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Cálculo, Selección y Montaje de un Sistema para el Precocido de Camarón


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ESCUELA SUPERIOR POLÍTÉCNICA DEL LITORAL

Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción
“Cálculo, Selección y Montaje de un Sistema para el Precocido de Camarón“
TESIS DE GRADO

Previo a la obtención del Título de:



INGENIEROS MECÁNICOS
Presentada por:

José Andrés Ramos Espinoza

Hugo Andrés Vinueza Peralta
GUAYAQUIL-ECUADOR

Año: 2013


AGRADECIMIENTO

A nuestros Padres y Hermanos, Que siempre confiaron en nosotros, Al Ing. Ernesto Martínez, Director de esta tesis por la ayuda prestada en la elaboración de la misma.




DEDICATORIA

Al esfuerzo de mis Padres



José Andrés Ramos Espinoza

A Dios, por permitirme culminar esta

Etapa de mi vida, a mis padres, hermano,

A mi novia, y familiares por su invalorable

Apoyo en el desarrollo de mi vida profesional

Hugo Andrés Vinueza Peralta

TRIBUNAL DE GRADUACIÓN


____________________ _____________________

Dr. Kléber Barcia V. Ph.D. Ing. Ernesto Martínez L.

DECANO DE LA FIMCP DIRECTOR

PRESIDENTE




________________________

Ing. Marcelo Espinosa L.

VOCAL

DECLARACIÓN EXPRESA
La responsabilidad del contenido de esta Tesis de Grado, nos corresponde exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la Escuela Superior Politécnica del Litoral
(Reglamento de Graduación de la ESPOL)

______________________

José Andrés Ramos Espinoza
______________________

Hugo Andrés Vinueza Peralta





RESUMEN
Este Proyecto trata de explicar cómo se implemento una nueva línea de Precocido de camarón para una empresa dedicada al procesamiento del mismo, en base a la selección de los equipos necesarios para cumplir con los requerimientos del proceso.
En nuestro país la acuicultura es la de más auge en la actualidad por ello las empresas camaroneras para ser más competitivas a nivel mundial presentan variedad de ofertas en sus productos como el “Camarón Precocido”, Por ello en la empaquetadora se realizó un estudio de mercado de aceptación de la idea, Luego del visto bueno se procedió a analizar los requerimientos necesarios por parte del departamento de producción para la selección de equipos en base a cálculos además de la eficiencia, ergonomía, confiabilidad y facilidad de mantenimiento de toda la maquinaria, se decidió para el montaje de los equipos un lugar donde tenga una fácil accesibilidad siendo el área de bodega la más cercana a la planta convirtiéndose en la más apta para el proceso; Los requerimientos básicos para poder cumplir con nuestros objetivos son el cuarto de fuerza (generación de vapor), redes de distribución de vapor hacia el equipo cocinador de camarón, sistema de transporte y congelación.
Estimando un cronograma inicial para el montaje de los equipos dando un total de 10 semanas, se comienza con la instalación del sistema completo aun con la demora de la llegada de la caldera los trabajos se desarrollan en un tiempo menor al programado además de realizar las pruebas y puestas en marchas todos los equipos quedan operativos y listos para empezar con la nueva línea de producción.
ÍNDICE GENERAL
RESUMEN……………………………………………………………………… VI

INDICE GENERAL…………………………………………………………….. VIII

ABREVIATURAS……………………………………………………………..… XI

SIMBOLOGÍA………………………………………………………………….. XII

INDICE DE FIGURAS………………………………………………………… XV

INDICE DE TABLAS………………………………………………………….. XVII



INTRODUCCIÓN…………………………………………………………..…. 1
CAPITULO 1

  1. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA

    1. Descripción del Proceso de Empaque de Camarón .…….........…. 3

      1. Recepción y Clasificación .................................................. 3

      2. Congelación .................................................................... 6

      3. Empaque y Almacenamiento ............................................ 7

    1. Presentación de Productos de Exportación.....……………………….. 8

    2. Propuesta del Nuevo Producto.........................……………………… 11

    3. Objetivos Generales.......................……………………………………. 13

    4. Objetivos Especificos ........................................................................ 13



CAPITULO 2

  1. DESARROLLO DEL NUEVO PRODUCTO

    1. Camarón Precocido…….………...................…………………………. 14

      1. Presentación ........................................................................... 14

      2. Proceso ................................................................................... 16

      3. Diagrama de Proceso ............................................................. 20

      4. Diagrama de Equipos ............................................................. 21

    2. Características de Equipos Requeridos ……..…………………….… 25

CAPITULO 3

  1. CÁLCULO Y SELECCIÓN DE EQUIPOS A INSTALAR

    1. Selección de Equipos Principales……………………………………. 26

      1. Selección del Cocinador de Camarón .................................... 26

      2. Selección de Equipo de Congelación de Camarón ................ 30

      3. Selección de Equipo de Pesaje Automático de Camarón ...... 31

    2. Cálculo y Selección de Equipos…………………………...……….… 34

      1. Cálculo y Selección de la Caldera .......................................... 34

      2. Cálculo y Selección del Tanque de Almacenamiento y Diario de Combustible ............................................................................... 43

      3. Cálculo y Selección del Sistema del Sistema de Ablandamiento de Agua ..................................................................................... 53

      4. Cálculo y Selección del Tanque de Agua de Alimentación ..... 58

    3. Dimensionamiento y Selección de Tuberías para Vapor............... 60

    4. Requerimientos de Energía ........................................................76


CAPITULO 4

  1. MONTAJE DE EQUIPOS

    1. Adecuación de los Sitios ………………………………….................. 77

      1. Montaje Equipos de Generación de Vapor ...................... 84

      2. Montaje de Equipos para Camarón Precocido ................ 108

      3. Montaje de Equipos Auxiliares ....................................... 113


CAPITULO 5

  1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

    1. Conclusiones………………………………………………………. 125

    2. Recomendaciones………………………………………………… 126

Anexos ............................................................................................. 138

Referencias ...................................................................................... 139



ABREVIATURAS

Kg Kilogramos

Lbs Libras

Kcal Kilocalorías

Cm3 Centímetros cúbicos

Gr Gramos

Gal Galones

M3 Metros Cúbicos

Ft Pies

In Pulgadas



Pa Pascales

Bar Bares

°C Grados centígrados

°F Grados Fahrenheit

BHP Caballos de fuerza de caldera

GPM Galones por minuto

Seg Segundos

Min Minutos




ÍNDICE DE FIGURAS
Página

Figura 1.1 - Esquema de Recepción y Clasificación de Camarón ……...…... 5

Figura 1.2 - Pelado y Desvenado del Camarón ……………………………..... 8

Figura 1.3 - Camarón con Cabeza …………………………………………..…. 9

Figura 1.4 - Pelado Fácil sin Cabeza ……………………………………….….. 9

Figura 1.5 - Camarón con Caparazón ……………………………………...… 10

Figura 1.6 - Camarones Pelados y Limpios………………………………...… 11

Figura 2.1 - Diagrama de Proceso ……………………………………………. 19

Figura 2.2 - Diagrama de equipos del área de recepción ………………….. 20

Figura 2.3 - Diagrama de Equipos del área de congelación ……………..... 21

Figura 2.4 - Diagrama de Equipos del Cuarto de Fuerza ………...……...... 22

Figura 2.5 - Diagrama de Equipos Cuarto de Cocción de camarón …...…. 23

Figura 3.1 - Tanque de Enfriamiento …………………………………………. 28

Figura 3.2 - Advantec 1M (Aire Forzado) …………………………………….. 29

Figura 3.3 - Embolsadora …………...…………………………………………. 30

Figura 3.4 - Banda Transportadora Flush Grid Serie 1100 …………….…… 32

Figura 3.5 - Caldera Cleaver Brooks modelo CB – 100 …………………….. 40

Figura 3.6 - Sistema de Tratamiento de Agua tipo Dúplex ……………….... 57

Figura 3.7 - Vapor –Velocidad ………………………………………………… 65

Figura 3.8 - Esquema de tubería caldera cocinador ……………………....... 67

Figura 4.1 - Distribución Cuarto de Fuerza ………………………………...... 78

Figura 4.2 - Distribución de Equipos ……………………………………….… 80

Figura 4.3 - Distribución Cuarto de cocido de camarón …………………..... 82

Figura 4.4 - Distribución de aéreas de trabajos contratistas ……………..… 84

Figura 4.5 - Trabajos Civiles …………………………………………......…..... 86

Figura 4.6 - Ubicación de Tanques de almacenamiento y diario de combustible con sus respectivos muros de contención ………...….............. 87

Figura 4.7 - Soportes para tubería de vapor y condensado …….................. 88

Figura 4.8 - Formato de Indetificacion de Riesgos / Impactos …………...… 91

Figura 4.9 - Soporte tipo Patín .................................….…………………...… 91

Figura 4.10 - Distribución del Cuarto de Fuerza ......................... ………..… 93

Figura 4.11 - Instalación de caldera de 100 HP ………………………….…... 98

Figura 4.12 - Distribuidor de vapor con sus accesorios …………………...… 94

Figura 4.13 - Ubicación del Distribuidor de vapor ………………..………...... 95

Figura 4.14 - Esquema de instalación del sistema de tratamiento de agua . 96

Figura 4.15 - Esquema de Instalación de Accesorios de accesorios ..…….. 97

Figura 4.16 - Ubicación del sistema de tratamiento de agua ………..……. 103

Figura 4.17 - Instalación del desaireador cuarto de fuerza ……………….. 105

Figura 4.18 - Banco reductor de presión ……………………………………. 108

Figura 4.19 - Instalación de tubería en canal de agua de drenaje ……….. 110

Figura 4.20 - Instalación de tubería en soportes de cemento ……………. 110

Figura 4.21 - Instalación de tubería colgante …………………...………….. 111

Figura 4.22 - Tolva modelo TK210FC ……………………………………..... 114

Figura 4.23 - Tolva y Horno de la línea de Precocido ................................ 115

Figura 4.24 - Grilletes permitidos por la INEN CPE-10 .............................. 115



ÍNDICE DE TABLAS
Página
Tabla 3.1 - Requerimientos y Especificaciones del Horno ………………..... 27

Tabla 3.2 - Producción del Horno modelo FC2WWF….…………………...... 27

Tabla 3.3 - Requerimientos y especificaciones del Chiller …………………. 28

Tabla 3.4 - Parámetros para el agua en condiciones estables a la entrada y salida de la caldera ……………………………………………………………… 35

Tabla 3.5 - Matriz de decisión para seleccionar una caldera en base a la posición relativa de los gases y del agua …………………………………….. 38

Tabla 3.6 - Matriz de decisión para seleccionar una caldera Pirotubular de acuerdo a la disposición de los tubos …………………………………..…… 39

Tabla 3.7 - Especificaciones técnicas de Caldera modelo CB – 100 …..... 41

Tabla 3.8 - Cuadro de comparación de Parámetros…………….…………. 41

Tabla 3.9 - Dimensiones d área a ubicarse del tanque diario combustible... 42

Tabla 3.10 - Dimensiones tanque diario de combustible de forma esférica . 44

Tabla 3.11 - Dimensiones tanque diario de combustible de forma cilíndrica 45

Tabla 3.12 - Dimensiones del muro de contención ………………………… 45

Tabla 3.13 - Dimensiones del tanque de almacenamiento de combustible de forma esférica ……………………………………………………………...……. 46

Tabla 3.14 - Dimensiones del tanque de almacenamiento de combustible de forma cilíndrica………………………………………………………………………….... 47

Tabla 3.15 - Dimensionesl muro de contención del tanque de combustible. 47

Tabla 3.16 - Grados De Dureza del agua según Water Quality Association 53

Tabla 3.17 - Dimensionamiento del Tanque necesario para contener determinada cantidad de resin……………………………………………….... 55

Tabla 3.18 - Características del Sistema Ablandador …………….……….. 55

Tabla 3.19 - Parámetros de Operación de Ablandadores …….....……….... 56

Tabla 3.20 - Comparación del sobredimensionamiento y subdimensionamiento de tuberia………………………………………......... 60

Tabla 3.21 - Métodos y factores para el seleccionamiento de tuberías ….... 61

Tabla 3.22 - Factores conocidos para la selección de tuberías …...……….. 61

Tabla 3.23 - Método para seleccionar tuberías según distancia a recorrer.. 62

Tabla 3.24 - Factores necesarios para la selección de tubería tramo caldera – distribuidor de vapor ……..………………………………………………….... 63

Tabla 3.25 - Factores necesarios para la selección de tubería tramo distribuidor de vapor – equipo de cocción de camarón …………………....... 66

Tabla 3.26 Presiones y factor de presión ……………………………..….... 68

Tabla 3.27 Factor de presión y diámetro de tubería ……………………… 69

Tabla 3.28 Propiedades mecánicas de la tubería para vapor ………….… 70

Tabla 3.29 - Tabla de Propiedades Lana Mineral ……………………………. 72

Tabla 3.30 - Tabla de Propiedades de la Fibra de vidrio ………………..... 72

Tabla 3.31 - Tabla de Espesores de aislamiento de Fibra de Vidrio ………. 73

Tabla 3.22 - Tabla de Espesores de aislamiento de Lana Mineral ………. 74



INTRODUCCIÓN

El procesamiento de camarón en el Ecuador es una de las actividades con mayor desarrollo en los actuales momentos con ello las empresas que se dedican a este negocio cada vez buscan mejorar la calidad en sus productos para que estos puedan competir satisfactoriamente en el extranjero.


Debido a que el camarón ecuatoriano es una materia prima apetecible a nivel mundial convirtiéndose en un producto importante en el desarrollo social y económico del país porque este genera plazas de trabajo debido a la gran demanda de este crustáceo.
Una de las alternativas que manejan las empresas que exportan camarón es el Precocido de este, ya que es una variedad en el mercado porque facilita la preparación para el consumo teniendo una alta calidad de producto debido a los estrictos controles que hay en este tipo de industrias.
El uso de un determinado método de cocción que utilice cada empresa dependerá de factores tales como: pérdida de peso del producto, problemas de corrosión de los equipos, textura y sabor. Teniendo en cuenta que estos dos últimos dependerán de el tiempo y temperatura que se apliquen en el proceso.

La presente tesis está enfocada a explicar la correcta selección de equipos para el montaje de una nueva línea de Precocido en una empaquetadora de camarón ya que para ser competitivos en los mercados internacionales se debe presentar variedad e innovación de productos para el gusto y satisfacción de los consumidores.


Los trabajos de instalación fueron realizados por una contratista y supervisados por los cronogramas ya especificados antes del inicio del proyecto siendo 10 semanas el tiempo en que se entregaría listo el equipo funcionamiento con una producción por día de 1000 libras por hora de capacidad.
El montaje se lo dividió en dos ya que por un lado están los equipos del cuarto de fuerza donde se va a generar el vapor como medio de cocción donde está la caldera hacia los equipos que están planta que reciben este vapor en el horno para así cocer el camarón a los parámetros requeridos para obtener el producto final deseado.


CAPÍTULO 1

  1. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA

    1. Descripción del Proceso de Empaque de Camarón

La empaquetadora de camarón en donde se realizó la instalación del sistema tiene ubicación cerca del rio Guayas, vía por la cual recibe la materia prima de sus propias piscinas o compras a terceros; una vez llegado el camarón a la zona de recepción es llevado hacia las tolvas donde harán ingresar el producto a planta, es ahí donde pasará por etapas de clasificación, congelado, empaquetado y almacenado para luego ser exportado y distribuido internacionalmente como a nivel local.

Para poder tener una idea más clara de lo que se realiza en estas instalaciones, hemos separado cada línea de proceso, tal como se muestra a continuación:



  • Recepción y Clasificación

  • Congelación

  • Empaque y Almacenamiento

      1. Recepción y Clasificación

Esta planta cuenta con un amplia área destinada a la de recepción de camarón comúnmente llamado muelle, es aquí donde el camarón es recibido por diferentes medios de transporte ya sea vía terrestre ó marítima; por tierra el camarón es transportado en plataformas o camiones, mientras que por mar es transportado en gabarras; todos los bines son desembarcados con la ayuda de montacargas y llevados hacia las tolvas de recepción en donde el personal de calidad realiza un estudio al camarón denominado proceso de muestreo.
Una vez analizados cada uno de los parámetros el camarón es depositado en las ventanillas de recepción y mediante bandas transportadoras son llevados a las diferentes líneas de clasificación; en la actualidad la planta cuenta con 8 líneas de diferentes capacidades de producción que van desde las 3000 Lbs. hasta las 8000 Lbs., cada una de las líneas de clasificación está compuesta por una tolva de alimentación, donde el camarón es depositado para posteriormente pasar a la banda de inspección, donde el personal asignado retira cualquier material ajeno, tal como, peces, pedazos de madera, piedras, etc. que hayan venido con el camarón dentro de los bines, luego de que se ha realizado la respectiva inspección, el camarón es transportado hacia las clasificadoras, en estas tolvas anteriormente mencionadas se procede a tomar muestras de camarón para determinar la talla que se va a producir y de esta manera calibrar los equipos con la talla deseada; el camarón clasificado es transportado hacia el sistema automático de pesaje, el camarón pesado es depositado en paneras o en canastillas plásticas dependiendo de la producción que se va a realizar; luego de este proceso el camarón es llevado a la línea de congelación, cabe mencionar que la temperatura en el interior de la planta es de 10°C, a esta temperatura es a la que se encuentra aproximadamente el camarón al final del proceso de clasificación.


Eautoshape 448squema de Clasificación de Camarón
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Tolva de Recepción
conector recto de flecha 710 rectangle 12 rectangle 421 rectangle 311 autoshape 312 autoshape 349 rectangle 366 rectangle 367 autoshape 374 autoshape 375 autoshape 381 rectangle 422 rectangle 423 rectangle 424 rectangle 425 autoshape 313 rectangle 314 rectangle 315 rectangle 316 rectangle 317 rectangle 318 rectangle 319 rectangle 320 rectangle 321 autoshape 323 autoshape 325 autoshape 326 autoshape 331 autoshape 332 autoshape 333 autoshape 334 autoshape 335 autoshape 336 autoshape 340 autoshape 341 autoshape 347 autoshape 348 autoshape 350 autoshape 351 autoshape 352 autoshape 353 autoshape 354 autoshape 355 autoshape 356 autoshape 392 autoshape 394 autoshape 395 autoshape 396 autoshape 397 autoshape 398 autoshape 400 autoshape 401 autoshape 402 autoshape 403 autoshape 404 autoshape 405 autoshape 406 autoshape 407 autoshape 408 autoshape 409 autoshape 410 autoshape 411 autoshape 412 rectangle 426 rectangle 427 autoshape 431 autoshape 432 autoshape 435 autoshape 436 rectangle 437 rectangle 438 line 441 line 442 line 443 line 444 autoshape 497
Mesa de Inspección





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FIGURA. 1.1 – ESQUEMA DE RECEPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE CAMARÓN; ELABORADO POR: JOSÉ RAMOS Y HUGO VINUEZA



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