Fijación al suelo. Espacios entre materiales. Movilidad. Volumen ocupado. Plan de mantenimiento.

En el paso anterior se han clasificado las operaciones unitarias en función de su nivel de sensibilidad y se han agrupado por zonas con criterios no sólo de sensibilidad sino también del tipo de operación en el conjunto del proceso, se revisa ahora este agrupamiento analizando si las zonas definidas se considera que deben estar en una misma área de trabajo y se añaden las áreas correspondientes a los Medios Auxiliares de Producción. En la figura 7 se presentan las áreas definidas para el ejemplo de fabricación de queso. Una vez identificadas las áreas, es necesario determinar las principales relaciones entre cada una de ellas, es decir las relaciones primordiales para asegurar el funcionamiento de la actividad. En primer lugar se analizarán las relaciones principales en materia de: • Circuitos de productos. • Materias primas. • Productos terminados. • Productos semi-elaborados.

176 Diseño de industrias agroalimentarias Área de Recepción

Área de Quesería

Vestuarios

Área de preparación de cultivo

Área de Mantenimiento

Área de lavado de materiales

Laboratorio de Análisis

Almacén aditivos

Oficinas

Almacén embalajes

Sala de Salmuera Cavas de Maduración

Sala de Envasado

Almacén de Producto Terminado

Circuito de productos

Muelle de Expedición

Circuito de materiales Circuito de personal

Figura 7.–Identificación de flujos entre cada área de trabajo.

• • • • • •

Aditivos e ingredientes. Embalajes. Residuos y efluentes (productos con riesgo para el medio ambiente). Residuos sólidos. Retorno de productos no conformes. Circuitos de materiales (bandejas, carretillas) y distinción entre materiales «limpios y sucios». • Circulación de personal (producción, control, mantenimiento, administrativo, visitas). En la figura 7 se incluye el circuito de los productos, el de materiales (salvo mantenimiento) y el de personal entre las áreas de trabajo definidas para el ejemplo de fabricación de queso. A partir del análisis de los flujos entre las diferentes áreas se confecciona el Cuadro de Proximidades o la Tabla Relacional de Actividades, tal como se ha descrito en el capítulo octavo. En la figura 2 del capítulo séptimo se presenta la Tabla Relacional de Actividades para el ejemplo de un matadero de porcino y en la figura 8 se muestra la estructura del Cuadro de Proximidades del proceso de fabricación de queso.

Figura 8.–Cuadro de proximidades para la fabricación de queso. Oficinas

Laboratorio de análisis Área de mantenimiento Vestuarios

Almacén envases Almacén aditivos Área de lavado de materiales Muelle de expedición Almacén de prod. acabados Sala de envasado Cavas de afinado Área de quesería Área de prepar. de cultivo Área de recepción

Área de recepción Área de preparación de cultivo Área de quesería Cavas de afinado Sala de envasado Almacén de productos acabados Muelle de expedición Área de lavado de materiales Almacén aditivos Almacén de envases Vestuarios Área de mantenimiento Laboratorio de análisis Oficinas

Condicionantes en las industrias agroalimentarias

177

178 Diseño de industrias agroalimentarias Código

MOTIVO

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mantenimiento de productos sólidos Mantenimiento de fluidos Desplazamiento de personal Intervenciones frecuentes o urgentes Utilización de equipos comunes Mismo personal Mismo local Relaciones administrativas Ruidos, vibraciones, riesgos, humos, calor

A B C D E F G

PROXIMIDAD Absolutamente necesario Especialmente importante Importante Bastante importante Sin importancia Alejamiento absolutamente necesario Alejamiento deseable

Figura 8 (continuación).–Cuadro de proximidades para la fabricación de queso.

El interés de la Tabla Relacional de Actividades o del Cuadro de Proximidades es permitir: • realizar un estudio sistemático, rápido y completo de las relaciones; • establecer una distribución inicial de los locales. Esta distribución es muy teórica, pero sirve como primera aproximación para establecer los planos de la industria; • verificar si todas las relaciones importantes se han tenido en cuenta una vez establecidos los planos de la planta; • conservar los documentos que justifican la planta elegida, lo cual es útil si el proyecto sufre modificaciones.

5. ESTIMACIÓN DE LAS SUPERFICIES Y DE LOS VOLUMENES DE PRODUCCIÓN Se trata ahora de seleccionar las operaciones del proceso que pueden operar agrupadas en zonas y evaluar las superficies necesarias. El objetivo es asociar al diagrama de flujo las superficies y los volúmenes necesarios. 5.1. SELECCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS Y RESTRICCIONES No se trata aquí de revisar el conjunto de tecnologías utilizables por cada una de las industrias, ya que son múltiples y muy específicas por sectores de actividad, sino únicamente indicar los pasos a seguir en el diseño de la distribución en planta. La metodología a seguir consiste en analizar puntualmente para cada operación del diagrama de flujo, las tecnologías que pueden asegurar las transformaciones de materia deseadas. Además de los aspectos técnicos requeridos, es

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importante integrar en esta reflexión los aspectos que contribuyen a la facilidad de explotación tales como mantenimiento (accesibilidad, frecuencia…), limpieza (en seco, húmedo…) grado de automatización, ergonomía, balance de fluidos necesarios para su funcionamiento… Las soluciones seleccionadas tras una primera selección, generalmente se diferencian: • por la naturaleza de los flujos (continuos, discontinuos) que ligan las operaciones; • por la localización y tamaño de los almacenamientos intermedios necesarios para el buen funcionamiento del conjunto. Cada solución se caracteriza por ventajas e inconvenientes así como por restricciones específicas de funcionamiento (puntos de control, por ejemplo) y de instalación. El caso particular del almacenamiento de productos terminados o semiacabados es bastante general a todas las industrias, también hay que seleccionar la tecnología de almacenamiento de estos productos. Este tema se desarrollará más adelante. 5.2. AGRUPAMIENTOS Y ESTIMACIÓN DE LAS SUPERFICIES Y VOLUMENES Se trata, para cada solución elegida, de efectuar las siguientes tareas: • Evaluación de las superficies y volúmenes requeridos para cada operación en función de las tecnologías elegidas y de su explotación. • Agrupamiento de las operaciones en función: – de su naturaleza y de su imbricación; – de su clasificación con respecto a los posibles riesgos detectados (zonas inertes, sensibles, ultra-sensibles); – de los puntos de control que permiten garantizar la seguridad de los productos y la regularidad de la fabricación. • Formulación sobre la base del diagrama de flujo (uno por alternativa) de los resultados de las tareas precedentes: – tecnologías preconizadas; – agrupamiento de las operaciones en zonas de proceso; – superficies requeridas para cada zona, restricciones de instalación; – naturaleza y valor de los flujos de materias, posición y tamaño de los stocks; – posición y definición de los puntos de control. En las figuras 4, 5 y 6 aparecen algunos ejemplos de agrupamiento. El caso del almacenamiento de productos terminados o semi-acabados ilustra bien la relación de dependencia entre las tecnologías y las superficies requeridas, puesto que el coeficiente de utilización del suelo varía de 40 a 100 % según la elección.

180 Diseño de industrias agroalimentarias Al final de esta fase está bien definido el proceso, queda por definir el entorno para hacer funcionar el proceso, se podrá entonces definir la distribución del conjunto. 5.3. CONTROL DE LOS AMBIENTES El personal por su comportamiento participa en la higiene El personal interviene en numerosas operaciones durante el ciclo de producción de un producto (manipulaciones, control…). Ahora bien este personal emite naturalmente gran cantidad de partículas a su entorno inmediato que pueden contaminar los productos. Para mantener las características de las zonas en contacto con el producto, es necesario esforzarse en: • limitar las intervenciones del personal en la proximidad del producto; • acondicionar los accesos (esclusas, vestuarios); • restringir los accesos solo a las personas autorizadas; • llevar la ropa adecuada a cada zona. El nivel de protección (ropa adecuada) es más o menos importante en función de los tipos de zona y del nivel de riesgo de contaminación del producto. En un capítulo posterior se tratarán los aspectos relativos al personal, ropa adecuada a cada tipo de zona, características de los accesos, etc. Es necesario mantener la limpieza de las materias que entran en las zonas La lucha contra la contaminación que puede ser introducida por los propios productos, los ingredientes, los fluidos o los envases es una acción importante, ya que permite suprimir algunas operaciones finales del proceso necesarias para asegurar la conservación de los productos (pasteurización, adición de conservantes, etc.). El objetivo a alcanzar es no aportar contaminantes a lo largo de todas las operaciones de transformación, conviene por tanto: • definir y controlar la calidad de las materias que entran en la composición del producto (materias primas, ingredientes, fluidos varios); • limpiar y controlar el estado de los recipientes y de los equipos; • implantar una barrera de limpieza cuando el producto está desnudo; • eliminar toda operación contaminante después del paso de esta barrera hasta el aislamiento del producto en su envase. Estas acciones se deben poner en práctica a lo largo de todo el proceso y afectar tanto a los productos como a los ingredientes y fluidos; en la figura 9 se indican estas acciones según el principio de la marcha hacia delante. Los puntos a controlar en estos casos son los procedimientos de limpieza, los puntos de control, los procedimientos de desinfección y esterilización, la concepción de equipo «limpio» y el envasado limpio y controlado.

181

Condicionantes en las industrias agroalimentarias

Además los productos y los materiales avanzan entre los puestos de transformación con la ayuda de medios de transporte, estos medios deben ser concebidos para evitar: • la contaminación del producto o del material. • la ruptura de las barreras de confinamiento. SOLUCIONES POSIBLES Luchar contra la contaminación del producto

SENSIBLE

INERTE 1

MP

2

1

i

2

MP

ULTRASENSIBLE

MP+I+F 4 5

P1 P2 P3 P4

6

i

3

3

F CIRCULACIÓN Caso en que la zona ultrasensible es limitada (Protección próxima)

INERTE

SENSIBLE

1

MP

2

1

i

2

MP

ULTRASENSIBLE

MP+I+F

4 5 P1 6 P2 P3 P4

i

3

3

F CIRCULACIÓN MP: Materias Primas I: Ingredientes F: Fluido

4 Barrera de limpieza: desinfección o esterilización

1 Control 2

P1, P2, P3, P4: Productos sensibles

Limpieza y desinfección recipientes

5

3 Desinfección o esterilización de fluidos 6

Puesta a punto del producto: quitar vaina, etc. Envasado

Flujo: Producto, ingredientes, fluido

Figura 9.–Producto-Ingredientes-Fluidos.

182 Diseño de industrias agroalimentarias Conviene pues en este caso: • limpiar los equipos de transporte antes de su utilización; • favorecer su limpiabilidad; • prever esclusas de transferencia de los productos o de los materiales para evitar los transportes de contaminación por las abertura de acceso de estos medios entre las zonas. Las zonas ultra-sensibles pueden ser limitadas Las reglas de explotación de las salas limpias (todavía llamadas salas blancas, salas microbiológicamente controladas, etc.) son muy estrictas: • Control de la cantidad de polvo. • Acondicionamiento del aire. • Control de las contaminaciones por los entrantes y salientes. • Limpieza. • Control de acceso del personal. Estas reglas tienen un coste elevado, conviene por tanto limitar los volúmenes a los que se deben aplicar y aproximar el máximo posible las barreras de confinamiento al proceso. Las campanas de flujo laminar aportan una buena solución a los problemas planteados. En la figura 10 se encuentra un esquema de este sistema, en este caso, tal como se aprecia en la figura, todo el proceso se desarrolla sobre un plano de trabajo, con una única superficie de intervención, hay que realizar movimientos lentos, utilizar protección con guantes estériles, la materia a tratar debe estar limpia y estéril y el ambiente del local sensible debe estar limpio y acondicionado. En un próximo capítulo se tratará el tema de las características del aire, incluyendo la descripción de las salas blancas. 5.4. DISTRIBUCIÓN DE LAS ZONAS El conjunto del trabajo realizado hasta ahora conduce a definir los principios de las tecnologías a implantar así como los fluidos y las condiciones ambientales asociadas. El dimensionado de las instalaciones correspondientes permite aclarar los espacios requeridos para el conjunto del proceso de producción: superficies y volúmenes de los espacios periféricos. La organización del edificio y de las circulaciones es en este momento fundamental para asegurar una calidad de fabricación óptima y, por lo tanto, de los productos.

Condicionantes en las industrias agroalimentarias OBJETIVOS

183

SOLUCIONES POSIBLES

Local sensible

Zona ultra-sensible

Ventilador

Filtro

Figura 10.–Protección próxima: puesto con flujo laminar.

5.4.1. Reglas de gestión de las zonas La implantación lógica deberá reflejar la de la organización de la producción. Entre otros puntos deberá asegurar las grandes funciones siguientes: • Limitar la propagación de las poluciones. • Limitar los transportes de productos. • Limitar los desplazamientos del personal en la fábrica. • Limitar los transportes de calor (vectores también de poluciones). • Limitar las interacciones zonas secas/zonas húmedas.

184 Diseño de industrias agroalimentarias Los problemas y en consecuencia las soluciones no son idénticas en una construcción nueva que una construcción ya existente. Sin embargo, se deben seguir los mismos pasos para que el útil de producción sea coherente en su concepción. Las grandes reglas a respetar para la implantación de las zonas son las siguientes: Marcha hacia delante El principio se aplica desde la materia prima hasta el producto terminado sin ninguna marcha atrás. La industria se construye de forma que se eviten las interacciones indeseables, es decir sin encuentros directos o indirectos entre elementos de diferente carga microbiana, con el fin de proteger el producto contra los peligros debidos a contaminaciones cruzadas, es decir disminuir los riesgos de contaminación. El principio de la marcha hacia delante es un útil de producción que permite progresar en el control de la contaminación. • En primer lugar, representa una noción de linealidad: Se va desde la materia prima hacia el producto terminado sin volver nunca atrás, ni tener cruces de productos en diferentes estadios de fabricación. Es necesario pues hacer una reducción de los transportes y una ausencia de cortes entre los diferentes circuitos: – Materias primas. – Productos en curso de fabricación. – Productos terminados. – Residuos. – Embalajes. – Personal. – Utensilios limpios. – Utensilios sucios. • Es también una noción de gradación en los peligros: se va desde la zona más sensible a la contaminación, allí donde el producto es más frágil, hacia la zona menos sensible, donde el producto es menos frágil, pero nunca a la inversa. De estas dos nociones se deduce la noción de la protección próxima. Allí donde el producto es más sensible, donde las condiciones de desarrollo de los microorganismos son máximas, las medidas de control se deben reforzar. Están afectados todos los elementos que intervienen en la industria susceptibles de representar una fuente de contaminación: locales, materiales fijos y materiales móviles, fluidos (agua, aire).

Condicionantes en las industrias agroalimentarias

185

Aplicación del concepto de marcha hacia delante Tres reglas van a permitir dirigir la reestructuración o la concepción de una industria con el principio de la marcha hacia adelante: • Las condiciones de acceso. • La regla del 3 × 1. • La gradación en la protección del producto. Las condiciones de acceso La primera protección del producto consiste en la implantación de condiciones de entrada y de salida. Los accesos a la fábrica representan la vía de introducción de los microorganismos en la producción. El control de las condiciones de acceso es indispensable para evitar todo aporte de suciedades de procedencia exterior a la zona de producción y entre zonas unas con otras. Estas condiciones de entrada y salida afectan: • Al personal: personal de producción o de mantenimiento. En un próximo capítulo se tratará el tema de personal. Las visitas tendrán un circuito particular en la fábrica, diferente del personal propio. Este recorrido estará separado de la fabricación para que no sea fuente de contaminación • A los materiales. Las condiciones de acceso afectan especialmente a los materiales móviles, utensilios, etc. Estas condiciones incluyen: – Una zona de entrada y de almacenamiento de los materiales sucios. – Una zona de transición en la cual los materiales se limpian y se desinfectan. – Una zona de salida y de almacenamiento de los materiales limpios, de donde se toman por el personal. Los materiales limpios y sucios no deben cruzarse nunca. La regla del 3 × 1 Permite definir lo que debe ser el entorno de la fabricación. 1 módulo o un edificio = 1 fabricación + 1 esclusa de entrada Un módulo está constituido por las condiciones de acceso y por las fases tecnológicas de la fabricación considerada. Todo reside en la definición de lo que es una fabricación, es decir cuales son las fases tecnológicas que requieren una separación estricta para evitar todo problema de contaminaciones cruzadas. Las fabricaciones que presentan características diferentes son las siguientes:

186 Diseño de industrias agroalimentarias • La materia prima bruta es con frecuencia fuente de contaminación. • Los embalajes son fuentes de contaminación para el producto terminado. 1 sala = 1 función Durante la fabricación hay funciones llamadas sucias: son las funciones donde el producto manipulado, tratado, puede ser una fuente de contaminación para los productos vecinos (ejemplos: el lavado del material, la recepción de las materias primas, la manipulación de los embalajes). Por el contrario, hay funciones llamadas limpias: son las funciones en que el producto manipulado, transformado, está sujeto a contaminación (ejemplo: la maduración, el embalaje). Así pues, el mismo producto tomado en dos estadios tecnológicos diferentes puede pasar del estado de producto fuente de contaminación al estado de producto sujeto a contaminación. Es necesario, pues, separar lo sucio de lo limpio, es decir, efectuar una separación muy precisa en el interior de cada módulo. 1 persona = 1 tarea Para poner en práctica las precauciones de higiene al nivel del personal es necesario funcionar según este principio. No se trata de generalizar el trabajo a puesto fijo sino de eliminar la polivalencia simultánea. Una persona no debe realizar varias funciones a la vez: una persona puede pasar de un puesto de trabajo a otro a condición de que estos tipos de trabajo estén estrictamente separados en el tiempo de trabajo y que no haya marcha atrás. Si hay marcha atrás, el personal se considera entonces como que llega de nuevo a la fábrica, debe empezar la entrada por el principio. En la tabla 4 se resumen los principios de la regla del 3 × 1.

1 módulo o un edificio = 1 condición de acceso (esclusa o vestuario)

Cada zona de diferente sensibilidad debe incluir condiciones de acceso, de transporte y de reutilización para las personas, los productos, el material.

1 sala = 1 función

Se trata de separar físicamente las zonas cuyo entorno es sucio por su función (por ej. zonas de sacrificio, de evisceración, de encajado, de paletización) de las zonas donde el producto es sensible (zona de despiece, de envasado).

1 persona = 1 puesto

Es necesario prever que el personal no efectúa simultáneamente gestos limpios y gestos sucios. Sí a la polivalencia pero no simultánea. Son necesarias separaciones pero en el tiempo o en el espacio, deben definirse las condiciones de cambio (ejemplo: lavado de manos, cambio de ropa...).

Condicionantes en las industrias agroalimentarias

187

La gradación en la protección del producto Cuando más nos aproximamos al producto, más importantes deben ser las medidas de control de la contaminación. Es necesario disponer de un entorno industrial correcto. Es necesario proteger a la industria de fuentes de contaminación de procedencia exterior (estación de depuración…). Además habrá que prever los siguientes puntos: • Separación de las zonas. El cerramiento de las zonas permite limitar la propagación de las poluciones por la barrera física que supone, pero permite además limitar los desplazamientos del personal y los transportes de calor que también son vector de poluciones. Hay que separar: – Separación de zonas frías/zonas calientes. – Separación zonas inertes/sensibles/ultra-sensibles. – Separación zonas secas/zonas húmedas. • Almacén particular de desperdicios. Es necesario prever locales individuales y separados para el almacenamiento de residuos de cartones/plásticos por una parte y por otra de los desperdicios orgánicos (en zona refrigerada). En ambos casos hay que prever una evacuación directa al exterior. • Agrupamiento por categorías de las materias primas. En lo que se refiere al almacenamiento. – Seco (especies, aditivos): el almacenamiento debe efectuarse en locales refrigerados (14° C), humedad controlada (50%). – Embalado en cartón: fresco o congelado. – Producto desnudo o en sacos. Cada categoría debe tener una zona de recepción y sacado de las cajas de cartón con las condiciones de ambiente adecuadas (salvo para los productos desnudos o en sacos que no llevan cartón). • Almacenamiento particular para los envases y embalajes. Los envases (en contacto directo con el producto) se almacenarán en un local particular diferente del local de almacenamiento de embalajes (cartones…). Debe preverse un acceso directo desde los locales de almacenamiento de envases y embalajes hacia las zonas de utilización de los mismos. • Prever locales independientes para diferentes usos. Se debe prever locales diferentes para: – Laboratorio de control. – Almacenamiento de productos de limpieza y desinfección.

188 Diseño de industrias agroalimentarias Asimismo, se deben prever locales independientes de las zonas de fabricación para: – Almacenamiento de combustibles. – Tratamiento de aguas residuales. – Taller de mantenimiento. – Locales técnicos. – Locales administrativos y sociales.

CAPÍTULO XIII

Organización de la planta industrial 1.

LOS FLUJOS

Como se ha visto, uno de los primeros pasos a efectuar es concebir la disposición de los locales en función del producto y del proceso de fabricación. Para optimizar la organización de las diferentes áreas en el seno del edificio respetando la reglamentación (especialmente sanitaria) y la funcionalidad, es necesario un estudio detallado de los flujos. El objetivo del estudio de los flujos es definir, en función de la información recogida (especialmente de las relaciones funcionales entre áreas), la disposición de los locales. Según su naturaleza, se pueden definir varios tipos de flujos, los principales se presentan en la tabla 1. El estudio de los flujos se apoya por definición sobre el estudio de la interdependencia de las áreas de la industria, es indispensable disociar en el análisis, los flujos puramente técnicos (materias primas, productos terminados, materiales…) de los flujos «inmateriales» (flujos de información). El modo de gestión de los flujos de producción tiene una fuerte incidencia sobre la organización del edificio a través del dimensionado de las áreas. Se pueden distinguir cuatro métodos de gestión de los flujos según el tipo de actividad ejercida, o dicho de otra forma, en función de qué se toma la decisión de producir: • Los flujos controlados por el stock (Tipo I). • Los flujos controlados por la entrada de materias primas y por el stock con regulación (Tipo II). • Los flujos regulados por la entrada de materia prima (Tipo III). • Los flujos controlados por la entrada de materias primas y por el stock sin regulación (Tipo IV).

190 Diseño de industrias agroalimentarias Tabla 1. Diferentes tipos de flujos en la industria Materias

Materiales

• Materias primas

• Pallets

• Productos intermedios

• Bandejas

• Productos acabados • Residuos

• Recipientes varios • Materiales de mantenimiento

Personal

Información

• Personal de la empresa: – Producción – Control – Mantenimiento

• Gestión de producción

• Visitas

• Compras

• Gestión de stocks • Pedidos • Mantenimiento

• Productos no conformes • Envases y embalajes • Aditivos e ingredientes • Fluidos • Otros

En la tabla 2 se representan las características de estos tipos de flujo y la tipología de las industrias alimentarias. La gestión de los flujos lleva a las siguientes observaciones: • La gestión de los flujos de materias y la previsión de la organización de la producción son datos importantes que se deben integrar en el estudio de concepción de la planta. • A partir de las previsiones de actividad, deben evaluarse y verificarse las capacidades de las líneas de producción, para evitar estrangulamientos. Una simulación del funcionamiento de la fábrica permite predecir los puntos débiles y por lo tanto corregir las disfunciones. • Las capacidades de las líneas de producción y sus variaciones permiten dimensionar lugares de almacenamiento. Para afinar este estudio, es necesario precisar los volúmenes provisionales de actividad, los aprovisionamientos que suponen y el sistema de ordenes considerado. • Se debe prestar una atención particular a la consideración de los stocks de seguridad (stocks «tampón») para asegurar reservas de capacidad de producción. Para analizar de una forma crítica las representaciones físicas es primordial realizar una simulación del funcionamiento de los flujos. La elección de la forma de gestión de los flujos alrededor del proceso de fabricación va a influir sobre la organización del espacio de la fábrica.

Organización de la planta industrial

191

Tabla 2. Características de los flujos y tipología de las industrias agroalimentarias Características del flujo

Tipo

TIPO I

Flujo guiado por reposición stock PT

Ej.: elaboración de galletas Proceso corto Vida útil larga

Regulación «stock MP»

Regulación «stock PT»

TIPO II Ej.: producción de cerveza, alcoholes Proceso largo Vida útil larga

Flujo forzado (Base previsiones)

Stok PST

Bajo pedido

TIPO III Ej.: frutas y hortalizas Proceso corto Vida útil corta TIPO IV Ej.: industrias lácteas Proceso largo Vida útil corta

Flujo forzado por aprovis. admitido y MP perecederas

Regulación Stock PT

Fabricación

Acabado

Orden Flujo forzado por aprovis. admitido y MP perecederas

Bajo pedido

MP: Materias Primas; PT: Producto terminado; PST: Producto semi-terminado.

2.

DIMENSIONADO Y ORGANIZACIÓN DEL EDIFICIO

La elección del modo de gestión de los flujos en torno al proceso de fabricación, va a influir sobre la organización del espacio de la planta. Antes de organizar la planta industrial es necesario definir los siguientes elementos: • Diagrama de flujo. • Diagrama de personas por puesto de trabajo. • Diagrama de relaciones entre áreas de trabajo (de materiales y de personas). • Diagrama de fluidos. • Sistema de gestión de flujos.

192 Diseño de industrias agroalimentarias Toda esta información ha quedado recogida en las fases anteriores de la sistemática de distribución en planta y descrita en capítulos anteriores. Pero todos estos elementos deben ser considerados bajo los siguientes criterios: • Respeto a las exigencias funcionales. • Respeto a las reglas de higiene. • Seguridad. • Flexibilidad de la instalación. • Evolución de la producción y ampliaciones posteriores. Respeto a las exigencias funcionales Significa tener en cuenta el espacio necesario y útil entre cada equipo de la línea insistiendo en las llegadas y salidas de materias así como el personal necesario para el puesto considerado (incluido mantenimiento). Toda esta información se toma de las fichas de los equipos así como de los diagramas de personal por puesto de trabajo. Respeto a las reglas de higiene Impone dos tipos de exigencias: • En la fase de diseño: – Respeto de los principios de marcha hacia delante (aplicados a los productos y también a su entorno: estudio de los flujos de aire por ejemplo). – Respeto del principio de separación de los circuitos «limpios» y de los circuitos «sucios». • En la fase de explotación: En el momento de la concepción se recomienda prever los posibles accidentes de fabricación y: – determinar la vida útil del producto en cada etapa para poder manejar los productos no conformes o los productos semi-terminados (ficha de proceso), – determinar los equipos con riesgo y el tipo de daños que ocasionan, así como la frecuencia de avería (ficha de equipos), – conocer en cada etapa de fabricación los peligros higiénicos evaluando su frecuencia y su gravedad (ficha proceso). Seguridad Hay que tener en cuenta la reglamentación existente tanto en lo que se refiere a la seguridad en el trabajo, como la seguridad contra incendios, etc., asimismo si se establecen criterios de seguridad propios de la empresa: control de entradas y salidas de personal…

Organización de la planta industrial

193

Flexibilidad La flexibilidad debe considerarse en: • Los equipos. • La organización del espacio: – Prever la ampliación de los edificios. – Prever suficiente espacio para la circulación. Evolución de la producción y ampliaciones posteriores del edificio Es conveniente estudiar la evolución de la producción durante cinco años y las consecuencias sobre posibles ampliaciones, ya que estos elementos pueden influir en la disposición, en el seno del edificio, de algunas zonas que en ningún caso pueden ser desplazadas (salvo con elevado coste), como por ejemplo, la instalación de producción de frío. Es indispensable, por tanto, concebir un plan muy abierto que permita la ampliación al menos en dos o tres caras del edificio.

3.

METODOLOGÍA DE ORGANIZACIÓN DEL EDIFICIO

Los pasos a seguir para la organización del edificio son: a) Hacer una relación del conjunto de locales: • Áreas de producción (incluyendo «salas blancas»). • Áreas de sistemas auxiliares. • Áreas de almacenamiento (más posibles ampliaciones). • Muelles de recepción. • Muelles de expedición. • Locales sociales. • Locales administrativos. • Laboratorio. • Zonas de preparación de pedidos. • Área de envasado de productos (más posibles ampliaciones). • Zonas para residuos. • Zonas para prestaciones exteriores (empresa de limpieza por ejemplo…). • Otros. Se deben relacionar todas las que se hayan planteado en la industria, con sus posibles ampliaciones y las vías de acceso. b) Dimensionar las áreas. A título completo, el dimensionado de las áreas debe tener en cuenta los criterios recogidos en la tabla 3. c) Definir los flujos. La definición de la organización de los flujos se apoya en los elementos analizados previamente, en particular la Tabla Relacional de Actividades, que en esta fase debe estar totalmente terminada.

194 Diseño de industrias agroalimentarias Tabla 3. Criterios para el dimensionado de las zonas Producción

• Equipos y movilidad • Acceso reservado al mantenimiento de los equipos • Organización de los puestos de trabajo • Secuencias de trabajo (1 × 8, 2 × 8, 3 × 8)

Almacén

• Ritmos de fabricación • Secuencias de trabajo (1 × 8, 2 × 8, 3 × 8) • Volúmenes de materias primas, productos terminados, productos intermedios,… • Tipo de flujo

Recep./Expedic.

• Frecuencia y volúmenes de las entregas • Naturaleza y demora de las operaciones de control • Condiciones particulares del almacenamiento

Limpieza

• Tipo de materiales a limpiar, procedencia, destino • Frecuencia de la limpieza • Tipos de materiales utilizados (bandejas, …)

A partir de estos elementos es posible establecer el esquema de los flujos internos y externos indicados en las tablas 4 y 5. Tabla 4. Flujos externos a la planta Entradas

Salidas

• Materias: – Productos a temperatura controlada – Productos a temperatura ambiente – Envases – Productos peligrosos (productos químicos)

• Productos terminados • Residuos: – Orgánicos – Envases – Efluentes – Productos tóxicos

• Fluidos

• Fluidos

• Personal: – Comienzo de trabajo – Medios de transporte del personal – Facilidad de transporte a la entrada

• Personal: – Fin de trabajo – Facilidad de salida

La organización de los flujos exige definir los niveles de riesgo en función de su gravedad y de su frecuencia. Todos los riesgos no pueden ser suprimidos totalmente, se recomienda por tanto evaluar estos riesgos para elegir las soluciones más adaptadas al proyecto. Esta reflexión permite disminuir los riesgos y proponer medios de control. Un método simple que permite visualizar rápidamente el conjunto de las relaciones y de los flujos que de ellas derivan, con el fin de poner en evidencia los cruces de flujos indeseables, consiste en utilizar transparencias donde cada tipo de flujo aparece de color diferente en un plano tipo; la superposición de estas transparencias informa sobre los cruces de flujos.

Organización de la planta industrial

195

Tabla 5. Flujos internos de la planta Materias

• En recepción • En producción, definiendo: – Los tiempos operatorios e inter.-operatorios (cambio de material, limpieza,…) – Sincronización de las fabricaciones – La segmentación de las gamas de fabricación – En preparación de pedidos y expedición

Materiales

Personas

• Flujo de contenedores:

• Personal de producción:

• Control de la atmósfera

• Transportadores segmentados

• entradas, salidas, vestuarios

• Otros fluidos y evacuaciones

• Soportes afectados a zonas específicas

• movimientos ligados a interrupciones; comidas, aseos,..

• Flujo de materiales procedentes de series de fabricación con almacén en un local

Fluidos

• movimientos ligados a control • movimientos ligados a mantenimiento • visitas: ropa, definición de las zonas de visita

Tras el estudio de los flujos se podrá elegir el tipo de configuración de la industria. d) Organización del edificio. Una vez realizado el estudio de los flujos, con la trascripción de los resultados de la Tabla Relacional de Actividades detallada o del Cuadro de Proximidades, es posible situar las áreas unas en relación con otras en función de los códigos que se les han asignado y dimensionarlas. Esta distribución de las áreas permitirá determinar el tipo de organización de la planta: en «U», en «L», en «T», gravitacional o lineal. La elección de una configuración tipo deberá integrar diferentes restricciones, especialmente: • Tipo y número de productos fabricados. • Fragilidad de los productos. • Naturaleza del terreno y del entorno. • Posibilidades de ampliación. • Proceso de fabricación (fabricación en línea, grado de automatización...). • Previsión de la ampliación posterior de la fábrica. Algunas configuraciones se prestan más o menos bien a una ampliación (fábrica gravitacional: no hay ampliación posible). • Restricciones económicas (realización, explotación). • Restricciones de ocupación del terreno.

196 Diseño de industrias agroalimentarias 3.1.

FÁBRICA LINEAL

Esta concepción, la más evidente, sólo debe contemplarse en raras ocasiones, salvo en los casos de una fábrica mono-producto. En efecto, se entra por un lado y se sale por el otro. Es muy simple, es la que mejor respeta la marcha hacia delante. Se utiliza en los casos de actividad mono-producto (lácteas, bebidas…). Sin embargo, si se examina más detenidamente esta concepción se encuentran algunos defectos: • Son posibles las ampliaciones por las dos caras y de manera limitada. Además, el almacenamiento de residuos sólo puede situarse en la fachada de recepción, por lo tanto lejos de las áreas de producción, generadoras de residuos. • Si los productos tienen circuitos de fabricación unos más cortos que otros, tienen todos las mismas distancias que recorrer entre la entrada y la salida. Consecuencia de esto son mantenimientos inútiles, con costes de funcionamiento elevados, riesgos de contaminación o de degradación durante las manipulaciones. Las cámaras frigoríficas se encuentran en los dos extremos de la industria y en el centro (stocks de productos intermedios) lo que requiere longitudes de tubería importantes entre la sala de máquinas y las cámaras, a menos que se multipliquen las salas de máquinas. Las áreas de fabricación no están contiguas a las de acondicionamiento, lo que implica una manutención importante con riesgo de contaminación o de deterioro. Las oficinas están alejadas de los muelles lo que obliga a crear una oficina en cada uno de ellos. • Ventajas: – Ampliación posible de la fábrica sobre cuatro caras. – Forma adaptada a la marcha adelante del producto. • Inconvenientes: – Acceso sobre dos caras del terreno. 3.2.

FÁBRICA EN «L»

Esta disposición permite en general tener una fachada de ampliación suplementaria. La unidad es más compacta que la anterior, con menos viales, en consecuencia, a priori, es menos cara en inversiones, pero también en gastos de funcionamiento. Hay una buena separación de las áreas de trabajo de los productos y de las áreas de almacenamiento de los consumibles. El pasillo de distribución del personal y de los consumibles no atraviesa jamás una zona de trabajo, de acuerdo con las reglas de respeto a la higiene.

Organización de la planta industrial

197

Se utiliza en el caso de procesos discontinuos (platos preparados, charcutería,…). Sin embargo, tiene todos los otros inconvenientes de la fábrica en I, los circuitos de fabricación hasta la salida tienen la misma longitud. • Ventajas: – Ampliación posible de la fábrica sobre cuatro caras. – Forma adaptada a la marcha adelante del producto. • Inconvenientes: – Acceso sobre dos caras del terreno. 3.3. FÁBRICA EN «U» Esta disposición permite en general tener fachadas de ampliación. Tiene una única fachada de recepción y expedición, por lo tanto un mínimo de viales. Es la solución más compacta, puesto que es la que presenta las distancias más cortas de desplazamiento, por lo tanto las manutenciones son cortas, menos costosas; es ciertamente la menos costosa. Esta compacidad de la fábrica reduce pues los circuitos y por lo tanto los riesgos de deterioro de los productos. Además, por efecto de pared, por efecto de proximidad, los costes de funcionamiento y de inversión son menores que en las concepciones anteriores. Tipo 1: procesos de fabricación discontinuos con manipulaciones manuales. Ej. Platos cocinados, charcutería, salazones. • Ventajas: – Ampliación posible sobre tres caras (ampliación bloqueada por una cara por la carretera). – Acceso sobre una sola cara del terreno. – Toda la parte frigorífica (almacenamiento de materias primas y productos terminados) está en la misma zona. • Inconvenientes: – Debe implicar longitudes de proceso diferentes. Tipo 2: • Ventajas: – Ampliación posible sobre cinco caras. – Acceso sobre una sola cara del terreno. 3.4. FÁBRICA GRAVITACIONAL Mono-producto, muy automatizada. Ej. Productos pulverulentos. • Ventajas: – Superficie limitada al suelo, interesante cuando el coste del m2 es elevado. • Inconvenientes: – Imposibilidad de ampliación.

198 Diseño de industrias agroalimentarias – Coste de realización de la instalación más elevado (salvo el coste del terreno) que una industria a nivel del suelo. – Coste de explotación mas elevado. – Problemas de organización de los flujos (ascensores, montacargas). – Estanqueidad de los niveles. En las figuras 1 y 2 se presentan las principales características de cada uno de estos tipos de organización de la industria. TIPO DE FÁBRICA

VENTAJAS

INCONVENIENTES

Fábrica lineal Posible ampliación de la Restricciones de ocupación industria por todas las caras de terreno No se puede tener la recepción de materias primas y la expedición de productos orientados al norte

Forma adaptada a la marcha hacia delante del producto Acceso sobre dos caras del terreno

Fábrica en L

Posible ampliación de la fábrica en cuatro caras

Acceso sobre dos caras del terreno

Forma adaptada a la marcha hacia delante del producto

Fábrica en U

Materias primas Productos terminados

Variante de fábrica en U

Materias primas

Productos terminados

Ampliación de los edificios Implica longitudes de proceso sobre tres caras (ampliación diferentes bloqueada en una cara por la calle) Acceso desde una cara del terreno Toda la parte frigorífica (almacenamiento de materias primas y de productos terminados) se localiza en una misma zona

Ampliación posible sobre cinco caras Acceso sobre una sola cara del terreno

Figura 1.–Características de las fábricas en I, en L y en U.

Organización de la planta industrial TIPO DE FÁBRICA

VENTAJAS

Fábrica gravitacional

Superficie sobre el suelo limitada, lo que es interesante cuando el coste del terreno es elevado

Nivel 2

Nivel 1

Suelo

Materias primas

Productos terminados

199

INCONVENIENTES Ampliación imposible

Coste de realización de la instalación más alto (sin contar el coste del terreno) que en una industria a nivel del suelo

Coste de explotación más elevado

Estanqueidad de los niveles

Figura 2.–Características de la fabrica gravitacional.

4.

ORGANIZACIÓN DEL PLAN GENERAL

En resumen, hay tres principios intangibles que siempre hay que respetar: • Las áreas limpias y las sucias deben estar claramente separadas. • En todo momento debe cumplirse la marcha hacia delante de los productos. • Deben contemplarse las posibilidades de ampliación de cada función. Los principios siguientes, aunque no son tan imperativos, no son menos importantes y tenerlos en cuenta implica una concepción más armoniosa y en consecuencia una industria mejor diseñada: • Debe buscarse la compacidad de las instalaciones, lo cual implica circuitos más cortos. • La reducción de las fachadas activas implica una reducción de los viales, una facilidad de vigilancia, pero sobre todo facilita las posibilidades de ampliación. Por las mismas razones, se debe tratar de agrupar en un solo muelle todas las expediciones y si es posible todas las recepciones. Esto, evidentemente, es más fácil en una planta nueva que en la ampliación de una ya existente. En todos los casos, es necesario que haya un solo acceso a la parcela desde la vía pública, por razones de seguridad. • La implantación sobre el terreno debe tener en cuenta su configuración con el fin de facilitar las evacuaciones de los residuos y de controlar el impacto sobre el entorno. • Por último, por la razón precedente, pero también por la propia industria, es útil preocuparse por los vientos dominantes y tenerlos en cuenta a la hora de la orientación de la industria en el terreno.

200 Diseño de industrias agroalimentarias

5. ORGANIZACIÓN DEL PLAN DE CONJUNTO En este aspecto, como resumen, hay también principios intangibles: • En ningún caso se tolera el menor retorno hacia atrás de los productos, el menor cruce entre producto y residuos, el menor cruce entre producto desnudo y producto embalado, tampoco el de una materia prima con un producto elaborado. • Esto implica en particular una separación entre producto crudo y producto pasteurizado, cocido o esterilizado. Las zonas donde se sitúan estas funciones deben estar claramente separadas unas de otras. • Es lo mismo para las funciones de almacenamiento, fabricación y embalaje. Los principios siguientes aceptan algunos compromisos, pero estos compromisos tienen inevitablemente algunas contrapartidas de penalización: • Los circuitos de producto y personas deben ser lo más cortos posibles. Más adelante se verán los imperativos de los circuitos de personal. • Los circuitos deben ser lo más rectilíneos posibles, lo que facilita el objetivo de la compacidad de las instalaciones, ya citado. • Los ejes de circulación deben ser suficientemente anchos, bien definidos, sin por lo tanto crear muchos pasillos. • Es necesario pensar en reunir las áreas que tienen las mismas funciones. Así, por ejemplo, las cámaras frigoríficas deben estar contiguas, tanto como sea posible, esto implica economías de energía pues las pérdidas a través de las paredes comunes se producen hacia locales frigoríficos. Las áreas de fabricación deben estar próximas unas de otras para reducir los desplazamientos costosos de mano de obra, pero también causa de polución. • Es necesario reducir al mínimo estricto el fraccionamiento de la industria, factor de mantenimiento, cruces, desplazamientos de personal causa de posibles suciedades, y sobre todo penalización de las ampliaciones. Para hacer esto, se agrupa, como se acaba de decir, las áreas que tienen la misma función en la misma zona, pero también se trata de suprimir los cerramientos cada vez que sea posible (por ejemplo, se hará una única sala de embalaje, un único almacenamiento a temperatura negativa, una única sala de cocción...). • Las funciones que exigen condiciones de ambiente y de higiene idénticas deben situarse en una misma zona, es decir en un mismo local siempre que sea posible. • Las funciones técnicas y de mantenimiento se agrupan, y si es posible fuera (sin estar demasiado lejos) de las zonas de producción y de forma que no impidan las probables ampliaciones. • Los stocks de consumibles (bolsas, cajas de cartón...) deben posicionarse muy próximos a los lugares de utilización.

Organización de la planta industrial

6.

201

ORGANIZACIÓN DE LA CIRCULACIÓN DEL PERSONAL

Hay que reducir la circulación del personal al mínimo posible ya que son fuente de despilfarro, contaminación y peligro. • Los aparcamientos estarán en el exterior del recinto, con un camino único para entrar en él, muy próximo a los vestuarios y si es posible sin pasar por las vías de servicio de la industria. • Los vestuarios deben estar cerca de los lugares de trabajo, con una separación para los operarios que van a trabajar en zona sucia y los que van a trabajar en zona limpia. • La disposición debe ser tal que no sea posible la circulación por el exterior con ropa de trabajo. • Son necesarias separaciones entre ropa de calle y ropa de trabajo. • El acceso del personal desde el vestuario a su puesto de trabajo debe ser lo mas corto posible; son interesantes los vestuarios que están encima o debajo de la zona de fabricación. • Las circulaciones del personal entre zona de productos crudos y zona de productos cocidos deben estar imperativamente separadas. • El acceso a las áreas que tienen un ambiente particular se hará a través de cámaras (esclusas) con sistemas de desinfección de manos y calzado, aseos, y si es posible situadas próximas a las salas de descanso. • El acceso del personal con ropa de calle, se hará por una sola entrada. • La ropa de trabajo se deja a la salida para su lavado, no debe existir cruce del personal con ropa de trabajo con el personal en ropa de ciudad. En el capítulo referente al personal se incidirá en estos aspectos.

!

CAPÍTULO XIV

Diseño de almacenes 1. INTRODUCCIÓN En todas las industrias agroalimentarias es necesario disponer de almacenes de materias primas, de productos terminados, de productos semielaborados… Las diferencias que se pueden dar entre un tipo u otro de almacén son grandes; así, por ejemplo, no se puede incluir dentro del mismo grupo a un almacén de recepción o de expedición frente a un almacén de semielaborados destinado a cubrir las necesidades de fábrica de productos manufacturados. En los dos primeros casos existen camiones de carga o descarga a los que hay que asociar muelles, mientras que en el último caso no se produce esta circunstancia, al menos de forma habitual. El diseño de almacenes de materias primas se realiza de forma que se asegure un flujo constante de productos a la línea de proceso, de manera que en ningún momento se produzcan paradas de la línea. Para lo cual se deben tener presentes los siguientes aspectos: • Capacidad horaria de producción. • Horas diarias de funcionamiento de la línea de proceso. • Tiempo de suministro de las materias primas. • Disponibilidad de tales materias primas. El almacén de productos semielaborados se dimensionará con las mismas premisas, es decir asegurando un flujo de productos constante a la línea de proceso, con la salvedad, ya comentada, de que un almacén de materias primas va a necesitar de muelles de recepción y generalmente un almacén de productos semielaborados no. Los almacenes en la industria agroalimentaria pueden representar una superficie importante y están ligados en cierta forma al proceso, por esta razón el diseño de los almacenes se debe incluir en las primeras fases del desarrollo

204 Diseño de industrias agroalimentarias de la sistemática de distribución en planta, incluyéndolos en la Tabla Relacional de Actividades, en el cálculo de las superficies, etc. El almacén de producto terminado es un caso más particular y es el que se va a desarrollar con mayor detalle en este capítulo.

2. CONDICIONES DEL ALMACENAMIENTO DE PRODUCTOS ALIMENTARIOS Según el Código Alimentario, el almacenamiento de productos alimentarios deberá reunir las siguientes condiciones: • Distribución de los alimentos en pilas o lotes, que guarden la debida distancia entre ellos y con paredes, suelos y techos. • Utilización de espacios en superficie y altura y sistema de almacenamiento adecuados al movimiento, recepción, manipulación y expedición. • Rotación de existencias y remociones periódicas en función del tiempo de almacenamiento y condiciones de conservación que exija cada producto. • Reconocimiento e inspecciones periódicas de las condiciones del local y del estado de los alimentos. • Retirada de los alimentos deteriorados, infectados, o contaminados, así como de aquellos cuyos envases aparezcan rotos. Con respecto al local, se tomarán las medidas apropiadas para evitar posteriores contaminaciones. En el almacenamiento de productos perecederos con carácter general deberán tomarse las siguientes medidas: • Se utilizarán temperaturas y humedades relativas adecuadas, de manera que los alimentos no sufran alteraciones o cambios en sus características iniciales. • Deberá asegurarse una adecuada circulación del aire. • Almacenamiento independiente de aquellos productos que despidan olores, de otros que puedan absorberlos. • Protección contra la acción directa de la luz solar, cuando sea perjudicial para el producto. El almacenamiento de todos los productos alimentarios debe estar separado como mínimo a 45 cm del perímetro de las paredes y a más de 10 cm del suelo. Tal separación previene el daño a las paredes, permite la limpieza y facilita la inspección para valorar la actividad de los roedores e insectos. Todo el «stock» debe mantenerse de forma ordenada y limpia. Bajo ninguna circunstancia se deben almacenar materiales malolientes o materiales químicos peligrosos cerca de los alimentos. Cualquier condición que directa o indirectamente pudiera contribuir a la contaminación de los alimentos, incluyendo ingredientes químicos, microorganismos indeseables u otra materia extraña debe ser evitada y remediada.

Diseño de almacenes

205

Los productos de limpieza, así como los productos empleados para la desinfección, deben estar almacenados en sitios cerrados con llave, y nunca en contacto con alimentos o productos alimentarios. Las buenas prácticas de almacenamiento deben incluir un sistema manejable para mantener una buena rotación. Tal práctica no sólo ayuda a mantener la buena calidad del producto, sino que también conduce a un alto nivel de sanidad (almacenes FIFO: First In First Out). Por otra parte, la presencia de material prescindible suele crear condiciones antihigiénicas y disminuye la eficacia de la producción. La falta de limpieza alrededor y debajo de los materiales prescindibles puede conllevar la aparición de nidos de insectos y roedores. Para que no queden dudas, se considera material prescindible cualquier objeto situado en un área en la que no es inmediatamente preciso y que contribuye a dificultar el mantenimiento.

3.

ALMACENES DE PRODUCTOS TERMINADOS

El almacenamiento es la permanencia de los productos en los locales preparados al efecto hasta la puesta a la venta. El almacenamiento de productos terminados es bastante general para todas las industrias. Hay que seleccionar las tecnologías de almacenamiento y manipulación de los productos envasados y embalados. Las elecciones posibles técnicamente resultan de las respuestas que se dan a las siguientes cuestiones: • ¿Qué artículos almacenar y manipular? – Geometrías y peso de los artículos, fragilidad. – Fechas límites comerciales de los productos. – Condiciones ambientales requeridas. – Definición de los lotes de fabricación. – Características de las expediciones. • Y ¿con qué restricciones de entorno? – Superficie disponible. – Altura máxima autorizada. – Pendiente del terreno, acceso, orientación. – Posibilidades de ampliación posterior. Por lo tanto, es necesario efectuar una recogida de información para la gestión del almacenamiento de los productos, esta información debe incluir: • Definición de los artículos (producto + envase + embalaje). – Designación del producto. – Tipo de envase. – Tipo de embalaje. – Dimensiones y peso del artículo. – Número mínimo y máximo de stocks. – Tiempo mínimo y máximo de permanencia en el almacén.

206 Diseño de industrias agroalimentarias – Lote de fabricación mínimo y máximo. – Vida útil. – Ambiente requerido (temperatura…). • Características de las entradas. – Lote de fabricación mínimo y máximo. – Frecuencia de entrada mínima y máxima de los lotes. • Características de las salidas. – Tamaño mínimo y máximo de los lotes de expedición (del conjunto de todos los artículos). – Número de artículos diferentes (mínimo, máximo, medio) por lote de expedición. – Designación de los artículos afectados por zona de preparación del encargo. A partir de aquí se pueden definir las variantes a contemplar técnicamente y asociarles ventajas e inconvenientes con respecto a los criterios formulados.

4. TIPOS DE ALMACENAMIENTO Estas variantes corresponden: • A una combinación de las cuatro grandes familias de almacenamiento definidas: – Almacenamiento en masa. – Almacenamiento a granel. – Almacenamiento en estanterías fijas. – Almacenamiento en estanterías móviles. • A la elección de los medios de manipulación correspondientes: carretillas, transportadores, etc. En la tabla 1 se presentan algunos criterios orientativos sobre el tipo de almacenamiento, incluyendo de forma general los puntos clave a controlar desde el punto de vista económico, de control del ambiente y las restricciones técnicas. En las tablas siguientes (tablas 2, 3, 4 y 5) se desarrollan cada uno de los cuatro tipos de almacenamiento definidos, indicando las soluciones posibles y los puntos clave a controlar en cada caso. Por último, en la tabla 6 se incluyen algunas características de concepción a tener en cuenta para los distintos tipos de almacenamiento. Asimismo, en el momento de la concepción de los almacenes habrá que tener en cuenta las dimensiones de los pasillos de circulación, que se hará sobre las siguientes bases generales: • Para los peatones sin cargas 80 cm (anchura total). • Para los peatones con cargas añadir 50 cm a cada lado de la anchura mayor.

Diseño de almacenes

207

• Para las carretillas automotoras, en sentido único añadir 50 cm a cada lado de la anchura mayor con su carga y para las circulaciones de doble sentido tomar las anchuras mayores de las carretillas con sus cargas y añadir 50 cm a cada lado de la marcha y 40 cm entre las dos carretillas. Tabla 1. Criterios orientativos sobre el tipo de almacenamiento Objetivos

Soluciones posibles

Aplicaciones

Puntos clave a controlar

Almacenar productos no paletizables

Almacenamiento a granel

• Fluidos • Productos pulverulentos • Carne sin envasar

CRITERIOS ECONÓMICOS: • Coste del terreno • Inversión • Coste de explotación • Duración del almacenamiento • Gestión de stocks

Almacenar productos paletizables en gran cantidad

Almacenamiento en masa

• Productos en gran cantidad • Productos estacionales

Almacenar productos paletizables sin restricción de espacio

Almacenamiento en estanterías fijas

• Múltiples referencias que requieren una gestión estricta

RESTRICCIONES TÉCNICAS: • Fecha límite de conservación • Naturaleza de los contenedores (pallets, paquetes apilables o no, fragilidad, peso, volumen) • Medio de manipulación • Superficie y volumen asignados al almacenamiento (anchura de pasillos, altura, zona de preparación de pedidos) • Recepción y expediciones (acceso de camiones, radio de curvatura, altura de los muelles de recepción, naturaleza de los medios de carga, puertas, orientaciones al norte) • Sistema informatizado de gestión

Almacenar productos paletizables sobre superficies limitadas

Almacenamiento en estanterías móviles

CONTROL DE AMBIENTE: • Múltiples • Condiciones de referencias que almacenamiento requieren una – Temperatura gestión estricta – Higrometría minimizando el – Cantidad de polvo espacio asignado • Condiciones de paso • Alimentación de los medios de manipulación

208 Diseño de industrias agroalimentarias Tabla 2. Almacenamiento a granel Objetivos

Almacenar productos terminados o intermedios o materias primas

Soluciones posibles

Los productos o materias primas son almacenados sin envasar en silos o en recipientes Cada silo o recipiente es homogéneo en cuanto a su fecha de fabricación o de recepción Coeficiente de ocupación del suelo en función del tamaño de los silos y de su disposición o de la gestión de los recipientes Pueden existir silos en el interior y en el exterior de los edificios. En los dos casos es necesario asegurarse de que se respetan las condiciones de conservación del producto. Será necesario prever un aislamiento adaptado y eventualmente un sistema de calentamiento o de enfriamiento si el silo está expuesto a variaciones importantes de temperatura

Aplicaciones

Fluidos Productos pulverulentos Carne sin envasar

Puntos clave a controlar

• Gestión de silos o recipientes • Medios de transporte • Estructura ligera para los productos con riesgo de explosión • Coste de explotación En particular: • Limpieza • Transportes del producto sin envasar • Condiciones de almacenamiento: – Temperatura – Higrometría – Ambiente

Tabla 3. Almacenamiento en masa Objetivos

Almacenar productos terminados o intermedios o materias primas o embalajes

Soluciones posibles

Aplicaciones

Puntos clave a controlar

Los productos son apilados unos con otros en pilas yuxtapuestas, separadas por pasillos de circulación. Cada pila o grupo de pilas será homogéneo por su fecha o por su lote de fabricación. Sin zona de preparación de pedidos al por menor. Solución que permite una buena utilización del volumen del almacén para una inversión reducida pero: • Movimiento poco rápido • Dificultad de gestión y de control • Débil rotación de stocks • Gestión en LIFO (Last-inFirst-out) Coeficiente de ocupación del suelo en función del tamaño de los grupos y de las alturas de apilado.

Almacenamiento de productos en gran cantidad Almacenamiento de reserva (estacionales, por ejemplo)

• Coste de explotación • Medios de manipulación • Resistencia de los pallets o de los embalajes • Gestión de las superficies (anchura de pasillos, coeficiente de ocupación del suelo) En particular: • Condiciones de almacenamiento – Temperatura – Higrometría – Ambiente • Duración de la presencia en el stock • Alimentación de los medios de manipulación (no polucionantes, que no modifiquen notablemente los ambientes)

Diseño de almacenes

209

Tabla 4. Almacenamiento en estanterías fijas Objetivos

Almacenar productos terminados o intermedios o materias primas o embalajes

Soluciones posibles

Aplicaciones

Puntos clave a controlar

Las estanterías están separadas por pasillos de circulación que permiten el acceso a todos los emplazamientos. Esto permite una subdivisión del espacio de almacenamiento en subespacios homogéneos.

Almacenamiento de productos con múltiples referencias que requieren una gran facilidad de gestión y de inspección

• Tamaño del embalado estandarizado 80 × 120 o 100 × 120 • Coste de explotación • Inversión

Los emplazamientos de nivel cero pueden servir de zona de preparación de pedidos. Los estantes pueden ser dinámicos, es decir en pendiente para facilitar la recogida de paquetes. Se distinguen tres categorías para este tipo de almacenamiento: Almacenamiento clásico: • 4 a 5 niveles • 6,5 m de altura • Carretilla elevadora clásica que puede elevar hasta 5 m • Pasillos de 2,7 a 3,2 m de anchura Coeficiente de ocupación del suelo: de 40 a 46 % Almacenamiento a gran altura: • 6 a 8 niveles • 9 a 12 m de altura • carretillas tri-direccionales • pasillos de 1,8 a 2 m de anchura Coeficiente de ocupación del suelo: 58% Torres de almacenamiento: • 6 a 15 niveles • 12 a 30 m de altura Coeficiente de ocupación del suelo: 66%

En particular: • Medios de manipulación • Condiciones de almacenamiento – Temperatura – Higrometría – Ambiente

210 Diseño de industrias agroalimentarias Tabla 5. Almacenamiento en estanterías móviles Objetivos

Almacenar productos terminados o intermedios o materias primas o embalajes

Soluciones posibles

Los estantes son móviles y se desplazan sobre raíles para permitir el acceso desde los pasillos

Aplicaciones

Almacenamiento de productos con múltiples referencias que requieren una Las características de este tipo de almacenamiento son gran facilidad de gestión y de idénticas a las del inspección almacenamiento con minimizando la estanterías fijas superficie Los emplazamientos de nivel asignada cero no pueden ser asignados para la preparación de pedidos Los coeficientes de ocupación del suelo varían entre 88 y 100% según las tecnologías (almacenamiento dinámico o pasivo)

Puntos clave a controlar

• Tamaño del embalado estandarizado 80 × 120 o 100 × 120 • Coste de explotación • Inversión En particular: • Medios de manipulación (no polucionante, sin efectos sobre los ambientes) • Condiciones de almacenamiento – Temperatura – Higrometría – Ambiente

Diseño de almacenes

211

Tabla 6. Tipos de almacenamiento y sus características de concepción Tipos de almacenamiento

Características de concepción

Sólidos a granel

• Superficies importantes, disminuir las alturas y facilitar los accesos

En cisternas, tanques o depósitos

• Riesgos según la naturaleza del producto: incendio, explosión, intoxicación, asfixia… • Muros de protección, recintos particulares (doble camisa) • Circulación por encima de los tanques adaptada a las intervenciones de seguridad o de higiene

Silos y tolvas

• Limitar los riesgos ligados a las intervenciones • La elección de los materiales y de la concepción dependiendo de la naturaleza de los productos a almacenar • Facilitar las operaciones de vaciado • Equipos fijos, protegidos (plataformas, pasarelas) • Prever puntos de anclaje de los trabajos

Gas

• Local cubierto por un techo ligero • Separación de los gases según la siguiente clasificación: – Acetileno e hidrógeno – Otros gases combustibles – Gases incombustibles y tóxicos – Gas inerte • Reducir las instalaciones eléctricas al mínimo

Estanterías

• Estimar la carga total que deberá ser almacenada (no subestimarla y conocer la naturaleza del subsuelo) • Elección de los materiales para la seguridad, la higiene y su posibilidad de resistir tales cargas • Proteger los ángulos con algún sistema independiente de la estructura de la estantería. Esto significa localizar los emplazamientos de los almacenes y la circulación desde la concepción.

En masa y en el suelo

• Almacenamiento sobre pallets y para los productos frágiles en cajas • Adaptado a los productos almacenados en gran número • Conocer la resistencia de los embalajes para la estiba

Frío

• Elección de los materiales: materiales aislantes según la temperatura de almacenamiento • Elección de sistemas de cierre y de seguridad del personal • Elección del tipo de almacenamiento estático o dinámico

PARTE V

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA A NIVEL DE DETALLE

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CAPÍTULO XV

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias 1. INTRODUCCIÓN Una vez determinada la organización de los flujos y realizadas todas las fases que implica la Sistemática de Distribución en Planta, lo cual supone que se ha elegido ya la alternativa más adecuada, se pasa a la ingeniería de detalle y redacción del proyecto definitivo. Es necesario, por tanto, ahora dimensionar las necesidades energéticas y definir su distribución, así como la realización de otros estudios técnicos tales como el tratamiento del aire, diseño del edifico, etc., aspectos que se tratan en los capítulos correspondientes a esta parte V. En este capítulo se va a prestar atención a las energías y los fluidos a utilizar en la industria agroalimentaria, a sus características y recomendaciones, etc., en resumen, a los aspectos a tener en cuenta en el momento de la concepción de la industria.

2. LAS ENERGÍAS La concepción de los sistemas de producción de energía es una de las etapas principales de la concepción del conjunto del proyecto, debe incluir no solo los costes de inversión, sino también los costes de explotación teniendo en cuenta la evolución prevista de la actividad y de los costes de las diferentes energías. El dimensionado de la red energética debe realizarse por una parte por zona de trabajo y, por otra, de forma global en toda la unidad de producción.

216 Diseño de industrias agroalimentarias Uno de los puntos fundamentales de la concepción de una planta nueva es la elección y el dimensionado de las energías a utilizar teniendo como objetivo prioritario su optimización, con el fin de obtener la mejor adecuación energía/proceso y de disminuir las pérdidas energéticas, teniendo en cuenta que la elección del tipo de energía está ligado a: • Proceso de fabricación en sí mismo. • La calidad del tratamiento buscada. • Respeto al medio ambiente. • Tipo de regulación deseada. y donde toda modificación posterior resulta excesivamente onerosa. En esta fase conviene fijar los invariantes, puesto que en algunos casos la fuente de energía viene impuesta por el proceso. Los datos necesarios de partida para este estudio son: • Los tratamientos deseados y las funciones (proceso u otras) que deben ser realizadas: – Mezcla de constituyentes. – Cocción. – Destrucción de microorganismos. – Secado (temperatura, tiempo, humedad relativa). – Inactivación enzimática. – Producción de frío. – … • Los datos de base de funcionamiento: – Cantidades a tratar. – Puntos de producción. – Capacidad de producción. – Características específicas. – Puntos críticos. Una vez fijados los invariantes es posible: • Caracterizar en un plan técnico el conjunto de los invariantes. • Proponer varias opciones para el tratamiento de las necesidades energéticas. La presentación de las diferentes opciones se puede hacer en forma de cuadro que incluya una comparación técnica y económica de las mismas, lo cual ayudará en la toma de decisión de la opción adecuada para las necesidades definidas anteriormente. En la tabla 1 aparecen, a título de ejemplo en el caso de una esterilización de un líquido, las características de este tipo de cuadros. Después de este estudio comparativo, es necesario entrar en el detalle de la concepción energética global de la industria, estudiando aspectos cuantitativos y cualitativos. Los principales puntos a tener en cuenta son los siguientes:

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias

217

Tabla 1. Opciones energéticas OPCIONES ENERGÉTICAS Operación unitaria n.° XXX: Esterilización de un líquido Tipo de energía Criterios

Adecuación

Eléctrica filtración)

Mecánica en frío (ej. ultrapasteurización)

Agua caliente (ej. directa)

Vapor (ej. inyección

«según proceso»

«según proceso»

«según proceso»

«según proceso»

Fiabilidad del tratamiento

Fuerte

Fuerte

Medio

Fuerte

Inversión inicial

Media a fuerte

Fuerte

Medio

Fuerte

Tratamiento/proceso

Mantenimiento previsto

Débil

Fuerte

Medio

Fuerte

Consumos energéticos

Medio

Débil

Medio

Fuerte

Naturaleza de los vertidosy eliminación

Nula

Medio

Débil

Medio

Complejidad de la utilización

Débil

Medio

Débil

Medio

Nivel tecnológico

Débil

Fuerte

Medio

Fuerte

2.1. ASPECTOS CUANTITATIVOS Las necesidades energéticas • Hacer una relación del conjunto de las necesidades energéticas de toda la industria, teniendo en cuenta. – Las necesidades de todas las etapas del proceso. – Los elementos del entorno del proceso: envasado, almacenamiento. – Los elementos exteriores al proceso tales como calefacción, iluminación... – Identificación de los puntos sensibles de la línea y/o del proceso, además de hacer referencia a la instalación, si es necesario, de fuentes de energía de emergencia (por ejemplo: grupo electrógeno). • Hacer una relación de los tipos de fluidos que corresponden a cada una de las necesidades. • Hacer una relación de las potencias consumidas por los diferentes equipos. • Señalar los puntos calientes y los puntos fríos con el fin de definir las bases que permitan el establecimiento del balance energético (recuperación de calorías en el grupo de frío). • Evaluar la tarifa aplicable y el coste del contador (coste de las instalaciones).

218 Diseño de industrias agroalimentarias Todos estos datos servirán de base para la elaboración del balance energético. Definición del coeficiente de funcionamiento En el establecimiento del balance energético hay que definir el coeficiente de funcionamiento de la industria, que representa la tasa de utilización de los equipos en función de los periodos y de las frecuencias de utilización. Con mucha frecuencia, con el fin de asegurar la disposición de recursos energéticos suficientes en caso de total actividad o en épocas punta, la tendencia general es sobredimensionar las capacidades de la central de producción de fluidos. Estos sobredimensionados, así como los márgenes de seguridad que se deben tomar a todos los niveles implican sobrecostes importantes a nivel de inversión. Las informaciones necesarias de las que se debe disponer con precisión para determinar el coeficiente de funcionamiento son: • potencia de los equipos, • tasa de utilización, • períodos de utilización, • frecuencias de utilización,… Este coeficiente de funcionamiento permitirá elaborar un balance energético que se aproxime lo mejor posible al funcionamiento real de la futura instalación. Evaluación de las pérdidas y de las recuperaciones de energía posibles • Reutilizar los usos de alto nivel térmico hacia los de bajo nivel térmico. • Recuperar el calor perdido, especialmente en el calentamiento. • Realizar estudios específicos de las superficies de intercambio (por ejemplo, número de placas de un intercambiador). Opciones energéticas Estudiar las posibles opciones energéticas teniendo en cuenta los criterios de producción del fluido y la naturaleza del vector energético. En la tabla 2 se resume un cuadro a título de ejemplo. 2.2. ASPECTOS CUALITATIVOS La elección de la energía tiene consecuencias innegables sobre la calidad del proceso y, por lo tanto, del producto acabado. Por lo tanto, los aspectos cualitativos deben ser considerados junto con los cuantitativos y en algún caso pueden contrarrestar los costes más bajos de la puesta en práctica de energías a priori más atractivas.

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias

219

Tabla 2. Producción de fluidos y vectores energéticos PRODUCCIÓN DEL FLUIDO Descentralizada

Ventajas: • Proximidad del lugar de consumo y disminución de pérdidas ligadas al transporte. • Accidente localizado en caso de avería. Inconvenientes: • Inversiones acumuladas importantes. • Controles y mantenimiento pesados.

VECTOR ENERGÉTICO

Centralizada

Ventajas: • Economías de escala.

• Fuel.

Inconvenientes: • Necesidad de transporte de fluidos desde el punto de producción hasta el punto de consumo. • Bloqueo total en caso de avería sobre un equipo determinado.

• Electricidad*.

• Gas. (Ciertos vectores están cautivos por el proceso, en otros casos no).

* El kWh eléctrico puede ser más caro que el gas natural o el fuel en ciertos periodos del año, pero en aplicaciones como la ultrafiltración y la compresión mecánica de vapor es de 10 a 15 veces más eficiente.

La regulación Algunas fuentes de energía, como la electricidad, presentan facilidades de utilización que les dan posibilidades de regulación del proceso mucho más fina. Estas características son apreciadas en el caso de procesos sensibles que requieren tiempos de reacción rápidos, en función, por ejemplo, de medidas en continuo. Es necesario, por tanto, tener en cuenta este parámetro y asociar el nivel de sensibilidad adecuado. La fiabilidad Algunas fuentes de energía son consideradas más fiables que otras, en base a su independencia de cualquier acontecimiento exterior. Para los procesos en los que la puesta en marcha necesita un aporte importante de energía, o para aquellos que no pueden soportar una interrupción de la fuente energética, se debe prestar una especial atención a la fiabilidad del tipo de recurso energético que se elige. Por lo tanto, será necesario también tener en cuenta este parámetro y asociar el nivel de fiabilidad adecuado. Los procedimientos de control de cada una de las instalaciones pueden permitir la reducción de las averías, esto deberá tenerse en cuenta en la concepción de la industria para facilitar el funcionamiento posterior. La higiene Algunos procesos exigen el contacto directo del vector energético y el producto: como, por ejemplo, la esterilización de un líquido por inyección

220 Diseño de industrias agroalimentarias directa de vapor; en este caso, la calidad del vapor producido y, por tanto, la concepción de la instalación de producción de este vapor debe ser objeto de una atención particular, especialmente con respecto a la legislación vigente. El personal Algunas fuentes de energía requieren personal cualificado. Criterio que deberá tenerse en cuenta en el momento de elección de la energía. Residuos contaminantes Algunas energías son más contaminantes que otras. Si se desea dar una imagen de producto fresco y limpio y que la industria no sea extremadamente contaminante, deberá cuidar la presencia de humos, de vertidos líquidos, etc. 2.3. EVALUACIÓN FINANCIERA Las evaluaciones financieras deben tener en cuenta todos los criterios de rentabilidad, tanto a corto como a medio plazo. En la tabla 3 se incluyen algunos de los aspectos a tener en cuenta.

Tabla 3. Evaluación financiera A corto plazo

• • • •

Coste de la inversión. Fluctuación de los costes de la energía. Mantenimiento anual de la instalación. Retorno de la inversión a corto plazo.

A medio plazo

• • • •

Calidad del proceso y del producto. Fiabilidad de las instalaciones. Retorno de la inversión a medio plazo. Extensión de la instalación.

2.4. ORGANIZACIÓN DEL EDIFICIO EN FUNCIÓN DE LOS CONSUMOS ENERGÉTICOS La disposición del edificio y la organización interna de los diferentes zonas tiene incidencia sobre los flujos energéticos, por lo tanto es necesario tener en cuenta algunas sugerencias: • Situar las zonas consumidoras de energía cerca de las fuentes de producción. • Tener en cuenta los factores climáticos locales. • Orientar los muelles de carga al abrigo de vientos. • Orientar las paredes de los almacenes.

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias

221

2.5. ELECCIÓN DE LA FUENTE ENERGÉTICA Separar, cocer, congelar, concentrar, secar, triturar, descongelar… son operaciones unitarias que intervienen en la transformación de productos agrícolas o intermedios en alimentos y que requieren cantidades de energía, importantes en algunos casos. Esta energía, tanto si procede de gas, de electricidad o de fuel, debe estar disponible en todo momento en cantidad suficiente y con la calidad requerida para asegurar el funcionamiento de la unidad de producción con toda seguridad. El fuel, aunque muy utilizado para la calefacción de locales especialmente, no se emplea normalmente para las operaciones de proceso, razón por la cual solo se describen a continuación las ventajas de la electricidad y del gas natural. 2.5.1. Ventajas de la electricidad La electricidad presenta un atractivo importante en lo que se refiere a su eficiencia energética, su carácter innovador y las ventajas inducidas a veces importantes (calidad, rapidez, precisión). Entre las aplicaciones más corrientes se pueden distinguir siete grandes grupos: • Las radiaciones. • La cocción-extrusión. • Las técnicas de membrana. • La compresión mecánica del vapor. • Las resistencias. • Las bombas de calor de compresión. • Las calderas eléctricas: – Calderas para la producción de vapor, de agua caliente o de agua sobrecalentada. – Calderas descentralizadas en la proximidad del proceso. La electricidad ha permitido desarrollar un gran número de innovaciones en campos de aplicación variados, tales como: • Calentamiento de fluidos y productos bombeables. • Cocción y estabilización. • Descongelación. • Separación de constituyentes. • Secado. La concepción de la red de distribución de electricidad debe hacerse sobre los siguientes criterios: • La seguridad de las personas. • La seguridad del material. • Las normas en vigor.

222 Diseño de industrias agroalimentarias • Una continuidad de la alimentación compatible con las restricciones de funcionamiento. • La facilidad de mantenimiento de las instalaciones. • Las posibilidades de extensión de la instalación. • El coste de los equipos. El compromiso de estos diferentes criterios conducirá a la elección de la infraestructura de la red. Los niveles de tensión se fijarán en función de las potencias instaladas y de la distancia entre la central y el equipo. A título de ejemplo, será presumiblemente más interesante financieramente alimentar un motor de 200 kW o más en media tensión, mejor que en baja tensión para limitar las pérdidas. Corrientemente se emplearán los siguientes niveles de tensión: • Inferior a 1000 V: lo más corriente para la alimentación de la gran mayoría de los equipos. • De 3 a 10 kV: para los grandes equipos. • De 10 a 20 kV: para equipos particulares (caldera eléctrica, por ejemplo). Además de sus intereses energéticos innegables, la electricidad presenta las ventajas siguientes: • Simplificación de las instalaciones (ausencia de sala de calderas, ganancia de espacio). • Respeto a la higiene. • Respeto al entorno. • Flexibilidad de explotación, automaticidad, reproducibilidad, precisión. • Calidad de producción. • Aumento de productividad. • Aumento de la vida útil de los materiales. En cuanto a las reglas a respetar en cualquier instalación eléctrica se refieren a todas las contempladas en la legislación vigente. 2.5.2. Ventajas del gas natural Hoy día el gas natural es una energía ampliamente utilizada por las industrias alimentarias. El gas responde bien a las necesidades del sector puesto que se trata de una energía potente y disponible en todo momento, que responde bien a las exigencias de higiene y del entorno (produce vapor de agua y gas carbónico pero en cantidades menores que el fuel o el carbón). Las aplicaciones del gas son numerosas y se han desarrollado muchos equipos de altas prestaciones con esta fuente de energía. Cada sector de la industria alimentaria puede hoy día encontrar soluciones con gas, innovadoras y poco consumidoras de energía. Las principales aplicaciones para esta energía se distribuyen en cuatro grupos:

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias

223

• Producción de aire caliente. • Producción de agua caliente. • Producción de vapor. • Cocción. Además de los caracteres de potencia y de disponibilidad, el gas natural permite obtener las ventajas siguientes: • Automaticidad. • Mantenimiento y vigilancia reducidos. • Regularidad y calidad de los rendimientos. • Competitividad con relación a otras energías. En cuanto a las reglas a respetar para una alimentación con gas natural, hay que contemplar también la legislación vigente. 2.5.3. Elección de una energía Las características esenciales a las que debe responder una energía son: • Disponibilidad. • Potencia. • Regularidad y precisión. • Seguridad. Antes de elegir la energía, se deben examinar además los costes de forma muy precisa (coste de aprovisionamiento, coste de instalación de los equipos, coste de explotación, rendimiento por euro de energía invertido). Por otra parte, la elección de la energía para un equipo de proceso depende de las tecnologías seleccionadas.

3. ESPECIFICIDADES DE ALGUNOS FLUIDOS 3.1. AGUA El agua es un recurso fundamental, es sin duda uno de los puntos más importantes a controlar en las industrias agroalimentarias. La calidad del agua utilizada participa en la protección de los productos y los procesos. Un tratamiento apropiado del agua para sus diversas utilizaciones permite el control de los problemas microbiológicos, la disminución del contenido en ciertas sustancias (materias orgánicas, sales minerales, pesticidas…) y el mantenimiento de los procesos en buen estado de funcionamiento. Pero el agua no es nunca pura, los elementos que originan fenómenos indeseables en la industria alimentaria son principalmente: • Gases disueltos tomados de la atmósfera o del ambiente (esencialmente oxígeno y gas carbónico).

224 Diseño de industrias agroalimentarias • Compuestos minerales disueltos cuya naturaleza y concentración varían con la naturaleza geológica de los terrenos atravesados. • Sustancias orgánicas disueltas. • Sales en solución procedentes de actividades agrícolas o industriales (nitratos, fosfatos…). • Partículas minerales u orgánicas en suspensión. • Microorganismos, patógenos o no, presentes de forma natural o accidental. La calidad del agua generalmente está caracterizada por: • El pH que define la acidez o la alcalinidad del agua. Su medida es muy importante para controlar la eficacia de los tratamientos del agua y para prever su acción corrosiva. El pH debe estar comprendido entre 7 y 8,5, aunque se debe consultar la legislación. • La dureza que define la concentración de sales de calcio y de magnesio en solución, es una medida de cationes. La dureza se expresa en grados franceses (ºF). • La dureza se completa por grado alcalimétrico simple y el grado alcalimétrico completo, que precisan la naturaleza y las concentraciones de carbonatos y bicarbonatos, es una medida de aniones. La aproximación entre la dureza y el grado alcalimétrico completo permite generalmente conocer el contenido en bicarbonato de calcio y/o de magnesio, sales responsables del tartarizado. • Un agua demasiado dura presenta numerosos inconvenientes (tartarizado de los circuitos, débil poder detergente y espumante, ablandamiento de las legumbres en la cocción, etc.). • La conductividad y la salinidad que permiten evaluar la cantidad de minerales disueltos en el agua. • El contenido en gases disueltos (en particular gas carbónico y oxígeno que provocan fenómenos de corrosión o de depósitos). Generalmente se expresa en miligramos por litro. • Las características microbiológicas que se expresan enumerando los microorganismos de referencia presentes en un volumen dado de agua. Los problemas más significativos ligados a una deficiente calidad del agua son: • Tartarizado: – Origen: la dureza temporal (bicarbonatos y carbonatos) medida por la dureza y los grados alcalimétrico simple y completo. – Se manifiesta por depósitos en los circuitos, en los procesos… • Corrosión: – Origen: gases disueltos, dureza, ciertas bacterias, incompatibilidades de los materiales, pH… – Se manifiesta por alteración de la materia que implica la perforación, la fisuración y la ruptura de los equipos.

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias

225

• Producción de vapor húmedo: – Origen: Alcalinidad y salinidad exageradas, presencia de fangos, de materias orgánicas, de aceites. – Se manifiesta por arrastre de gotitas de agua por el vapor producido en las condiciones normales de funcionamiento, que implica una alteración de la pureza y de la calidad del vapor. • Contaminación: – Origen: presencia de microorganismos indeseables en el agua utilizada. – Se manifiesta por alteración del producto que lo hace impropio para el consumo o por la proliferación en el proceso. En la fase de concepción hay que contemplar: • El aprovisionamiento de agua. • El estudio técnico de los sistemas de producción de agua. • Los procesos corrientemente utilizados para el saneamiento del agua. • Los vertidos líquidos. • Características recomendadas para las centrales de tratamiento de agua. • Características recomendadas para los circuitos de distribución. 3.1.1. Elección de una fuente de aprovisionamiento Las aguas naturales, o aguas brutas, extraídas del medio natural contienen siempre gases disueltos antes de su contacto con la atmósfera. Las materias en suspensión y en solución en cantidad variable proceden de los terrenos que han atravesado las aguas o sobre los que han circulado. Por lo tanto, la composición de un agua bruta es variable según su procedencia. Se pueden distinguir dos tipos de aprovisionamiento de agua bruta: • Las aguas de superficie. • Las aguas subterráneas. Antes de elegir una fuente de aprovisionamiento, es indispensable conocer las características generales de los dos tipos de origen del agua. La composición física de las aguas de superficie depende de la naturaleza y de la utilización de los terrenos atravesados (agricultura, construcción,…). Sus características principales son: • Los gases disueltos. • Las materias en suspensión. • Las materias orgánicas. • La presencia de algas. • Las variaciones diarias (caudal, composición, temperatura, …). La naturaleza geológica de los terrenos tiene una influencia determinante sobre la composición química de las aguas subterráneas. Sus principales características son:

226 Diseño de industrias agroalimentarias • Débil turbidez. • Temperatura y composición constantes. • Ausencia casi general de oxígeno. • En general una gran pureza microbiológica. La elección de una u otra fuente de aprovisionamiento depende de varios factores: • La cantidad de agua necesaria para la instalación; la fuente debe proporcionar en todas las circunstancias la cantidad de agua necesaria. • La calidad del agua bruta de que se disponga debe ser compatible con la legislación vigente. Se vigilará en particular la dureza del agua, la presión y la temperatura. • Los costes de inversión y de funcionamiento de las instalaciones de tratamiento relativo a cada una de las fuentes disponibles. En el momento de la implantación es necesario conocer las características del agua y las condiciones de aprovisionamiento: • Análisis microbiológicos y físico-químicos (y variaciones). • Materiales de canalización de la llegada. • Protección de las canalizaciones. • Niveles de la capa freática en verano/otoño. 3.1.2. Tratamiento del agua bruta Hay que hacer el agua extraída adecuada para el consumo humano. Se pueden utilizar diversos procesos en función de las características del agua bruta. Los principales tratamientos posibles del agua, sea cual sea su origen, para obtener agua potable se incluyen en la tabla 4. La calidad de las aguas extraídas se deberá controlar al menos cuatro veces al año (microbiología y características físico-químicas). El circuito de agua bruta debe estar totalmente separado del de agua potable y fácilmente identificable, por color por ejemplo. 3.1.3. Utilizaciones del agua potable El agua potable tratada o procedente de la red debe responder a características que dependen de su utilización, por lo tanto debe ser tratada en función de su destino y de exigencias de calidad más o menos severas. El agua potable se puede emplear especialmente como agua de lavado y enjuagado (materias primas, recipientes, equipos, locales, circuitos), agua alimentaria (en contacto con el producto) o también como agua de proceso (agua de enfriamiento por ejemplo). Así, pues, se pueden considerar tres grandes grupos de agua utilizable en el medio alimentario, obtenidos por tratamiento del agua potable:

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias

227

Tabla 4. Tratamiento del agua Soluciones posibles

Puntos clave a controlar

Agua clara sin polución. Agua con materias minerales en suspensión. Agua con impurezas orgánicas en suspensión y color débil. Agua fuertemente coloreada. Agua contaminada por materias orgánicas.

.

3

.

1

Dureza. Grado alcohométrico simple y completo.

.

2

.

1

.

2

.

1

.

2

.

1

pH. Presión.

.

3

.

5

.

4

Temperatura. Microbiología. Materias en suspensión. Materias orgánicas.

.

1 Desinfección.

.

2 Filtración.

.

Coagulación o 3 floculación.

.

4 Flotación o decantación.

Sales minerales. Gases disueltos.

.

5 Absorción u oxidación.

Desinfección: eliminación de microorganismos. Filtración: eliminación de materias en suspensión.

Aislamiento y limpieza del punto de perforación. Pozo casi estanco con circulación de aire.

Coagulación: precipitación de materias en suspensión y de materias orgánicas. Decantación: separación por gravedad de la fase sólida y del agua. Absorción/oxidación: fijación y degradación de materias orgánicas. Flotación: clarificación de las suspensiones por acción de microburbujas de aire.

• Las aguas industriales que incluyen: – Agua caliente, cuya temperatura será al menos igual a 82º C para las limpiezas sin producto de limpieza o de desinfección. – Agua para producción de vapor. – Agua industrial corriente (suelos, sanitarios, ciertos tipos de limpieza en caso de problemas de compatibilidad de los productos de limpieza con las características del agua). • Las aguas purificadas destinadas a la mezcla con un producto y que no necesita ser estéril. • Las aguas purificadas estériles utilizadas para el contacto con un producto sensible especialmente en lechería, cocción, vapor, platos cocinados…

228 Diseño de industrias agroalimentarias 3.1.4.

Procesos corrientemente utilizados para el saneamiento del agua

Los procesos que se utilizan con mayor frecuencia son: • Floculación. • Decantación. • Filtración. • Desinfección. En las tablas 5, 6, 7, y 8 se presentan y describen los diferentes procesos de tratamiento de los distintos usos del agua. Tabla 5. Tratamiento del agua potable para agua industrial corriente Soluciones posibles

Agua potable

Circuito

1

.

.

3

2

.

.

1

Ablandamiento

.

2

Saco de sal

.

3

Válvula anti-retorno

Puntos clave a controlar

Aplicaciones

Ablandamiento: eliminación de sales de calcio y de magnesio.

Enfriamiento Salida hacia los circuitos: • de vapor • de agua purificada • de agua purificada estéril Lavado de suelos y equipos Sanitarios

pH Dureza, grado alcohométrico simple y completo

Renovación de sal Circuito individualizado

Tabla 6. Tratamiento del agua potable para agua caliente Soluciones posibles

Agua potable

Aplicaciones

Agua fría no tratada .

1 .

.

1

.

.

1

Válvula anti-retorno

.

3

Tratamiento

.

5

Bomba

Red de agua caliente

1 .

1

1 .

.

2

1

Pre-tratamiento

Agua de lavado Agua sanitaria

Puntos clave a controlar

Dureza pH Gases disueltos

Intercambiadores

Materiales resistentes a la corrosión. Sales minerales.

.

6

.

4

Recinto de calentamiento

Almacenamiento agua tratada

Pre-tratamiento: decloración. Tratamiento: ablandamiento y/o descarbonatación. Recinto de calentamiento: si se instalan varios se utilizan en serie.

Circuito de agua caliente claramente identificado. Almacenamiento del agua tratada al menos de 1 hr y si es posible 2 hr.

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias

229

Tabla 7. Tratamiento del agua potable para agua purificada Soluciones posibles

Aplicaciones

Agua potable .

.

1

.

2

.

3

.

5

.

6 .

.

8

4

.

1

Decloración

.

3

Ablandamiento

.

5

Filtración

.

2

Hacia circuito

Prefiltración

.

4

Agua de cocción al baño maría.

Saco de sal

.

6

Desmineralización por membrana

.

7

Recinto de almacenamiento

8

Válvula anti-retorno

.

Integrada en el producto sin requerir esterilidad.

7

Puntos clave a controlar

Dureza pH Grado alcalimétrico simple y completo. Gases disueltos. Materiales

Agua de lavado de producto (hortalizas).

Calidad microbiológica. Sales minerales. Circuito claramente identificado. Almacenamiento del agua tratada al menos de 1 hr y si es posible 2 hr.

Pre-filtración: eliminación de materias en suspensión de diámetro importante. Ablandamiento: eliminación de sales de calcio y de magnesio por resinas de intercambio de iones por ejemplo. Filtración: eliminación de materias en suspensión de pequeño diámetro. Desmineralización: eliminación de todos los minerales disueltos.

3.1.5. Características recomendadas para las centrales de tratamiento de agua Las principales características a exigir son: • Accesibilidad. • Limpiabilidad. • Cloración homogénea con relación al caudal de agua tratado. • Presencia de alarma en caso de ruptura. • Presencia de un sistema de destartarizado.

230 Diseño de industrias agroalimentarias Tabla 8. Tratamiento del agua potable para agua purificada estéril Soluciones posibles

Puntos clave a controlar

Agua potable .

1

.

.

2

.

3

.

5

.

6

.

7

4 .

Dureza pH

. .

9

10

8

Grado alcalimétrico simple y completo. Gases disueltos.

Decloración

.

2

Prefiltración

Materiales

3

Ablandamiento

.

4

Saco de sal

Microbiológica.

5

Filtración

.

6

Desmineralización

Metales pesados.

.

7

Esterilización en continuo

.

9

Almacenamiento agua tratada

.

1

.

.

.

.

8

Destilación

10 Válvula anti-retorno

Esterilización: eliminación de microorganismos por tratamiento con ozono o rayos ultravioleta.

Materias orgánicas. Residuo seco. Sales minerales. Circuito individualizado.

Destilación: separación del agua y de las sustancias en solución o en suspensión.

3.1.6. Los circuitos del agua El dimensionado de la red de distribución de agua debe efectuarse según las necesidades de producción, teniendo en cuenta los aspectos cuantitativos y los cualitativos, los medios de control y las posibilidades de reciclado. Hay que insistir en que el agua que llega a la industria nunca es estéril, por lo tanto es fuente de contaminación y, con frecuencia, es calcárea y ionizada, pudiendo por tanto corroer el acero. • Los objetivos a contemplar son de dos tipos: – El agua en la industria: para el proceso y para las operaciones de limpieza. – El agua se puede encontrar en diferentes estados; es necesario precisar las necesidades, según el estado del agua, en cantidades, en calidad, así como los controles a realizar en los puntos críticos. • Los sistemas de tratamiento: – El coste del agua va a aumentar fuertemente en el futuro y las industrias agroalimentarias en general son importantes consumidoras de agua, por lo tanto se deberá realizar un estudio para estimar los vertidos, tanto en cantidad como en calidad, y analizar el interés econó-

231

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias

mico de una instalación de reciclado (coste de inversión, coste de explotación). Es conveniente, por tanto, elaborar un cuadro del tipo indicado en la tabla 9, tanto para el proceso como para las operaciones de limpieza. Este tipo de cuadro se debe confeccionar para cada punto de utilización del agua. Tabla 9. Características de las aguas Estados del agua

Calidad Micr.

Quí.

Caudal Med

Máx.

Controles Mín.

Tipo

Lugar

Frec.

Reciclado

Equipo

Helada Vapor Glicolada Desmineralizada Red Clorada Pura

3.1.7. Características recomendadas para los circuitos de distribución En cuanto a las características recomendadas para los circuitos de distribución hay que tener en cuenta: • Independencia para cada estado del agua. • Circuitos de distribución claramente identificados. • Colocación de caudalímetros y clapetas anti-retorno. • Colocación de filtros. • Colocación de válvulas a la llegada de cada red, de válvulas de purga. • Ausencia de «brazos muertos». Es importante la elección de la naturaleza de las canalizaciones. No se puede realizar una parte de la instalación en acero galvanizado y otra en cobre, ya que se produce un fenómeno de electrolisis; es decir, el desplazamiento iónico del cobre hacia el acero galvanizado, llamado todavía «fenómeno de pila». 3.1.8. Estudio técnico de los sistemas de producción de agua Para cada estado del agua y en función de los datos recogidos en el cuadro de la tabla 9, se deberá realizar un estudio para determinar: • Los costes comparados de inversión en función de las posibles elecciones. • Los costes previstos de explotación, mantenimiento de las instalaciones, coste de los productos de tratamiento del agua. • Las capacidades de la instalación (media, mínima y máxima) y aumento posible del volumen.

232 Diseño de industrias agroalimentarias • Calidad del agua distribuida. • La fiabilidad del sistema (control de puntos críticos). • Procedimientos de control puestos en práctica. 3.1.9. Vertidos líquidos Los vertidos líquidos deben responder a la legislación correspondiente. Aquí se recuerda únicamente que el coste del tratamiento de las aguas en una estación de depuración se calcula en función de la cantidad de polución (DQO, DBO5) y en función de las cantidades vertidas. 3.2. VAPOR El vapor es muy utilizado en todo el campo industrial. Es un medio práctico y económico para vehicular grandes cantidades de energía de un punto a otro, es fácil de producir y de controlar. Existen varios tipos de vapor: • Vapor saturado: el que se forma en presencia de agua hirviendo. • Vapor sobrecalentado: vapor saturado que ha recibido un aporte suplementario de energía. Es un vapor seco y su temperatura es superior a la del vapor saturado a la misma presión. El vapor se define por su presión y su temperatura. La producción de vapor se realiza en calderas o generadores clasificados en tres categorías ligadas a la potencia instalada y a la temperatura del vapor saturado. Los elementos necesarios para la selección de las calderas o generadores son principalmente: • La producción unitaria deseada (kg/h). • La temperatura del agua de alimentación. • La potencia calorífica (kW/h). • La presión deseada (bar). • La temperatura deseada (ºC). • La calidad del agua utilizada. • Las aplicaciones del vapor producido. • El tipo de energía utilizado. Para un buen funcionamiento de la instalación de producción de vapor, el agua de alimentación deberá responder a las exigencias del constructor de la caldera o generador. La instalación a implantar para el tratamiento del agua es del tipo indicado en la tabla 10. Para liberar una cierta parte de su energía bajo forma de calor, el vapor debe condensarse; la recuperación de los condensados (agua caliente) es una fuente importante de economía de energía, pueden ser utilizados para: • La alimentación de la caldera: los condensados no requieren tratamiento. • El precalentamiento del agua de alimentación de la caldera. • Las necesidades de agua caliente.

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias

233

Tabla 10. Tratamiento del agua potable para la producción de vapor Soluciones posibles

A

.

Aplicaciones

Retorno condensados

1

AP C

.

2

.

3

.

1

.

4

.

5

.

6

Dureza Tratamiento térmico de la leche.

B

Esterilización

AP = agua potable

Estufaje Hacia circuito Descarbonatación

.

1

Ablandamiento

.

3

Desmineralización

.

4

Desgasificación térmica

.

5

Depósito agua caliente

.

2

.

6

Caldera

Ablandamiento: eliminación de sales de calcio y de magnesio por resinas de intercambio de iones por ejemplo. Descarbonatación: elimina la dureza temporal, contribuye a reducir la dureza y el grado alcalimétrico completo. Desmineralización: eliminación de todos los minerales disueltos. Desgasificación térmica: elimina el oxígeno y el gas carbónico disueltos.

Puntos clave a controlar

Calentamiento de fluidos por intercambiador, etcétera.

pH Grado alcalimétrico completo. Gas carbónico Oxígeno Prever purgadores en el circuito de vapor. Recuperación de condensados. Cloruro Fosfato Sulfato Sílice Salinidad Circuito de vapor claramente identificado. Prever protecciones contra el riesgo de quemaduras. Naturaleza de la caldera.

3.3. AIRE COMPRIMIDO El aire comprimido es una energía fiable que ofrece numerosas posibilidades de utilización. El aire comprimido es un fluido vital para el funcionamiento de la línea de producción en la medida en que interviene a diferentes niveles: mandos de autómatas, mandos de válvulas y en todos los circuitos neumáticos… La naturaleza de la utilización del aire comprimido puede ser: • Los equipos de producción. • Los transportadores. • Ciertos procesos de fabricación que utilizan la densimetría como medio de separación. Los datos necesarios que hay que disponer son: • Las necesidades de cada equipo (presión, caudal, puntos críticos). • Las fichas técnicas de los equipos para dimensionar la red.

234 Diseño de industrias agroalimentarias En la tabla 11 se recogen las diferentes opciones técnicas.

Tabla 11. Opciones técnicas del aire comprimido Zonas

Inerte Utilización corriente sin partículas ≥ 3 μm

Sensible/Ultrasensible Sensible* Sin partículas ≥ 0,01 μm contenido en aceite ≤ 0,003 mg/m3 Ultrasensible** Secadero de absorción entre 6 y 7, aire 100% seco, desaceitado, estéril

Red

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

aire exterior filtro polvo grueso compresor ciclón separador recipiente prefiltro aire comprimido para la red

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

aire exterior filtro polvo grueso compresor ciclón separador recipiente secador frigorífico filtro sub-micrónico prefiltro filtro de carbón filtro estéril aire comprimido para la red.

Puntos a controlar

Presión

Caudal Pérdidas de carga Presión Caudal Calidad de filtración Colectores de escape para retorno de aire. Pérdidas de carga.

* Sistema de aire comprimido al abrigo del hielo. ** Sistema de aire comprimido con riesgo de hielo.

Las recomendaciones a tener en cuenta: • Estudio de las disminuciones de presión en función de las pérdidas de carga a lo largo de las canalizaciones. • Compresor próximo al lugar de utilización y en un local específico. • Manómetro a la salida del compresor y manómetro a la salida de los filtros. • Circuito accesible y limpio. • Sin «brazos muertos». • Tomas de aire lejos de fuentes de polución. • Orificios de aspiración al abrigo de intemperies. • Trampa al aceite y a la humedad. • Circuitos limpios y racords estancos. • En las salas de atmósfera controlada, colectores de escape de aire. • Instalaciones de emergencia en caso de problema técnico en la red de aire comprimido.

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias

235

3.4. FLUIDOS FRIGORÍGENOS La refrigeración consiste en llevar y/o mantener con precisión productos a temperatura comprendida entre 0 y 10º C. El frío permite: • Limitar la evolución de los productos. • Inhibir desarrollos bacterianos. • Compensar el calentamiento. La congelación es la bajada de forma ultra-rápida de la temperatura en el corazón del producto por debajo de la temperatura de congelación (comprendida generalmente entre –18 y –20º C) para conservarlo durante un tiempo importante. La congelación permite: • Bloquear la evolución microbiológica. • Preservar la estructura de los tejidos. Se pueden distinguir dos modos de producción de frío, que corresponden a niveles de riesgo diferentes: • La producción en circuito frigorífico sellado en el cual la atmósfera del recinto es enfriada en un intercambiador sin contacto directo con el fluido frigorífico y conserva sensiblemente así su composición inicial. Para temperaturas de evaporación inferiores a 6º C se utilizará: – Un sistema de expansión directa que ofrece un mejor rendimiento de la máquina frigorífica para temperaturas muy bajas y una respuesta más rápida de la regulación. • Un sistema de agua glicolada si existe riesgo alguno ligado a la presencia de un fluido frigorígeno o si el equipo de mantenimiento no incluye un frigorista. • Producción por inyección directa en la cual el agente frigorífico gaseoso previamente licuado es vaporizado a la atmósfera. En la tabla 12 se presentan esquemas de las soluciones posibles de utilización del frío industrial en función del objetivo planteado. La elección de los fluidos frigorígenos debe hacerse teniendo en cuenta la legislación concerniente a la utilización de los diferentes fluidos, reglamentación que deriva de sucesivas propuestas y negociaciones: El protocolo de Montreal, celebrado en 1987, ponía fin a la producción de los CFC (clorofluorocarburos) en los países desarrollados en el año 1995. En la conferencia de Copenhague, celebrada en 1992, incluye por primera vez a los HCHC (hidroclorofluorocarburos). La Conferencia de Viena, celebrada en 1995, prevé una reducción progresiva de la fabricación de los HCFC. La posición de la Unión Europea es más estricta con respecto a estos productos, en su Reglamento 3093/94 plantea un programa de reducción que se inicia en el año 2000, y en la revisión del citado Reglamento, aprobada por el Parlamento Europeo en 1998, se reduce la producción de los HCFC.

236 Diseño de industrias agroalimentarias Tabla 12. Soluciones posibles de utilización de frío industrial Soluciones posibles

Objetivos

Conservación de productos en frío positivo.

Aislante

2

1

PRODUCTOS

1. Instalación frigorífica. 2. Intercambiador de calor. Conservación de productos en frío negativo.

Congelación en aire

Aislante

Producto

2

1

(Congelación en el corazón bajando la temperatura del producto a –18º C en menos de 4,30 hr). Congelación por contacto Aislante

2

1

Producto

2

1. Instalación mecánica de producción de frío. 2. Intercambiador de calor. 4

Conservación de productos en frío negativo con una congelación muy rápida. 1

(Se conserva la estructura, peso, cualidades organolépticas).

Alimentación de fluido

3 2

Producto

1. Almacenamiento de fluido criogénico bajo presión. 2. Túnel frigorífico. 3. Inyectores. 4. Evacuación de fluido frigorífico perdido.

Fluidos y energías en las industrias agroalimentarias

237

En el Reglamento 2037/00 de la Unión Europea se establece un calendario de entrada en vigor de la prohibición para la producción y utilización de los HCFC, calendario que actualmente se ha reducido y hoy día está ya prohibido este tipo de frigorícenos. Los fluidos que actualmente se utilizan se incluyen en dos grupos: • Hidrofluorocarburos (HFC). • Amoníaco. Entre los HFC los más utilizados son: • R-134a que es un frigorígeno puro que sustituye al R-12 en todas sus aplicaciones, con excepción de la utilización de bajas temperaturas (temperaturas inferiores a -20º C), debido al pobre rendimiento que se obtiene en estas condiciones: – Es un fluido de alta seguridad, clasificado como A1/A1, es decir, no inflamable aún con fugas en fase gaseosa. – No tiene valor potencial de afectación de la capa de ozono (ODP) al ser un fluido sin cloro, y su contribución al efecto invernadero (GWP) es 0,39. – Es compatible con todos los materiales utilizados en las instalaciones de refrigeración y climatización, con excepción de los aceites minerales. Deben utilizarse los alquibencénicos y, preferentemente, los poliéster. • R-404a que es una mezcla azeotrópica que sustituye al R-502 en todas las aplicaciones de utilización de media y baja temperatura (-45º C): – Es un fluido de alta seguridad, clasificado como A1/A1, es decir no inflamable aún con fugas en fase gaseosa. – No tiene valor potencial de afectación de la capa de ozono (ODP) al ser un fluido sin cloro, y su contribución al efecto invernadero (GWP) es 0,94. – Es compatible con todos los materiales utilizados en las instalaciones de refrigeración y climatización, con excepción de los aceites minerales. Deben utilizarse los alquibencénicos y, preferentemente, los polioléster. – Tiene un deslizamiento de temperatura de ebullición de 0,7º C. Al ser una mezcla se debe cargar en las instalaciones en fase líquida. El amoníaco (R-717) es un producto puro, químicamente neutro frente a los constituyentes del circuito frigorífico salvo el cobre y sus aleaciones (se debe usar acero inoxidable): • No se disuelve en aceite lubricante. • Es inflamable en concentraciones del 16 al 25% en aire. • Es un gas sofocante (concentración límite para la exposición humana: 25 ppm). • Debe ser manejado por profesionales.

238 Diseño de industrias agroalimentarias • Es barato y con él se obtienen altas eficiencias. Las máquinas que lo utilizan tienen un buen precio, muy competitivo, tanto de inversión como de funcionamiento. Para definir las modalidades de suministro de frío a nivel de proceso, es necesario establecer las necesidades precisando los siguientes puntos: • Volumen de producción. • Cadencia horaria. • Composición del producto (peso de agua, materia seca: matera grasamateria nitrogenada). • Calor específico del producto. • Temperatura en el corazón a la entrada del proceso. • Dimensiones del producto. • Embalajes utilizados. La concepción de las cámaras frigoríficas debe tener en cuenta una serie de datos: • Flujo de materias (circulación y elección del medio de transporte). • Flujo de personas. • Tiempo de almacenamiento (mínimo – máximo). • Volumen de almacenamiento (mínimo-máximo). En cuanto a los materiales, los principales criterios de elección son: • Estabilidad a las restricciones físicas. • Seguridad en caso de choques. • Seguridad en caso de incendio. • Aislamiento acústico. • Estanqueidad. • Estabilidad en el tiempo. • Mantenimiento. • Prestaciones técnicas: elección del revestimiento en función de la actividad, estructura de los edificios a calcular en función de las restricciones físicas ejercidas sobre las paredes. Por último, hay que señalar que en la concepción deben preverse sistemas de seguridad en caso de ruptura del suministro de frío, para asegurar la permanencia de las fabricaciones y el mantenimiento de los stocks a la temperatura indicada. Para paliar estas rupturas del suministro es indispensable prever: • Dos intercambiadores de calor que funcionen individualmente. • Como mínimo por cámara frigorífica un sistema independiente de emergencia de producción de frío. 3.5. GASES ESPECIALES Los gases especiales son cada vez más utilizados en el mundo de las industrias agroalimentarias para resolver múltiples problemas de:

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• Conservación. • Envasado. • Transformación. Los principales gases utilizados son el dióxido de carbono (CO2) y el nitrógeno (N2). Estos gases no presentan riesgos específicos muy restrictivos, las precauciones de almacenamiento y manipulación generalmente están indicadas en las fichas de seguridad de los suministradores. El nitrógeno es un gas neutro por excelencia, insoluble, inodoro e ininflamable. Bajo forma líquida se almacena en depósitos a vacío a una temperatura próxima a –196º C. Se utiliza cada vez más en la industria alimentaria para proteger los productos sensibles a la oxidación. Los campos de utilización del nitrógeno son principalmente: • La criogenia: enfriamiento y congelación. • La criomolturación: molturación a baja temperatura. • La desoxigenación: eliminación por nitrógeno del oxígeno disuelto en los líquidos (por ejemplo: para los zumos de frutas). • La conservación bajo atmósfera modificada. El dióxido de carbono es un gas inodoro, incoloro, ininflamable, químicamente poco reactivo y soluble en el agua, se utiliza desde hace mucho tiempo en industrias agroalimentarias tales como las de bebidas gaseosas o las cerveceras. Se almacena en depósitos a –20º C y 20 bars de presión, el CO2 líquido se expande a la presión atmosférica y se transforma una parte en vapor y otra parte en nieve a una temperatura de –78,9º C. Entre los campos de aplicación del CO2 se pueden citar: • La criogenia. • La elaboración y envasado de bebidas gaseosas. • La criomolturación. • La conservación de alimentos bajo atmósfera modificada. En la tabla 13 se incluyen algunos ejemplos de utilización de estos gases. Las mezclas de gases constituidas por oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno constituyen una gama de gases de cualidades específicas en los sectores alimentarios. Esta gama se concibe para responder a los imperativos de calidad que implican la inyección de gas en contacto con los alimentos. Algunos de estos gases están constituidos por más de 25% de oxígeno, es necesario en este caso tomar las mismas precauciones de utilización que para el oxígeno. Es muy importante en la utilización de mezclas de gases ajustarse a las recomendaciones dadas por los suministradores de estos gases. Los campos de aplicación de mezclas de gases son esencialmente: • Inertización: protección de un producto contra los efectos del oxígeno del aire colocándolos bajo atmósfera neutra.

240 Diseño de industrias agroalimentarias Tabla 13. Utilización de gases (Nitrógeno y Dióxido de carbono) Aplicaciones

Enfriamiento

Congelación

Criomolturación

Leche/Queso

Enfriamiento de Congelación de yogur, transporte bajo productos lácteos, temperatura cremas heladas controlada

Queso rallado y en polvo

Panadería Pastelería Platos cocinados

Enfriamiento de masas, transporte a temperatura controlada, seguridad en cámaras frigoríficas

Aditivos de panificación azúcar cristal

Chocolate, café, azucarería, confitería

Mantenimiento de productos

Hierbas, especias, productos secos

Enfriamiento para manutención y recorte

Congelación de productos a base de pastas (croisants) y platos (pasta cruda o cocida)

Cacao y café, productos liofilizados Congelación de hierbas

Especias, nuez moscada, clavo, pimienta, mostaza.

Carnes, aves, caza, Endurecimiento antes charcutería, salazones del prensado, transporte a temperatura controlada

Congelación de hamburguesas, carnes troceadas, platos cocinados.

Regulación de temperatura en trituración y amasado.

Aceites-cuerpos grasos

Endurecimiento de gelatina.

Cristalización en lentejas.

Soja

Frutas, hortalizas, zumos de frutas

Transporte bajo temperatura dirigida y atmósfera controlada, seguridad de cámaras frigoríficas

Congelación de frutas y hortalizas. Congelación de zumos de fruta granulados.

• • • • •

Envasado bajo gas. Braceado. Trasiegos. Desoxigenación. Atmósfera activa con gas o mezcla de gases cuyas propiedades específicas producen una acción física o biológica sobre el producto. • Transferencia gas/líquido: disolución de forma controlada de un gas en un líquido con el mejor rendimiento posible o eliminación de un gas disuelto en líquido. En la tabla 14 se incluyen ejemplos de aplicaciones de gases y de mezclas de gases.

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Tabla 14. Utilización de gases o mezclas de gases. Aplicaciones

Inertizado

Atmósfera activa

Transferencia gas/líquido

Leche/Queso

Envasado de leche en Propulsión y polvo, quesos enteros esponjamiento de o en lonchas cremas, esterilización de envases

Torres de atomización, trituración y transporte bajo presión, neutralización de aguas de lavado.

Panadería Pastelería Platos cocinados

Inertizado de productos a granel, envasado

Depolución de las aguas

Chocolate, café, azucarería, confitería

Envasado de café. Inertización de cacao

Hierbas, especias, productos secos

Envasado de condimentos, productos secos.

Desinsectación de harinas

Depolución de las aguas, CO2, antes de atomización de café, achicoria, té. Esterilización de especias, de los embalajes y de los frutos secos

Depolución de las aguas

Carnes, aves, caza, Envasado de carnes charcutería, salazones en piezas, despojos, asados, aves.

Anestesia de cerdos, codornices, batido de jamón bajo atmósfera.

Depolución de las aguas y desodorización.

Aceites-cuerpos grasos

Inertización de aceites, grasas, embotellado

Hidrogenación de aceites

Mezcla, trasiego, desoxigenación, desodorización.

Frutas, hortalizas, zumos de frutas

Cámara de atmósfera Maduración de controlada manzanas, peras, (manzanas, peras), tomates transporte de frutas, ensaladas en atmósfera controlada

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CAPÍTULO XVI

Diseño higiénico de equipos y sistemas auxiliares 1. INTRODUCCIÓN La tendencia en la Industria Agroalimentaria para el futuro es ir hacia la producción limpia o ultra-limpia, el objetivo a conseguir es la mejora de la calidad microbiológica del producto, que permite alargar su vida útil, o trabajar con un producto sin conservantes, mejorando así el sabor y el gusto. Se trata pues de conservar durante más tiempo, manteniendo la frescura del producto y sus cualidades organolépticas, para lo cual se deben mejorar las condiciones higiénicas de la fabricación industrial. Además se busca permanentemente el aumento del grado de ocupación productiva junto con una optimización de los tiempos destinados a la limpieza, lo cual va unido a una concepción adecuada de los equipos y de los sistemas auxiliares. La misión de un equipo es asegurar la función para la que ha sido concebido: transformación, almacenamiento, transporte, envasado… La concepción higiénica de los equipos tiene como finalidad: • Limitar la contaminación microbiana. • Mejorar la limpieza, la desinfección y el enjuagado. • Favorecer la conservación y el mantenimiento. La concepción higiénica se debe basar en la combinación de exigencias mecánicas, de tecnología de alimentos y de microbiología. Es necesario destacar que la concepción basada en la conformidad con las exigencias higiénicas puede llevar a un coste prohibitivo, pero también hay que tener en cuenta que el respeto a estas exigencias puede aumentar la vida útil de un equipo, reducir el mantenimiento y, en consecuencia, conducir a un coste de utilización menos elevado.

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244 Diseño de industrias agroalimentarias Como se ha indicado en los capítulos anteriores, la seguridad alimentaria es uno de los objetivos prioritarios de la industria agroalimentaria, para lo cual es necesario tomar un conjunto de medidas extremadamente rigurosas con el fin de respetar imperativamente las reglas de higiene y controlar la calidad microbiológica de los alimentos. Este control de la contaminación final de los alimentos pasa por un control de todos los pasos que intervienen en su fabricación y evidentemente también hay que incluir los equipos e instalaciones en contacto con los alimentos. El mantenimiento de una gran limpieza de los materiales contribuye de forma importante en la calidad microbiológica de los alimentos; para conseguir esto no solo los equipos deben ser limpiados y desinfectados regularmente, sino que es necesario, además, que su concepción inicial permita realizar eficazmente estas operaciones. En este capítulo se presentan por tanto los requisitos a tener en cuenta en el diseño de equipos y sistemas auxiliares de las industrias agroalimentarias, en lo que se refiere a los materiales de construcción y características de diseño.

2. MATERIALES La Directiva 89/109/CEE precisa que «Todos los materiales en contacto con los alimentos deben ser no tóxicos, mecánicamente estables, no absorbentes, inertes y resistentes a los productos alimentarios y a todos los agentes de limpieza y desinfección a las diferentes concentraciones, a las diferentes presiones y temperaturas de utilización». La Directiva 98/37/CEE, que reemplaza a la 89/392/CEE modificada, relativa a las máquinas, impone numerosas exigencias en función de riesgos mecánicos, eléctricos, debidos al ruido…, así como exigencias específicas para los equipos destinados a la preparación y tratamiento de los alimentos. La Directiva 93/43/CEE del 14/06/93 relativa a la higiene de los alimentos define el conjunto de buenas prácticas de higiene, entre ellas indica: «Todos los artículos, instalaciones y equipos con los cuales entran en contacto los alimentos deben estar limpios y … deben estar construidos, realizados y mantenidos de forma que se permita una limpieza profunda y, si es necesaria, una desinfección, que sean suficientes para los fines a que se destinan». Esta Directiva trata también de las condiciones de las superficies de los equipos que «exigen la utilización de materiales lisos, lavables y no tóxicos…». Es necesario, por tanto, conocer perfectamente las características de los materiales disponibles, con el fin de elegir aquel que resista no solo a los alimentos tratados, sino también a los productos de limpieza y desinfección.

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2.1. ACERO INOXIDABLE En la industria alimentaria los materiales más generalmente utilizados son los aceros inoxidables austeníticos 18/8, al cromo-níquel, con adición de molibdeno o sin ella, de acuerdo con la aplicación a que se destinen. La justificación de su utilización se basa en su resistencia a la corrosión y a la facilidad con que se puedan limpiar y desinfectar. Los aceros inoxidables austeníticos pueden resistir el ataque de los detergentes enérgicos que se emplean en la actualidad, y aunque su resistencia al ión cloruro en soluciones acuosas es limitada, son capaces, sin embargo, de resistir las soluciones desinfectantes de hipoclorito, siempre que se utilicen de acuerdo con las instrucciones de los suministradores. Normalmente los compuestos desinfectantes a base de hipoclorito se suministran en forma de solución alcalina con 3-15 % de cloro activo, siendo el intervalo de pH más eficaz para estas soluciones el comprendido entre 8 y 9. Los valores superiores a pH 9 hacen disminuir la actividad germicida y la velocidad de corrosión, en tanto que los valores inferiores a pH 8 proporcionan una actividad germicida superior, pero las velocidades de corrosión son excesivas. En los aceros inoxidables austeníticos se puede evitar la corrosión por picaduras siempre que el equipo se lave adecuadamente con agua limpia después de haber empleado las soluciones que contengan cloro. En general, los aceros inoxidables más empleados son el AISI 304 y el 316 debido al conjunto favorable de sus características tecnológicas y su precio. En la tabla 1 se presenta la composición química de estos aceros inoxidables. El acero inoxidable AISI 304 es resistente a la corrosión atmosférica, pero es sensible al SO2, puede emplearse en la industria vinícola, siempre que el contenido en sulfuroso del vino o mosto sea bajo y el metal permanezca totalmente sumergido. En general se considera un valor límite de su

Tabla 1. Composición química de los aceros inoxidables

Componente

Carbono (máx.) Cromo Níquel Molibdeno Manganeso (máx.) Fósforo (máx.) Azufre (máx.) Silicio (máx.)

Norma AISI 304

304L

316

316L

0,08 18-20 8-12 — 2 0,045 0,030 1

0,03 18-20 8-12 — 2 0,045 0,030 1

0,08 16-18 10-14 2-3 2 0,045 0,030 1

0,03 16-18 10-14 2-3 2 0,045 0,030 1

Las cantidades se expresan en porcentaje (p/p) del elemento.

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246 Diseño de industrias agroalimentarias utilización el de 70 mg/l de SO2, siendo recomendable a partir de este valor usar AISI 316. El acero inoxidable AISI 316, presenta mejor resistencia a la corrosión cavernosa y por picaduras que el 304, ya que lleva molibdeno, resiste al agua de mar y al SO2 gas, su coste es algo superior que el del 304. En las instalaciones que trabajen con salmueras, tanto con cloruro sódico como con cloruro cálcico, se recomienda por tanto el uso de AISI 316 con molibdeno, que además presenta buena resistencia a las bajas temperaturas. Un caso parecido es el de la industria de confitería en que se emplean soluciones de glucosa, ácido cítrico, con presencia de iones cloruro y temperaturas de hasta 100 ºC, a las que puede presentarse corrosión por picaduras y agrietamiento por tensiones en las zonas de soldadura, en este caso debería emplearse igualmente el acero inoxidable AISI 316 con molibdeno. Si es necesario soldar, se orientará hacia los materiales con bajo contenido en carbono (304L, 316L) para limitar los riesgos de corrosión intergranular. Si el porcentaje en carbono del acero es bastante superior al 0,3 %, o bien si el acero no contiene estabilizantes como el titanio, son de temer los fenómenos de corrosión intercristalina o granular. Un detalle importante en la construcción de equipos en acero inoxidable, es evitar que los cordones de las soldaduras se pulan con abrasivos que contengan hierro, ya que la contaminación superficial provocará la aparición de manchas de herrumbre. 2.2. ALUMINIO Se puede utilizar este material solo o en forma de aleaciones, cuya composición es: • Aluminio: Al >99%, Fe < 1%, Ti < 0,15%, Cr, Zn, Cu, Be y otras impurezas < 0,05% • Aleaciones de aluminio: Si < 13,5%, Mg < 11%, Mn < 4%, Ni < 3% Fe < 2%, Cu < 0,6% Sb–0,4%, Cr < 0,35%, Ti, Zr, Zn < 0,3%, Sr < 0,2% Sn < 0,10% As, Ta, Be, Th, Pb y otros < 0,05%; suma < 0,15% Cuando lleva cobre como elemento de adición no es de calidad alimentaria. Entre las ventajas del aluminio y sus aleaciones se puede citar: • Ligereza (entre los metales corrientes, solo el magnesio es menos denso). • Buena resistencia a la corrosión atmosférica. • Conductividad térmica elevada. • No es frágil a temperatura baja.

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Presenta también inconvenientes: • Débil modulo de elasticidad. • Límite de fatiga bajo en comparación con la resistencia a la tracción. • Utilización limitada a alta temperatura. • Incompatibilidad en las máquinas mixtas (inoxidable y aleaciones de aluminio) con los productos de limpieza. El aluminio solo se utiliza en barquetas, utensilios de cocina, recipientes, etc. Las aleaciones de aluminio presentan características mecánicas mejores que el aluminio, sobre todo a temperaturas altas, algunas resisten a la corrosión en atmósfera marina e igualmente al agua de mar, su campo de aplicación es más amplio: depósitos, aparatos a presión, calderas, moldes de cocción (panadería), cuerpos de botes de bebidas, barquetas, estructuras soldadas… 2.3. COBRE Y ALEACIONES El cobre es tóxico y su uso está prohibido salvo en chocolatería, confitería sin ácidos y destilería. Está autorizado también para instrumentos de medida. El cobre llamado alimentario es igualmente muy utilizado en los circuitos de distribución de agua caliente y fría, gas, combustibles líquidos, oxígeno. El cobre llamado alimentario es una aleación que pertenece a la clase de cobres desoxidados, los cobres con oxígeno, difícilmente soldables se reservan esencialmente para aplicaciones eléctricas; el cobre solo aunque presenta mejores conductividades térmicas y eléctricas son mucho menos utilizados. Las ventajas que presenta son: • Conductividad eléctrica muy elevada. • Conductividad térmica elevada. • Facilidad de deformación en frío. • Excelente ductilidad y resiliencia incluso a temperatura muy baja. • Buena resistencia a la corrosión (atmosférica, agua potable y marina). • Muy buena soldabilidad (el alimentario). Los inconvenientes son: • Coste elevado con relación al precio de los metales usuales. • Toxicidad. 2.4. ALEACIONES DE NÍQUEL Y DE COBALTO El níquel comercialmente puro presenta buena conductividad térmica y eléctrica, se utiliza para asegurar la conservación de la pureza del producto manipulado: calderas de cocción. Entre las aleaciones, algunas resisten bien a la corrosión en presencia de salmuera, azúcar, vinagre, se utilizan en la cocción de alimentos, marmitas, serpentines, tamices de secado…

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248 Diseño de industrias agroalimentarias 2.5. MATERIALES POLIMÉRICOS Los materiales empleados serán inocuos y no deberán transmitir a los alimentos propiedades nocivas ni cambiar sus características organolépticas. No se utilizarán materiales plásticos con grupos fenol y formaldehido. 2.6. MATERIALES NO UTILIZABLES El acero galvanizado fue de amplia utilización en otro tiempo en la industria alimentaria, sin embargo no es recomendable su utilización, con la exclusión de las conducciones de agua fría de proceso (pH = 7). Se evitará, asimismo, el uso de plomo en soldaduras. No debe utilizarse ni el cadmio, ni el antimonio, como componentes de los materiales de construcción de equipos de proceso en contacto con los alimentos. La madera se ha de evitar como material de construcción en contacto con los alimentos.

3. PRINCIPIOS BÁSICOS DE DISEÑO HIGIÉNICO DE EQUIPOS EN CONTACTO CON ALIMENTOS 3.1. MATERIALES INERTES Los materiales en contacto con los alimentos deben ser inertes frente a los mismos en las condiciones de uso establecidas. No debe haber ninguna migración del material de construcción del equipo hacia el alimento, evitando además posibles toxicidades y alteraciones de cualquier otra cualidad del alimento. 3.2. SUPERFICIES EN CONTACTO CON EL ALIMENTO Las superficies en contacto con el alimento deben ser NO POROSAS, LISAS y PULIDAS, evitando el depósito y acumulación de partículas, de tal forma, que en un análisis al microscopio no se observen restos del alimento. Asimismo, no debe permitirse la utilización de tornillos en las zonas en contacto con los alimentos. En principio, la rugosidad de las superficies en contacto con los alimentos debe ser Ra = 0,8 μm. Pueden aceptarse rugosidades mayores siempre que estén especificadas claramente y se sea consciente de que será necesario aumentar los tiempos de limpieza. En la industria de bebidas se acepta normalmente un valor de la rugosidad de hasta Ra = 1,6 μm.

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3.3. ACCESIBILIDAD Todas las superficies en contacto directo con el alimento deben ser fácilmente accesibles, o desmontables para la comprobación de su estado de limpieza, es decir serán accesibles para su inspección, de forma que al ser sometidas a los procedimientos rutinarios establecidos de limpieza y desinfección se consiga una limpieza, higiene y desinfección suficiente. Si el sistema de limpieza es automático, deberá asegurar grados de limpieza similares a los manuales. Por consiguiente no deben aceptarse equipamientos con grietas, picaduras o zonas muertas en las que se acumule el producto o a las que no lleguen las soluciones de limpieza. Las separaciones entre máquinas, o de éstas con las paredes deberán ser, como mínimo, de 45 cm. 3.4. DRENAJE El diseño de las partes de los equipos en contacto con el alimento tiene que ser de forma que posibilite el drenado total de los mismos, tanto de los alimentos como de los agentes o productos de limpieza, ya que de lo contrario en tiempos muertos de proceso o después de operaciones de limpieza podrían crearse zonas de acumulación, con el correspondiente peligro sanitario. 3.5. SUPERFICIES EXTERIORES La superficie externa del equipo tiene una función además de estética, de protección, por lo que su diseño será tal que evitará la acumulación de suciedad y será de fácil limpieza. El equipo se tiene que diseñar pensando en la compatibilidad equipo-producto alimenticio, pero también considerando cuál será el procedimiento de limpieza y desinfección para resolver la compatibilidad equipo-agentes de limpieza y para solucionar un diseño que permita unas condiciones higiénicas de proceso. En la práctica no hay que pensar en un diseño aséptico, a no ser que se exija así, como es el caso de envasado aséptico, sino que se trata de diseñar el sistema de proceso para que funcione en unas condiciones aceptables de «contaminación». Los niveles de contaminación aceptables serán distintos en la higienización de la leche y en la elaboración de vino, por ejemplo. Es decir, esos niveles de higiene dependerán del sistema de proceso y el producto que se elabora. Pero en cualquiera de los casos se ha de garantizar, mediante el diseño, unas condiciones aceptables de limpieza e higiene de proceso. Como norma general y siempre que sea posible hay que separar los mecanismos (grupo motor, reductor, transmisor, etc.) difíciles de limpiar, de la zona de limpieza estricta.

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250 Diseño de industrias agroalimentarias No obstante, los motores estarán protegidos por una carcasa estanca en acero inoxidable con un adecuado acabado superficial, donde existirá un espacio suficiente entre la bancada y el motor, a fin de facilitar la limpieza. Las transmisiones de potencia se solucionarán de tal forma que no exista la posibilidad de contaminación del alimento.

4. DISEÑO HIGIÉNICO DE LOS SISTEMAS AUXILIARES EN CONTACTO CON LOS ALIMENTOS 4.1. TUBERÍAS Y CONDUCCIONES Para la conducción de los productos alimentarios o de sus componentes o aditivos, se emplearán exclusivamente tuberías, obtenidas por estirado en frío, sin soldaduras. El acabado interior de las conducciones tendrá una rugosidad inferior o igual a 0,8 μm, con las salvedades indicadas anteriormente. El diseño de la instalación de tuberías tiene que ser tal que se consiga un drenaje adecuado, para ello en conducciones horizontales la pendiente mínima será del 4 0/00 y en dirección a los puntos de drenaje. La separación mínima entre tuberías o de éstas a la pared será de 10 cm aproximadamente. La sujeción de las tuberías a la pared o soporte se hará con sistemas rígidos y con la pendiente (en ningún caso inferior al 1%) necesaria para su escurrido total. Tendrán que tener fácil accesibilidad para su inspección y mantenimiento. Las uniones entre tuberías deberán estar exentas de resaltes interiores, ser fácilmente desmontables y con juntas de material sanitario autorizado. Solo se admitirán roscas exteriores si son absolutamente imprescindibles. Las conducciones tendrán secciones constantes y con longitud máxima de 2 m en los tramos rectos que deban ser inspeccionados. Si hay codos, deben ser fácilmente desmontables, accesibles y limpiables. Todas las tuberías y conducciones deberán identificarse con la norma internacional de colores, según el fluido que conduzcan. 4.2. VÁLVULAS En la elección de una válvula no siempre es el factor higiénico el determinante, pues además habrá que tener en cuenta la temperatura y la presión de trabajo. Cuando las circunstancias obliguen a elegir un determinado tipo de válvula, habrá que decidirse por la que dé menos problemas en diseño higiénico.

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Los distintos tipos de válvulas presentan, en lo que se refiere a sus características higiénicas, el siguiente orden en sentido creciente: • Válvulas de asiento mecánico. • Válvulas de compuerta. • Válvulas de mariposa. • Válvulas de esfera. • Válvulas de diafragma o membrana. Según esta clasificación las más higiénicas son las que sus mecanismos de obturación no entran en contacto con los alimentos. Una válvula tendrá diseño higiénico cuando sea autovaciante, debido a que no se producirán acumulaciones de suciedad al interrumpirse el flujo. En la elección de la válvula apropiada para la instalación alimentaria, se procurará escoger la que tenga menos cierres o juntas, cuidando que el máximo de compresibilidad del material de cierre, que normalmente es un elastómero, no se sobrepasa durante el proceso de limpieza, pasteurización o esterilización. El material de cierre se proyectará lo menos posible en el área del producto, y no debe impedir el escurrido de la válvula. No deben existir grietas o huecos entre las juntas. Los cierres o juntas deben tener la suficiente resistencia para que durante los calentamientos y enfriamientos sucesivos no permitan la formación de huecos. Todas las válvulas deben poder escurrir libremente, sin desmontarlas, al menos en una de sus posiciones. El diseño de las válvulas debe permitir la rápida detección de cualquier fuga al exterior. 4.3. BOMBAS Las bombas son equipos de diseño normalizado, algunas tendrán un diseño especialmente higiénico, como las bombas denominadas sanitarias, pero la mayoría tienen un diseño fundamentalmente hidráulico y mecánico. A la hora de elegir una bomba en la industria alimentaria se deben tener en cuenta tres criterios: • Mecánico-hidráulicos. • Diseño higiénico. • Económico. Las que están en contacto con el alimento deberán tener las siguientes características: • La superficie de contacto con el alimento será pulida. • Se evitarán zonas muertas de flujo para evitar posibles acumulaciones de suciedad. • Fácilmente desmontable, con un número reducido de piezas. • Los rodamientos estarán fuera del contacto con el alimento. • De fácil drenaje y llenado. • Terminación externa en acero inoxidable y fácil de limpiar.

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252 Diseño de industrias agroalimentarias El orden de preferencia en la elección de bombas según su diseño higiénico, ordenadas de mayor a menor nivel de higiene es el siguiente: • Peristálticas. • De diafragma (o membrana). • De vacío. • De eyector (de vapor de agua). • Centrífuga de impeler abierto. • Centrífuga de impeler cerrado. • Rotativas de desplazamiento positivo. • Con rotor de lóbulo simple y stator flexible. • Con rotor de lóbulo doble. • Con rotor de tornillo flexible. • Alternativas. • De pistón simple y válvulas externas. • De pistón múltiple y válvula externa. • De pistón simple y válvula interna. • De pistón múltiple y válvula interna. • De doble efecto y válvula externa. • De doble efecto y válvula interna. Si la bomba tiene que desplazar un caudal elevado de alimento líquido y se han de salvar alturas geométricas inferiores a los 100 m de columna de agua, se seleccionará una bomba centrífuga o una bomba de desplazamiento positivo como la bomba de tornillo (o bomba mono). Si el caudal a mover por la bomba es mediano o pequeño y la altura geométrica es elevada se seleccionarán bombas de desplazamiento positivo, como las bombas mono o las de doble rotor lobulado. Si la viscosidad del alimento líquido es elevada se elegirán bombas de desplazamiento positivo, como en el caso anterior, resolviendo las exigencias de tipo mecánico y las de diseño higiénico. Por último, tiene interés comentar que si el sistema de transmisión de potencia se conecta por el lado de alta presión a la bomba mono, de tornillo, la entrada de aire y de contaminantes exteriores al alimento líquido no tendrá lugar, ya que en esa zona, a la salida de la bomba, el líquido tendrá una presión superior a la atmosférica. 4.4. TANQUES Los tanques de proceso, como los de almacenamiento, se han de diseñar con fácil acceso para su posterior inspección y limpieza. Siempre dispondrán de bocas de hombre para acceso de limpieza e inspección, que serán de fácil apertura y desmontaje. Deberán estar diseñados y construidos sin ángulos ni rincones, con fondo esférico o cónico, con pendiente mínima del 1%, y con válvula de drenaje en la cota inferior.

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Todas las uniones de válvulas, tuberías, etc., al depósito deben hacerse mediante soldadura por testa y pulido, tanto interior como exteriormente, para eliminar resaltes y rugosidades. Todos los depósitos deben tener tapa, con pestaña que supere el diámetro exterior, sin bisagras en la parte interior y con resalte en forma de U invertida a lo largo del eje de giro. Asimismo, la separación respecto del techo y paredes será la suficiente como para permitir el fácil acceso y limpieza. Si la limpieza es manual, el diámetro de los tanques horizontales o la altura de los verticales deberá ser suficiente como para facilitar la limpieza del mismo por parte de un operario, de forma que todas las zonas sean de fácil acceso. Si la limpieza es C.I.P. (Cleaning in place) hay que considerar la eficacia del sistema de aspersión para la limpieza, etc. En este caso debe cuidarse especialmente la rugosidad interior de las superficies. Los ejes y las palas poseerán una superficie totalmente lisa, y en el caso de que no se use sistema CIP, deben ser fácilmente extraíbles y limpiables. Si el tanque dispone de agitadores interiores o de cualquier otro tipo de mecanismos, se tendrá en cuenta el buen sellado de las juntas para que no sea posible la contaminación con aceites de lubricación o materias extrañas. Los apoyos con el suelo no tendrán encuentros cóncavos con el suelo, difíciles de limpiar, serán acabados en esfera. La separación del tanque respecto al suelo no será inferior a 20 cm, con el fin de permitir la limpieza. Si por motivos de seguridad son necesarios apoyos con pie plano, se ligarán al suelo mediante pletinas, cumpliendo en todos los casos las reglas generales anteriores. Las cisternas, bidones y demás recipientes que deban utilizarse para el transporte de líquidos alimentarios, deberán estar concebidos de forma que sea posible la salida total del líquido y, cuando vayan provistos de grifos, estos deberán poder retirarse, desmontarse, lavarse y desinfectarse fácilmente. 4.5. INSTALACIONES ELÉCTRICAS Todo el equipo eléctrico, incluyendo los interruptores, paneles de control, etc., deben mantenerse limpios, en buen estado de conservación y cerrados cuando no se usen, para impedir que se conviertan en refugios que faciliten o permitan el crecimiento de microorganismos, o la acumulación de cualquier tipo de suciedad, o la presencia de insectos, etc. En los locales de proceso es especialmente importante que las instalaciones eléctricas y sus canalizaciones sean fáciles de limpiar, sin que permitan la formación de rincones en los que se acumule el polvo, no es conveniente la instalación en canales abiertas.

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254 Diseño de industrias agroalimentarias En todos los locales en que se realice la limpieza con sistemas de agua o espuma a presión, todas las instalaciones eléctricas, motores, etc. serán estancas y con las debidas protecciones para evitar la entrada de humedad o filtraciones durante las operaciones de limpieza, que con estos sistemas pueden alcanzar presiones de 50 bars. 4.6. ILUMINACIÓN Para conseguir unas condiciones idóneas de trabajo es esencial disponer de una intensa luz adecuadamente distribuida, siendo además imprescindible una buena iluminación para mantener una limpieza adecuada y unas buenas condiciones higiénicas. La luz debe suministrarse desde puntos fijos, que puedan limpiarse fácil y adecuadamente, que no creen peligro de contaminación. Las lámparas estarán sujetas o empotradas en el techo, y con las bombillas o tubos fluorescentes protegidos con sistemas estancos. La legislación exige que el sistema de iluminación esté protegido de forma que en caso de rotura no contamine los alimentos, y su fijación al techo o a las paredes permita su fácil limpieza y evite la acumulación de polvo. En todas las áreas de proceso, almacenamiento, lavabos y vestuarios debe disponerse de una intensa luz natural o artificial; normalmente se aconseja según las zonas la siguiente intensidad: • Zonas de inspección: 540 lux. • Zonas de trabajo: 220 lux. • Otras zonas: 110 lux. 4.7. CÁMARAS FRIGORÍFICAS Deberán estar fabricadas con materiales resistentes a los choques, fáciles de limpiar y desinfectar e inalterables; los materiales de aislamiento deben ser imputrescibles e inodoros. Las líneas de unión de paredes y suelos, y las de los paneles en el caso de cámaras desmontables, deberán estar sellados convenientemente, no dejando juntas al descubierto. Los suelos serán de material impermeable, fácil de limpiar y desinfectar, que faciliten el drenaje del agua. En el capítulo destinado al diseño del edificio se tratarán las características de suelos, paredes, etc. Se recomienda el estibado de los productos sobre pallets o tarimas, de altura mínima desde el suelo de 5 cm. La altura máxima de estiba deberá quedar por debajo de los evaporadores y a 1 m como mínimo del techo. En general, se puede considerar que el índice máximo de ocupación será de 0,8 m2/m2, con pasillos adecuados que faciliten la inspección.

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CAPÍTULO XVII

Higiene ambiental 1. LUCHA CONTRA LA AEROBIOCONTAMINACIÓN En las Industrias Agroalimentarias el aire se puede considerar bajo dos aspectos, bien como factor tecnológico de primera importancia (secado, por ejemplo), bien como un factor ambiental que conviene controlar, tanto en el plano físico (temperatura, humedad relativa), como en el bacteriológico (aire fuente de contaminación). La contaminación aeroportada está ligada a dos aspectos físicos de la polución atmosférica: • Las partículas inertes, biológicas o químicamente activas, sólidas o líquidas (aerosol). • Las moléculas, vehículos de la polución química por vía gaseosa. Estos contaminantes que presentan una inmensa variedad de formas, de naturaleza, de componentes y de efectos, tienen una característica común: son todos invisibles al ojo humano. Es, sin duda, esta invisibilidad causa de una mala percepción de los peligros implicados, la que explica que en muchos casos no se piense y no se pongan en práctica los medios de lucha que existen, desde los más elementales (lavado de manos, cofias y máscaras eficaces, respeto de los procedimientos de higiene...) a los más complejos (filtración, salas blancas, espacios confinados...). Las fuentes de contaminación por el aire pueden ser numerosas, se deben respetar pues algunas reglas. Según la sensibilidad del producto (puntos críticos en el proceso), se definen las zonas con riesgos de contaminación, es decir, hay que establecer los niveles de sensibilidad de cada zona, y en función de estas zonas variarán las características del aire. Según las exigencias requeridas por el proceso, se definen diferentes tipos de zonas de las que ya se ha hablado en los capítulos anteriores: zonas inertes, zonas sensibles y zonas ultrasensibles.

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256 Diseño de industrias agroalimentarias Las zonas inertes pueden ser climatizadas con un control higrométrico según los productos. En las zonas ultrasensibles es obligatorio el flujo laminar. Se deberá plantear, por tanto, un tratamiento del aire en función de los niveles de sensibilidad de cada zona.

2. ORÍGENES HUMANOS DE LA BIOCONTAMINACIÓN La contaminación aeroportada se puede considerar como una probabilidad de encuentro entre un contaminante vehiculado por el aire y un objetivo vulnerable por su naturaleza o por su estado de fragilidad permanente o temporal. La ventilación con un aire convenientemente filtrado permite reducir ciertos componentes de esta probabilidad, pero el primer factor a tomar en cuenta es reunir la máxima información posible sobre este enemigo invisible contra el que hay que prevenirse, del conocimiento de sus características y de sus comportamientos derivará la elección de los medios a poner en práctica. Ahora bien, si las biocontaminaciones de origen exógeno son fácilmente controlables por un tratamiento conveniente del aire que llega a los locales de riesgo, no ocurre lo mismo con las contaminaciones provocadas por el personal que trabaja en estas zonas y que tiene dos orígenes fundamentales: rinofaríngea y cutánea. 2.1. ORIGEN RINOFARÍNGEO Los agentes de transmisión se conocen como gotitas de Flügge, que son partículas emitidas al hablar, con la tos o los estornudos. • Una tos débil: 4.500 partículas. • Un estornudo: 20.000-40.000 partículas. Las vías respiratorias superiores están humidificadas de forma permanente por un mucus, que representa una de las principales barreras para el organismo con respecto a los microorganismos inhalados. Con le emisión de palabras (en voz alta) o con la tos este mucus se convierte en aerosol, por efecto de la corriente aérea que lo transporta y se fragmenta por contacto con el arco dental. Los estudios realizados sobre este fenómeno han mostrado que un estornudo implica la emisión de 20.000 a 40.000 gotitas. En el momento de la emisión su dimensión varía desde algunos micrómetros hasta 1 mm. En la suspensión en el aire, estas gotitas son sometidas a diferentes fenómenos físicos, los más importantes son la sedimentación y la evaporación. Si la sedimentación lleva a los contaminantes más pesados a depositarse en el suelo, el tiempo de evaporación de la gotita condiciona la vida de la partícula en la atmósfera; el «residuo seco» puede permanecer en suspensión en el aire y no depositarse hasta más tarde y más lejos.

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2.2. LA CONTAMINACIÓN CUTÁNEA La primera causa de la contaminación de origen cutáneo es directa, por contacto entre una fuente de biocontaminación y un producto «sano», por ejemplo cuando las manos entran en contacto con productos de riesgo; se puede paliar con la utilización de guantes, como se verá más adelante, pero con la reserva de que los guantes sean sustituidos inmediatamente después de un contacto potencialmente contaminante. Para comprender el mecanismo de liberación de las escamas cutáneas es necesario hacer una breve descripción histológica de la piel. La capa epidérmica cutánea está constituida por un apilamiento de células, con su evolución en el tiempo, las células se aplastan progresivamente y se liberan, bien de forma espontánea bien bajo la acción de diversos agentes mecánicos. Bajo este apilamiento de células, se pueden encontrar micro-colonias de gérmenes residentes, ocurre lo mismo en diversas cavidades naturales de la dermis (glándulas sudoríparas, glándulas sebáceas, folículos pilosos). Es evidente pues que, en el momento de su liberación al entorno, estas escamas cutáneas pueden ser portadoras de una o varias bacterias, según el nivel de contaminación de la zona considerada. Así, en las manos se puede encontrar un nivel de contaminación comprendido entre 1 y 10 millones de bacterias por cm2, en función del estado de higiene corporal. El nivel de contaminación de los cabellos es de alrededor de 1 millón de bacterias por cm2. Los métodos de estudio de la flora cutánea son numerosos, el más simple consiste en recoger el líquido de lavado de las manos en agua estéril y determinar el número de bacterias recogidas. Los valores medios encontrados son de 40.000 UFC (unidades formadoras de colonias) por lavado, con un porcentaje de 11,2% de estafilococos. El número total de partículas emitidas por la piel ha sido evaluado en 7 · 106/min; este número está sujeto a muy grandes variaciones en casos muy precisos, así se produce un aumento por abrasión de la capa superficial de la piel por ejemplo por ropa demasiado ajustada. También es muy importante en la diseminación la actividad, es decir, la energía dispensada por el individuo, tal como se observa en la figura 1, en la que se puede apreciar el número de partículas de más de 0,5 μm emitidas por minuto en función de la actividad del individuo. Este peligro está lejos de ser despreciable en el plano de la contaminación de zonas de riesgo, ya que si se admite, según ciertos autores, que cada individuo pierde 1/10 de su peso por año y que 1 g de escamas cutáneas puede recubrir una superficie de 6 m2, se pueden fácilmente deducir los riesgos que cada individuo puede representar para un producto o un sujeto sensible. Un simple cálculo permite evaluar que un sujeto de 70 kg podría recubrir con sus escamas cutáneas, cada 60 minutos, una superficie de alrededor de 5 m2, este fenómeno no es una simple curiosidad aritmética sino que tiene aplicaciones muy importantes en el campo de la biocontaminación de super-

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Figura 1. Número de partículas de más de 0,5 μm emitidas por minuto según la actividad del individuo.

ficies, la transferencia de estas partículas se facilita por las características del micro-entorno humano. Una vez sedimentadas sobre las superficies, estas partículas pueden servir de soporte nutritivo a microorganismos primitivamente fijados (caso de una partícula portadora) o secundariamente (caso de una partícula que haya captado un cuerpo bacteriano bajo forma de núcleo de condensación). 2.3. TRANSFERENCIA DE LOS BIOCONTAMINANTES La temperatura cutánea superficial es de 33° C mientras que la del aire ambiente se sitúa alrededor de 20° C en las condiciones normales de trabajo, incluso netamente más bajas en algunos sectores de las industrias agroalimentarias. Existe, pues, una pérdida de calor por diferentes mecanismos: • 36% por convección y conducción. • 45% por radiación. • 19% por evaporación. Este gradiente térmico implica corrientes de convección que permite el desplazamiento de partículas de tamaño igual o superior a 50 μm y el diámetro de las escamas no excede de 10 μm. Estas corrientes parten de los pies del sujeto (en posición vertical) y son emitidas inmediatamente al aire del entorno con un caudal evaluado de 10 litros/segundo. Si se correlaciona este valor con el de las

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emisiones cutáneas, se puede evaluar la concentración de partículas en 10.000/litro de aire. Estas corrientes son todavía perceptibles a 50 cm del sujeto. Es necesario subrayar un fenómeno, llamado «hibridación de islotes de calor», que aparece cuando dos individuos están separados por una distancia inferior a 2 × 50 cm; en este caso, las partículas contenidas en los islotes de calor pueden ser transferidas de uno a otro. Esta hibridación permite comprender ciertas contaminaciones debidas a un sujeto «vector» que se contamina con una fuente y contamina, secundariamente, un producto (o un sujeto) que puede estar bastante alejado de la fuente contaminante.

3. HIGIENE AMBIENTAL Para controlar la higiene ambiental habrá que controlar tanto la contaminación de origen exógeno como la biocontaminación de origen humano. La profilaxis de la biocontaminación humana pasa por: • Los cuidados «clásicos» de higiene general. • La separación, momentánea o definitiva, de todo sujeto portador de lesiones cutáneas o portador crónico de microorganismos potencialmente peligrosos. • Los medios de protección que tienen como objetivo evitar toda transferencia de agentes de contaminación emitidos según los procesos descritos anteriormente. En el capítulo referente al personal se tratarán no sólo los aspectos relacionados con la circulación del personal, sino también la ropa adecuada en cada caso, el lavado de manos, etc. En este capítulo se tratan los medios para controlar la higiene ambiental. Se dispone de dos formas para controlar la higiene ambiental, cada uno de los cuales tiene objetivos distintos: • Filtración del aire. • Ventilación. 3.1. FILTRACIÓN DEL AIRE Hay que distinguir entre filtración del aire y eliminación de polvo. La primera se refiere esencialmente al tratamiento del aire atmosférico tomado del exterior para introducirlo después en los locales; la segunda se aplica principalmente a granulometrías mayores y a concentraciones más elevadas, ligadas a actividades industriales (carreteras, centrales térmicas, instalaciones de incineración…) y trata de proteger el entorno. Aquí se tratará únicamente la filtración del aire, tanto desde el punto de vista de los locales en que se requiere «esterilidad» como en lo que se refiere al confort o salubridad de los inmuebles.

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260 Diseño de industrias agroalimentarias La lucha contra la contaminación aeroportada, de la que la filtración del aire es un componente, responde a consideraciones de dos tipos: • Socio-político-económicas, que se refieren a la protección de individuos y bienes, y que son el origen de leyes y reglamentaciones públicas, de tendencias regresivas. • Económico-industriales, que tratan de crear condiciones óptimas de fabricación competitiva de productos de alto valor añadido y que hacen evolucionar las técnicas, aumentar los riesgos y nacer normas y métodos de control. La filtración pues consiste en el tratamiento del aire atmosférico tomado del exterior para introducirlo después en los locales, tiene como objetivo, en la mayor parte de los casos, el retener los contaminantes que transporta el aire, con el fin de permitir su utilización con fines higiénicos o industriales. En materia de filtración del aire, el error más extendido consiste en pensar que se utiliza un efecto de tamizado a través de una malla de fibras cada vez más finas a medida que el tamaño de las partículas a retener disminuye. El efecto de tamizado, que efectivamente interviene, no tiene más que una importancia perfectamente accesoria aunque puede, en el caso de un filtro mal concebido, reducir su longevidad. En los mecanismos de filtración particular sobre medios fibrosos intervienen fenómenos de atracción electrostática e intermolecular, se trata de un conjunto de nociones físicas complejas que no se desarrollan en este libro sino únicamente sus efectos: Efecto de tamizado: En este caso, las partículas de un diámetro superior a la distancia libre entre dos fibras no pueden pasar. Efecto de inercia: Las partículas «pesadas» (a priori las más gruesas) tienen una fuerza de inercia demasiado grande para acompañar a la corriente de aire cuando ésta se curva alrededor de una fibra, siguen su dirección de origen y se pegan a la fibra. El efecto de inercia aumenta cuando la velocidad del aire aumenta, cuando el diámetro de las partículas crece así como el número de fibras, y cuando el diámetro de estas últimas disminuye. Efecto de intercepción: Las partículas «ligeras» acompañan a la corriente de aire alrededor de la fibra, si su centro pasa a una distancia de la fibra inferior a su radio, serán interceptadas y se fijarán. El efecto de intercepción es independiente de la velocidad del aire, salvo incrementos muy grandes, crece con el diámetro de las partículas, con el número de fibras y su densidad, y con la disminución del diámetro de estas últimas. Así, un medio capaz de un buen efecto de intercepción debe contener una gran cantidad de fibras finas, de un diámetro medio tan próximo como sea posible a las partículas a retener. Efecto de difusión: Por debajo de 1 μm, las partículas siguen cada vez menos las líneas de flujo alrededor de la fibra. Están influenciadas por el movimiento Browniano de las moléculas en el aire y adquieren una agitación vibra-

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toria y desplazamientos aleatorios; la probabilidad de que entren en contacto con una fibra y se fijen aumenta cuando su tiempo de permanencia en el medio aumenta, es decir la velocidad debe ser pequeña. También aumenta la probabilidad cuando el diámetro de las partículas disminuye, así como el de las fibras, y con el aumento del número de estas últimas. La eficacia de un filtro viene determinada por la capacidad de retención de las partículas suspendidas en el aire, y está ligada a principios físicos en los que el tamaño de las partículas tiene un papel determinante. Ahora bien se sabe que el aerosol atmosférico, contra el que se desea proteger los locales, las instalaciones y los productos (y también las personas…) está compuesto en más del 99,9 % por partículas ≤ 1 μm, lo que lleva a privilegiar los efectos de intercepción y de difusión, por lo tanto: • Un medio con fibras finas y numerosas. • Una velocidad de aire pequeña en este medio, tanto más baja cuando más pequeñas sean las partículas a retener (influencia creciente del efecto de difusión con la reducción de tamaño ligada a una amplitud mayor del desplazamiento aleatorio de las partículas). La dosificación entre estos dos efectos en el interior de un mismo filtro dependerá de la función asignada a éste (filtro primario, filtro secundario, filtro terminal…). De todas formas es necesario convertir la velocidad frontal (2 a 3 m/s en acondicionamiento de aire) para darle en el medio un valor compatible con la eficacia buscada. Esta varía de 0,10 a 0,20 m/s para los filtros de Alta Eficacia (HE), hasta 0,25 m/s e incluso menos para los filtros absolutos (THE). Se recomienda la instalación de prefiltros antes de los filtros de alta eficacia. El filtro deberá construirse de forma que ofrezca una eficacia óptima asociada a la pérdida de carga más baja posible (consumo de energía) y a una longevidad elevada ligada a la cantidad de medio filtrante instalado; esta cantidad condicionará no solo la velocidad del aire, y por tanto la eficacia, sino también la capacidad de acumulación de polvo, llamada también capacidad de colmatado, que debe evaluarse en el límite de una pérdida de carga final razonable, económicamente aceptable. La elección de los filtros a instalar dependerá: • De consideraciones técnicas ligadas al tamaño de las partículas, a su concentración y a la localización de las fuentes de polución. • De imperativos de limpieza del aire impuestos por las aplicaciones previstas. • De factores económicos a nivel de: – Inversión. – Costes previstos de explotación. • De las disposiciones legislativas, cuyo respeto influirá en los factores precedentes.

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262 Diseño de industrias agroalimentarias 3.1.1. Clasificación de los locales con cantidad de polvo controlada En el gran conjunto de medios que se pueden poner en práctica para luchar contra la contaminación, es necesario dotarse de un medio para definir los diferentes grados de «limpieza» de los locales, estableciendo límites de contaminación cuantificados en «clases», según un sistema y un lenguaje utilizables tanto por los industriales como por los proveedores de los equipos. Las formas de clasificación más extendidas se inspiran en Federal Standard 209, de Estados Unidos, publicada por primera vez en 1963, y que ha sufrido cinco revisiones, la versión 209 E se utiliza desde septiembre de 1992. Inicialmente, la clasificación se basó en el número de partículas ≥ 0,5 μm por pie cúbico (28 litros), no se disponía de contadores con un caudal de muestreo suficiente con sensibilidad inferior a esta cantidad. Mientras que la antigua norma 209 D definía las clases 100, 1.000, 10.000 etc., correspondientes a un número máximo de partículas ≥ 0,5 μm/pie3, la norma 209 E, que incluye el Sistema Internacional, define clases denominadas M 1, M 1,5,…, como se aprecia en la tabla 1. Tabla 1. Clases de Federal Standard US 209 E Límites de las clases

Nombre de la clase SI

M1 M 1,5 M2 M 2,5 M3 M 3,5 M4 M 4,5 M5 M 5,5 M6 M 6,5 M7

Inglés

1 10 100 1.000 10.000 100.000

0,1 μm

0,2 μm

0,3 μm

0,5 μm

5 μm

m3

m3

m3

m3

m3

350 1.240 3.500 12.400 35.000

75,7 265 757 2.650 7.570 26.500 75.700

10,0 35,3 100 353 1.000 3.530 10.000 35.300 100.000 353.000 1.000.000 3.530.000 10.000.000

247 618 2.470 6.180 24.700 6.1800

30,9 106 309 1.060 3.090 10.600 30.900

La clasificación se basa en partículas ≥ 0,5 μm, pero con el fin de obtener números de fiabilidad estadística suficiente, la verificación de la clase se puede efectuar sobre un número mayor de partículas más pequeñas (por ejemplo: M 3 sobre 0,3 μm y 0,5 μm, es decir, menos de 3.090 partículas ≥ 0,3 μm y menos de 1.000 partículas ≥ 0,5 μm por m3 de aire. Hay que tener en cuenta que los números de partículas que figuran en la tabla anterior son convencionales y no pretenden ser representativos de la distribución del aerosol atmosférico.

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En general, se puede considerar que las industrias agroalimentarias están clasificadas entre las clases 1.000 y 100.000 según la norma FED STD 209D. Para salas de clase 1.000 a 10.000, se colocarán filtros absolutos en cada zona, y para la clase 100.000 será suficiente un filtro absoluto en la central de tratamiento. La norma FED.STD 209 E precisa además otros detalles del modo operatorio de clasificación: • Una descripción, que permite una clasificación complementaria con partículas más pequeñas (≥ 0,02 μm). • Número de puntos de toma de muestras. • Volúmenes y tiempos de tomas de muestras. • Modalidades de utilización de contadores de partículas. • Condiciones de isocinetismo. • Modalidades estadísticas de tratamiento de las medidas y nivel de confianza. • Tomas de muestras secuenciales. • Etc. 3.1.2. Clases de contaminación biológica El objetivo no es sólo el control de la cantidad de polvo, sino también el control de la biocontaminación del aire y de las superficies en las zonas de riesgo. Una zona de este tipo se describe como «un lugar geográficamente definido y delimitado en el cual las personas o los productos son particularmente vulnerables a la biocontaminación». La evaluación del riesgo se establece caso por caso, en función de la vulnerabilidad o fragilidad de la «situación» y de la peligrosidad de las intervenciones o manipulaciones a realizar, se determina, pues, de forma más relativa que absoluta. En lo que se refiere a la contaminación biológica, el aerosol microbiológico no permite una correlación proporcional con los resultados obtenidos en los contadores de partículas totales: la relación entre el número de partículas totales y viables no es fija. En este caso, la identificación, la evaluación del riesgo y los niveles críticos, la aplicación de los medios de prevención y el análisis, la elaboración de los procedimientos y acciones correctivas debe hacerse aplicando el sistema Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control (APPCC), se trata, como ya se ha dicho, de un sistema orientado hacia la cuantificación relativa del riesgo y la prevención de que se produzca una biocontaminación, más que un análisis cartesiano de hechos y reacciones «a posteriori» ligados a valores fijados reglamentariamente. Por otra parte, es necesario considerar una cuestión: si bien es fácil bloquear el pequeño número de partículas de tamaño ≥ 5 μm aportadas por el aire exterior (filtración), no ocurre lo mismo para las generadas en el interior por

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264 Diseño de industrias agroalimentarias las personas y los equipos, de las que un número serán mantenidas en suspensión por los flujos turbulentos. Así, pues, el tratamiento del aire adecuado para cada caso se deberá efectuar en función del nivel de sensibilidad de cada zona (tablas 1 y 2 del capítulo 12) y la prevención de la contaminación biológica se deberá plantear desde el momento de la concepción, apoyándose en el sistema APPCC. Como ya se ha indicado, en el capítulo correspondiente al personal, se tratarán los medios a poner en práctica para el control de este tipo de contaminación. 3.2. VENTILACIÓN Algunas veces se confunde el significado de aire condicionado y ventilación. En el caso del aire acondicionado se da suministro de aire a un lugar ocupado, aire que se adapta a las condiciones requeridas. La ventilación implica suministro de aire fresco, la eliminación de los productos de contaminación y del calor, y también un movimiento de aire para refrigerar; en la mayoría de los casos, la ventilación sin tratamiento del aire dará un aire acondicionado satisfactorio. El requisito esencial en ventilación es reemplazar el aire contaminado y sobrecalentado, por aire fresco del exterior. Para determinar la cantidad de ventilación y el movimiento de aire requerido, hay que tener en cuenta los siguientes factores: • Dimensiones del local o edificio. • Número y tipo de los ocupantes y sus actividades. • Aportación de calor del equipo y radiación solar. • Humedad relativa. • Temperatura del aire exterior y variación de la temperatura. La ventilación es necesaria: • Para eliminar el calor: – 860 Kcal por kW-hr. – 130 Kcal por hombre-hora. • Para eliminar la humedad: 100 gr vapor de agua/hombre-hora. • Para mantener la composición química del aire. La ventilación puede ser: • Natural (ventanas y dispositivos especiales). • Forzada (mecánica). 3.2.1. Ventilación natural En la mayoría de los casos, la ventilación natural no es del todo satisfactoria, a menos que las condiciones exteriores sean ideales. Esto difícilmente sucede, ya que una alimentación natural de aire fresco depende de: • Diferencias de presión causadas por el viento.

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• Diferencias entre temperatura interior y exterior del local. El aire fresco no fluirá hacia el interior del edificio a menos que una brisa sople en la dirección correcta. El aire caliente y viciado no saldrá de un edificio, salvo en el caso de que el aire exterior sea más frío que el interior. En consecuencia, la ventilación natural es menos eficaz en tiempo caliente y sin viento, que es precisamente cuando se necesita más la ventilación. No permite la filtración del aire nuevo. La ventilación natural puede conseguirse por: • Cristales incompletos. • Accesorios adecuados (trampillas en el techo, por ejemplo). • Chimeneas de ventilación. Instaladas en el punto más alto de la cubierta. 3.2.2. Ventilación forzada En este caso se debe instalar algún sistema destinado a comunicar una energía al aire, capaz de hacerlo mover para obtener los fines que se persiguen. Se aplica a la mayoría de los edificios industriales y comerciales, especialmente donde hay un número elevado de ocupantes, o en aquellos lugares donde se debe eliminar el calor, el vapor, olores, etc. Pueden emplearse tres procesos diferentes: • Extracción del aire (viciado). • Suministro de aire (aire inyectado) (purificado). • Una combinación de extracción e inyección. La elección de uno u otro método depende de su aplicación en cada caso. 3.2.2.1. Sistemas de extracción – Depresión Es el método más empleado (75% de las instalaciones). Se puede recomendar en muchos casos por su simplicidad y economía. El aire interior es renovado mediante su extracción del espacio ocupado, causando la entrada de aire fresco del exterior. Es importante la situación de los puntos de entrada y salida de aire. Una entrada de aire, colocada cerca del punto de extracción, reducirá la ventilación en las partes alejadas del espacio. La efectividad del sistema de extracción depende en gran manera de la posición de las entradas de aire respecto a las de salida. Otro punto a considerar es que el aire exterior que penetra por las aberturas se contamina progresivamente a medida que atraviesa el espacio ocupado. Para asegurar aire fresco en todos los puntos, la distancia entre los orificios de entrada y salida no debe ser excesiva. 3.2.2.2. Sistemas de alimentación de aire por inyección – Sobre-presión Estos sistemas son directamente opuestos a los métodos de extracción. En

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266 Diseño de industrias agroalimentarias este caso, el ventilador funciona inyectando aire del exterior hacia dentro del local, con lo que provocará una sobre-presión en el mismo, que obligará al aire interior a salir hacia el exterior a través de aberturas, rendijas, puertas, ventanas, etc. En el caso de la depresión, a una distancia igual a una vez el diámetro del ventilador que está extrayendo el aire, se tendrá una velocidad de aproximadamente un 10% de la velocidad en la boca de descarga del aparato. Dicho de otra forma, la velocidad decrece muy rápidamente a medida que se aleja del aparato, con lo cual basta colocarse a una distancia discreta del mismo para no notar en absoluto la corriente de aire. En cambio, en el caso del aparato que trabaja insuflando aire hacia el interior, el chorro de aire tiene un alcance mucho más largo; hay que situarse a una distancia de aproximadamente 30 veces el diámetro del aparato para encontrar una velocidad de aire que sea un 10% de la de la boca de entrada. Así pues, desde el punto de vista de locales que se destinen a estar habitados, por personas o por animales, debe tenerse en cuenta el efecto de extracción o de insuflación de aire en un local, para poder elegir uno u otro procedimiento, con miras a lograr velocidades de aire que sean tolerables para los ocupantes. Este sistema presenta las siguientes ventajas: • Mantener el control sobre la distribución, volumen y velocidad del aire. • El aire entrante puede ser depurado y calentado o enfriado cuando sea necesario. • Puede realizarse el proceso de recirculación interior de aire durante los meses de invierno. • La presión del aire interior es ligeramente aumentada sobre la ambiental exterior, con lo cual se tiende a evitar la entrada de aire en lugares no convenientes. 3.2.2.3. Sistemas combinados de extracción-inyección – Presión uniforme Utilizando a la vez ventiladores de aspiración e inyección se logra un completo control de ventilación. Se asegura así una uniforme distribución de aire fresco. Los ventiladores de entrada están seleccionados para dar un 20% más de volumen que los de expulsión. Esto mantiene el aire del edificio a una presión superior a la ambiental exterior y así reduce la posibilidad de infiltración de polvo y otras poluciones arrastradas por el aire. 3.2.3. Situaciones en la ventilación En la ventilación de los locales se pueden encontrar dos tipos de situaciones: • Ambiental.

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• Localizada. La ventilación ambiental puede ser natural o forzada, pero la ventilación localizada debe ser forzada. 3.2.3.1. Renovación ambiental Se trata de una renovación efectiva del aire contaminado por combinación con aire limpio exterior. La renovación ambiental puede ser por depresión o por sobre-presión, siendo aconsejable en la mayoría de los casos la renovación por depresión, excepto cuando se desea controlar la procedencia del aire que entra en el local a ventilar. La gran variedad de construcciones y de necesidades que pueden darse, reduce la posibilidad de dar normas fijas en lo que a ventilación se refiere, aunque existen una serie de indicaciones generales que fijan la pauta a seguir en la mayoría de los casos. • Las entradas de aire deben estar diametralmente opuestas a la situación de los ventiladores, de forma que todo el aire empleado pase a través de la zona contaminada. La entrada de aire debe estar lo más alejada posible del extractor. • Es conveniente situar los extractores cerca del posible foco de contaminación, de manera que el aire nocivo se elimine sin atravesar el local. • Procurar que el extractor no se halle cerca de una ventana abierta, o de otra posible entrada de aire, a fin de evitar que el aire expulsado vuelva a introducirse. La frecuencia de las renovaciones de aire, en la ventilación ambiental, se define por un volumen dado (V) en un tiempo dado (en horas: H). La tasa de renovación define el número de veces que el volumen de aire de la sala circula a través de la instalación de tratamiento. Este valor será tanto más elevado cuanto mayor sea la actividad contaminante o el nivel de exigencia del local. Por ejemplo, la tasa de renovación para una sala de clase 100.000 es del orden de 15 a 30, para una de clase 1.000 entre 40 y 80, y puede llegar a niveles de 400 volúmenes para una sala de clase 100. Según las operaciones y el nivel de seguridad, se puede disponer de dos tipos de difusión del aire: el sistema de flujo turbulento y el sistema de flujo laminar. En el sistema turbulento, la contaminación no se canaliza y se puede encontrar en cualquier otro punto del local. En el sistema de flujo laminar, los flujos de aire tienen la misma velocidad y el mismo sentido, o sea son paralelos. En general, los flujos laminares se utilizan para clases iguales o inferiores a 100, y para las superiores se hace uso de los sistemas turbulentos, o de soluciones mixtas. En todos estos sistemas o cuando se desea prevenir la contaminación del

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268 Diseño de industrias agroalimentarias exterior, las salas se mantendrán a sobre-presión, de forma que la regla de la cascada de presión se aplique desde las salas de más alto riesgo a las de menor riesgo. 3.2.3.2. Ventilación localizada Consiste en crear, en los focos de contaminación, corrientes de aire capaces de arrastrar los gases, polvos, humos y olores hacia las tuberías de extracción. El proyecto de una «extracción local» presenta dos problemas fundamentales: • Determinación de la forma, medidas y colocación de la campana de captación. • Cálculo de la velocidad de captación y arrastre. • Foco de contaminación. • Principios básicos. • Identificar el foco contaminante. • Encerrarlo lo máximo posible. • Establecer una succión. • Elementos básicos: Campana, Canalización, Separador, Extractor. En el diseño de la campana de extracción hay que tener en cuenta que el caudal de captación necesario varía aproximadamente con el cuadrado de la distancia, de forma que si colocando la campana a una distancia L del foco de contaminación se necesitan 100 m3/h para la captación, al colocarla a una distancia 2L se requieren 400 m3/h. Ahora bien hay que tener en cuenta una serie de observaciones: • Deben eliminarse todas las posibles corrientes de aire que harían necesaria una enorme velocidad de captación. • La campana debe encerrar en lo posible el foco o fuente de contaminación. • Es conveniente colocar filtros para evitar la condensación de vapores, etc., en las tuberías. • La salida de humos, es conveniente que sea por el centro geométrico de la campana, siempre que sea posible. • El ángulo de colocación de los filtros debe ser de 45 a 60º. Nunca horizontal. • Es necesario limpiar los filtros con regularidad.

4. CONCEPCIÓN DE LAS ZONAS Y DEL TRATAMIENTO DEL AIRE ASOCIADO La concepción de las zonas que requieren un tratamiento del aire debe

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adaptarse a las necesidades de la industria: debe, por tanto, asegurar la conformidad a las necesidades según la clase de sensibilidad del producto, sin necesidad de aplicar sistemáticamente los sistemas que aseguran una protección máxima, por ejemplo: salas blancas. Se pueden utilizar tres niveles: • Primer nivel: – Zona puntual de flujo laminar: En este caso el flujo laminar que protege el producto está integrado en el equipo de fabricación. La zona sensible se reduce, pues, a algunos m2 o incluso menos. La ventaja de este sistema es una enorme economía en la inversión y mantenimiento. – Zona de manipulación de flujo vertical. Este sistema incorporado en el proceso de fabricación permite manipulaciones sobre el producto, asegurando su protección. El campo de protección es puntual. • Segundo nivel: – Salas en sobre-presión. El confinamiento de la sala por sobre-presión asegura la protección del producto contra las contaminaciones exteriores. Los puestos de trabajo están equipados con flujos laminares. Esta protección es superior a la del nivel 1. • Tercer nivel: – Salas microbiológicamente controladas. La concepción de estas salas asegura una gran protección del producto. Los costes de inversión, de funcionamiento y de mantenimiento son los más elevados. Estas salas se construyen para obtener un ambiente de clase 10.000 (normas americanas). En la industria agroalimentaria, cuando el producto requiere una protección particular, la clase más utilizada es la 1.000. Algunas industrias han modernizado sus equipos para pasar de forma puntual a clase 100 con flujo laminar, ya que la aplicación a todo el volumen de clase 100 requiere equipos de tratamiento importantes. Para mantener las calidades organolépticas del producto al máximo, conviene: • Mantener las entradas de aire parásito no depurado por una ligera sobre-presión de los locales, es el confinamiento. • depurar el aire nuevo (procedente del exterior). • depurar el aire de climatización.

5. SALAS MICROBIOLÓGICAMENTE CONTROLADAS Aunque con diferentes nombres «sala blanca», «sala de ambiente controlado», «sala ultra-limpia», «sala microbiológicamente controlada», el objetivo es controlar el ambiente y en particular los parámetros que tienen una influencia directa o indirecta sobre la actividad del volumen del recinto. Se trata, por

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270 Diseño de industrias agroalimentarias tanto, de parámetros ligados al entorno (polvo en el aire, gérmenes, micro-partículas depositadas en la paredes, suelos, equipos...) como de parámetros ligados a la presencia del personal. En función de las necesidades se tienen en cuenta otros factores como temperatura, humedad relativa, sobre-presión. Las industrias alimentarias tienen que afrontar continuamente exigencias e imperativos de calidad crecientes, pero suprimiendo la utilización de productos químicos de conservación y consiguiendo mayor vida útil de los productos. Conviene prevenir tanto los aportes de microorganismos como su multiplicación, puesto que cada vez los productos se someten menos a la destrucción de microorganismos por vía térmica, con el fin de conservar al máximo sus cualidades organolépticas. La climatización convencional no permite asegurar un control estricto de estos parámetros, solo las salas blancas o salas microbiológicamente controladas permiten responder a estas exigencias para el control de la población microbiana presente en el recinto y, por lo tanto, preservar los productos de las contaminaciones. Ahora bien, como se ha dicho, el empleo de una sala blanca se aconseja únicamente para productos ultrasensibles, teniendo en cuenta los costes de inversión y de explotación particularmente elevados que suponen, la implantación de una sala de este tipo debe estar justificada técnicamente, ya que para una sensibilidad puntual, delimitada en el espacio, puede ser suficiente el recurrir a flujos laminares. Una sala blanca supone un confinamiento del aire, que está compuesto de: • Aire nuevo: La cantidad de aire nuevo o procedente del exterior depende: – De la sobre-presión alcanzada en el local 2 a 3 mm de columna de agua. – De los reglajes de las sobre-presiones y de su duración. – De la cantidad de aire perdido por las aberturas para mantener la sobre-presión. • Aire reciclado: La proporción de aire reciclado se establece en función de diversos parámetros: – La naturaleza de los productos a proteger en un volumen en atmósfera controlada. – La calidad y la temperatura del aire nuevo. – El equilibrado de las sobre-presiones. En la concepción de las salas blancas se debe trabajar sobre los elementos relativos a la distribución del aire y sobre los parámetros de aeráulica recogidos en la tabla 2. Se deben cumplir además las siguientes recomendaciones: • Prefiltración antes de la central de tratamiento del aire. • Filtración grosera para proteger los filtros ultra-finos. • Filtración terminal situada lo más próxima posible de la zona a proteger. • Filtración absoluta («ultrafiltración»).

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Tabla 2. Elementos de distribución del aire y parámetros de aeráulica para salas blancas La distribución del aire Definir

• Cantidad de aire a temperatura e higrometría controladas procedente del exterior o del ambiente del aire por reciclado • Cantidad de aire nuevo • Modalidades de difusión del aire • Cantidad de aporte o de desperdicio de calor húmedo, caudales, sistema elegido para la difusión del aire • Prestaciones finales de los locales, clase de cantidad de polvo, tiempo de recubrimiento particular, tiempo después de una perturbación para volver a la clase inicial de cantidad de polvo • Sobre-presión

Los parámetros de aeráulica

• • • • • • • • • •

Configuración del local Altura del local a acondicionar Temperatura del local Naturaleza y localización de los desprendimientos térmicos Desviaciones entre temperatura del aire insuflado y del aire ambiente Localización de los sistemas de difusión y de toma de aire o de extracción Poder de inducción del sistema Nivel sonoro Exigencia de limpieza Composición del aire ambiente

Cualquiera que sea la clase de cantidad de polvo elegida para una sala en atmósfera controlada, la difusión terminal debe estar protegida por una filtración absoluta con flujo preferentemente no turbulento; el flujo laminar es el que da mejores resultados. En la tabla 3 se incluyen recomendaciones sobre la elección de los materiales y la filtración. Todas las instalaciones de filtración absoluta se deben disponer detrás de la Tabla 3. Recomendaciones sobre elección de los materiales y la filtración Elección de los materiales

Filtración

• Materiales resistentes – Tiempo – Humedad – No generadores de partículas – No redentores de partículas • Se recomiendan paneles sandwich en metal lacado o en inoxidable.

Los principales puntos a considerar son: • Aire filtrado (definición de la clase de cantidad de polvo según la sensibilidad del producto) • Elección de los filtros (clase de cantidad de polvo) • Eficacia de un filtro • Central de ventilación y ultrafiltración (definir las necesidades de las cantidades de renovación del aire) • Tests gravimétricos y opacimétricos.

climatización. La búsqueda de una calidad óptima del aire debe hacerse desde la concepción de la sala blanca. Asimismo, en la concepción de los locales con exigencias de salas blancas hay que tener en cuenta una serie de recomendaciones constructivas: • Suprimir las asperezas.

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272 Diseño de industrias agroalimentarias • Las aberturas, la iluminación y el sistema de difusión del aire deben estar integrados en la infraestructura. • Los ángulos deben ser redondeados. • Los suelos deben ser de resina o de gres y las juntas de resina y ascendentes hacia el tabique redondeadas. • Hay que prever una esclusa para el producto y una esclusa para el personal. • El techo debe ser de una sola pieza. • Evitar los sifones de escurrido y adoptar equipos específicos. • Definir el sistema aeráulico de la sala por cascada de presiones de forma que la sobre-presión más fuerte se sitúe en la zona más sensible Por otra parte, el trabajo en una sala blanca exige una cualificación especial del personal, el trabajo es apremiante y requiere tiempos de pausa. El personal afectado es: • El personal de producción. • El personal del servicio de limpieza. • El personal de mantenimiento. Lo cual deberá tenerse en cuenta a la hora de diseñar los accesos del personal.

6. RADIACIONES ULTRAVIOLETAS Otra forma de controlar la contaminación puntual es la utilización de radiaciones ultravioleta. Dentro de las radiaciones UV, se consideran con efectos germicidas las correspondientes a longitudes de onda inferior a 280 nm y superiores a los 200 nm, ya que las inferiores a esta longitud de onda son absorbidas por el oxígeno atmosférico que se transforma en ozono. Las comprendidas entre 450 y 360 nm corresponden a la llamada «luz negra» y entre 360 y 280 nm la «luz de Woods». En general, el espectro de las lámparas germicidas presenta un máximo de emisión alrededor de los 260 nm (exactamente 253,7 nm) y al objeto de evitar los efectos perniciosos sobre las personas, están fabricadas con cristales especiales que absorben las radiaciones inferiores a 200 nm que son las productoras de ozono. Los estándares de seguridad exigen que la intensidad sobre la piel de la radiación directa o reflejada no sobrepase el valor de 0,1 μ · s/cm2. La efectividad de estas radiaciones viene modificada por el polvo que pueda tener la lámpara o la atmósfera y la humedad relativa, ya que valores superiores al 80 % de H.R. reducen sensiblemente su eficacia. Las radiaciones ultravioleta tienen un poder de penetración muy bajo y, en la atmósfera, se puede considerar que para las lámparas comerciales, el efecto bactericida a distancias superiores a 20-30 cm es prácticamente nulo. Las dosis necesarias para la reducción del 90 % de la población micro-

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CAPÍTULO XVIII

Personal: entorno de trabajo e higiene 1. INTRODUCCIÓN El personal es uno de los tres pilares básicos de la producción, como ya se indicó en el capítulo 4, la producción es la interacción de hombres, materiales y maquinaria, que deben constituir un sistema ordenado que permita la maximización de beneficios; en consecuencia, en el diseño de la industria agroalimentaria hay que tenerlo en cuenta en aras a conseguir no solo la máxima economía en el trabajo sino también la mayor seguridad y satisfacción para los empleados. El personal interviene en numerosas operaciones en el curso del ciclo de producción de un producto (manipulación, control…), su presencia y actividad tiene una influencia importante en el control de la contaminación biológica en las industrias agroalimentarias. En capítulos anteriores (capítulos 12 y 17) se ha puesto de manifiesto la importancia de controlar los ambientes de los diferentes locales, en función de la sensibilidad del producto, y la influencia del hombre en el aporte de contaminación biológica. Por tanto, el diseño de una industria agroalimentaria debe hacerse teniendo en cuenta al personal como vector de contaminación, definiendo sus circuitos y restricciones, así como la reglamentación en vigor en materia de seguridad.

2. ENTORNO DE TRABAJO En lo que se refiere al entorno de trabajo hay que considerar dos aspectos: el de la seguridad y los factores de ambiente, que tienen una incidencia directa sobre la calidad de las condiciones del trabajo.

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274 Diseño de industrias agroalimentarias 2.1. SEGURIDAD Uno de los primeros aspectos a tener en cuenta al organizar el entorno de trabajo es la seguridad, ligada a los equipos, a los productos y a la circulación de equipos móviles y sistemas aéreos de transporte, que evidentemente debe cumplir la legislación vigente. Con mucha frecuencia los equipos influyen en la concepción de los locales, en la fase de ingeniería de detalle se velará por que todos los equipos sean fácilmente accesibles con el fin de facilitar su montaje y desmontaje, su alimentación energética y las operaciones de limpieza y mantenimiento. Las dimensiones del edificio serán adecuadas a las dimensiones de los equipos y las puertas de acceso deberán permitir el paso de los mismos. En resumen, los edificios se deben concebir en función de las características de los equipos (dimensiones, ruido, accesibilidad…), debiéndose prever la posible necesidad de paso de cables eléctricos y otros conductos de fluidos, de plataformas antivibratorias, de fosas de acumulación de residuos, de galerías subterráneas para la instalación de conducciones de fluidos o de energía o de ciertos flujos de materiales, etc. En cuanto a la seguridad de las personas con respecto a la manipulación de productos químicos peligrosos, por ejemplo detergentes y desinfectantes industriales, debe estar también integrada en la fase de concepción. Se deben prever zonas específicas de almacenamiento de acceso controlado, que respeten las condiciones de almacenamiento (temperatura…), zonas de manipulación convenientemente equipadas (presencia de duchas…) y una señalización conveniente. En lo que respecta a la seguridad ligada a la circulación de equipos móviles y a los sistemas aéreos de transporte, hay que cumplir algunos principios básicos: • Se deben elegir preferentemente sistemas de transporte mecanizados antes que manuales y sistemas continuos más que discontinuos. • Desde la concepción hay que limitar los posibles riesgos de accidentes: colisiones, caídas… • Organizar los flujos de circulación de: – equipos motorizados (carretillas elevadoras, transpaletas eléctricas…); – peatones al principio y final del trabajo; – peatones durante el trabajo y visitantes; – flujos de transportes continuos en suelo y aéreos, ligados a la fabricación; – control de seguridad de entradas y salidas. Deben, además, aplicarse otras reglamentaciones en materia de seguridad, como las normas contra incendios…

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2.2. FACTORES DE AMBIENTE Los factores ambientales que inciden directamente sobre la calidad de las condiciones de trabajo son: la temperatura, la humedad relativa, la velocidad del aire en la zona de ocupación, la iluminación y el nivel sonoro. En caso de trabajo a temperaturas bajas es necesario estudiar el local en relación con las modalidades de ventilación, para no añadir molestias con respecto al factor temperatura (por ejemplo, chorros de aire orientados hacia el personal…). En la tabla 1 se incluyen valores de temperatura, de higrometría y de velocidad de aire recomendados para la ergonomía del trabajo y en la tabla 2 se incluyen recomendaciones sobre caudales de aire según el tipo de local y el trabajo realizado. Tabla 1. Temperatura, higrometría y velocidad de aire del puesto de trabajo Temperatura en los locales

18-20° C (actividades físicas ligeras) 15-17° C (actividades físicas intensas) 20-23° C (duchas, vestuarios) > 30° C (fatiga excesiva para todas las actividades)

Velocidad de aire (zona ocupada)

Grado higrométrico

30 a 70 % en los límites pre-citados de temperatura

< 0,15 m/s en invierno 0,25 m/s el resto del año

Tabla 2. Caudal mínimo de aire según el tipo de local Designación de los locales

Caudal mínimo de aire nuevo por ocupante m3/h

Locales sin trabajo físico: oficinas… Locales de restauración, de venta, de reunión Edificios y locales con trabajo físico ligero Otros edificios y locales

25 30 45 60

Cabina de aseo aislada Baño o duchas aisladas Baño o duchas y cabina de aseo Baños duchas y cabinas de aseo agrupadas Lavabos agrupados

30 45 60 30 + 15 N* 10 + 5 N*

*N: número de puestos.

Se debe, además, respetar la reglamentación referente a la calidad del aire, el personal no debe estar sometido a la presencia en el aire de polvo, microorganismos, olores desagradables, contaminantes químicos, efluentes gaseosos…

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276 Diseño de industrias agroalimentarias Otro factor ambiental a considerar es la iluminación, los locales deben ser concebidos y dispuestos de forma que se pueda utilizar, para la iluminación, la luz natural. Se distinguen varios niveles de iluminación en función de los puestos de trabajo, en la tabla 3 se presentan algunos ejemplos. Tabla 3. Niveles de iluminación Niveles de iluminación

Ejemplo de puesto de trabajo

540 lux

Sala de observación de los productos Sala de cortado

220 lux

Sala de fabricación (salvo cortado, troceado)

110-120 lux

Otros locales (almacén, locales sociales)

Por último, hay que tener en cuenta también la legislación referente al ruido, en especial de equipos de fabricación, compresores…, previendo la instalación, en los casos en que sea necesario, de pantallas acústicas, silenciadores…

3. PERSONAL E HIGIENE La presencia del hombre en un local de fabricación de alimentos es una fuente de contaminación para los productos alimentarios, ya que es portador y emisor de microorganismos. La industria agroalimentaria debe plantearse de forma que la posibilidad de contaminación de sus productos, envases y equipos sea reducida, para lo cual se debe exigir al personal unas normas muy estrictas de higiene; normas que deben tenerse en cuenta desde el momento de concepción de la industria ya que la calidad de las instalaciones repercute en la actitud de los trabajadores y facilita la aplicación de buenas prácticas de fabricación. Es, por tanto, de importancia capital para controlar la biocontaminación y mantener las prescripciones establecidas, especialmente en las zonas de riesgo: • Limitar el personal presente al estrictamente necesario. • Dar una formación completa al personal en cuanto a los riesgos a que puede someter al producto y en cuanto a los medios para limitar la contaminación. • Extender esta formación y reglas de disciplina a los ocupantes ocasionales de la zona: personal de dirección, de control y personal de mantenimiento en particular. • Elegir una ropa adecuada y velar por su buena utilización. De todo lo dicho se deduce que, en el momento de concepción de la industria agroalimentaria, hay dos puntos importantes a considerar: la defini-

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ción de la circulación de las personas y la localización de vestuarios, puestos de lavado de manos, etc., y demás barreras físicas que obliguen a una circulación determinada. 3.1. CONCEPCIÓN DEL EDIFICIO Y CIRCULACIÓN DE LAS PERSONAS El estudio de los circuitos del personal lleva a la evaluación de los movimientos o desplazamientos por todo el edificio. Para reducir los riesgos de contaminación en los locales es necesario restringir y controlar bien los desplazamientos del personal y del material que éste desplaza entre las zonas. Como regla general, el personal, incluido el de mantenimiento, puede desplazarse libremente desde los locales limpios desde el punto de vista microbiológico hacia los que son menos limpios, pero su retorno hacia las zonas más limpias debe ser limitado y bien controlado. Para organizar la circulación de las personas hay que considerar los siguientes puntos: • Clasificación de los locales en función del nivel de sensibilidad a los riesgos microbiológicos. • Definición de las modalidades de acceso a los puestos de trabajo, particularmente en zonas de riesgo, a los vestuarios… – respeto del principio de marcha hacia delante; – respeto del principio de la separación de los locales y los circuitos; – evitar todo desplazamiento inútil. • Circulación reglamentada del personal, así como de las visitas exteriores entre los diferentes locales. El acceso a zonas de riesgo, salas blancas por ejemplo, debe hacerse aplicando procedimientos definidos, es necesario en estos casos restringir el acceso solo a las personas autorizadas. En el capítulo 13, en el apartado denominado «Organización de la circulación del personal», se indican algunos principios a tener en cuenta. En el capítulo 12, al tratar el punto de «Control de los ambientes», se ha indicado que para mantener las características de las zonas en contacto con los productos hay que: • limitar las intervenciones del personal en la proximidad del producto; • acondicionar los accesos (esclusas, vestuarios); • restringir los accesos solo a las personas autorizadas; • llevar la ropa adecuada a cada zona. La mejor forma, por tanto, para conseguir que la circulación del personal se produzca de la forma establecida es prever, en el momento del diseño de la industria, la instauración de barreras físicas que impidan el paso de las personas no autorizadas a las zonas de riesgo.

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278 Diseño de industrias agroalimentarias 3.2. CONCEPCIÓN E IMPLANTACIÓN EN EL EDIFICIO DE VESTUARIOS, SANITARIOS, DUCHAS, Y PUESTOS DE LAVADO DE MANOS La primera protección del producto consiste en la puesta en marcha de condiciones de acceso y salida. Las entradas en la industria representan la vía de introducción de los microorganismos en la producción; ni la concepción, ni el buen estado de los locales, ni las buenas prácticas de higiene pueden no tener en cuenta las condiciones de acceso no formalizadas; de nada sirve limpiar, si las entradas de materiales, de productos y de personas se hacen no importa cómo y vienen a resembrar el medio. Sin condiciones de acceso definidas, no es posible ningún control de la contaminación puesto que se permiten todas las entradas. Es, por tanto, indispensable el control de las condiciones de acceso para evitar todo aporte de suciedades de procedencia exterior en las naves y entre las zonas de producción. 3.2.1. Condiciones de acceso del personal El nivel de protección es más o menos importante en función de los tipos de zona y del nivel de riesgo de contaminación del producto. Habrá que definir la ropa recomendada para acceder a las zonas según su sensibilidad y los dispositivos que permiten el paso del personal de una zona inerte a las zonas clasificadas. El personal, a la llegada a su puesto de trabajo, debe estar psicológicamente en condiciones ideales de higiene. Estas condiciones se materializan por una esclusa que asegura el paso entre un medio contaminado («sucio») y un medio limpio («contaminación controlada»). El objetivo de la esclusa es proteger el medio interior de contaminación procedente del medio exterior (o de otra zona). Esta esclusa se caracteriza por: A. Un vestuario de sentido único Se divide en tres zonas bien distintas unas de otras: a) Una zona sucia. En esta zona el personal deja su ropa de calle, incluyendo los zapatos. b) Una zona de transición. Se trata con frecuencia de un obstáculo físico que marca la separación entre la zona sucia y la zona limpia. Éste puede ser: – Duchas (condiciones de acceso completas). – Un banco (condiciones de acceso simplificadas). c) Una zona limpia. En esta zona el personal se pone su ropa de trabajo limpia.

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Esta distinción entre zona sucia y zona limpia requiere un armario personal para colocación separada de la ropa de calle y la ropa de trabajo. B. Un punto de limpieza y desinfección de las manos El lavado de las manos forma parte integrante del protocolo de entrada en un edificio. También, antes de cada entrada en fabricación, debe preverse un punto de lavado y desinfección de las manos y de paso obligatorio. C. Sanitarios Estos sanitarios no deben estar en comunicación directa con las diferentes zonas de producción. D. Una sala de descanso Esta sala no es en ningún caso el comedor. Por razones de gestión del tiempo de trabajo, esta zona puede estar unida directamente a la zona limpia del vestuario con la condición de que se mantenga en perfecto estado de limpieza. No debe en ningún caso comunicar directamente con la zona de producción. Esta esclusa representa la zona por la que toda persona, que desee entrar o salir de una zona de fabricación, está obligada a pasar. En resumen, los accesos directos a las zonas de manipulación de alimentos se deben evitar, los empleados deben acceder preferentemente por un corredor o vestíbulo. En la figura 1 se presentan los dispositivos que permiten el paso del personal de una zona inerte a las zonas clasificadas, así como la ropas recomendadas para acceder a las zonas según su sensibilidad. 3.2.2. Vestuarios En los locales de manipulación de alimentos es indispensable la utilización de ropa de trabajo y de determinados accesorios (botas, guantes, cofia, mascarilla…) en función de la sensibilidad de cada zona, que desempeñan tres funciones principales: • proteger al personal de heridas o lesiones; • proteger al personal de posibles suciedades; • y, sobre todo, prevenir la contaminación del producto por el hombre. Esta ropa de trabajo incluirá más o menos accesorios en función de la criticidad del puesto de trabajo y debe servir exclusivamente en el interior de la zona para la que se ha establecido.

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280 Diseño de industrias agroalimentarias INERTE

A

SENSIBLE

ULTRASENSIBLE

B

C

Esclusa Vestuario CIRCULACIÓN

Armarios ropa limpia Lavabo

Lavabo Vestuario limpio

Pediluvio

B

SENSIBLE

Bancos

C

Bancos US

Vestuario intermedio

WC

A WC

Armarios ropa limpia A

A

Ropa normal

CIRCULACIÓN

B

Bata, cofia y guantes

(INERTE)

C

Bata, cofia, cubrecalzado, guante

Figura 1.–Acceso del personal.

Es necesario, por tanto, la localización de vestuarios en los accesos a todas las zonas en que se requiera un determinado tipo de ropa de trabajo, de forma que se permita una separación entre esta ropa de trabajo y la ropa de calle. Los vestuarios deben estar debidamente aislados de las dependencias de trabajo, bien aireados, dotados de puertas con dispositivo de cierre mecánico, con un armario o taquilla a disposición de cada empleado, de preferencia metálico, cuya parte superior debe estar en pendiente con un ángulo de 45° y elevado del suelo al menos 40 cm. El suelo debe ser de material impermeable. Debe existir una separación completa entre los vestuarios y las zonas de trabajo, por medio de un vestíbulo o local intermedio entre los mismos. En las empresas de más de cinco trabajadores se deben prever vestuarios separados por sexos.

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3.2.3. Sanitarios y duchas Deben estar bien iluminados y ventilados, las puertas preferentemente cerrarán automáticamente. Su número dependerá de la cantidad de empleados tal como se indica en la tabla 4. Tabla 4. Número de sanitarios Número de empleados

Número mínimo de sanitarios

1-15

1

16-35

2

36-55

3

56-80

4

81-100

5

111-150

6

>150

Adición de un sanitario por cada grupo de 40 empleados

Es necesario en todos los casos sustituir los urinarios por WC. Los WC se fijarán a la pared y no al suelo con el fin de facilitar la limpieza del suelo. Los sanitarios no deben estar en comunicación directa con las diferentes zonas de producción. Las duchas deben ser cabinas individuales con dos células de las cuales una se destina para vestirse y desvestirse, con temperatura regulable del agua, con una superficie mínima de 1 m2. Se instalará una ducha cada ocho trabajadores. A la entrada y salida de los aseos y servicios sanitarios se dispondrá de un lavamanos de cierre no manual, con agua caliente y fría o de agua premezclada, y toallas de un solo uso, jabón o detergente y cepillo de uñas. 3.2.4. Lavamanos El lavado de manos requiere un cuidado particular, el número de puestos y su situación deben ser juiciosamente estudiados para no representar nunca restricciones para el personal, sino al contrario promover su utilización. En las zonas siguientes deben imperativamente situarse puestos de lavado de manos: • Sanitarios. • Vestuarios. • Locales sociales. • A la entrada de las zonas de producción, lo que obliga imperativamente al personal a lavarse las manos.

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282 Diseño de industrias agroalimentarias Además de los puestos de lavado de manos citados se debe colocar un lavabo por cada diez empleados. Los lavabos deben estar alimentados con agua potable caliente o premezclada, no únicamente agua fría. Las características de este punto de lavado son las siguientes: • Materiales = inoxidable. • Sin rebordes ni demasiado llano. • Sifón desmontable y limpieza todos los días. • Mando no manual (célula fotoeléctrica, mando de pie fijado a la pared). • Agua tibia. • Distribuidores de productos de lavado y desinfección de las manos desmontables y limpiables, que contengan productos con recarga de uso único (cambio de recarga). • Distribuidor de papel de uso único con una papelera próxima. 3.2.5. Pediluvios Los suelos están muy contaminados, por lo tanto es necesario prever un dispositivo de limpieza del calzado; en todos los accesos a «zonas limpias» deberá disponerse de un sistema de limpieza de las suelas del calzado para impedir la contaminación procedente del exterior. Esta precaución es aconsejable también en cualquier cambio de nivel de limpieza. El sistema a usar dependerá de las posibilidades y niveles de higiene exigidos. Se pueden utilizar diferentes dispositivos: pediluvios, tapices, esclusa de seguridad de entrada, lava-botas, etc. El mismo sistema se puede utilizar para la entrada de carretillas, transpaletas y otros dispositivos móviles para conseguir una desinfección eficaz de sus ruedas. Las dimensiones, evidentemente, se fijarán en función de los equipos que deban circular. En muchas ocasiones puede bastar la obligatoriedad de cubrirse los zapatos con zuecos limpios o de material de un solo uso desechable. En estos casos deberá tenerse en cuenta la precariedad del sistema y la limitación temporal de su uso. 3.3. COMPORTAMIENTO HIGIÉNICO Y SALUD DEL PERSONAL Es necesario velar por: • Un respeto a la buena higiene corporal. • Llevar una ropa de trabajo adecuada a cada zona, en particular en las zonas de riesgos y frecuencia adecuada de cambio. • Cumplir los procedimientos de cambio de ropa. • Principio de separación de los circuitos de ropa sucia y de ropa limpia. • La declaración de enfermedades y heridas. • La adopción de un comportamiento adaptado al puesto de trabajo (evitar comer, beber, fumar, hablar fuerte…).

CAPÍTULO XIX

Diseño general del edificio 1. INTRODUCCIÓN Como se indicó anteriormente, la Planta de Proceso comprende los Sistemas de Proceso, los Sistemas Auxiliares y los Edificios necesarios. Estos edificios deben proporcionar, fundamentalmente, un control sobre las condiciones ambientales que rodean al Sistema de Proceso y a los Sistemas Auxiliares. Así pues, el edificio será el alojamiento de aquellos sistemas que hacen posible la función principal de la industria que es la fabricación. Este alojamiento tendrá un diseño que permita unas adecuadas condiciones de confort en el trabajo, de higiene de proceso y de comodidad de trabajo. En gran cantidad de casos se establece legalmente cómo se han de distribuir los distintos locales, sobre todo para conseguir unas apropiadas condiciones higiénicas de trabajo. Por ejemplo, en mataderos y en plantas de aprovechamiento de subproductos de matadero, la normativa dice cuales son las zonas sucias y las zonas limpias, restringiendo la circulación entre estas zonas, tanto de personas como de vehículos y materiales. Toda esta normativa viene detallada en la Reglamentación Técnico Sanitaria de la actividad correspondiente. También en algunos casos la normativa establece algunos detalles constructivos. Por ejemplo, en la Reglamentación Técnico-Sanitaria de mataderos se establece cómo se han de resolver los recubrimientos de suelos, paredes y techos, concretando incluso cómo se resolverán los encuentros redondeados pared-techo y suelo-pared. En este capítulo, una vez desarrollados en todos los capítulos anteriores los principios básicos, flujos, dimensiones etc., se van a describir algunas reglas que deben servir de referencia en la redacción del proyecto para definir las características intrínsecas del edificio, en particular la elección de los materiales.

284 Diseño de industrias agroalimentarias 2. ASPECTOS FUNCIONALES Los edificios han de ser básicamente funcionales, en el total sentido de la palabra, formando un conjunto integral con los Sistemas de Proceso y Sistemas Auxiliares. De aquí que sea obvio que se realice con la suficiente relación la concepción del edificio y el diseño de los Sistemas de Proceso y Auxiliares. Por esto es recomendable que el diseño global lo realice una sola persona o un equipo bien relacionado. Suelen aparecer problemas cuando estos dos trabajos de diseño se hacen sin la suficiente interrelación. La concepción del edificio tendrá en cuenta la disposición de los Sistemas de Proceso en la industria agroalimentaria. Debe hacerse una racional distribución en planta de los Sistemas de Proceso y Auxiliares, y la distribución de los locales y edificios se corresponderá con ésta. Por otro lado, si la planta de proceso tiene posibilidades de ampliación, la disposición de los Sistemas de Proceso y Auxiliares, así como de los edificios, será tal que se permita esa expansión de una forma natural, sin grandes modificaciones. En este caso, no solo hay que tener en cuenta la distribución interior de los edificios, sino también la disposición de éstos en el solar. La organización del trabajo en una planta de proceso debe ser lo más racional posible. Todas las funciones a realizar se han de poder desarrollar con la máxima comodidad y en el mínimo tiempo posible, de forma que los costes de operación sean mínimos. Las funciones que, en general, deben llevarse a cabo en la planta de proceso serán: • Recepción y almacenamiento más o menos prolongado de la materia prima y otras materias primas auxiliares, como envases, azúcar, sal, etc. En algún caso, esa «materia prima» será una partida de cerdos, terneros, corderos o pollos. • Procesado y envasado, con la formación de subproductos, residuos y aguas residuales que habrá que evacuar. Al mismo tiempo se consumirán sistemas auxiliares y materias primas auxiliares (componentes de la formulación del elaborado, envases, etc.). • Control de calidad. • Almacenamiento y expedición del producto elaborado. Las dimensiones del edificio vienen determinadas principalmente por el estudio de los flujos y todas las consideraciones contempladas en capítulos anteriores.

3. CARACTERÍSTICAS DE LOS LOCALES DE PRODUCCIÓN El diseño del edificio desde el punto de vista higiénico depende de varios parámetros, el respeto a la higiene alimentaria implica que cada parte de los

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locales debe responder a las normas y características de los productos alimentarios. En la tabla 1 se presentan las características generales a considerar en la concepción del edificio. Tabla 1. Características de los locales de producción Características de los locales de producción

Los materiales

El edificio

• • • • • •

La naturaleza. La facilidad de modificación. La estructura (rugosidad). La estanqueidad. La resistencia a la corrosión. La solidez.

• Barrera a la penetración de polvos y animales. • Limpiabilidad. • Ausencia de riesgo para la seguridad alimentaria.

Para orientar en la elección de los materiales de las superficies es necesario primero definir las siguientes características: • Del producto a elaborar (pH, grado Baumé, temperatura, acidez, presencia de salmuera o no, etc.). • De los productos de limpieza que se van a utilizar • De la utilización de ciertos materiales tales como transpaletas, carretilla, etc. Estas características van a definir los tipos de materiales que deben ser utilizados y que resistirán a los tratamientos engendrados por la producción, la limpieza y el funcionamiento de la industria. El otro punto a tener en cuenta es su facilidad de mantenimiento y de limpieza. 3.1. PAREDES Las paredes deben estar construidas de materiales duraderos, estancos, impermeables, de color claro, de superficies lisas, es decir sin asperezas, limpiables y que no impliquen contaminación del entorno o de los alimentos. Estas características deben cumplirse al menos hasta una altura conveniente para evitar todo riesgo de contaminación y para facilitar las operaciones de limpieza y desinfección, mínimo recomendado 2 m. Las paredes, adecuadamente construidas, y en buen estado, deben poder limpiarse con facilidad. Las paredes de construcción defectuosa o inapropiada, así como las que están en mal estado, no solo son difíciles de limpiar, sino que se prestan a facilitar el refugio y establecimiento a microorganismos, insectos y roedores.

286 Diseño de industrias agroalimentarias El objetivo a alcanzar, en resumen, es que las paredes sean impermeables, resistentes a los choques, a la abrasión, a los productos de limpieza y desinfección. En la tabla 2 se resumen las características que deben considerarse en las paredes. Tabla 2. Características de las paredes y techos Paredes exteriores

Paredes interiores y techos

Naturaleza de los materiales. Calidad del sellado. Calidad de los cimientos. Calidad del revestimiento. Estanqueidad al agua y a los animales. Emplazamiento de los cables y de las tuberías. Aislamiento.

Paredes: • Lisas. • Planas. • Resistentes al desgaste y a la corrosión. • Estancas al agua y al aire. • Fáciles de limpiar. • Resistentes a los productos de limpieza. Juntas redondeadas (media caña). Revestimiento. Mantenimiento (limpiabilidad y frecuencia de reparación).

Uno de los materiales más utilizados para los locales de fabricación y también en las cámaras frigoríficas positivas o negativas son los paneles sándwich aislantes de poliuretano prelacados, en este caso es necesario velar por una buena estanqueidad de las juntas. Está autorizado para su uso, pero no es recomendable, el alicatado de las paredes, por los mismos problemas que en los suelos, por defecto de juntas y fragilidad, en caso de que se utilicen las juntas deben llenarse e impermeabilizarse con un producto hidrófugo. Las paredes de cemento deben ser lisas y estancas por recubrimiento con una pintura especial alimentaria, de preferencia anti-fúngica. En algunos casos se utilizan materiales acústicos en las salas en que se efectúan operaciones muy ruidosas o materiales resistentes al fuego en las salas de cocción, por ejemplo. Las uniones entre paredes, o con el techo o el suelo, serán redondeadas. Deben poderse lavar sin deterioro. Las paredes blanqueadas o pintadas no contendrán sustancias que puedan originar contaminaciones o intoxicaciones. No se recomiendan pinturas con disolventes que den lugar a olores residuales. Son preferibles las de base acuosa, y es más recomendable el empleo de recubrimientos de resinas epoxi continuos. Se recomienda la protección de las esquinas exteriores de los dinteles con perfiles de acero inoxidable, para evitar desconchaduras con los golpes accidentales. En los locales con circulación de transportes mecánicos, se recomienda la construcción de un murete adosado a la pared desde el suelo hasta

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una altura de 30 cm con la superficie superior inclinada, para proteger la pared de golpes accidentales. Se eliminarán humedades en muros y cubiertas, depósitos de polvo o cualquier otra causa de insalubridad. En el caso de que se empleen materiales de aislamiento, estos serán imputrescibles e inodoros, y recubiertos de una capa de material separador. La altura útil de los edificios estará en función de lo que aloja. Si hay tanques de proceso o almacenamiento, y es necesaria la circulación del personal por la parte superior de los mismos, la altura útil del local correspondiente será de 2 m por encima de la cota máxima de los tanques. Si se tiene un almacén de envases o de producto envasado, la altura útil se corresponderá con el sistema que se vaya a disponer de carga y descarga del almacén. Si se tienen carretillas elevadoras, la altura útil será la máxima alcanzada en estiba por éstas más 0,5 m, aproximadamente. 3.2. COLUMNAS Deben ser siempre redondeadas, lisas y sin espacios inaccesibles a la limpieza. En el caso de la existencia de columnas de hierro en forma de H, que no son apropiadas para una instalación higiénica, se recomienda rodear la base con un cono de cemento de una altura entre 25-30 cm que evite los ángulos en la unión con el pavimento y facilite la limpieza. 3.3. TECHOS Los techos deben ser de materiales durables, estancos, lisos, lavables, que no impliquen contaminación del entorno o de los alimentos. Los techos y las estructuras en el techo (circuito eléctrico…) deben ser concebidos, construidos y mantenidos de forma que se evite toda contaminación, es decir que prevenga la acumulación de suciedades y que reduzca al mínimo la condensación de vapor, la aparición de mohos, etc. Los techos deben estar construidos de forma que se puedan mantener limpios y en buenas condiciones. No deben existir grietas, juntas o aberturas que permitan el establecimiento de suciedad o albergar insectos o roedores, ni tan siquiera permitir su entrada. En la tabla 2 se incluyen las características que deben reunir los techos. La pintura descamada y la condensación de vapores puede conllevar a la contaminación del producto, sobre todo en las zonas de manipulación directa de alimentos y bebidas, por esta razón deberá contar con una ventilación suficiente y, en su caso, de una buena evacuación de vahos. Los techos, pues, serán lisos y lavables, sin falsos techos y, si éste existe, debe ser accesible en toda la superficie. La accesibilidad de los techos permite

288 Diseño de industrias agroalimentarias la instalación, por su parte superior, de las instalaciones de energía de la industria, con la consiguiente facilidad de inspección y mantenimiento, permitiendo unos lugares de producción más limpios y despejados y, por consiguiente, con menos problemas de limpieza. En todo caso, este espacio entre el techo y la cubierta de la nave, dispondrá de iluminación, tendrá convenientemente sellados los pasa-tubos de la instalación y se incluirá dentro de los programas de limpieza y desinfección de la instalación. En el caso de que se empleen materiales de aislamiento, además de cumplir lo indicado al hablar de las paredes, se recomienda por seguridad usar materiales ignífugos. 3.4. TEJADOS Y EXTERIORES Las superficies exteriores y los alrededores de la construcción deben mantenerse limpios y libres de condiciones que puedan provocar la atracción, establecimiento y cría de animales que puedan contaminar el producto. Por esta razón se exige que las calles entre naves de elaboración o alrededor de las mismas estén pavimentadas, no permitiéndose los suelos de tierra. 3.5. SUELOS Los suelos deben ser de materiales duraderos, estancos, lisos, limpiables, que no impliquen la contaminación del entorno o de los alimentos. Además de impermeables, resistentes a los choques, a la abrasión, a los productos de limpieza y desinfección y antiderrapantes para la seguridad del personal. Los suelos bien construidos, esto es, sellados y en buen estado de conservación, que se pueden limpiar de forma rápida y fácil, impidiendo la acumulación de suciedad física y microbiana y que no puedan dar refugio a insectos ni establecimiento de roedores. Por lo tanto, es muy recomendable mantener el suelo limpio y en buen estado, sin grietas ni roturas y, allí donde sea necesario, con pendientes adecuadas para facilitar el desagüe. Las Reglamentaciones Técnico Sanitarias (RTS) y las Directivas de la UE exigen que los pavimentos sean impermeables, antideslizantes incluso en mojado, resistentes e incombustibles, y de fácil limpieza. En la tabla 3 se resumen las características que se deben exigir a los suelos. La resistencia a los productos que pueden ser vertidos en el suelo, se deberá tener en consideración cuando sea necesario el carácter agresivo de las soluciones de limpieza, que normalmente son álcalis o ácidos fuertes. No lo indican las RTS, pero se recomienda tener en cuenta en la elección del material, la resistencia mecánica de los pavimentos, frente al desgaste que producen los elevadores, carretillas mecánicas y transpaletas.

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Tabla 3. Características de los suelos Concepción

Materiales

• Pendiente regular. • Muretes de protección de las paredes (solidez, altura). • Desagüe: tipo de desagüe, capacidad, separación de los circuitos de fabricación y sanitarios. • Orificios de evacuación de las aguas (localización, facilidad de mantenimiento). • Pasos de las tuberías estancos e inaccesibles.

En función del local y de las restricciones ligadas a la fabricación del producto: • Temperatura. • Higrometría. • Carga del suelo. • Limpiabilidad. • Seguridad (aniderrapante). • Resistencia a la corrosión. • Resistencia a los productos de limpieza.

Revestimiento

Resistencia a: • Agua caliente y fría. • Productos de limpieza. • Productos químicos. Resistencia física. Resistencia mecánica. Antiderrapante. Fácil de limpiar. No poroso. Adaptado a usos especiales.

Con estos condicionantes, se aceptan los pavimentos de materiales cerámicos (porcelana, gres, alfarería), mármol y otros materiales pétreos, cemento y materiales poliméricos a base de resinas, entre otros. Dados los problemas que ocasionan los materiales cerámicos, por defecto de juntas y fragilidad o movimientos, y los de cemento por los acabados superficiales, en general se recomienda el uso de pavimentos continuos de resinas antideslizantes, salvo en la industria de productos pesqueros en los que las soluciones salinas, pueden presentar problemas de corrosión sobre las resinas. Asimismo, se recomienda se construyan con las siguientes especificaciones: • Con pendiente mínima del 1 al 2 %, es decir de 1 a 2 cm/m. • Para cada 35 m2 de superficie debe existir un desagüe de 80 cm2 de superficie. • Uniones de paredes a suelos redondeadas y con radio mínimo de 2,5 cm. Está prohibido en los locales en que el producto esté en contacto con la atmósfera, la presencia de pasarelas o plataformas con el suelo de placas perforadas. 3.6. DESAGÜES Los desagües bien instalados son absolutamente necesarios para evacuar rápidamente los desechos líquidos. Estos desagües deben permitir la limpieza y saneamiento del suelo con facilidad y eficacia. Deben estar colocados e instalados para drenar todos los líquidos inservibles y para ello estarán en el fondo de las pendientes de los suelos o canalones si los hay. Tanto los desagües como los canalones deben estar equipados con

290 Diseño de industrias agroalimentarias rejillas y sumideros que permitan detener los desechos sólidos y ser fácilmente limpiables. Se recomiendan pues: • Desagües con sifón fácilmente inspeccionables y limpiables, y con cubeta filtrante interior, de extracción rápida y simple. • Sumideros y rejillas de desagües fácilmente extraíbles y limpiables, que no sobresalgan del nivel del suelo para evitar la retención de agua a su alrededor, y con orificios de diámetro inferior a 6 mm. 3.7. PUERTAS Y VENTANAS Las puertas y ventanas deben mantenerse limpias, en buen estado, con cierres que garanticen un buen ajuste y adecuadamente protegidas, donde sea necesario. Las dimensiones de las puertas y pasos deben ser adecuadas para evitar que el producto entre en contacto con las instalaciones y los marcos. Las puertas de salida al exterior deben abrirse hacia fuera y estar dotadas de un cierre automático. Las puertas que separen las áreas de fabricación deberán proporcionar un cierre hermético y sistemáticamente seguro. No son recomendables las puertas de láminas, debiéndose sustituir por puertas cortina, con dispositivo de apertura y cerrado a la distancia suficiente para que pueda ser accionado desde los sistemas de transporte. El pavimento en las puertas de entrada tendrá una ligera pendiente hacia el exterior, para evitar la entrada de líquidos. Para prevenir la entrada de polvo, insectos, pájaros, roedores y otros animales, los marcos, puertas y ventanas deben ser de una construcción tal que cierren herméticamente. Deberán mantenerse en buen estado, limpias y cuando sea necesario, protegidas efectivamente. Las ventanas no tendrán repisas interiores y si las hay deberán tener una inclinación mínima de 45°. Todas las aberturas que comuniquen con el exterior estarán protegidas con tela mosquitera de 1,2 mm de luz de malla como máximo. En la tabla 4 se presentan las características que se deben exigir a los distintos tipos de aberturas. 3.8. ILUMINACIÓN Es esencial una luz intensa, adecuadamente distribuida para conseguir unas condiciones idóneas de trabajo. Es imprescindible una buena iluminación en todas las áreas del establecimiento para una limpieza adecuada y el mantenimiento de las condiciones higiénicas. Además, cuando se evidencia la suciedad, desechos orgánicos, parásitos, etc., gracias a una generosa iluminación, hay más posibilidades de tomar medidas correctoras.

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Tabla 4. Características de las aberturas Ventanas

Protección. Alféizar exterior en pendiente. Alféizar interior en pendiente y estrecho. En las salas blancas: niveladas con las paredes. Aislamiento.

Puertas

Montantes: • Lisos. • Lavables. • Macizos. • Ajustados a los muros. Umbral (con burlete). Cierres estancos. Iluminación en las puertas exteriores. Aislamiento.

Muelles

Altura. Estanqueidad. Pendiente con evacuación de aguas. Barrera a la penetración de animales.

Debe disponerse, pues, de una intensa luz natural o artificial en todas las áreas de proceso, almacenamiento, lavabos y vestuarios. Los puntos de luz fijos deben mantenerse limpios y en buen estado de conservación. Siempre que sea posible la iluminación será natural, si no es suficiente deberá ser complementada con iluminación artificial. Normalmente se aconseja una intensidad de iluminación según las zonas del siguiente orden: • Bajas exigencias visuales: 100 lux. • Exigencias visuales moderadas: 200 lux. • Exigencias visuales altas: 500 lux. • Áreas o locales de uso ocasional: 50 lux. • Áreas o locales de uso habitual: 100 lux. • Vías de evacuación de uso ocasional: 25 lux. • Vías de circulación de uso habitual: 50 lux. Los principales aspectos a tener en cuenta en las instalaciones de iluminación artificial son: • Valores de iluminación (según normas). • Elección de las lámparas: vida útil y colores. • Elección de las luminarias (evitar el deslumbramiento, facilidad de reemplazamiento). • Disposición de las luminarias. • Iluminación de seguridad: una iluminación por instalación fija.

4. ÁREAS EXTERIORES DEL EDIFICIO La industria debe estar situada en una zona exenta de olores desagradables, de humos, de polvo y de otros elementos contaminantes y que no esté sujeta a inundaciones.

292 Diseño de industrias agroalimentarias La implantación del edificio debe estar ligada al plan de circulación: • Parking para coches (20-25 m2/coche). • Distancia mínima deseable entre edificios 10 metros (circulación y vista exterior). La orientación deseable de los edificios debe ser norte-sur (aporte térmico) y la orientación de las aberturas del edificio se fija eventualmente por la orientación de las vías de circulación (carreteras, etc.). Se debe prever la probabilidad de extensión de los edificios y por supuesto consultar las normas de urbanismo si las hubiere. En cuanto a la urbanización del terreno, hay que pavimentar la máxima zona posible, o ajardinar, aunque es más barato pavimentar que poner jardín (riego, mantenimiento...). Si se ponen zonas ajardinadas hay que prestar atención a la selección del arbolado. Se debe prever una zona reservada para residuos sólidos, así como la situación de la depuradora según los vientos dominantes. Por último, hay que prestar una atención particular al diseño de redes de desagüe.

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En los mercados de los países desarrollados se han producido cambios importantes en la base productiva que llevan a la empresa a convivir con el reto de la competitividad. Estos cambios obligarán a las industrias a ser mucho más eficientes sobre una base continua, para competir en una economía global no pueden ignorar durante mucho tiempo los “costes” de funcionamiento derivados de un diseño poco eficiente de su planta. Un diseño deficiente de la planta industrial es una fuente de constantes pérdidas. Los costes de un buen diseño de la instalación son los mismos o muy poco superiores a los de una instalación deficiente; si el equipo empleado es el mismo, el coste adicional de un buen diseño es solamente el gasto del estudio necesario para desarrollarlo, pero las pérdidas causadas por un diseño deficiente son acumulativas. El problema del diseño de industrias agroalimentarias es mucho más complejo que el de otras industrias, debido a los componentes diferenciales que presentan los alimentos frente a otro tipo de productos. El diseño de la industria agroalimentaria adquiere un papel fundamental, en el que se deben conjugar los principios básicos del diseño, un plan eficiente de flujo de materiales y de personas, una distribución efectiva de las instalaciones y una eficiente operación del proceso, con el carácter biológico y perecedero de las materias primas y de los productos. El producto se convierte en la base del diseño de la planta y por lo tanto es importante también el proceso; el ingeniero debe ayudar al industrial a optimizar sus instalaciones, debe anticiparse a las demandas cada vez más exigentes en materia de calidad, de higiene, de seguridad y de protección del medio ambiente. La concepción y diseño de una planta de procesado de alimentos conjugando todos estos aspectos, es la base para conseguir el éxito de la empresa. Con demasiada frecuencia se hace poco énfasis en la importancia de la optimización del proceso, de la implantación de los flujos adecuados, de la distribución más económica de las instalaciones físicas, centrando el interés en el diseño constructivo, que al fin y al cabo no es más que el alojamiento de la planta de proceso, que debe proporcionar principalmente las condiciones adecuadas de trabajo, de seguridad, de confort y de higiene, pero que no interviene en la optimización de los costes. En el diseño de una industria agroalimentaria el ingeniero debe aportar un valor añadido, que evidentemente no se centra en el diseño constructivo, sino en la optimización de la planta de proceso, lo cual se traducirá en una reducción de los costes de producción y en consecuencia tendrá una influencia directa sobre el éxito de la empresa. Este libro incluye cinco Partes, tras una Introducción en la que se pone de manifiesto la importancia del diseño, se dedica una Parte a la descripción de los elementos que componen una planta de procesado de alimentos y otra Parte a la definición de la actividad industrial. En la Parte tercera se describe una metodología de trabajo para desarrollar una distribución óptima de la planta de proceso, teniendo en cuenta que los principales factores de la ecuación de los costes directos e indirectos de producción de una industria son el manejo de materiales y la forma en que se distribuye o gestiona la planta y en la Parte siguiente se incluye la aplicación de estos conceptos a las industrias agroalimentarias. Por último en la Parte quinta se dedican cinco capítulos a diversos aspectos a tener en cuenta a la hora de desarrollar la distribución en planta de una industria agroalimentaria a nivel de detalle. En resumen, el libro presenta una metodología completa para el diseño de una industria agroalimentaria higiénica, eficiente y segura, teniendo en cuenta las restricciones y particularidades de los productos biológicos. La experiencia docente de la autora —Ana Casp es, además de Dra. Ingeniero Agrónomo Catedrática de Tecnología de Alimentos— hace de este libro una excelente referencia para los profesionales de la ingeniería y técnicos de las industrias agroalimentarias, así como para los estudiantes que deseen adquirir formación sobre este tema tan actual e importante. Interesará también para aquellos profesionales del diseño de construcciones que quieran descubrir las especificidades de las industrias agroalimentarias.

ISBN: 84-8476-219-X

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