UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SAN FRANCISCO PRODUCCIÓN DE ÁCIDO ACÉTICO POR FERMENTACIÓN Proyecto Final Ingeniería Química 2017 Nicolás Bertoneri, Ariel Gioino Robman UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SAN FRANCISCO INGENIERIA QUÍMICA INTEGRACIÓN V (PROYECTO FINAL) PRODUCCIÓN DE ÁCIDO ACÉTICO POR FERMENTACIÓN Autores: Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel. Directora: Ing. Patricia Sposetti Visores del Proyecto: Dra. Verónica Nicolau 2017 Producción de ácido acético por fermentación Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación VII Quisiéramos agradecer a las siguientes personas, hubiéramos podido realizar el presente Proyecto:     sin los cuales no Directora de proyecto Ing. Patricia Sposetti por sus sugerencias, su comprensión, sus consejos, tiempo y dedicación, que permitieron hacer posible este proyecto. A la Dra. Verónica Nicolau y a la Ing. Qca. MSc. Susana Garnero, quienes visaron el proyecto y contribuyeron a la integridad y calidad del mismo. A nuestras parejas, por su ayuda incondicional y la continua presencia en cada etapa del desarrollo de este proyecto. A nuestras familias, por el apoyo incondicional a través de todo el cursado de la carrera, y por todas las felicidades y amarguras compartidas. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación VII Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación IX PRÓLOGO Decidimos realizar un proyecto donde pudiéramos demostrar los conocimientos adquiridos a lo largo de los años de esta carrera, aplicando los conceptos y mostrándolos de una manera íntegra en un trabajo. El tema entonces elegido, fue la producción de ácido acético por vía fermentativa, siendo un componente de gran relevancia en la producción alimenticia en nuestro país y que, en la actualidad, debe obtenerse principalmente mediante importación, haciendo que el mismo se encarezca según las variaciones del mercado de divisas, convirtiéndose en una desventaja para la producción nacional. A lo largo de la constitución del proyecto, nos tocó superar inconvenientes, cambios a nivel personal y familiar. Pero la motivación, tanto personal como de nuestros grupo familiares, permitieron que nos concentremos en este trabajo, sin importar la distancia ni las diferencias en los husos horarios. Esperamos este proyecto, cumpla con las expectativas del lector y se visualicen en él, todos los esfuerzos conjuntos que lograron su realización. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación IX Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación XI ABREVIATURAS Y SIGLAS A = Anualidad. Aa= Masa ácido acético. Aet= Masa alcohol etílico. Ai= Área a iluminar. At= Área transversal. As = Área sumergida. ap= Ancho de paleta. AADL= Asociación Argentina de Luminotecnia. AD = Activos diferidos. ADH= Alcohol deshidrogenasa. ADN= Acido desoxirribonucleico. AF= Activos fijos. ALDH= Aldehído deshidrogenasa. AMOS= Administración Municipal de Obras Sanitarias. ANMaT= Administración Nacional de Medicamentos, Alimentos y Tecnología Médica. AOAC= “Association of Official Agricultural Chemists”, Asociación Oficial de Químicos Agrícolas. APPCC = Análisis de Puntos Críticos de Control. ART= Aseguradora de Riesgo de Trabajo Art= Artículo. AT= Acidez total. ATCC= “American Type Culture Collection”, Colección americana de tipos de cultivos. BAA= Bacterias Aceto Acéticas. BPL= Buenas Prácticas de Laboratorio. BPM= Buenas Prácticas de Manufactura. BsAs= Buenos Aires. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación XII c = Coeficiente estequiométrico. CA= Costo de Administración. CAA= Código Alimentario Argentino. CF= Costo Fijo. CNTP= Condiciones Normales de Temperatura y Presión. COP= Coeficiente de Performance. Cos 𝜑= Factor de potencia. Cp= Calor específico. CP= Costo de Producción. Ctreal= Consumo real de calor. Ctteo= Consumo teórico de calor. CTO= Costo Total Operativo. Cu= Coeficiente de utilización. CU= Costo Unitario. CUIT= Código Unico de Identificación de Trabajador. CV= Costo de Ventas. CVU= Costo Variable Unitario. CxC= Cuentas por Cobrar. DIN= “Deutsches Institut für Normung”, Instituto Alemán de Normalización. DBO= Demanda Biológica de Oxígeno. Dp= Diámetro de tanque. ETA= Enfermedad de Transmisión por Alimentos. Et= Masa de salida de solución alcohólica. E= Eficiencia de soldadura. 𝜀= Porosidad. EER= “Energy Efficiency Rating”, Tasa de Eficiencia Energética. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación XIII EIA= Evaluación de Impacto Ambiental. Em= Iluminancia. f = Inflación. F= Formalidad. Fg= Caudal de gas. Fm= Factor de Mantenimiento. FNE= Flujo Neto Efectivo. FONTAR= Fondo Tecnológico Argentino. g = Aceleración de la gravedad. GAR= Grado Alcohólico Real. GMC= “Generalized Methods of Cells”, Métodos Celulares Generalizados (normativa). has= Hectáreas. HACCP= “Hazard Analysis and Critical Control Points”, Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control. HEPA= “High-Efficiency Particulate Arrestance”, Filtro de Aire de alta Eficiencia. i = Taza de interés. id= Taza de descuento. I= Intensidad de corriente. In= Inventario. Inv°= Inversión Inicial. IDR= Ingesta Diaria Recomendada. INAL= Instituto Nacional de Alimentos. INDEC= Instituto Nacional de Estadísticas y Censos. IPA= Instituto Petroquímico Argentino. IRAM= Instituto de Racionalización Argentino de Materiales, actualmente Instituto Argentino de Normalización y Certificación. ISO= “International Standarization Organization”, Organización Internacional de Normalización. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación XIV IVA= Impuesto al Valor Agregado. J= Flujo a través de membrana. Ja= Flujo másico de agua. kd= Constante de Darcy. ki= Permeabilidad intrínseca. ks= Constante de Monod. MEcon= Ministerio de Economía y Finanzas de la Nación Argentina. MERCOSUR= Mercado Común del Sur (Organización). MF= Microfiltración. MOD= Mano de Obra Directa. MOI= Mano de Obra Indirecta. MP= Materia Prima. MSyAS= Ministerio Argentino de Salud y Acción Social. MWCO= “Molecular Weight Cut-Off”, Separación por peso molecular. n = Cantidad de períodos. N= Normalidad. Ne= Esfuerzo permisible. Np= Número de paletas. NRe= Número de Reynolds. 𝜂= Eficiencia. NAD= Nicotinamida Adenina Dinucleótido. NADH= Nicotinamida Adenina Dinucleótido de Hidrógeno. NF= Nanofiltración. NMX= Normativa Mexicana. NOA= Nor-Oeste Argentino. OHSAS= “Occupational Health and Safety Assesment Series”, Estándares para la evaluación de la Seguridad y Salud Ocupacional. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación XV 𝜌 = Densidad. Pr= Monto de préstamo. PTM= Presión transmembranaria. PBI= Producto Bruto Interno. PCI= Poder Calorífica Inferior. PEAD= Polietileno de Alta Densidad. PET= Poliester. PLC= Programador Lógico Computarizado. PM= Precio Mínimo. POES= Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento. PV= Precio de Venta. PVC= Policloruro de Vinilo. PS= Poliestireno. PyMES= Pequeñas y Medianas Empresas. qs= Velocidad de consumo de sustrato. Q= Caudal. Qeq= Punto de equilibrio. QFT= Caudal en el Filtro Tangencial. QA= Calor agregado. QB= Calor removido. RNE= Registro Nacional de Establecimientos. RNPA= Registro Nacional de Productores Alimenticios. RO= Osmosis Inversa. RRHH= Recursos Humanos. R2= Coeficiente de representación. S= Concentración de sustrato. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación XVI SA= Sociedad Anónima. SAGPyA= Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentos. SC= Sociedad Colectiva. SCA= Sociedad Comandita por Acciones. SGA= Sistema de Gestión Ambiental. SRL= Sociedad de Responsabilidad Limitada. STIA= Sociedad de Trabajadores de la Industria Alimentaria. TM= Tiempo de mezclado. TF= Temperatura de fermentación. TIR= Tasa Interna de Retorno. TMAR= Taza Mínima Aceptable de Rendimiento. ΔTM= Diferencia aritmética de temperatura. U= Coeficiente global de transferencia de calor. 𝜇 = Viscosidad. UFC= Unidades Formadoras de Colonia. UG= Utilidad Grabable. ULPA= “Ultra Low Particulate Air”, Aire con ultra bajo contenido de Partículas. UV= Ultravioleta. VM= Volumen de mezclado. VR= Volumen del reactor. VT= Volumen total. VAN= Valor Actual Neto. VDR= Valor Diario Recomendado. VS= Valor de Salvamento. (V+I)= Dinero invertido a corto plazo. x = Concentración. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación XVII xa= Concentración ácido acético. xacido= Concentración de ácido. xbase= Concentración de base. xe= Concentración de alcohol etílico. Yxs= Tasa de crecimiento microbiano. YPM= “Yeast Peptone Manitol”, Medio de cultivo levadura-peptona-manitol. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco XVIII Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación XIX RESUMEN El ácido acético es un ácido orgánico presente en muchas aplicaciones alimenticias cómo acidulante de soluciones o productos, siendo el principal componente en vinagres y conservas. Químicamente, es un ácido carboxílico con un solo grupo metileno, lo que le confiere propiedades ácidas débiles en soluciones acuosas y la posibilidad de generar acetatos cómo base conjugada. El objetivo del presente trabajo es la obtención, a escala industrial por vía fermentativa de ácido acético, a partir de alcohol etílico y agua, utilizando bacterias Acetobacter aceti para el proceso fermentativo; siendo Argentina el lugar factible para la realización del proyecto. El proceso consiste en realizar, inicialmente, la mezcla de 3 componentes, 2 principales (alcohol y agua) en concentraciones preestablecidas y ácido acético para asegurar el inóculo de la solución, obteniendo una solución de 8% P/P de alcohol y 4% P/P de ácido acético disueltos en agua; el ingreso de la solución de alimentación se realizará en cargas de 2.823,75 kg de solución cada 24 h. La solución ingresa en un fermentador agitado, debe mantenerse una temperatura interna de no más de 28°C, por lo cual se utilizará agua de enfriamiento provista por un enfriador y se monitoreará la concentración de ácido acético dentro del mismo, evitando que en ningún momento supere el 10 % P/P, a fin de evitar la muerte de las bacterias. En estas condiciones, el proceso se desarrolla durante 24 h, extrayéndose el 50% de la solución. Se envía luego a un filtro tangencial a fin de remover todas las bacterias presentes. El producto se envasará en bidones de 20 kg, y se presentará como un producto uniforme con un porcentaje de ácido acético 10% P/P. Del estudio de mercado, surge una producción mensual de 789.300 kg/mes que implica un consumo de energía de 0,19 kW-h/kg. Del estudio organizacional, la empresa necesita 25 personas. Del cálculo de Inversiones y Costos se obtiene un costo unitario de fabricación de: 13,51 $/kg. Con el proceso citado se logra un rendimiento final de 95%. La evaluación del proyecto arroja una rentabilidad de 91,00 %; un VPN de $ 5.156.410,00 y una TIR de 51% que lo hacen muy atractivo. Estará ubicado en San Francisco, Córdoba, Argentina, contribuyendo de esta manera al desarrollo económico y social de la región. Palabras clave: acético, fermentación, A.aceti, inversión. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación XXI INTRODUCCIÓN El ácido acético es un ácido orgánico presente en muchas aplicaciones alimenticias como acidulante de soluciones o productos, en particular se encuentra presente en la producción de vinagre como componente mayoritario, en el cual es responsable de su sabor y olor característico. Es producido por fermentación bacteriana de diferentes sustancias o productos alcohólicos, o bien por síntesis química a través de la carbonilación del metanol (síntesis catalizada). Hoy en día, se estima que la ruta biológica proporciona cerca del 10% de la producción mundial, siendo importante en la producción de alimentos varios, dado que las leyes mundiales de pureza de alimentos estipulan que el ácido acético para uso en alimentos debe ser de origen biológico. Es aplicado ampliamente, con especial interés en la química orgánica como reactivo, para la química inorgánica como ligando, y para la bioquímica como metabolito (activado como acetil-coenzima A, el tioéster formado con la c. A). También es utilizado como sustrato, en su forma activada, en reacciones catalizadas por las enzimas conocidas como acetiltransferasas, y en concreto histona acetiltransferasas. El ácido acético de origen biológico es usado, principalmente, como acidulante en la producción de aderezos, salsas, encurtidos, pescados, carnes, componente del vinagre, mostaza, quesos, etc. Los acetatos de sodio y de calcio y el diacetato de sodio se emplean de igual manera en la panificación, la función que desempeña es evitar el crecimiento de hongos y específicamente el desarrollo del Bacillus mesentericus. Dado que no funciona sobre las levaduras, no afecta el proceso natural de la fermentación en el pan. El ácido acético en alimentos no sólo tiene por función contribuir al gusto y al aroma de los alimentos, sino también controlar de diferentes especies de hongos y bacterias. Su efectividad aumenta al reducir el pH, ya que la molécula sin disociar es la activa. El proyecto pretende, en primera instancia, demostrar la viabilidad de fabricar ácido acético para uso alimenticio. Durante el desarrollo de este proyecto serán consideradas todas variables necesarias para la producción económica y eficiente del producto en cuestión, tanto desde un punto de vista estructural y de procesos, cómo de locación y distribución del mismo. Será necesario realizar un detallado análisis de los factores que provocan impacto económico en el mercado actual, a la vez que se considerará el impacto social y ecológico en el desarrollo del mismo. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel SECCIÓN 1 NECESIDAD E IDENTIFICACIÓN DEL PRODUCTO  ESTUDIO DEL MERCADO  MATERIAS PRIMAS, PRODUCTO, ENVASE Y ROTULACIÓN Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado OBJETIVOS  Relevar datos del mercado nacional, así como mundial, a fin de generar un modelo predictivo de precios, demandas y ofertas, para situar claramente cuál será nuestra participación en el mercado, teniendo en cuenta distintos escenarios.  Analizar el marco legislativo del producto; así como el correspondiente a las materias primas utilizadas. Realizar una descripción del envase y rotulación del producto terminado para la comercialización. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 25 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado Capítulo 1: ESTUDIO DEL MERCADO - Introducción Análisis de la oferta Análisis de la demanda Análisis de precios Análisis de comercialización Conclusión Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 27 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado INTRODUCCIÓN En el presente capítulo se analizarán las distintas características del mercado pertinentes al ácido acético. Se tendrán en cuenta variables cómo la oferta, la demanda y las importaciones, a fin de lograr comprender la realidad del mismo. Para ello utilizaremos datos suministrados por organismos autorizados y organizaciones tanto nacionales como provinciales. Una vez conocidos los distintos factores preponderantes en el estudio, será necesario proyectar las fluctuaciones del mercado en los cinco años posteriores al inicio del proyecto, definiendo límites en cuanto al porcentaje del mercado que se desea cubrir. Todos estos valores permitirán, finalmente, determinar la cantidad diaria a producir de ácido acético para cubrir con la cuota del mercado buscada. A – Definición del producto Según el Artículo 1391 del Código Alimentario Argentino: “Los Aditivos Alimentarios, definidos en el Artículo 6°, Inc 3, del presente Código deben: a) Ser inocuos por sí o a través de su acción como aditivos en las condiciones de uso. b) Formar parte de la lista positiva de aditivos alimentarios del presente Código. c) Ser empleados exclusivamente en los alimentos específicamente mencionados en este Código. d) Responder a las exigencias de designación, composición, identificación y pureza que este Código establece.” Desde el punto de vista técnico, el ácido acético será producido por vía fermentativa utilizando el sistema de producción sumergido y empleando como materia prima alcohol etílico y bacterias Acetobacter Aceti. El ácido acético figura en el Código Alimentario Argentino en la lista positiva de Aditivos Alimentarios, el Art 1398 –6 define las propiedades y características del mismo. También figura en Lista General Armonizada de Aditivos de Mercosur - GMC - RES N° 019/93, teniendo asimismo el N° 260 en el Codex Alimentario, lo que enmarca el producto desde el punto de vista jurídico. ANÁLISIS DE LA OFERTA A- Análisis de la oferta nacional con fuentes secundarias En Argentina existe un único productor de Ácido Acético (ATANOR), cuya producción se encuentra distribuida en dos plantas: Baradero (Bs. As), con una capacidad instalada de 10.800 t/a, y Río Tercero (Córdoba), cuya capacidad es de 4.800 t/a. En ambas plantas, la capacidad productiva está prácticamente en Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 29 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado su límite, por lo cual resulta necesario importar este producto, lo que genera un aumento en su costo para el mercado interno. Según la estructura del Mercado Local obtenida de la publicación anual del IPA, el 21 % del ácido acético producido se destina a la industria alimenticia. Tabla 1.1 Oferta nacional de ácido acético Año 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Oferta (t) 2.732,10 2.772,00 2.919,00 3.130,26 2.834,16 2.971,50 2.902,83 93,24 163,80 234,36 656,25 PBI ($) 535.828.336 585.265.574 634.283.013 684.807.291 705.864.742 706.217.847 772.966.580 837.791.047 844.508.122 868.875.153 877.534.145 Paridad $/U$S 2,941 2,923 3,074 3,115 4,32 4,92 6,53 6,53 8,58 14,43 16,00 Tasa de Inflación (%) 10 12 11 26 24 24 24 27 25 30 32 (Fuente: IPA, INDEC y MEcom) De la misma manera que se realizó el ajuste y proyección de la demanda, se ajusta y proyecta la oferta. Se tienen en cuenta las mismas variables macroeconómicas utilizadas anteriormente. Obteniéndose los siguientes resultados:  Oferta – Año – Dólar R2 = 0,81 / O = 2,59 - 0,000859826*A + 1,17*D Ecuación 1.1  Oferta – Año – PBI R2 = 0,97 / O = -14,38 + 0,0000717*A + 0,00000282*P Ecuación 1.2  Oferta – Año – Inflación: R2 = 0,80 / O = 3,685 – 0,00132*A + 24,12*I Ecuación 1.3 Del análisis de los de los valores obtenidos del análisis de regresión, el R 2 que relaciona la Oferta – año con el PBI más elevado que los demás. Por lo tanto al momento de estimar la oferta a futuro se tendrá como referencia dicha relación expresada en la ecuación 1.2. B- Proyección optimista y pesimista de la oferta nacional Con la ecuación obtenida, se realizan estimaciones para los próximos 5 años. Es arriesgado obtener un diagnóstico puntual, por lo que se establece una oferta optimista y otra pesimista, considerándose los mismos valores de PBI optimista y pesimista. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 30 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Proyección (año) 2017 2018 2019 2020 2021 Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado Tabla 1.2 Oferta nacional proyectada de ácido acético Oferta Oferta Nacional Nacional PBI Pesimista PBI Optimista Pesimista Optimista (t) (t) 895.084.827,90 2.473,95 903.860.169,35 2.498,35 921.937.372,74 2.548,60 940.014.576,12 2.598,86 958.814.867,65 2.651,12 987.015.304,93 2.729,52 1.006.755.611,03 2.784,40 1.046.236.223,23 2.894,15 1.067.160.947,69 2.952,32 1.119.472.758,85 3.097,75 (Fuente: INDEC y MEcom) Figura 1.1 Oferta nacional pesimista y optimista proyectada C- Análisis de las importaciones Como ya se detalló con anterioridad, las importaciones a nivel nacional están signadas por la necesidad del mercado de esta materia prima, por lo cual podemos presuponer que la variación de las importaciones no responda principalmente a las variables macroeconómicas utilizadas. En base a lo anterior, se propone construir la siguiente tabla: Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 31 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Año 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado Tabla 1.3 Importación de ácido acético Importaciones PBI (millones de Paridad (t) $) $/U$S 2.336,04 535.828.336 2,941 3.579,24 585.265.574 2,923 4.956,21 634.283.013 3,074 4.336,29 684.807.291 3,115 3.736,74 705.864.742 3,47 3.115,98 706.217.847 3,83 4.235,91 772.966.580 6,53 5.391,12 837.791.047 6,53 4.375,35 844.508.122 8,58 4.777,50 868.875.153 14,43 4.574,85 877.534.145 16,00 Tasa de Inflación (%) 10 12 11 26 22 15 24 27 25 30 32 (Fuente: IPA, INDEC y MEcom) Nuevamente, se realizó el ajuste y proyección de la demanda, se ajusta y proyecta la oferta. Se tienen en cuenta las mismas variables macroeconómicas utilizadas anteriormente. Obteniéndose los siguientes resultados:  Importación – Año – PBI R = 0,98 / I = -14,05 – 0,0005967*A + 0,0000000307*P 2 Ecuación 1.4  Importación – Año – Paridad Peso/Dólar R2 = 0,82 / I = -4,49 + 0,00103*A + 1,427*D Ecuación 1.5  Importación – Año – Inflación: 2 R = 0,63 / I = -3,644 + 0,00077*A + 31,86*I Ecuación 1.6 En este caso, del análisis de los de los valores obtenidos del análisis de regresión, resulta que el R2 que relaciona la Oferta – año con el PBI es más elevado que los demás., y por lo tanto, nuevamente, al momento de estimar la oferta a futuro se tendrá como referencia dicha relación. D- Proyección optimista y pesimista de las importaciones Con la ecuación obtenida, se realizan estimaciones para los próximos 5 años. Es arriesgado obtener un diagnóstico puntual, por lo que se establece una importación optimista y otra pesimista, considerándose los mismos valores de PBI optimista y pesimista aplicados a la ecuación 1.4. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 32 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Tabla 1.4 Importación proyectada Proyecció Importación PBI n Pesimista Pesimista (año) (t) 2017 895.084.827,9 2.733,85 2018 921.937.372,7 2.816,29 2019 958.814.867,6 2.929,50 2020 1.006.755.611 3.076,68 2021 1.067.160.948 3.262,12 Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado en toneladas de ácido acético Importación PBI Optimista Optimista (t) 903.860.169,4 2.760,79 940.014.576,1 2.871,79 987.015.304,9 3.016,08 1.046.236.223 3.197,88 1.119.472.759 3.422,72 (Fuente: INDEC y elaboración propia) Figura 1.2 Importaciones pesimista y optimista proyectada El grafico sugiere que, si bien, una variación menor en el PBI permitiría un aumento en las importaciones, estas se mantendrían cercanas unas a otras en cuanto a la cantidad y tendencia. E- Proyección optimista y pesimista de la oferta total Se considerará a la Oferta total como la sumatoria de la oferta existente en el mercado, es decir, la sumatoria entre la cantidad de ácido acético procedente del mercado nacional y el procedente de importaciones. Es necesario aclarar que, en relación a las importaciones, estas son muy variables en su disponibilidad para realizarse debido a los múltiples requisitos presentes a la hora de obtener los permisos de importación. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 33 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Tabla 1.5 Oferta total proyectada Oferta Total Proyección PBI Pesimista (año) Pesimista (t) 2017 895.084.827,90 5.207,80 2018 921.937.372,70 5.290,24 2019 958.814.867,60 5.403,45 2020 1.006.755.611,0 5.550,63 2021 1.067.160.948,0 5.736,07 Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado en toneladas de ácido acético Oferta Total PBI Optimista Optimista (t) 903.860.169,4 5.259,14 940.014.576,1 5.370,13 987.015.304,9 5.514,42 1.046.236.223 5.696,23 1.119.472.759 5.921,07 Figura 1.3 Oferta total pesimista y optimista proyectada ANÁLISIS DE LA DEMANDA Se consultaron datos estadísticos pertenecientes a la bibliografía obtenida ofrecida por el Instituto Petroquímico Argentino en su publicación “Anuario de Información Estadística de la Industria Petroquímica y Química de la Argentina” en el año 2.014 acerca de la producción de ácido acético, datos que fueron correlacionados con un conjunto de variables macroeconómicas otorgados por el Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INDEC). Se consideró a los fines del presente, un porcentaje del 21 % respecto del consumo aparente total, que es el destinado a la industria alimenticia obtenido en base a esta publicación. Dichos datos se reflejan en la siguiente tabla de evolución histórica de la demanda, a la cual se le agregan tres columnas: Inflación, Producto Bruto Interno (PBI) y paridad cambiaria Peso/Dólar, tratando de determinar el modo por el cual están relacionadas con el comportamiento de la misma. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 34 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado A- Análisis de la demanda con fuentes secundarias Año 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Tabla 1.6 Demanda de ácido acético Paridad Demanda (t) PBI (millones de $) Tasa de Inflación (%) $/U$S 4.862,13 2,941 535.828.336,00 10 6.112,89 2,923 585.265.574,00 12 7.700,28 3,074 634.283.013,00 11 7.373,73 3,115 684.807.291,00 26 6.481,44 3,47 705.864.742,00 22 6.063,54 3,83 706.217.847,00 15 7.129,29 6,53 772.966.580,00 24 5.483,10 6,53 837.791.047,00 27 4.374,93 8,58 844.508.122,00 25 5.011,65 14,43 868.875.153,00 30 5.565,00 16,00 877.534.145,00 32 (Fuente: IPA, INDEC y MEcom) Del estudio de regresión obtenido mediante el software de análisis de datos de la empresa Microsoft, de la demanda en función de dos variables, tomando como fijo al tiempo en años y variando la restante. Fueron obtenidos las siguientes relaciones:  Demanda – Año – Dólar: R = 0,75 / D = -0,58 – 0,00000696*A + 1,61*D 2 Ecuación 1.7  Demanda – Año – PBI: 2 R = 0,97 / D = -12,63 - 0,000203*A + 0,00000671 *P Ecuación 1.8  Demanda – Año – Inflación: R = 0,70 / D = 4,54 – 0,000967*A + 35,894*I 2 Ecuación 1.9 Debido a los datos estadísticos entre las variables analizadas, la mejor relación encontrada es coherente con el estudio de la oferta, siendo Año y PBI la que mejor se ajusta en cuanto al estudio estadístico y además es con la que se cuentan datos oficiales sobre predicciones a futuro en cuanto a su variación. Con estos datos se analizará la proyección de demanda a futuro. B- Proyección optimista y pesimista de la demanda Con la ecuación obtenida, es posible realizar una estimación acerca de la demanda existente en 5 años. Debido a la volatilidad del mercado resulta arriesgado obtener una previsión certera, por lo que resulta necesario generar dos tipos de escenarios posibles, uno optimista y otro pesimista. Para establecer Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 35 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado dichos valores de la demanda a futuro se realizó un análisis de regresión Año/PBI. Tabla 1.7 Proyección (t) de la demanda Demanda Proyección PBI Pesimista PBI Optimista Pesimista (año) (millones de $) (millones de $) (t) 2017 895.084.827,90 5.993,39 903.860.169,40 2018 921.937.372,70 6.173,57 940.014.576,10 2019 958.814.867,60 6.421,01 987.015.304,90 2020 1.006.755.611,00 6.742,70 1.046.236.223,0 2021 1.067.160.948,00 7.148,02 1.119.472.759,0 Demanda Optimista (t) 6.052,27 6.294,86 6.610,24 7.007,61 7.499,03 (Fuente: IPA, INDEC y MEcom) Figura 1.4 Demanda Pesimista y Optimista Proyectada C- Proyección de la demanda potencial insatisfecha optimista y pesimista Los valores obtenidos mediante una resta entre los datos de la demanda optimista y la oferta total optimista, se denominan como la demanda potencial insatisfecha optimista. De igual manera es posible aproximar la demanda potencial insatisfecha pesimista. Datos de suma importancia para el desarrollo del proyecto. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 36 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Año 2017 2018 2019 2020 2021 Año 2017 2018 2019 2020 2021 Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado Tabla 1.8 Demanda potencial (t), insatisfecha optimista Demanda Demanda Potencial Oferta Potencial Proyectado Potencial Insatisfecha Optimista (t) Optimista (t) Optimista (t) 6.052,27 5.259,14 793,13 6.294,86 5.370,13 924,73 6.610,24 5.514,42 1.095,82 7.007,61 5.696,23 1.311,38 7.499,03 5.921,07 1.577,96 Tabla 1.9 Demanda potencial (t), insatisfecha pesimista Demanda Demanda Oferta Potencial Potencial Proyectado Potencial Pesimista (t) Insatisfecha Pesimista (t) Pesimista (t) 5.993,39 5.207,80 785,58 6.173,57 5.290,24 883,33 6.421,01 5.403,45 1.017,56 6.742,70 5.550,63 1.192,07 7.148,02 5.736,07 1.411,94 Figura 1.5 Demanda potencial insatisfecha pesimista y optimista proyectada Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 37 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado Tabla 1.10 Demanda potencial insatisfecha promedio (t) Demanda Demanda Demanda Potencial Potencial Potencial Año Proyectado Insatisfecha Insatisfecha Insatisfecha Pesimista (t) Optimista (t) Promedio (t) 2017 785,58 793,13 789,36 2018 883,33 924,73 904,03 2019 1.017,56 1.095,82 1.056,69 2020 1.192,07 1.311,38 1.251,72 2021 1.411,94 1.577,96 1.494,95 Promedio 1.058,10 1,149,60 1.099,35 Con estos valores promedio de demanda potencial insatisfecha y considerando como viable la posibilidad de participar en un 72 % del total de dicha demanda, es posible calcular las necesidades productivas futuras de nuestra empresa, siendo las mismas 794 t/a aquellas de satisfacen la demanda potencial insatisfecha promedio. ANÁLISIS DE PRECIOS Se considera la determinación de los precios comerciales del producto como un factor de relevancia, pues es la base para el cálculo de los ingresos probables del proyecto en el futuro. También, servirá como base para la comparación entre el precio comercial y el precio probable al que se pudiera vender en el mercado el producto objeto de este estudio, tomando en cuenta los posibles intermediarios en la comercialización del mismo. El precio del ácido acético presenta, gracias a fuentes comerciales consultadas, una importante correlación con los precios de su ingrediente principal (alcohol etílico 95°) y con la variación del costo de importación del mismo producto, así como diferencias menores generadas por el costo de transporte del mismo. Debido a las cambiantes condiciones de importación de este producto, es difícil estimar el precio por kg de ácido acético importado, sin embargo, es posible arribar a una tendencia en las variaciones del mismo si se analiza su comportamiento en el período de tiempo estudiado para la oferta y la demanda: Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 38 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado Tabla 1.11 Valor comercio exterior, en relación a las importaciones Importaciones Valor comercio exterior en importaciones Paridad Año (t) (u$s/t) $/U$S 2007 2.336,04 446 2,941 2008 3.579,24 653 2,923 2009 4.956,21 678 3,074 2010 4.336,29 771 3,115 2011 3.736,74 895 3,47 2012 3.115,98 678 3,83 2013 4.235,91 641 6,53 2014 5.391,12 671 6,53 2015 4.375,35 687 8,58 2017 4.777,50 709 14,43 2016 4.574,85 725 16,00 (Fuente: IPA, INDEC) Luego de consultarse con la cátedra, se llega a la conclusión que el mercado actual de ácido acético, así como las condiciones de importación son demasiado volátiles para poder arribar a una conclusión firme tanto sobre los precios del producto, cómo la disponibilidad del mismo. Es por esto que se esperará a terminar con el estudio de costos de producción del presente proyecto antes de calcular cualquier precio del producto. Así mismo se deberá tener en cuenta los valores de la tabla 1.11 como referencia general para vislumbrar el estado del mercado. ANÁLISIS DE COMERCIALIZACIÓN En el presente apartado se profundizará sobre los canales de distribución más apropiados, la selección de distribuidores y una propuesta de publicidad. El ácido acético será vendido directamente a las industrias alimenticias, mediante la construcción de una cadena de abastecimiento propia. Se ha determinado que el envase más práctico para uso industrial es un bidón de 20 kg, fabricado en Polietileno de Alta densidad, debido a sus propiedades mecánicas, de barrera y su bajo costo y fácil obtención en el mercado nacional. Los bidones serán transportados en camiones o camionetas para trabajo pesado, por ser el medio más desarrollado, teniendo en cuenta la ubicación de los posibles consumidores, y el fácil acceso a los parques industriales. El producto no precisa refrigeración, pero si condiciones especiales de transporte al tratarse de un producto muy corrosivo según “Hojas de Seguridad de Productos Químicos” generada por el reconocido Ministerio de Trabajo de España. Además, debe tomarse cuidado con las condiciones sanitarias del vehículo transportador y el personal implicado, capacitándolo en particular al Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 39 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado momento de carga/descarga del producto, para evitar posibles roturas que podrían generar la contaminación del mismo. En cuanto a la introducción al mercado, se propone: Participar activamente en congresos de la industria alimentaria y promover el producto en nuevos parques industriales con sectores alimenticios; visitando las principales industrias alimenticias allí instaladas, a fin de permitir conocer de forma cabal las necesidades de las mismas y poder lograr saciar los interrogantes que se planteen durante las entrevistas con el personal encargado. Durante las mismas se hará hincapié sobre la importancia de un producto creado en Argentina con materias primas nobles y cercanía en distancia al momento de ofrecer asistencia técnica al momento de la compra. Todo esto orientado a ayudar a reducir así la gran demanda de ácido acético al exterior con precios variables y disponibilidad incierta. CONCLUSIÓN El presente proyecto se concentrará en la producción de ácido acético, un producto que es considerado como un aditivo en la industria alimenticia y materia prima en otras. Considerando el contexto mundial, la demanda siempre creciente en la producción de alimentos asegura la necesidad de producir constantemente este tipo de productos, los cuales deben ser, además de aptos para el consumo humano, factibles de producirse en grandes cantidades. La producción de ácido acético a nivel mundial es de alrededor de 5 millones de toneladas anuales, de los cuales 3,75 millones corresponden a la ruta de síntesis en base al petróleo y 1,25 millones producidos por fermentación aceto-acética apta para consumo humano. En Argentina se estima un consumo anual aparente cercano a las 28 toneladas, mientras que la capacidad instalada ronda las 16 toneladas anuales, el restante debe ser importado a precios variables y a veces excesivos, dependiendo de la oferta extranjera. La industria alimenticia nacional utiliza, aproximadamente, un 21 % de la producción total existente, lo que hace rondar en 4.862 t/a la demanda actual. La demanda potencial insatisfecha se estimó, en el escenario optimista, en 793 t/a para el primer año y de 1.577 t/a para el quinto año de operación. En cambio, en el escenario pesimista, se estimó en 786 t/a para el primer año y 1.411 t/a para el quinto año de operación. En relación al precio del producto, no es posible obtener una aproximación confiable, ya que depende en gran medida del precio internacional del tipo de cambio utilizado para su compra, sin embargo en su comercialización no se detectan mayores inconvenientes aparte de los ya mencionados, por lo que, desde el punto de vista del abastecimiento de nuestro producto al mercado, Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 40 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Estudio de Mercado el proyecto se presenta interesante, sobre todo si se tiene como posibilidad la sustitución de importaciones. Como conclusión, el estudio del mercado demuestra que es posible una producción de 1.973 kg/d en el primer año de producción, absorbiendo con ello un 72 % de la demanda potencial insatisfecha promedio en el primer año, la cual podrá ser incrementada según la evolución mercado. Se concluye, entonces, que el proyecto se presenta atractivo desde el punto de vista del mercado. Dentro de los cálculos posteriores se considerará además, la posibilidad de producir toneladas anuales extras, dentro de parámetros justificables, para cubrir futuros mercados interesados en la adquisición de un producto nacional, aun cuando éstos no se encuentren enfocados en la producción de alimentos. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 41 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación Capítulo 2: MATERIAS PRIMAS, PRODUCTO ELABORADO, ENVASE Y ROTULACIÓN - Introducción Materias primas Producto elaborado Envase y rotulación Conclusión Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 43 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación Página 44 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación INTRODUCCIÓN Los acidulantes ayudan a controlar la acidez o alcalinidad de un alimento y a mantener su pH en un nivel adecuado. Un control inadecuado del pH en un producto puede provocar el desarrollo de bacterias no deseadas, generando un gran riesgo para la salud. Los acidulantes son, también, antioxidantes y aumentan la vida útil de los alimentos al proteger sustancias esenciales que le dan las características específicas al alimento o bebida, del daño que genera la oxidación. La acidificación es un método de conservación de los alimentos. Además de prevenir la proliferación de bacterias, la acidificación contribuye a mantener la calidad deseada de un producto. Por ejemplo, alimentos que suelen ser poco ácidos, como los pepinos, las coliflores y los pescados, se suelen acidificar. Si la acidificación no se controla adecuadamente y no se mantiene el pH necesario, existe la posibilidad de que se desarrollen microorganismos, como el Clostridium Botulinum, productor de una toxina letal, lo que lo define como una ETA (Enfermedad de Transmisión por Alimentos). Por último, pero no menos importante, los acidulantes constituyen un portafolio completo de opciones para redondear y reforzar sabores, tal y como lo hacen en los productos naturales de donde originalmente proceden o emulan. Para tener un alimento o una bebida con sabor a manzana, la presencia del ácido málico es clave, así como el cítrico en productos como naranja, mandarina, limón o naranja. El uso de aditivos no es nuevo: la humanidad lleva siglos utilizándolos para mantener la frescura, calidad o sabor de los alimentos y bebidas. Como todas las tecnologías, en los últimos 50 años se han descubierto aún más sustancias, de uso seguro, que se adicionan a los alimentos para mejorarlos. Como todo aditivo alimentario, los acidulantes deben someterse a las regulaciones nacionales e internacionales para su uso seguro. Básicamente, ningún acidulante puede sobrepasar la ingesta diaria admisible para el mismo, que es fijada por las autoridades en salud. Se analizarán las materias primas en cuanto a presentaciones, calidad, precios Y proveedores con el fin de encontrar el que mejor se adapte a nuestras necesidades y optimizar el proceso productivo así como también los gastos de inversión. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 45 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación MATERIAS PRIMAS A. Alcohol etílico (etanol) El compuesto químico etanol, conocido como alcohol etílico, es un alcohol que se presenta en CNPT (Condiciones normales de presión y Temperatura) como un líquido incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78,4 °C. El alcohol es soluble en agua en cualquier proporción; hasta alcanzar la concentración de 95 % en peso, punto en el cuál se forma una mezcla azeotrópica. Es un líquido transparente e incoloro, con sabor a quemado y un olor agradable característico. Es conocido sencillamente con el nombre de alcohol. Su fórmula química es CH3-CH2-OH (C2H6O), principal producto de las bebidas alcohólicas como el vino (alrededor de un 13 %), la cerveza (5 %) y los licores. Normalmente el etanol se concentra por destilación de disoluciones diluidas. El de uso comercial contiene un 95% en volumen de etanol y un 5% de agua. El etanol tiene un punto de fusión de -114,1°C, un punto de ebullición de 78,5°C y una densidad relativa de 0,789 a 20°C. A.1. Propiedades fisicoquímicas del alcohol •Estado de agregación Líquido. •Apariencia Incoloro. •Densidad 810 kg/m3. •Masa molecular 46,07 uma. •Punto de fusión 158,9 K (-114,1 °C) •Punto de ebullición 351,6 K (78,6 °C) •Temperatura crítica 514 K (241 °C) •Presión crítica 63 atm. En la producción de ácido acético, el alcohol etílico forma parte esencial, junto con el cultivo bacteriano, del mosto o solución de trabajo a partir del cual se obtiene el producto deseado. Cabe destacarse la imposibilidad de trabajar solamente con alcohol etílico dentro del reactor, dado que las bacterias acetoacéticas no pueden existir en tales condiciones de proceso, sino que debe realizarse una dilución de alcohol al 15% del total de volumen en agua. En el proyecto a desarrollar se considerará la compra de alcohol etílico 95° directamente de los proveedores nacionales del mismo, sin embargo, dependerá de las cantidades consumidas por la empresa el precio y la forma de entrega que Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 46 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación se consiga. Reviste principal importancia la capacidad que posee dicha materia prima en ser transportada a distancias considerables de los centros de producción mediante camiones cisterna o en contenedores especiales de 1.000 litros de capacidad. Debido al posterior tratamiento en el fermentador, no es necesario que el alcohol etílico provenga de fuentes biológicas para ser apto para la producción, de esta manera se obtiene una mayor flexibilidad de proveedores. En el caso de nuestro país, la producción de Etanol se haya concentrada en el sector noroeste, en las provincias de Tucumán, Jujuy y Salta, ya que la misma es un derivado de la producción azucarera. Se considera necesario tener en cuenta este detalle al momento de planificar la ubicación de la planta a proyectar. A. 3. Aplicaciones del etanol: El alcohol es utilizado en principio con fines culinarios, en la elaboración de bebidas alcohólicas, así como en conservas. Se utiliza ampliamente en muchos sectores industriales y en el sector farmacéutico, como excipiente de algunos medicamentos y cosméticos, y en la elaboración de ambientadores y perfumes. Es un buen disolvente, y puede utilizarse como anticongelante. También es un desinfectante. Su mayor potencial bactericida se obtiene a una concentración de aproximadamente el 70 %. La industria química lo utiliza como compuesto de partida en la síntesis de diversos productos, como el acetato de etilo (un disolvente para pegamentos, pinturas, etc.), el éter dietílico, etc. Además, se emplea como combustible industrial y doméstico. B. Bacterias acetoacéticas (BAA): Las BAA son bacilos Gram negativos, aérobicos, ampliamente conocidos por su habilidad para oxidar rápida e incompletamente sustratos de carbono, especialmente azúcares y alcoholes, por lo que se encuentran altamente adaptados en ambientes ricos en azúcar y etanol. La presencia de estas bacterias puede generar un aumento en la acidez volátil (expresada en términos de ácido acético) en la materia prima y en el mosto de fermentación, debido a su capacidad de oxidación de etanol a ácido acético e incluso, en algunos casos, de sobre oxidación hasta CO2 y H2O. Según la 9° edición de “Manual de Biología Determinativa de Bergey”, se hace la siguiente descripción del género Acetobacter: “Células que vas de forma elipsoidal a la alargada, rectas o ligeramente curvadas de 0,6 a 0,8 por 1,0 a 4,0 μm, encontrándose aisladas, en parejas o en cadenas. Son frecuentes las formas de involución de algunas especies: esféricas, alargadas, hinchadas, en forma de maza, curvadas, bifurcadas o filamentosas. Móviles o no móviles; si son móviles flagelos son perítricos o laterales. No forman endoesporas. Gram-negativas, (en algunos casos, Gram-variables)”. “Aerobias estrictas; metabolismo respiratorio, nunca fermentativo. Colonias pálidas; la mayoría de las cepas no producen pigmentos. Una minoría de las cepas producen pigmentos marrones solubles al agua o se muestran en Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 47 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación colonias rosa debido a las porfirinas. Catalasa positivas, oxidasa negativas. No licúan la gelatina, forman iodol o H2S. Oxidan el etanol a ácido acético. El acetato y el lactato los oxidan a CO2 y H2O. Las mejores fuentes de carbono para su crecimiento son en etanol, el glicerol y el lactato. Forman ácidos a partir del npropanol, n-butanol y D-glucosa. No hidrolizan la lactosa ni el almidón. Quimiorganotrofos. Temperatura óptima de 25 a 30°C. El pH óptimo para su crecimiento es de 5,4-6,3. Acetobacter se encuentran en flores, frutas, sake, tequila, vino de palma, vino de uva, sidra, cerveza, cerveza del Sur de Africa Bantu, kéfir, levaduras de cervecería, vinagre, virutas de madera de los generadores de vinagre, acetificadores, jugo de caña de azúcar, “tea fungurs”, jugos tánicos de los vegetales, nata, tierra de jardines y agua de canales. Acetobacter causa el mal rosa de la piña y podredumbre en manzanas y peras. El porcentaje molar de G+C del ADN va del 51 al 65%”. Dentro del género Acetobacter encontramos las especies: A.aceti A.liquefaciens A.pasteurianus A.hansenii De todas estas especies presentes, las del tipo A.aceti son las más indicadas para el proceso productivo que se ha de desarrollar. B. 1. Conversión de etanol en ácido acético Estos microorganismos tienen dos sistemas enzimáticos que dan lugar a la conversión de etanol en ácido acético, ambos ubicados en el citoplasma celular. Inicialmente el etanol se oxida por acción de alcohol deshidrogenasa (ADH) a acetaldehído, producto intermedio que por acción de aldehído deshidrogenasa (ALDH) se oxida y transforma en ácido acético. El esquema de la metabolización del alcohol es el siguiente: Figura 2.1: Esquema metabolización del alcohol. Fuente: www.adicciones.es Las ADH son un grupo de siete enzimas que están frecuentemente presentes en muchos organismos y facilitan la conversión + entre alcoholes y aldehídos o cetonas con la reducción de NAD a NADH. La reacción catalizada es: Alcohol + NAD+ Aldehído o Cetona + NADH Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 48 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación Las aldehído-deshidrogenasas tienen un funcionamiento similar, en la conversión de aldehídos en cetonas. B. 2. Cepas de bacterias acido acéticas Uno de los géneros es el Gluconobacter, caracterizado por su incapacidad de oxidar completamente los alcoholes. Por el contrario, las bacterias del género Acetobacter son capaces de lograrlo, deteniéndose su acción frente a concentraciones elevadas de ácido (aproximadamente 12% del total presente). Es por ello que han sido desde la antigüedad las bacterias del género Acetobacter que se han utilizado para la producción de vinagre. Los estudios de las bacterias del ácido acético son numerosos; desde 1.822 en que Persoon investigando el velo de vinagres identifica al Mycoderma, hasta el presente cuando se buscan cepas de mayor resistencia al alcohol, temperatura, cultivos inmovilizados. En la actualidad están incluidas en dos géneros, Gluconobacter y Acetobacter, dentro de la Familia Acetobateriaceae (9ª Edición del Bergey). Acetobacter con células inmóviles o con flagelación perítrica, oxida lactato o acetato a CO2, mientras que Gluconobacter no posee esta capacidad de sobreoxidación y si tienen flagelos son polares. Las cepas utilizadas comercialmente pertenecen generalmente a esta especie A.aceti. Durante la producción aparecen cultivos mixtos, aunque se asume que el inóculo es puro, particularmente en los cultivos en superficie. Las cepas de producción parecen perder su carácter de alta producción si son transportadas sobre agar a una nueva localidad. Para evitar este problema, las cepas de producción se envían a las nuevas plantas de vinagre en pequeños fermentadores transportables. Basados en información actual sobre los métodos modernos de producción de vinagre y, correspondientemente, de ácido acético, las bacterias que poseen mejor prestación en cuanto a la variedad de medios dónde pueden desarrollar sus actividades y son al mismo tiempo las más fáciles adquirir, son las bacterias A.aceti. Las mismas serán adquiridas al proveedor internacional Colección Americana de Tipos de Cultivo (por sus siglas en inglés ATCC)”American Type Culture Collection”, es posible obtener los cultivos de las bacterias liofilizadas importadas a -75°C en medio de cultivo de Agar con adición de D-Manitol. Manteniendo el mismo medio es posible reactivar las bacterias y mantenerlas en un estado latente a 4 °C hasta durante 2 semanas. El proceso de reactivación, repique y las condiciones de proceso serán aclaradas en siguientes capítulos. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 49 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación PRODUCTO ELABORADO El producto a desarrollar en el presente proyecto es ácido acético para uso alimenticio, el cual poseerá una concentración de 10% P/P Según el Código Alimentario Argentino, en el capítulo XVIII referente a aditivos alimentarios, artículo 1398, el producto debe poseer las siguientes características: - Líquido claro incoloro, olor pungente y característico. Cumplirá todos los ensayos de identidad y pureza y valoración de la Farmacopea Nacional Argentina. Acidulante; Conservador. El ácido acético puede encontrarse en forma de ion acetato. Se encuentra en el vinagre, y es el principal responsable de su sabor y olor agrios. De acuerdo con la IUPAC, se denomina sistemáticamente ácido etanoico. Es el segundo de los ácidos carboxílicos, después del ácido fórmico o metanoico, que solo tiene un carbono, y antes del ácido propanoico, que ya tiene una cadena de tres carbonos. En disolución acuosa, puede perder el protón del grupo carboxilo para dar su base conjugada, el acetato. Su pKa es de 4,8 a 25°C, lo cual significa, que al pH moderadamente ácido de 4,8, la mitad de sus moléculas se habrán desprendido del protón. Esto hace que sea un ácido débil y que, en concentraciones adecuadas, pueda formar disoluciones tampón con su base conjugada. La constante de disociación a 20 °C es Ka = 1,75x10−5. Es de interés para la química orgánica como reactivo, para la química inorgánica como ligando, y para la bioquímica como metabolito (activado como acetil-coenzima A). También se utiliza como sustrato, en su forma activada, en reacciones catalizadas por las enzimas conocidas como acetiltransferasas y, en concreto, histona acetiltransferasas. Su estructura molecular puede representarse de la siguiente manera: Figura 2.2: Estructura química del ácido acético. Fuente: www.wikipedia.es Las principales propiedades físicas del ácido acético son las siguientes: - Fórmula molecular: C2H4O2. - Fórmula semidesarrollada: HCH2COOH. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 50 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación Densidad: 1049 kg/m3; 1,049 g/cm3. Masa molar: 60,0 g/mol. Punto de fusión: 290 K (17 °C). Punto de ebullición : 391,2 K (118 °C). Punto de inflamación: 313,15 K (40°C) (formación de mezclas explosivas). Temperatura de autoignición: 758 K (485°C). Propiedades químicas - Soluble en agua, alcohol, éter, glicerina, acetona, benceno, y tetracloruro de carbono. - Buen disolvente de varios compuestos orgánicos y de algunos inorgánicos como el azufre y el fósforo. - Anhidro cristaliza a 17°C tomando un aspecto parecido al hielo, conocido como ácido acético glacial. - Es insoluble en sulfuro de carbono. - Acidez: 4,76 pKa. - Momento dipolar: 1,74 D - pH: 2,5 (10g/L). A. Producción en Argentina En Argentina el único productor de ácido acético es la empresa ATANOR SA, las plantas están instaladas en las ciudades de Río Tercero, en la provincia de Córdoba, y Baradero en Buenos Aires, sintetizado mediante la carbonilación del metano, generando un producto no apto para el consumo humano (Según CAA), con una producción estimada en conjunto de 15.600 toneladas anuales. (Según IPA 2016). B. Aplicaciones del ácido acético Las principales aplicaciones conocidas para el producto abarcan múltiples sectores productivos:         Condimento en industria alimenticia, sus soluciones al 10% P/P sirven de saborizantes y acidulantes para la producción de conservas de carnes y frutas, así como acidulante de productos de panadería. Fabricación de ésteres y esencias producidos para la industria alimenticia. Fijador de colores en la producción de pinturas sintéticas con base acuosa. Disolvente, en combinaciones con distintos acetatos y ésteres. Materia prima en la síntesis química de acetona, diferentes acetatos, aspirina (ácido acetil salicílico) y otros derivados. En apicultura, es utilizado para el control y eliminación de las larvas y huevos de las polillas de la cera, quienes resultan plagas en las colmenas. En medicina, como tinte en las colposcopias para detectar la infección por virus de papiloma humano. Producción vía síntesis química de acetato de sodio. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 51 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco           Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación Agente de extracción de diferentes antibióticos en industria médica. Por su acción desincrustante, el ácido acético es utilizado en el lavado químico de equipos de diálisis (en diluciones que van del 2,5% al 5% dependiendo de la recomendación del fabricante del Equipo). Como bactericida en equipos CIP basados en procesos de baja presión. Neutralizante en procesos de teñido en industria textil, con concentraciones de más de 78% P/P. Vehículo para agentes colorantes utilizado en la tinción de cuero. Como agente neutralizante y síntesis de perácidos en industria química. Agente acidulante y para la preparación de ésteres frutales en la industria alimenticia, permitiendo conservar los aceites esenciales de las mismas, utilizado en concentraciones bajas menores a 5% P/P. Ingrediente de compuestos adhesivos. Ingrediente de lacas especiales para la industria aeronáutica. Ingrediente de insecticidas y germicidas. C. Riesgos durante su manipulación Su denominación según la Norma NFPA 704 "diamante de materiales peligrosos" establecido por la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego (National Fire Protection Association), utilizado para comunicar los riesgos de los materiales peligrosos. Figura 2.3 Diamante de materiales peligrosos. Fuente: www.wikipedia.com Siendo su peligro para la salud catalogado cómo muy peligroso, su inflamabilidad es media, siendo inflamable en temperaturas menores a 93°C y su estabilidad es baja en condiciones de calentamiento sin llegar a ser explosivo. En caso de incendio, no debe utilizarse agua para su combate, recomendándose otros métodos. Al igual que todos los ácidos, tanto en bajas concentraciones (10% P/P) cómo en altas concentraciones (ácido acético glacial 98% P/P), se deben tener precauciones en su manipuleo, generándose riesgos para la salud del personal según se trate en caso de: Ingestión - Dolor de garganta. - Vómito, diarrea. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 52 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación - Dolor abdominal. - Sensación de quemazón en el tracto digestivo. Inhalación - Dolor de garganta. - Sensación de quemazón. - Tos, dificultad respiratoria. Piel -Irritación. -Quemaduras cutáneas graves. Ojos -Irritación. -Visión borrosa. -Quemaduras profundas. ENVASE A fin de cumplir satisfactoriamente con las exigencias del mercado actual, el envase de alimentos debe ajustarse en forma óptima al producto a ser envasado. La función del envase no está limitada únicamente a la contención y protección del producto, sino también tiene como objetivo optimizar su uso; permitir un buen manipuleo y su identificación. Es el principal “vendedor” en las góndolas. Debido a su utilización industrial, nuestro producto (Ácido Acético de grado Alimenticio) desde el punto de vista del marketing, no es necesario que presente una apariencia vistosa o muy trabajada. No obstante, resulta esencial que el mismo garantice principalmente:  Seguridad durante el transporte - Buena resistencia y propiedades mecánicas (resistencia a la tracción, fricción, impacto, penetración etc.).  Facilidad para el transporte y almacenamiento  Una barrera adecuada frente a las radiaciones solares (UV y luz).  Impermeabilidad a la humedad, al agua, y a los gases.  Barrera eficaz contra los insectos.  Costo razonable.  No impartir malos aromas, o ser tóxico. A. Elección del envase primario Es por estas razones, que se eligió presentar el producto en bidones de abertura roscada de 20 kg de capacidad. Dicho envase posee paredes planas y base rectangular, a fin de mejorar su manipuleo y almacenamiento. Debido al riesgo presente durante el transporte, los envases presentarán un cierre Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 53 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación hermético desde el momento en que se envasen y se les colocará un capuchón protector a los orificios. Figura 2.4: Barril Base Rectangular de Polietileno, capacidad 20kg. Fuente: www.preciolandia.com El material constituyente a utilizar en estos envases que mejora las propiedades de moldeo será Polietileno de Alta densidad (PEAD), debido a sus propiedades mecánicas, de barrera y su bajo costo y fácil obtención en el mercado nacional. Este polímero es opaco con un alto grado de cristalización (desde 85 a 95%), una alta densidad (0,94 a 0,97 g/cm3) y una rigidez relativa de 6,6. Además, su bajo índice de fluidez y su alto punto de fusión (135°C), su resistencia a la penetración del agua, aún a 100°C, le confieren excepcionales propiedades físicas en relación al producto a almacenar. El método de envasado elegido ya tiene en cuenta la esterilidad propia del producto. Sin embargo, cabe destacar la necesidad de una correcta barrera frente al vapor de agua y humedad ambiente, ya que al estar en una concentración del 99%, el producto es muy higroscópico. En caso de penetración por parte del agua, puede darse el riesgo de un aumento de la temperatura interna o bien una degradación de las propiedades alimenticias del producto. B. Rotulación El rótulo aplicado a los envases está orientado para ofrecer información relevante y necesaria para la correcta manipulación del mismo. Al ser un producto de consumo directo por parte de la industria, el rotulado no posee orientación hacia el mercadeo del producto. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 54 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación Figura 2.5: Rótulo de envase. C. El envase y el medio ambiente Para evaluar el impacto ambiental del polietileno, hay que efectuar el análisis desde la extracción de las materias primas para su elaboración, hasta que se transforma en residuo (incluyendo su tratamiento). A esto se denomina “Análisis de la cuna a la tumba”. No solamente es, entonces, por ej., la energía y recursos dispensados en la fabricación y uso, sino lo que se gasta en su recuperación, reciclaje o disposición final. Es por ello, que los envases producidos por PEAD poseen una identificación que les acompaña y permite conocer el grado de reciclaje del mismo, en este caso, el polímero puede ser reciclado dos veces. Figura 2.6: Símbolo de grado de reciclaje. Fuente: www.wikipedia.com En nuestro país, el PEAD se fabrica a partir del gas natural, del cual se dispone de manera abundante en yacimientos aproximadamente siguiendo la línea de los Andes. El polietileno tiene un alto potencial de reciclaje. Normalmente dicho proceso consiste en:  Alimentación de fardos (normalmente automática con ayuda de cintas transportadoras y carretillas cargadoras).  Triado y clasificación (retirada de materiales extraños generalmente. manual sobre una cinta, y en la mayor parte de las ocasiones complementada con detección automática de metales y plásticos no deseados). Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 55 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco       Producción de Ácido Acético por fermentación Materias primas, envases y rotulación Molienda gruesa (reducción de tamaño hasta 15 mm con molino de cuchillas). Molienda fina (reducción de tamaño hasta 8 mm con molino de cuchillas). Limpieza: varias etapas de lavado y centrifugado. En esta etapa se logra separar al polietileno de otros materiales más densos que el agua como piedras, metales, otros plásticos (PET, PVC, PS, etc.). Se puede complementar con un lavado químico. Centrifugado para eliminación del agua de lavado. Inspección visual manual o automatizada. Almacenamiento en silo o salida a big-bag. La utilización de productos reciclados disminuye el consumo de energía, ahorrándose en combustibles fósiles, y se reduce el efecto invernadero. De no haber una mejor opción, se propone vender los envases vacíos al mercado de los envases reciclados, o bien ofrecerlos como elementos para ser molidos y reutilizados en otras aplicaciones plásticas que no poseen la necesidad de estar conformadas por plástico virgen. El principal problema es el gran espacio que ocuparán los bidones mientras esperan su destino final. CONCLUSIÓN Para obtener un producto de calidad, es indispensable la adecuada selección las materias primas y del envase, en cuanto a su rol de protección y transporte, así como en lo relativo a la presentación del producto. Se concluye que debe seguirse atentamente la situación del etanol como materia prima, ya que, si bien en los últimos años se ha percibido un fuerte crecimiento de la producción nacional, existe un gran reporte del extranjero. Las bacterias que se utilizarán serán del género A.aceti, que han sido utilizadas por años para la fermentación, previniendo una posible sobre oxidación en el proceso. Las mismas serán adquiridas de proveedores internacionales. El producto final será comercializado en envases de 20 kg de capacidad construido en base a polímero de PEAD, con el rotulado ya concebido. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 56 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta SECCIÓN 2 ESTUDIO TÉCNICO OPERATIVO  LOCALIZACIÓN ÓPTIMA DE LA PLANTA  PROCESO DE ELABORACIÓN  BALANCE DE MASA  CÁLCULO Y ADOPCIÓN DE EQUIPOS  EQUIPOS ACCESORIOS  SERVICIOS AUXILIARES  CONTROL DE CALIDAD  SEGURIDAD E HIGIENE Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 57 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta Página 58 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta OBJETIVOS  Determinar los diversos factores que influyen en la radicación de la empresa. Ponderar según su incidencia en el mercado y el producto, para concluir en la localización óptima de la planta  Enunciar las fases que involucra el proceso de producción, la metodología y los cambios que recibe la materia prima al convertirse en el producto elaborado.  Calcular los ingresos, egresos y retenciones de productos y materias primas, en cada una de las fases del proceso de elaboración, conformando el balance de masa de la operación.  Detallar todos los equipos involucrados en el proceso de elaboración y equipos accesorios. Las características intrínsecas de cada uno para cumplir con la fabricación deseada y la optimización del producto en cuestión.  Analizar y definir los servicios auxiliares que darán soporte al proceso, conformando su disposición y distribución dentro de la planta. Se detallan además los consumos de cada uno de ellos.  Pormenorizar qué controles fisicoquímicos se deben realizar a las materias primas y al producto elaborado, asegurando la calidad y características nutritivas y alimentarias.  Diseñar la estrategia que contenga las medidas necesarias para asegurar la seguridad y la higiene dentro de la planta. Evaluar qué impacto tendrá la instalación y funcionamiento de la planta en la sociedad y el medio ambiente. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 59 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta Página 60 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta CAPÍTULO 3: LOCALIZACIÓN ÓPTIMA DE LA PLANTA - - Introducción Localización óptima de la planta Método cualitativo por puntos Conclusión Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 61 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta Página 62 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta INTRODUCCIÓN En el siguiente capítulo se determinará la zona propicia para la localización de una planta destinada a la elaboración de ácido acético. Existen metodologías importantes al momento de determinar la instalación de dicha planta, debe tenerse en cuenta tanto la ubicación de las principales fuentes de materias primas, así como la locación de los principales compradores. En el ámbito de los proveedores de materia prima, podemos definir cómo crítico el acceso al alcohol etílico, el cual forma parte primordial del medio de producción, las platas destinadas a su producción se ubican en las provincias donde destaca la producción azucarera, de dónde se obtiene el producto deseado. Para analizar el acceso a principales compradores, consideraremos como índice de la actividad la cantidad de parques industriales y la cercanía a los centros de distribución de nuestro producto, el cual puede estimarse por la ubicación de las instalaciones del principal importador de ácido acético a nivel nacional, así como el principal proveedor del mismo a nivel nacional. Debido a las propiedades químicas de la materia prima, la posibilidad de transportar dicho producto a grandes distancias de su ubicación sin necesidad de cuidados especiales, puede considerarse más relevante para este estudio la cercanía a los posibles compradores, por lo tanto se centrará el análisis en las provincias de Buenos Aires, Santa Fe y Córdoba debido a la existencia de ambos proveedores exclusivamente en estas provincias. Luego de seleccionada la provincia, se investigará mediante el método de los puntos ponderados, la localización óptima para la planta. LOCALIZACION ÓPTIMA DE LA PLANTA Los factores más relevantes a tener en cuenta en la localización óptima de la planta son: distancia a los centros productores de materia prima, servicios auxiliares, cercanía a posibles compradores y red carretera. En cuanto al acceso a la materia prima, el 95 % de la producción nacional de alcohol etílico se concentra en Tucumán, Salta y Jujuy, mientras que el resto se encuentra en menor cantidad en las provincias de Santa Fe y Misiones. Analizando la cercanía a los compradores, el principal dato que resulta relevante es la ubicación de los centros de distribución de aquellas empresas que actualmente proveen en este producto en el mercado. A nivel de producción nacional, la firma ATANOR SA posee su planta en la ciudad de Río Tercero en la provincia de Córdoba, sin embargo, posee empresas responsables de la distribución en las diferentes zonas relevantes de nuestro país. A su vez, es interesante el analizar al principal comprador potencial del producto terminado en la planta, el cual en estos últimos años ha sido el principal importador de ácido acético, la firma INDAQUIM SA. La misma posee en el territorio nacional establecimientos distribuidores en las provincias de Buenos Aires (1 local comercial), Córdoba (2) y Santa Fe (1). Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 63 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta A- Provincia de Buenos Aires A.1- Centros industriales alimenticios La provincia de Buenos Aires cuenta con la mayor oferta de suelo industrial en parques, con más de 3.600 has disponibles -equivalente al 43% del total país (año 2.011), siendo dividido dicha provincia en cinco regiones productoras, Su actividad industrial representa algo menos de la mitad del valor de la producción del sector a nivel nacional y concentra el 44% de su ocupación. Las actividades de mayor relevancia son refinación de petróleo, sector automotor, productos medicinales y farmacéuticos, metalmecánica, productos lácteos e industria frigorífica. Sin embargo, no es posible conocer el porcentaje de firmas especializadas en la producción de alimentos, ya que muchos de los parques industriales no poseen estadísticas precisas sobre el tipo de actividad que se desarrolla. Figura 3.1: Mapa de los agrupamientos industriales en la provincia de Buenos Aires. Fuente: Subsecretaría de Industria, Comercio y Minería, Ministerio de la Producción de la Provincia de Buenos Aires. Consideraremos de importante relevancia la instalación de la firma INDAQUIM SA, ya que la misma permite suponer la proximidad a los centros de consumo de nuestro producto. Por lo mismo, reviste especial interés el conocer que la misma se encuentra instalada en la ciudad de Monte Grande dentro de Conurbano Bonaerense. A.2- Distancia a centro de materia prima Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 64 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta Consideraremos la distancia desde Capital Federal hasta la capital de las distintas zonas productoras, a fin de lograr un valor equivalente y válido entre las distintas posibilidades: - A San Miguel de Tucumán: 1.247 km. - A San Salvador de Jujuy: 1.512 km. - A Salta: 1.482 km. A.3- Transporte Investigando en sitios de internet, tanto nacionales como provinciales, es posible afirmar que las condiciones para el transporte de productos en el interior de la provincia son buenas. Se poseen bastas interconexiones entre los distintos distritos y la capital, ya sea mediante autopistas, autovías, rutas y sistemas férreos que logran un flujo periódico de materiales hasta y desde el NOA. B- Provincia de Córdoba B.1- Centros industriales alimenticios En Córdoba existe un importante número de zonas industriales habilitadas y en proyección. En cuanto la distribución de las zonas industriales en el territorio de la provincia de Córdoba, el siguiente mapa muestra la distribución de parques y áreas industriales (finalizados, en construcción y proyectados) a nivel departamental. Figura 3.2: Mapa de distribución porcentual de terreno destinado para instalación industrial en la Provincia de Córdoba. Fuente: IERAL año 2011. Si se considera la superficie que ocupan actualmente (año 2.015) los parques y áreas finalizadas, los Departamentos de San Justo (184 has), Tercero Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 65 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta arriba (71 has) y Juárez Celman (70 has) son los de mayor superficie. Sin embargo, si se tiene en cuenta también los parques y áreas en construcción, cobra mayor relevancia el Departamento General San Martín, el cual se ubica en segundo lugar sólo por debajo de San Justo. Por último, los Departamentos con mayor proyección en términos de superficies destinadas a parques y áreas industriales son San Justo (350 has.) y Capital (300 has.). Si se toman en cuenta las instalaciones de la firma INDAQUIM SA, existen dos distribuidores de la misma en las localidades de Villa María y en San Francisco. En ambos casos la empresa posee depósitos con capacidad de transporte propio de materiales, denotando la importancia que posee en esta región el consumo de ácido acético. Además, la empresa ATANOR SA posee en la provincia un importante centro de producción de ácido acético en la ciudad de Río Tercero. B.2- Distancia a centro de materia prima Consideraremos la distancia desde Córdoba Capital hasta la capital de las distintas zonas productoras, a fin de lograr un valor equivalente y válido entre las distintas posibilidades: - A San Miguel de Tucumán: 555 km. - A San Salvador de Jujuy: 892 km. - A Salta: 861 km. B.3- Transporte Luego de consultar mediante diferentes fuentes, tanto nacionales como provinciales, es posible definir que el estado de las rutas en la provincia es bueno, existen varias autovías construidas y en proyección, sin embargo, cabe destacar que existen problemas de congestionamiento en la ruta nacional 19, una arteria importante para el movimiento de productos. El estado de las vías férreas es bueno y existen líneas de trenes que viajan con frecuencia al NOA. C- Provincia de Santa Fe C.1- Centros industriales alimenticios En la provincia existen 38 parques, áreas y zonas de promoción industrial, siendo 6 parques industriales los más relevantes en producción industrial, estos se encuentran localizados en las ciudades de Sauce Viejo, Reconquista, Rafaela, Alvear, Venado Tuerto y Avellaneda. Las áreas industriales con nivel de infraestructura menor que los parques industriales, pero de relevancia en cuanto a su nivel de producción se encuentran en San Lorenzo, Las Toscas, Villa Ocampo, Las Parejas, Sunchales y Carcaraña. Numerosas industrias alimenticias y metalmecánicas se encuentran en la región capital de la provincia y sobre el río Paraná. También hay industrias procesadoras de aceite vegetal, y representan al 53% de la capacidad de molienda del país. La industria láctea es la 1º a nivel nacional, ya que produce el 35% del total del país. En la provincia están radicadas 3 de las 5 empresas más importantes del país. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 66 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta Figura 3.3: Parques y áreas industriales actuales y propuestas en la Provincia de Santa Fe año 2015. Fuente: Gobierno de la Provincia de Santa Fe En la provincia de Santa Fe, se encuentra radicado otros de los centros de distribución de la firma INDAQUIM SA, se encuentra en la ciudad de Santa Fe de la Vera Cruz. C.2- Distancia a centro de materia prima Consideraremos la distancia desde Santa Fe de la Vera Cruz hasta la capital de las distintas zonas productoras, a fin de lograr un valor equivalente y válido entre las distintas posibilidades: - A San Miguel de Tucumán: 770 km. - A San Salvador de Jujuy: 1.054 km. - A Salta: 1.024 km. C.3- Transporte Luego de consultar mediante diferentes fuentes, tanto nacionales como provinciales, es posible definir que el estado de las rutas en la provincia es bueno, siendo de gran importancia la existencia de autopistas y autovías entre los principales centros de producción con las provincias de Córdoba, Entre Ríos y Buenos Aires. El estado de las vías férreas es bueno y existen líneas de trenes que viajan con frecuencia al NOA. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 67 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta MÉTODO CUALITATIVO POR PUNTOS Se consideran una serie de factores que se consideran relevantes para la localización, lo que permite conducir una comparación cuantitativa de las diferentes provincias. Los factores seleccionados y los valores asignados se especifican en la siguiente tabla: Tabla 3.1 Factores de instalación ponderados. 1. Cercanía de los centros de consumo 0,30 2. Disponibilidad de materia prima 0,20 3. Infraestructura industrial 0,15 4. Estímulos fiscales 0,05 5. Nivel escolar de la mano de obra 0,20 6. Servicios auxiliares 0,10 A la disponibilidad de materias primas y cercanía con centros de consumo se les asigna un valor elevado debido a que son factores de elevada importancia en cuanto a los costos de su transporte. El nivel escolar de la mano de obra debe es considerado tan importante como la disponibilidad de materia prima, ya que los mismos deberán operar maquinaria de cierta complejidad tecnológica y es necesario un nivel específico de preparación técnica. Tabla 3.2 Estudio de factores ponderados entre las diferentes provincias Calificación Calificación ponderada Factor Valor Buenos Santa Buenos Santa Córdoba Córdoba Aires Fe Aires Fe 1 0,3 10 9 8 3 2,7 2,4 2 0,2 8 10 9 1,6 2 1,8 3 0,15 9 9 8 1,35 1,35 1,2 4 0,05 9 9 8 0,45 0,45 0,4 5 0,20 10 10 10 2 2 2 6 0,10 8 9 9 0,8 0,9 0,9 Total 1 54 56 52 9,2 9,4 8,7 De la tabla anterior, podemos apreciar la cercanía en cuanto a factores ponderados entre las distintas posibilidades, sin embargo la provincia de Córdoba es la más apropiada para la ubicación de la planta. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 68 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta Consideramos a la ciudad de San Francisco, en el departamento San Justo cómo la opción más atractiva para la instalación de nuestra planta debido a las características que a continuación se detallan. San Francisco cuenta con un Parque Industrial avanzado, el cual ofrece a las empresas radicadas la totalidad de los servicios auxiliares (agua, desagües cloacales para tratamiento de efluentes, pavimento, energía eléctrica, telecomunicaciones, gas natural, y toma de agua contra incendios instaladas, zona de seguridad ecológica, naves industriales disponibles, servicios de vigilancia permanente, área de servicios comunes, salones de exposición, comunicación con empresas en el extranjero mediante teleconferencias, servicios bancarios, etc.). Posee acceso directo a dos rutas nacionales de gran importancia estratégica y logística, las rutas N°19 y N°158 y acceso a instalaciones ferroviarias. Comunicaciones con los directivos del Parque Industrial de San Francisco, nos han permitido conocer los distintos tipos de beneficios e incentivos hacia las empresas que quieran radicarse en su interior, el mismo concede a las empresas radicadas beneficios impositivos, tributarios, operativos y laborales que repercuten directamente en la minimización del costo de producción y comercialización. Además, la radicación de varias instituciones universitarias y terciarios especializados, hace que San Francisco sea una ciudad propicia para el emprendimiento. Vale destacar que en esta ciudad se encuentra en una región donde confluyen varias empresas productoras de alimentos elaborados, las cuales son un atractivo importante al momento de promocionar nuestro producto. De esta manera se puede definir la instalación de la planta en un mapa a nivel nacional. El mismo se detalla a continuación: Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 69 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta Figura 3.4: Localización final de la empresa en Argentina. Fuente: www.constantinisa.com, empresa Constantini SA. De igual manera, puede definirse la posición de la planta dentro del plano del Parque Industrial, teniendo en cuenta la posición del lote disponible para su radicación (propiedad de uno de los socios), el mismo se marca con un rectángulo azul. Figura 3.5: Localización final de la empresa dentro del Parque Industrial San Francisco. Fuente: www.sanfranciscodigital.com.ar El predio industrial disponible para el proyecto cuenta con una superficie total de 1.777,63 m2, siendo sus dimensiones 49,16 x 36,16 m. Este lote, denominado Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 70 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta lote N° 97 se encuentra limitado al Norte por la avenida Santiago Pampiglione dónde se encontrará la entra principal a la planta siendo su número de domicilio el 4750. Al Este la calle Miguel Ángel Capra lo limita, al Sur por lote N° 99 ocupado por la firma Ferretera Norte SRL y al Oeste el lote N° 98 ocupado por la firma Clearpack SA. CONCLUSIÓN Luego de analizar todas las variables tomadas en consideración, así como las diferentes fuentes de información, se establece que el lugar más propicio para la instalación de la empresa es en la ciudad de San Francisco, en la Provincia de Córdoba . Para ello se dispondrá de un lote dentro del predio del Parque Industrial San Francisco limitado por la avenida Santiago Pampiglione al Norte, la calle Miguel Angel Capra al este, el lote N°99 al Sur y el Lote N°98 al Oeste. La entrada a la planta se encontrará sobre la avenida Santiago Pampiglione con número 4750. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 71 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación Localización de la Planta Página 72 UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma Controló Escala 1:100.000 Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Fecha Ubicación regional: Ubicación de la ciudad de San Francisco en Córdoba Producción de Ácido acético por fermentación 10/3/2017 Lámina Nº 1 UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma Controló Escala 1:50.000 Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Producción de Ácido acético por fermentación Fecha Ubicación local del Parque Industrial San Francisco 10/03/2017 Lámina Nº 2 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Proceso de elaboración CAPÍTULO 4: PROCESO DE ELABORACION - Introducción Proceso productivo Conclusión Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 79 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación Proceso de elaboración Página 80 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Proceso de elaboración INTRODUCCIÓN En el presente capítulo se detallará el proceso productivo del ácido acético grado alimentario. La producción de ácido acético se traduce en una serie de tareas complejas, que deben comprenderse para la puesta al punto de los procesos. La materia prima a partir de la cual las bacterias actuarán para producir la fermentación acetoacética será alcohol etílico comercial (95º). A elevadas concentraciones, el etanol produciría la desnaturalización de las proteínas del Acetobacter aceti, asimismo podría tener cierta acción bacteriostática al inhibir la producción de metabolitos esenciales para la división celular rápida. Es por ello que, las primeras etapas serían un control de la concentración de la materia prima (etanol) y una dilución hasta una concentración adecuada para las bacterias (no debe excederse de aprox. 12 %). La solución escogida es realizar una disolución al 8 % de etanol y 4 % ácido acético. Este último tiene la función de enriquecer la solución, al mismo tiempo actuando como inoculo selectivo, permitiendo sólo el crecimiento de un grupo de organismos. Posteriormente, pasaremos a la producción de ácido acético propiamente dicha, en tanque sumergido, con inyección de oxígeno. Éste es el método oxidativo más rápido que se conoce, el cual permite alcanzar concentraciones de hasta 12 % en 24 h. A continuación, el líquido se filtra gracias a la microfiltración tangencial. Dicho sistema sirve al mismo tiempo para la clarificación y la esterilización en frio del producto, logrando así en una única etapa la serie de operaciones utilizadas habitualmente: pasteurización, sedimentación, agregado de clarificantes y filtración. Las etapas finales son un control de la concentración y el envasado en bidones de 20 kg. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 81 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Proceso de elaboración PROCESO PRODUCTIVO A. Recepción y almacenamiento de materias primas A nivel del etanol, el mismo se adquiere con una concentración de 95% P/P y se almacenan en tanques de acero inoxidable. El acero, con una alta resistencia a la corrosión, ha reemplazado a otros materiales en la industria alimenticia, y permite una fácil y mejor limpieza. Los recipientes conteniendo alcohol etílico especialmente aislado de fuentes de calor y protegido de la corriente eléctrica, ya que a elevadas concentraciones una pequeña chispa son suficientes para producir un incendio. Por el lado del A.aceti, se importan cultivos liofilizados, los cuales pueden sencillamente conservarse en un refrigerador corriente, entre 2 y 8 ºC. La calidad de los cultivos es esencial, por ello es que se ha decidido comprarlo a la Colección Americana de Tipos de Cultivos (por sus siglas en inglés ATCC) “American Type Culture Collection”, Estados Unidos, el cual abastece organismos e industrias farmacéuticas y alimenticias, entre otros, alrededor del mundo. El organismo también certifica normas ISO 9001:2008. No obstante, el alcohol no contiene los nutrientes que posee, por ejemplo, el vino, por lo cual deben añadirse los mismos a fin de que tenga lugar el desarrollo de las bacterias acéticas. La composición nutricional indicada, según indica Frings, marca alemana líder en producción de soluciones en el medio, estableció la composición de un medio sintético que contiene: 1 g/L de glucosa como fuente de carbono; 13 mg/L de pantotenato cálcico (vitamina B5); 100 mg/L de citrato cálcico; 100 mg/L de citrato potásico; fosfato biamónico 0,5 g/L; sulfato de magnesio 0,1 g/L; sulfato de manganeso 5 mg/L, y cloruro férrico 1 mg/L. Si bien muchos de estos reactivos se encuentran como fertilizantes en nuestro país, en venta en bolsas de PET de 1 a 5 kg, se desconoce la calidad y pureza en su utilización como producto alimentario. Es por ello que se elige comprar el producto Acetozym DS Frings, en envases de 25 kg, que certifica ISO 9001 y HACCP, con un envase que garantiza la estabilidad en el almacenamiento frente a la humedad, oxígeno y el amarronamiento de los nutrientes, factor de alta relevancia teniendo en cuenta el destino como conservante del ácido acético. Este producto también facilitará el cálculo y la preparación del medio dónde va a efectuarse la fermentación. En la recepción de la materia prima, se hace un control de calidad del alcohol, a nivel visual (para verificar la presencia de contaminantes físicos, insectos, etc.) y un control de concentración, por medio del uso de alcoholímetro. Se clasifican los lotes al momento de la compra y se realizan seguimientos, que serán descriptos en capítulos posteriores. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 82 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Proceso de elaboración B. Dilución del etanol y preparación del inóculo selectivo Luego de realizarse el control de concentración de la materia prima, y, a fin de que sea un medio apto para la actividad de las bacterias acetoacéticas, debe diluirse el alcohol a una concentración inferior a 15 % P/P. El riesgo principal es que a mayores concentraciones, etanol produciría la desnaturalización de las proteínas del A.aceti. En el presente proyecto, la solución escogida es generar una solución etanol 8 % P/P y ácido acético 4 % P/P. El ácido acético tendrá como objetivo enriquecer el medio y como cultivo selectivo, permitiendo sólo el crecimiento de un grupo de microorganismos, dentro de los cuales se encuentra el grupo Acetobacter. La dilución se realiza en un tanque con agitador de tipo batch, para garantizar una buena mezcla. Se realiza la mezcla en el tanque de acuerdo a la concentración obtenida del alcohol de recepción. El transporte de los fluidos, el etanol y el ácido acético concentrado, hacia el tanque de dilución, es impulsado por medio de bombas centrífugas y el volumen requerido es determinado por caudalímetros. Dicha solución va a alimentar el bioreactor en sus ciclos de carga, como se verá en el proceso siguiente. Al mismo tiempo, un operador va a adicionar la cantidad necesaria de nutrientes (luego de la pesada) a través de un cono de recepción, que va a mezclarse junto a la solución. Debe tenerse presente que el ácido acético y sus vapores son altamente corrosivos, por lo que deben elegirse apropiadamente los equipos y materiales (incluyendo bombas y tuberías) apropiados. En los capítulos posteriores se analizarán los cálculos pertinentes al cálculo de masa y la adopción de equipos. C. Fermentación oxidativa en tanque sumergido La fermentación oxidativa es la primera etapa en la obtención de ácido acético propiamente dicho. Es la etapa clave en el proceso, y se lleva a cabo en tanque sumergido, el cual es mucho más rápido que la forma tradicional, pasando de semanas a 22-26 h de proceso, con un rendimiento mayor a los sistemas de fermentación superficial (de alrededor de 94 %), y que permite lograr la acetificación de iguales volúmenes de alcohol en mucho menor volumen de instalación, con el consiguiente ahorro de espacio. Se entiende por fermentación sumergida aquella en la que no se utiliza material poroso como soporte, sino que se hacen circular pequeñas burbujas de aire a través de la biomasa, favoreciendo así favorece el proceso fermentativo. El tanque se llena con el sustrato alcohólico, y se introduce posteriormente una fuerte corriente de aire. El fundamento es la presencia de cultivo sumergido Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 83 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Proceso de elaboración en el seno del líquido a acetificar, que se satura constantemente de pequeñas burbujas de aire. Para la obtención de los resultados deseados, deben estudiarse ciertos aspectos críticos: - Densidad de la población Temperatura del proceso Concentración de etanol Concentración de oxígeno disuelto C. 1 – Densidad de la población La población va a ser consecuencia de su velocidad de crecimiento específico, que depende a su vez de las condiciones del proceso, especialmente de la concentración de oxígeno y de la composición del medio. A nivel industrial, la especie más frecuente es la A.aceti, elegida se por su menor tendencia hacia la sobreoxidación, es decir, a la oxidación el ácido acético hasta su conversión en CO2 y agua. Es por ello que los esfuerzos y los controles se han de dirigir necesariamente a evitar condiciones nocivas para los microorganismos. C. 2 – Temperatura del proceso La bacteria acética es viable entre 28 ºC a 33 ºC, pero la velocidad de fermentación varía en función de la temperatura. La temperatura de la fermentación debe estar comprendida dentro del intervalo 30-31ºC que es la óptima para un mejor rendimiento. La oxidación de etanol ácido acético es una reacción exotérmica, y debe ser controlada: un aumento en la temperatura conlleva pérdidas de alcohol y productos volátiles y, en menor cantidad, de ácido acético; asimismo pudiendo llegar a reducir la población bacteriana. El efecto nocivo de un sobrecalentamiento puede percibirse a través de un descenso de la velocidad de producción de ácido, dando lugar a ciclos de producción cada vez más largos y a mayores concentraciones de oxígeno disuelto como consecuencia de la menor demanda de oxígeno (DBO). Asimismo, la temperatura óptima del proceso depende especialmente de la composición de la materia prima empleada: la fermentación de substratos alcohólicos de elevada concentración requiere el empleo de temperaturas de fermentación más bajas. El control de temperatura durante el proceso se realiza por medio de un intercambiador de calor exterior o interior, refrigerado con agua. La entrada de aire ocurre por succión, como consecuencia de la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 84 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Proceso de elaboración Un ejemplo de reactor sumergido sería el siguiente: Figura 4.1: Reactor sumergido con intercambiador interno. Fuente: fr.scribd.com/doc/13167007/Fermentaciones-aerobicas-especiales C. 3 – Concentración de etanol El etanol no debe llegar agotarse totalmente, ya que la consecuencia sería la extinción de la biomasa y pérdida del cultivo. En este tipo de sistema de producción de ácido acético, se suele llevar a cabo la acetificación en forma discontinua, alternando ciclos de descarga y carga. El efecto de la concentración de etanol sobre la fermentación acética se ha de considerar bajo distintos aspectos y en función de las distintas fases de producción. En la fase inicial del ciclo de producción, o en las fases de “carga”, se puede presentar el efecto nocivo de un cambio brusco en la concentración de etanol en zonas localizadas del fermentador, si la mezcla del líquido de reposición no es prácticamente instantánea. El cultivo soporta bien concentraciones tan bajas de etanol cuando la concentración de ácido acético es del orden de 10 % (es decir, una concentración total de 10,2 %). Vale en este punto hacer una acotación sobre la reacción de sobreoxidación. Dicha reacción, que convierte el ácido acético en dióxido de carbono y agua, se da especialmente en condiciones de baja concentración de etanol y se manifiesta con mayor velocidad cuanto menor sea la concentración total del medio de cultivo. C. 4 – Concentración del oxígeno disuelto El proceso de fermentación acética se caracteriza por su elevado consumo de oxígeno. Por otra parte, las bacterias acéticas son extraordinariamente sensibles a bajas concentraciones de oxígeno, ante las cuales no se limitan a Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 85 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Proceso de elaboración reducir su metabolismo sino que llegan a su destrucción. El porcentaje de bacterias dañadas es más elevado cuanto mayor sea la concentración de ácido acético, por lo que el daño sería más grave a medida que avance el proceso. El efecto letal de la falta de oxígeno sobre las bacterias se atribuye a la acumulación de acetaldehído (CH3-CHO), producto de la oxidación incompleta del etanol (C2H5-OH). Por el otro lado, un elevado suministro de aire puede causar el fenómeno de sobreoxidación (la cual ha sido mencionada anteriormente) y el arrastre y pérdida componentes volátiles, etanol y ácido acético. Los ciclos de carga y descarga del fermentador se realizarán, una vez por día, descargando aproximadamente el 50 % del volumen del líquido, que se repone con nueva materia prima suministrándole sustrato a las bacterias. Por lo dicho y analizado anteriormente, es de fundamental importancia para garantizar el proceso controles automáticos de temperatura y de la aireación, y periódicos de la concentración de etanol, así como los ciclos de carga y descarga; equipamiento que se evaluará más adelante. Finalmente, con el fin de poder determinar un rendimiento de la etapa, se hace un control de concentración a la salida del fermentador. D - Microfiltración En el caso más general de vinagres alimentarios, tienen lugar dos filtraciones sucesivas, a fin de separar definitivamente todas las impurezas del vinagre: una filtración de desbaste (para la separación de partículas gruesas) y luego una filtración de profundidad. Sobre todo en lo relativo al vinagre de alcohol (donde no hay restos de partículas gruesas a ser eliminadas, como el hollejo de la uva o cáscaras de frutas), existen equipos de filtración tangencial que permiten separar microorganismos del fluido. La solución propuesta corresponde a la filtración con flujo transversal, es decir a los filtros de membrana. La filtración tangencial es una técnica de separación de partículas y microorganismos extremadamente finos, así que moléculas disueltas en fluidos, en la misma el flujo circula de forma paralela a la membrana, y una parte de la alimentación pasa a través, allí las moléculas más grandes que los poros de la membrana se retienen en la superficie. El permeado se recircula varias veces, y esto permite obtener el producto en la calidad deseada, mientras que en la salida es obtenido un producto concentrado. La microfiltración cubre rangos de partículas desde 0,5 µm hasta 10 µm. Este proceso se utiliza, entre otros, para la esterilización a frío de bebidas y productos farmacéuticos; separación de microorganismos de cervezas y vinos; tratamiento de efluentes y separación de emulsiones aceite/agua. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 86 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Proceso de elaboración El sistema funciona con una membrana, que posee una capa de fluido estabilizante para favorecer la separación, que puede llevar celulosa o carbón activo, dependiendo de la composición del líquido-sólido a tratar. A medida que la filtración avanza, las partículas van bloqueando parcialmente los poros, dando lugar a una reducción de tamaño. La filtración se detiene cuando el flujo cae debajo de un nivel predeterminado. El estabilizante y los sólidos, las bacterias acetoacéticas, son secadas y retirados automáticamente de la membrana. El fluido estabilizante es regenerado para una nueva filtración. E – Envasado El ácido acético es transportado vía tubos a la envasadora. Los bidones son en polietileno, de base Rectangular y capacidad 20 kg, como se había mencionado en el capítulo 2. Los bidones son llenados mediante una envasadora semiautomática, cuyas válvulas de llenado no deben entrar en contacto con los bidones, a fin de evitar contaminaciones. Una vez llenos, los bidones son transportados con autoelevadores al depósito para expedición. CONCLUSIÓN El proceso de fabricación de ácido acético como conservante alimentario posee etapas complejas, que deben dominarse técnicamente con el fin de obtener un producto de la calidad requerida. Si bien cada una de las etapas tiene su influencia en el resultado final, desde las condiciones de almacenamiento, hasta el envasado final, hay que hacer especial hincapié en el correcto control y mejoramiento continuo de los procesos de fermentación, para obtener un conservante de altos estándares técnicos, reduciendo al mínimo posible los defectos de calidad en el tiempo. Para el éxito de la empresa, es indispensable contar con personal formado y la tecnología adecuada. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 87 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación Proceso de elaboración Página 88 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa CAPITULO 5: BALANCE DE MASA - Introducción Balance de masa Conclusión Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 93 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa Página 94 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa INTRODUCCIÓN En el proceso de fabricación de ácido acético en tanto que conservante alimentario, existen múltiples variables y factores que influyen sobre el resultado final, más teniendo en cuenta que el núcleo de la fabricación es la fermentación, un proceso biológico. El presente estudio tomará en cuenta las operaciones unitarias más importantes y las que pueden estimarse mediante el cálculo. Al trabajar con microorganismos, existe un gran número de variables que, incluso intentando controlar y supervisar todos los parámetros, no basta para garantizar la homogeneidad y fiabilidad del proceso. Las variables significativas serán analizadas con un mayor nivel de detalle, mientras que otras variables serán aproximadas. BALANCE DE MASA En términos generales, puede verse el proceso como una separación, en donde entra el etanol Me y se obtienen el ácido acético a la concentración deseada, Ma (10 %) y la corriente P, que representa el total de las perdidas en la purificación del ácido acético; que incluye principalmente la biomasa filtrada y agua. La ventaja de la utilización del alcohol etílico con los minerales para alimentar el fermentador, es que se tiene una concentración conocida de los componentes, más certera que a partir de residuos vegetales (melaza), y permite tener una producción mejor controlada. En los capítulos previos se precisó el sistema de carga semicontínuo. La carga inicial contendrá etanol al 8 %. El vinagre que llega a obtenerse al final, es de una concentración de 10 % P/P en ácido acético. La fig. 5.1 representa el balance de masa General: Figura 5.1: Esquema del balance de masa global. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 95 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa A. Balance de masa general La expresión de dicho balance de masa esta dado entonces por: Me = Ma + P Ecuación 5.1 B. Balance de masa parcial Considerando entonces la relación, se deduce el balance de masa parcial Me xe = Ma xa + P xP Ecuación 5.2 Se estimó con anterioridad la cantidad de vinagre a producir por día en 1.973,4 kg. Teniendo en cuenta que cada ciclo dura 24 h, y que a cada ciclo se descarga aproximadamente un 50 %. Ma= 1.973 kg/d. Xa= 0,1 en ácido acético. C. Balance de masa de mezclado Las materias primas del proceso de producción del ácido acético deben ser mezcladas previas al ingreso al fermentador, a fin de evitar excesos de concentración de alcohol y, a su vez, asegurar la esterilidad del flujo de materiales ingresantes. Se debe tener en cuenta que el alcohol debe ingresar en una concentración de 8% P/P con relación al ingreso del agua y el ácido acético 10% P/P se debe pre-ingresar en una concentración del 4% P/P sobre el total de mezcla. Las cantidades a ingresar dependerán de las sucesivas transformaciones químicas que ocurren en el fermentador, estas cantidades serán calculadas en los sucesivos apartados dentro de este capítulo. Los nutrientes necesarios para suplir la demanda del crecimiento bacteriano serán agregados a la corriente de alimentación del fermentador previo al ingreso al mismo, a través de una boquilla dosificadora ya incorporada a la estructura del fermentador, es por ello que dicha variable no será considerada en este punto del proceso, pero si se tendrá en cuenta al momento de realizar el balance de masa del fermentador. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 96 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa W Aet MEZCLADORA Et Aa Figura 5.2: Esquema de mezclado de materias primas. Dónde: W=masa de agua para dilución; Aet= masa de alcohol etílico 95% P/P; Aa= masa de ácido acético 10% P/P; Et= masa de salida, solución alcohólica. Por lo tanto, se puede escribir el balance de masa en esta etapa cómo: W + Aet + Aa = Et A medida que se avance en la comprensión de estas variables durante el proceso productivo, se proseguirá a resolverlas. D. Balance de masa de la fermentación En el capítulo 1 de este proyecto; según el estudio de mercado, se determinó que la parte de mercado diaria (promedio) que la producción va a ocupar será de 789,3 t de ácido acético por año, durante todo el tiempo de implementación del proyecto. Lo que significa que, obteniendo un producto al final de la fermentación al 10 %, será necesario producir 1.973,4 kg de ácido acético con por día para suplirla. Según la bibliografía consultada procedente de la cátedra de biotecnología dictada en la UTN facultad regional San Francisco, será necesario agregar al caudal ingresante de alcohol etílico un inóculo de ácido acético 10% a fin de asegurar la correcta propagación de las bacterias acéticas, este agregado resulta inerte al proceso dentro del fermentador, pero se tomará en cuenta la cantidad extra presente al momento de calcular la producción final. El rendimiento típico en este proceso (según los datos obtenidos de la firma FRINGS SA) oscila entre 92 % a 94 %, en el presente proyecto, se toma un rendimiento promedio igual a η= 0,93, factor que determinará un incremento en el caudal final esperado a fin de garantizar la producción calculada en el capítulo 1. Antes de llegar al fermentador principal, hay varias etapas en laboratorio y de propagación con el fin de alcanzar una concentración de bacterias suficiente. D.1. Balance de masa en el laboratorio Como ha sido descrito en el capítulo 4 “Proceso de elaboración”, la fabricación de ácido acético comienza a partir de cepas puras, Acetobacter (Acetobacter Beijerinck) aceti (ATCC® 973™), conservadas en glicerol 50 % con medio YPM “Yeast Peptone Mannitol” (Levadura Peptona Manitol). Es a partir de este cultivo, el Cultivo de células de trabajo, que se iniciara el lote de producción. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 97 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa D.2. Balance de masa para el medio de cultivo Para la preparación del medio YPM, se suspenden 33 g del medio deshidratado en un litro de agua destilada (el medio está compuesto de 5 g/L de extracto de levadura, 3 g/L de peptona y 25 g/L de manitol). Se calienta con agitación constante hasta lograr la disolución completa. Todas las preparaciones de medio de cultivo en laboratorio se esterilizan en autoclave a 121 °C durante 15 minutos. En caso de utilización no inmediata, el medio debe conservarse en refrigerador a 5 ± 3 °C para evitar, entre otros; la desnaturalización de las proteínas. D.3. Balance de masa para la multiplicación del inóculo Según lo descripto en el capítulo anterior, se detallara a continuación el proceso de multiplicación y propagación. Para la revitalización del inóculo de trabajo, se toma 250 μL de un criotubo, para inocular un Erlenmeyer de 50 mL, con 50 mL de medio YPM. La incubación se lleva a cabo con agitación durante 24 h a 28 °C. Al cabo de 24 h, el número de células se habrá multiplicado por un factor de 100. El proceso se repetirá de manera similar hasta llegar al fermentador. Figura 5.3: Balance de masa de la primera etapa de laboratorio Primera etapa (24 h): 250 µ𝐿 𝑖𝑛ó𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑥 100 = 25 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑖𝑛ó𝑐𝑢𝑙𝑜 Concentración inicial de inóculo: 250 µ𝐿 𝑖𝑛ó𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑉 𝑥 100 % = 0,5 % 𝑑𝑒 𝑖𝑛ó𝑐𝑢𝑙𝑜 50 𝑚𝐿 𝑉 Concentración final de inóculo: 250 𝑥 100 µ𝐿 𝑖𝑛ó𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑉 𝑥 100 % = 50 % 𝑑𝑒 𝑖ó𝑐𝑢𝑙𝑜 50 𝑚𝐿 𝑉 Segundo día (24 h): En el segundo día, el inóculo utilizado a partir de entonces para inocular Erlenmeyer de 250 mL, a una concentración de 10 % V/V, durante 24 h a 28 °C. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 98 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa Figura 5.4: Balance de masa de la segunda etapa de laboratorio. Concentración inicial de inóculo: 25𝑚𝐿 𝑥 100 𝑖𝑛ó𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑉 𝑥 100 % = 50 % 𝑑𝑒 𝑖𝑛ó𝑐𝑢𝑙𝑜 250 𝑚𝐿 𝑉 Concentración final de inóculo: 𝑉 25𝑚𝐿 𝑥 100 𝑖𝑛ó𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑥 100 % = 50 % 𝑑𝑒 𝑖𝑛ó𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑉 250 𝑚𝐿 D.4. Balance de masa en el reactor El bioreactor es alimentado de forma semicontinua, como se describió en el capítulo 4. El balance de masa calculado describe cada uno de los ciclos de descarga, en donde un 50 % del volumen total es evacuado. El crecimiento de las células obedece a la ley de conservación de la materia y la energía. Los átomos de C, O y N se consumen, sea para producir nuevas células o productos del metabolismo: Fuente de C + O2 + Fuente de N Biomasa + CO2 + H20 + Producto CwHxOyNz + a O2 + b HgOhNi c CHαOβNδ + d CO2 + e H2O + g CjHkOlNm En el caso del A.aceti; el factor limitante es el oxígeno. Las bacterias necesitan el oxígeno para convertir el substrato (etanol) en producto (ácido acético), así que para el desarrollo celular. Ambas están directamente relacionadas con el consumo de Oxigeno. El sustrato principal de carbono es el etanol, principal fuente de Carbono. En cada una de las cargas el etanol se encuentra al 8 % (80 g/L). C2H6O + a O2 + b NH3 Sustrato Amoniaco c CH 1,8O0,5N0,2 + d CO2 + e H2O + f C2H4O2 Biomasa Ac. Acético Se planteará a continuación, un sistema de ecuaciones para el cálculo de los coeficientes de la reacción. Carbono c + d + 2f = 2 Hidrogeno Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel 6 + 3b = 1,8c + 2e + 4f Página 99 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa Oxigeno 1 + 2a = 0,5c + 2d+ e + 2f Nitrógeno b = 0,2d Ante la presencia de etanol, Acetobacter continua a producir biomasa, pero la mayor parte de su metabolismo está destinada a la conversión de alcohol en ácido acético. Los rendimientos respectivos son, según “Bioprocess Engineering Principles” por Pauline M. Doran. Rendimiento en biomasa Y x⁄s = c. MW celulas MW sustrato = 0,14 g/g Donde “MW sustrato” es el peso molecular del etanol y “Mw células” el peso formula de la biomasa. El cual debe ser ajustado por la cantidad de células muertas dentro de la curva de crecimiento microbiano, tomándose cómo aproximado correcto un 5% del rendimiento en producto. Rendimiento en producto Y p⁄s = f. MW producto MW sustrato = 0,94 g/g Coeficiente c: Ya que Rendimiento en biomasa = 0,14, y MW de las células es aprox. 24,6 g/mol y para el etanol sustrato 46 g/mol. Entonces: c = 0,262 Coeficiente f: Ya que Rendimiento en producto = 0,94, y MW del ácido acético es 60 g/mol y para el etanol sustrato 46 g/mol. Entonces: f= 0,721 Conociendo los valores de los coeficientes C y F, puede resolverse el sistema de ecuaciones descrito anteriormente, obteniéndose: A = 1,290 B= 0,059 C = 0,262 D = 0,296 E = 1,410 F = 0,721 Así, la ecuación general del proceso queda definida de la siguiente manera: C2H6O + 1,29 O2 + 0,059 NH3 0,26 CH 1,8O0,5N0,2 + 0,30 CO2 + 1,41 H2O + 0,72 C2H4O2 E. Cálculo de los productos y reactivos Tomando como base la reacción general definida; se desarrollaran a continuación los balances de masa para cada uno de los sustratos y productos de la reacción general: Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 100 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa Figura 5.5: Balance de masa de productos en el reactor. Dónde: I= inoculo; O2 = oxigeno; N= Fuente de Nitrógeno en forma de amoniaco, NH3; Et= Alimentación etanol + ácido acético inicial + nutrientes; M1 = Ácido acético + biomasa + H2O; C2 = dióxido de carbono desprendido de la reacción. E.1. Relación para el etanol a aportar El etanol se calculara en base al ácido acético que es necesario producir para la etapa siguiente, filtración, M4 = 2.121,50 kg: XAM1 (Ácido acético en M1) = M4 * 0,10 XAM1 = 212,15 kg 1 kmol = 3,53 kmol 60 kg 212,15 kg ac acético x La relación estequiometria permite de calcular el etanol a aportar: 𝐄𝐭𝐚𝐧𝐨𝐥 = 3,53 kmol ac. acetico x 4,91 kmol etanol x 1 kmol etanol 0,72 kmol ac acetico = 𝟒, 𝟗𝟏 𝐤𝐦𝐨𝐥 46 kg = 𝟐𝟐𝟓, 𝟗𝟎 𝐤𝐠 𝐞𝐭𝐚𝐧𝐨𝐥 1 kmol E.2. Relación para la biomasa generada 0,262 kmol biomasa 𝐁𝐢𝐨𝐦𝐚𝐬𝐚 = 4,91 kmol etanol x = 𝟏, 𝟐𝟗 𝐤𝐦𝐨𝐥 1 kmol etanol 1,29 kmol biomasa x 24,6 kg = 𝟑𝟏, 𝟔𝟓 𝐤𝐠 1 kmol E.3. Relación para el dióxido de carbono desprendido 0,30 kmol CO2 𝐂𝐎𝟐 = 4,91 kmol etanol x = 𝟏, 𝟒𝟕 𝐤𝐦𝐨𝐥 1 kmol etanol 1,47 kmol CO2 x 44 kg = 𝟔𝟒, 𝟖𝟏 𝐤𝐠 1 kmol E.4. Relación para el agua formada 1,410 kmol H2 O = 𝟔, 𝟗𝟐 𝐤𝐦𝐨𝐥 𝐇𝟐 𝐎 = 4,91 kmol etanol x 1 kmol etanol Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 101 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa 6,92 kmol H2 Ox 18 kg = 𝟏𝟐𝟒, 𝟔𝟐 𝐤𝐠 1 kmol 6,33 kmol O2 x 32 kg = 𝟐𝟎𝟐, 𝟔𝟗 𝐤𝐠 1 kmol E.5. Relación para el oxígeno a aportar 1,290 kmol O2 = 𝟔, 𝟑𝟑 𝐤𝐦𝐨𝐥 𝐎𝟐 = 4,91 kmol etanol x 1 kmol etanol E.6. Relación de nitrógeno a aportar 0,059 kmol amoniaco 𝐍𝐇𝟑 = 4,91 kmol etanol x = 𝟎, 𝟐𝟗 𝐤𝐦𝐨𝐥 1 kmol etanol 0,29 mol NH3 x 132 kg = 𝟑𝟖, 𝟐𝟖 𝐤𝐠 1 kmol F. Balance de masa del mezclador previo al reactor El mezclador utilizado es de tipo semicontínuo. En este equipo, la masa que ingresa es mezclada y controlada, de manera que pueden considerarse la composición y temperatura constantes en todo momento. En el apartado anterior, se han calculado las cantidades que se forman en el reactor. En este apartado se calculará la solución final al proceso de mezclado, que deberá contener 8% de etanol, 4% de ácido acético y 88% de agua. Como se deben aportar 225,90 kg de etanol a cada ciclo de carga, la cantidad de solución a aportar al reactor es: 225,9 𝑘𝑔 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 𝑥 100 𝑘𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 = 2.823,75 𝑘𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝐸𝑡 8 𝑘𝑔 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 F.1. Balance de masa para el etanol ingresante 2.823,75 kg x 0,08 = Aet x 0,95 Aet = 237,79 kg Por lo tanto, la masa de la solución de etanol 95 % que se debe ingresar al mezclador es de 237,79 kg. F.2. Balance de masa para el ácido acético Todavía es necesario calcular la cantidad de ácido acético a ingresar para asegurar la correcta inoculación de la solución. El mismo se considerará de igual concentración que el obtenido en el proceso productivo. Aa = 2.823,75 kg x 0,04 Aa = 112,95 kg En consecuencia, la masa de la solución de ácido acético 10 % que se debe ingresar al mezclador es de 112,95 kg. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 102 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa F.3. Balance de masa para el agua 2.823,75 kg x 0,88 = 112,95 kg x 0,9 + 237,79 kg x 0,05 + W W= 2.371,36 kg La masa de agua que se debe ingresar a cada carga 2.371,36 kg. G. Balance de masa en el filtrado El sistema de filtración tangencial permite evitar el agregado de bentonitas o diatomeas para facilitar la purificación del ácido acético. Es una ventaja importante, ya que se evita el riesgo de su utilización, al respirar el polvo. La utilización de la filtración tangencial permite así de reemplazar el largo proceso de purificación tradicional del ácido, que incluye la decantación (operación que toma varios días), la filtración clarificadora y el agregado de coadyuvantes: La filtración tangencial permite de obtener un producto de calidad superior ya que elimina todas las impurezas que alteran su color y aroma. En el caso del ácido acético, ya que se trata de bacterias, un sistema de micro filtración es suficiente. La microfiltración permite de filtrar microorganismos de diámetro mayor a 0,1 µm , que permite de eliminar la totalidad de las bacterias. El esquema se simplificó a fines prácticos (sin representar las recirculaciones): Figura 5.6: Esquema de filtrado simplificado. M4 = F1 + R1 Cómo se ha definido en una primer instancia, el valor de final esperado de ácido acético es el calculado en el Capítulo 1 es 1.973,4 kg. A esta cantidad se suman 112,95 kg procedentes del agregado de ácido acético para inóculo, el cual será recuperado a posteriori para siguientes cargas, llevando el total teórico a 2.086,35 kg de producto. Estas cantidades están afectadas por el rendimiento del proceso, conformando el valor de ingreso (M4). M4 = Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel 2.234,45 kg Página 103 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Balance de Masa La cantidad total de ácido acético 10% que se posee cómo objetivo al final del filtrado, teniendo en cuenta el ácido acético agregado en un inicio, es F1. F1= 1.973,4 kg + 112,95 kg = 2.086,35 kg De esta manera, puede calcularse la cantidad de ácido acético que se pierde durante el filtrado en conjunto con la biomasa (R 1). R1 = M4 - F1 = 2.234,45 kg – 2.086,35 kg = 148,10 kg La cantidad de biomasa en el filtro debe ser igual a la generada en el reactor (31,65 kg), las pérdidas netas de solución en cada filtrado será: 148,10 kg – 31,65 kg = 116,45 kg G.1. Balance de masa parcial El balance de masa parcial para el ácido acético es: M4 x4= F1 XF1+ R1 XR1 2.234,45 kg 0,1 = 2.086,35 kg XF1 + 148,1 kg x 0,007 Dónde: X4 = concentración a la salida del fermentador = 0,10; XR1 = (1,076 kg biomasa / 148,1 kg) = 0,007. Por lo tanto, XF1 = concentración al final de la filtración = 0,106 CONCLUSIÓN Se concluye entonces que el proceso expuesto permite obtener un total de 1.973 kg/d de ácido acético con la concentración buscada, es decir, una concentración del 10%. Se observa un proceso complejo, pero con variables de proceso principales medibles, donde los resultados empíricos en torno a la calidad del producto deseada, será crucial para sus características comerciales. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 104   Alcohol Etílico 95% Agua de enfriado Ácido Acético Bacterias A.aceti Agua Aire = Nutrientes ●● 1   ●● 3 2 4 6 5 ●● Agua de enfriado Ácido acético alimenticio envasado Biomasa residual Q. We 6 5 Q. 4 3 2 1 Energía térmica Energía eléctrica Envasado Almacenamiento Filtración Fermentación Mezclado Almacenamiento UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma Controló Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Producción de Ácido acético por fermentación Fecha 10/3/2017 Escala DIAGRAMA DE FLUJO ESQUEMÁTICO SEGÚN DIN 7091 Lámina Nº 4 Provisión de Oxígeno Provisión de Agua de enfriamiento 4 5 6 8 7 Almacenado 3 8 7 6 5 4 3 2 1 1 Envasado Almacenamiento Filtración tangencial Almacenamiento Fermentación Mezclado Almacenamiento Almacenamiento 2 UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó Alcohol Etílico Agua Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma Controló Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Producción de Ácido acético por fermentación Fecha 10/3/2017 Escala DIAGRAMA CONSTRUCTIVO SEGÚN DIN 7092 Lámina Nº 5 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos CAPITULO 6: CÁLCULO Y ADOPCIÓN DE EQUIPOS - Introducción Listado de equipos principales Conclusión Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 107 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Página 108 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos INTRODUCCIÓN En el presente capítulo, se realizarán los cálculos específicos de cada equipo involucrado en el proceso de producción de Ácido Acético, para luego proceder a su adopción conociendo con certeza la dimensión de los mismos y cualidades de los mismos. Como criterio de adopción se seleccionarán aquellos equipos cuyas especificaciones sean lo más cercanas posible a las calculadas en el desarrollo del capítulo y con consideraciones particulares correspondientes al mercado actual, de manera de evitar gastos innecesarios y sobredimensionamiento excesivo de los mismos para la optimización del espacio y del consumo de recursos en planta LISTADO DE EQUIPOS PRINCIPALES En la siguiente tabla, se detallan los equipos empleados en el proceso y la cantidad de cada uno de ellos. Tabla 6.1: Listado de equipos necesarios en el proceso productivo Equipo Cantidad Depósito de Materia Prima 2 Mezclador 1 Fermentador 1 Depósito pre-filtrado 1 Filtro tangencial 1 Depósito pre-envasado 1 Llenadora 1 A. Depósito de Materia Prima A.1. Cálculo del diámetro del tanque Se dispondrá de tanques cilíndricos de acero inoxidable apto para procesos alimenticios. Es necesario calcular el diámetro del mismo en base a la fórmula de volumen, consideraremos el máximo volumen el requerido para el agua de mezclado, más un 5% cómo medida de seguridad. Según lo detallado en el capítulo 5, la masa de agua a emplear en el proceso es de 2.371,36 kg. La masa a emplear de alcohol etílico y de ácido acético es menor que la necesaria de agua. Debido a las condiciones de entrega de la materia prima alcohólica, el proveedor nacional (ATANOR SA) no vende en cantidades industriales menor a 2.000 kg por lote, por lo que será necesario calcular un depósito teniendo en cuenta esta condición. El ácido acético de esterilización se proveerá por distribuidor local, ayudando a evitar sobrecarga en la línea de proceso, por lo que su utilización se realiza a partir del proceso de mezclado, agregándose manualmente en el mismo. Por lo anteriormente detallado, el volumen que se calculara es el correspondiente para una masa 2.500 kg más el porcentaje de seguridad (5% extra en las dimensiones calculadas). Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 109 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Teniendo en cuenta la densidad del agua en las condiciones normales de temperatura y presión (CNTP) que es de 1.000 kg/m3, el volumen a tener en cuenta es de 2,50 m3. Según la fórmula para el cálculo de volumen de un cilindro: 𝑉𝑡 = 𝜋 𝑥 𝑟 2 𝑥 𝐻 Ecuación 6.1 Teniendo en cuenta que el tanque es aproximadamente igual a un cilindro, para calcular el diámetro del mismo se recurre a la fórmula de su volumen, 𝐻 3 considerando una relación, = En función del diámetro: 𝐷𝑡 1 𝑉𝑡 = 𝜋 𝑥 ( Por lo tanto, el diámetro será de: 𝐷𝑡3 Siendo su altura (H): 𝐷𝑡 2 ) 𝑥 3. 𝐷𝑡 2 2,50 𝑚3 𝑥 4 = 3𝑥𝜋 𝐷𝑡 = 1,02 𝑚 𝐻 = 3 𝑥 𝐷𝑡 = 3 𝑥 1,02𝑚 𝐻 = 3,06 𝑚 Por lo tanto, las medidas más el sobredimensionamiento de seguridad del 5% son: 𝐷𝑡 = 𝟏, 𝟎𝟕 𝒎 𝐻 = 𝟑, 𝟐𝟏 𝒎 A.2. Adopción de equipo Con las dimensiones establecidas, se adoptarán 2 tanques de acero inoxidable AISI 304/316 L con un volumen de 2,5 m3 proveídos por la firma FRUSSO radicada en la ciudad de San Francisco. Figura 6.1: Tanques de acero inoxidable marca FRUSSO Fuente: www.frusso.com Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 110 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos A.3 Resumen de las características del equipo  Marca: FRUSSO.  Modelo: Tanques de proceso, construidos a pedido de cliente.  Cantidad: 2 Tanques idénticos.  Alto: 3,21 m.  Diámetro: 1,07 m.  Material de construcción: Acero inoxidable AISI 304/316 L.  Accesorios: Tapa superior con cierre mecánico Escalera de mantenimiento acoplada al lateral del tanque Válvula esférica de acople carga/descarga de bomba/cañería de ¾” en acero inoxidable, con posibilidad de automatismo. Patas de acero inoxidable, con altura a pedido de cliente B. Mezclador Este equipo realizará la mezcla de los tres componentes del fluido de alimentación al reactor en la etapa posterior, las corrientes de agua y alcohol etílico en sus proporciones preestablecidas a través de válvulas de control, mientras que el ácido acético para esterilización se añadirá en forma manual en la boca del mezclador. B.1 Propiedades de la mezcla B.1.1 Volumen de la mezcla Las cantidades de cada componente ya se han definido y son: Agua: 2.371,36 kg. Alcohol etílico: 237,79 kg. Ácido acético: 112,95 kg. En base a la fórmula de densidad podemos estimar el volumen final de la mezcla en las condiciones operativas. 𝑉𝑀 = 𝑚𝑎 𝑚𝑎𝑐 𝑚𝑎𝑒 + + 𝜌𝑎 𝜌𝑎𝑐 𝜌𝑎𝑒 Ecuación 6.2 Dónde: VM= volumen de la mezcla (m3); 𝑚𝑎 = masa de agua (kg); 𝜌𝑎 = densidad 𝑘𝑔 del agua (en CNTP) ( 3 ); 𝑚𝑎𝑐 = masa de ácido acético (kg); 𝜌𝑎𝑐 = densidad del 𝑚 𝑘𝑔 ); 𝑚𝑎𝑒 = 𝑚3 𝑘𝑔 CNTP) ( 3 ). 𝑚 ácido acético (en CNTP) ( de alcohol etílico (en masa de alcohol etílico (kg); 𝜌𝑎𝑒 = densidad Recordando que CNTP responde a Condiciones Normales de Temperatura y Presión, en las cuales la presión es de 103,325 Pa y la temperatura 20°C. Por lo tanto, el volumen de mezcla total será, 𝑉𝑀 = Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel 2.371,36 𝑘𝑔 237,79 𝑘𝑔 112,95 𝑘𝑔 + + 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑘𝑔 1.049 3 789 3 1.000 3 𝑚 𝑚 𝑚 𝑉𝑀 = 𝟐, 𝟕𝟒 𝒎𝟑 Página 111 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Siendo la solución principalmente agua, consideraremos tanto las propiedades de viscosidad cómo densidad de la misma. Por lo tanto: 𝑘𝑔 𝜌𝑀 = 𝜌𝑎 = 1000 3 𝑚 𝜇𝑀 = 𝜇𝑎 = 1𝑥10−3 𝑃𝑎 𝑠 B.2 Cálculo de las dimensiones del Tanque de Mezclado B.2.1 Cálculo del volumen y diámetro del tanque Teniendo en cuenta que el tanque de mezclado debe ser aproximadamente un cilindro, para calcular el diámetro del mismo se recurre a la fórmula de volumen del cilindro. Además, se considerará una relación de 1 entre el diámetro del mismo y su altura de acuerdo a la bibliografía consultada para dimensiones estándar. 𝑉𝑡 = 𝜋 . ( 𝐷𝑡 2 ) .𝐻 2 Siendo: 𝐷𝑡 = diámetro del tanque (m); 𝐻= altura del tanque (m). Sabiendo que el volumen de mezcla es de 2,74 m3, y que el tanque mezclador debe tener capacidad suficiente para contener y mezclar esta cantidad, se considerará al volumen del tanque un 5% mayor al volumen de mezcla, siendo entonces de 2,88 m3. Despejando el diámetro del tanque y reemplazando en la ecuación 6.6, se tiene: 3 4 . 2,88 𝑚3 3 4. 𝑉 𝑡 𝐷𝑡 = √ = 𝟏, 𝟓𝟒 𝒎 = √ 𝜋 𝜋 Es decir, que el diámetro del tanque por razones constructivas es de 1,6 m, tamaño estándar más cercano, igual a su altura total. B.2.2 Cálculo de la velocidad de flujo La velocidad de flujo se considera un factor de relevante para el diseño del mezclador, depende del área transversal de flujo, siendo la misma: 𝐴𝑙 = 𝜋 . 𝐷𝑡 . 𝐻 Ecuación 6.5 𝐴𝑙 = 𝜋 . 1,6 𝑚 . 1,6 𝑚 = 𝟖, 𝟎𝟒 𝒎𝟐 Con un volumen de mezcla de 2,88 m3, el caudal volumétrico diario en 21 h (dato generado a partir del consumo estimado para el reactor del paso siguiente) será de 3,41.10-5 m3/s. La velocidad de flujo estará definida por: 𝑣= 𝑄𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 𝐴𝑡 Ecuación 6.6 Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 112 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos 3 3,41𝑥10−5 𝑚 ⁄𝑠 𝑣= = 𝟒, 𝟐𝟒𝒙𝟏𝟎−𝟔 𝒎⁄𝒔 8,04 𝑚2 B.2.3 Selección del agitador y cálculo de dimensiones Los diseños de tanques agitados consisten en un fondo redondeado para eliminar las esquinas o regiones agudas en donde no penetrarían las corrientes de fluido en movimiento. El agitador va instalado sobre un eje suspendido, sostenido en la parte superior o lateral del tanque. El mismo es accionado por un motor, comúnmente conectado a este a través de una caja reductora de velocidad, por razones de durabilidad y eficiencia optaremos por este tipo de arreglos. El agitador puede ser de dos clases; aquellos que generan corrientes paralelas al eje del impulsor, llamados impulsores de flujo axial, y aquellos que generan corrientes en dirección radial o tangencial llamados impulsores de flujo radial. Figura 6.2: Esquema de mezclador estándar. Fuente: McCabe, W; Smith, J; Harriot, P; Operaciones Unitarias en Ingeniería Química; 7ª Edición. Cap. 9 - Agitación y mezcla de líquios. Sección II – Mecánica de fluidos. p.260 Existen en el mercado 3 tipos comunes de impulsores para fluidos, con principal enfoque en la viscosidad del fluido, hélices, turbinas e impulsores. Dada la baja viscosidad del fluido a mezclar, se utilizará un agitador del tipo turbina estándar con 6 hélices cuevas girando a altas velocidades, comprendidas entre 900 y 1.200 rpm, con orientación central respecto del tanque, impulsando al líquido radial y tangencialmente. Las corrientes que genera se desplazan hacia afuera hasta la pared del tanque y fluyen hacia arriba o abajo, generando corrientes turbulentas en todo el fluido. En el mercado se ofrecen un gran número de elecciones sobre el tipo y localización del agitador, las proporciones del tanque, el número y las proporciones de los deflectores, entre otros factores que afectan la velocidad y dirección de circulación del fluido, patrones de velocidad y consumo de potencia. Debido a esto, han sido establecidas una serie de proporciones típicas, que serán aplicadas a continuación. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 113 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Figura 6.3: Diagrama de proporciones de mezclador. Fuente: McCabe, W; Smith, J; Harriot, P; Operaciones Unitarias en Ingeniería Química; 7ª Edición. Cap. 9 - Agitación y mezcla de líquios. Sección II – Mecánica de fluidos. p.263. En base al diagrama presentado, es posible definir las siguientes relaciones generales para cualquier tipo de configuración: 1 𝐻 𝐽 1 𝐸 1 𝑊 1 𝐿 1 𝐷𝑎 = = 1 = = = = 3 𝐷𝑡 𝐷𝑡 𝐷𝑡 12 𝐷𝑡 3 𝐷𝑎 5 𝐷𝑎 4 Aplicando la condición ya definida del diámetro del tanque (D t) de 1,5 m , las dimensiones finales serán: 1 1 𝐷𝑎 = . 𝐷𝑡 = . 1,6 𝑚 = 𝟎, 𝟓𝟑 𝒎 3 3 𝐽= 𝐸= 1 1 . 𝐷𝑡 = . 1,6 𝑚 = 𝟎, 𝟏𝟑𝟑 𝒎 12 12 𝐿= 𝑊= 1 1 . 𝐷𝑡 = . 1,6 𝑚 = 𝟎, 𝟓𝟑 𝒎 3 3 1 1 . 𝐷𝑎 = . 0,53 𝑚 = 𝟎, 𝟏𝟑𝟐 𝒎 4 4 1 1 . 𝐷𝑎 = . 0,53 𝑚 = 𝟎, 𝟏𝟏 𝒎 5 5 B.2.4 Cálculo del Número de Reynolds Valor de relevancia para asegurar una correcta interacción de toda la masa de fluido. Según la teoría, NRe pequeños, significan flujo laminar, mientras que, por el contrario, números grandes indican un flujo turbulento. Consideraremos:  NRe< 2.000 el flujo laminar.  NRe> 4.000 el flujo turbulento. Valores intermedios indican un estado de transición del fluido, siendo necesario un posterior análisis para definir su estado: 𝑁𝑅𝑒 𝜌𝑀 . 𝐷𝑎2 . 𝑤 = 𝜇𝑀 Ecuación 6.7 Dónde: 𝑁𝑅𝑒 = número de Reynolds; 𝜌𝑀 = densidad de mezcla ( 𝑘𝑔 ); 𝑚3 𝐷𝑎 = diámetro de la paleta de mezclado (m); 𝑊= velocidad de mezclado (revoluciones por Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 114 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos minuto), fijado en 900 rpm para nuestro equipo; 𝜇𝑀 = viscosidad de la mezcla ( ). 𝑁𝑅𝑒 = 1.000 𝑘𝑔 2𝜋 𝑟𝑎𝑑 1 𝑚𝑖𝑛 . ( 0,53𝑚 )2 . (900 𝑟𝑝𝑚. . ) 1 𝑟𝑒𝑣 60 𝑠 𝑚3 = 𝟐𝟔, 𝟒 𝒙𝟏𝟎𝟔 𝑘𝑔 −3 1𝑥10 𝑚. 𝑠 𝑘𝑔 𝑚.𝑠 Por lo tanto, estamos frente a la presencia de un flujo turbulento. B.2.5 Cálculo de consumo de potencia Resulta de gran importancia en el diseño de tanques agitados calcular la potencia que se requiere para mover el impulsor. Para el cálculo de la misma, se recurrirá a la siguiente ecuación: 𝑃 = 𝑁𝑝 . 𝑛3 . 𝐷𝑎 5 . 𝜌𝑀 Ecuación 6.8 Dónde: P= es la potencia del agitador (W); 𝑁𝑝 = número de potencia, específico para cada arreglo de cabezal del agitador; 𝑛= velocidad de giro del mezclador (rad/s); 𝐷𝑎 = diámetro del agitador (m); 𝜌𝑀 = densidad de la mezcla (kg/m3). La velocidad de giro del agitador, se tomará de la ofrecida por el proveedor del equipo, variando entre 900 y 1.200 rpm. Sin embargo, según el informe realizado en la universidad de Zúrich de Ciencia Aplicada llamado “CFD for Characterizing Standard and Single-use Stirred Cell Culture Bioreactors” informa que a Números de Reynolds demasiado altos (cómo en este caso), las condiciones en las cuales se aplica la ecuación de cálculo del Número de Potencia con un Número de Reynolds elevado genera valores muy pequeños de potencia, siendo esto muy diferente al comportamiento real. A tal fin, y en base a las gráficas propias de dicho estudio, el valor del Número de Potencia a aplicar, en este caso, es de 3,33. Figura 6.4: Curvas de operación de distintos agitadores con Números de Reynolds elevados. Fuente: “CFD for Characterizing Standard and Single-use Stirred Cell Culture Bioreactors”, Stephan C. Kaiser, Christian Löffelholz, Sören Werner y Dieter Eibl, Universidad de Zúrich de Ciencia Aplicada (2011), Suiza. Página 107. Por lo que, resolviendo la ecuación 6.8: 𝑘𝑔 𝑃 = 3,33 . (6,283 𝑟𝑎𝑑⁄𝑠 )3 . (0,53 𝑚 )5 . 1000 ⁄ 3 𝑚 Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 115 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos 𝑃 = 25.810,44 W = 25,8 kW B.2.6 Cálculo del tiempo de mezclado En tanques de proceso son necesarios tiempos cortos de operación cuando se cuenta con turbinas, hélices o impulsores como sistema de agitación. El agitador produce una corriente de alta velocidad en su zona más próxima debido a la turbulencia generada. A medida que la corriente se modera, arrastrando otra porción de fluido y fluyendo a lo largo de la pared, la mezcla comienza a ser de índole radial, debido a que los grandes remolinos se rompen en otros más pequeños. El fluido completa un lazo de circulación y regresa al mezclador, donde ocurre de nuevo una mezcla vigorosa. Se supone una mezcla esencialmente completa (99%) si el contenido del tanque circulase alrededor de 5 lazos de circulación completos. Por lo tanto, el tiempo de mezclado puede predecirse a partir de las correlaciones para el flujo total producido por distintos impulsores. Para una mezcladora de hélice de 6 aspas curvas: 𝑄𝑡 = 0,75 . 𝑛 . 𝐷𝑎 3 . Ecuación 6.9 𝐷𝑡 𝐷𝑎 1,6 𝑚 𝟑 = 𝟎, 𝟗𝟎 𝒎 ⁄𝒔 𝑄𝑡 = 0,32 . (6,283 𝑟𝑎𝑑⁄𝑠). (0,53 𝑚)3 . 0,53 𝑚 Por lo que el tiempo de mezcla será: 𝑡𝑀 = 5 . 𝑉𝑡 𝑄𝑡 Ecuación 6.10 𝑡𝑀 = 5 . B.3 Adopción de equipo 2,88 𝑚3 = 𝟏𝟔, 𝟎𝟎 𝒔 3 0,90 𝑚 ⁄𝑠 De acuerdo a lo desarrollado, el equipo a adquirir debe tener las siguientes características: Volumen: 3 m3. Diámetro: 1,6 m. Altura: 1,6 m. Material del tanque y del agitador: Acero inoxidable AISI 304. Potencia del motor del agitador: 26,1 kW. El tanque mezclador más próximo a las especificaciones corresponde a la marca IKA, el agitador necesario se conoce por el modelo RK/RF 04 y se muestra a continuación. El proveedor a nivel nacional es Tradefin Industrias, con depósito y talleres en la localidad de San Isidro, provincia de Buenos Aires. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 116 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Figura 6.5: Mezclador tipo batch marca IKA Fuente: Catálogo interno facilitado por proveedor, www.tradefin.com.ar. C. Reactor/Acetificador En el siguiente se realizarán los cálculos correspondientes al equipo en el cual tendrá lugar la reacción entre la mezcla de alimentación y las bacterias A.aceti ya seleccionadas en anteriores capítulos. Inicialmente, se aplicará como base la estequiometria del crecimiento microbiano, la cual requiere conocer los rendimientos; los mismos se definen como la relación entre el producto obtenido y el sustrato consumido (alcohol etílico). El rendimiento celular se define como: 𝑌𝑋𝑆 = −𝑐. 𝑑𝑋 𝑑𝑆 Ecuación 6.11 Donde X y S representan, respectivamente, la concentración de producto y de sustrato, siendo c el coeficiente estequiométrico de la biomasa (en este caso 0,26, según Capítulo 5). A fin de simplificar los cálculos, se utilizan las razones de cambio en lugar de las derivadas puntuales en la práctica. 𝑌𝑋𝑆 = −𝑐 ∆𝑋 𝑀𝑟𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜 24,2 = −𝑐 = −0,26 = − 0,13 ∆𝑆 𝑀𝑟𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 46 Según la teoría, esta relación posee un valor de 0,13, relacionadas con los distintos ciclos de crecimiento bacteriano. Al analizar la bibliografía de consulta (Sanchis Fortea; Cuevas Badenes; Sanchis Arnau. “Enzimas del metabolismo del etanol: su posible contribución a la predisposición genética del alcoholismo”. Universidad de Valencia. España), el rendimiento real del proceso se acerca a un 73% del teórico, por lo que el valor a utilizar es de 0,10. Debe analizarse la ecuación de Monod a fin de conocer la cinética del proceso, la que relaciona la velocidad de crecimiento del microorganismo con la concentración del sustrato. 𝑆 𝑣 = 𝑣𝑚𝑎𝑥 . 𝐾𝑠 + 𝑆 Ecuación 6.12 Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 117 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Dónde: 𝑣=es la velocidad específica de crecimiento, que depende principalmente de la composición y concentración del medio de cultivo, presencia de inhibidores, temperatura y pH; S= concentración de sustrato limitante; 𝑣𝑚𝑎𝑥 =velocidad de crecimiento específica máxima; 𝐾𝑠 = constante de Monod. Según el valor de Ks, es posible que 𝑣 = 𝑣𝑚𝑎𝑥 . Las bacterias acéticas poseen en promedio valores de 𝑣𝑚𝑎𝑥 = 1,6x10-6 s-1 y un valor de Ks = 4,6x10-5 kg/m3. Estos datos han sido obtenido a partir del informe “Enzimas del metabolismo del etanol: su posible contribución a la predisposición genética del alcoholismo” de Sanchis Fortea; Cuevas Badenes; Sanchis Arnau de la Universidad de Valencia. Analizando los diferentes órdenes de magnitud de cada una de las variables, es posible arribar a la conclusión que en todos los casos la aproximación anteriormente planteada (dónde 𝑣 = 𝑣𝑚𝑎𝑥 ) es lo suficientemente precisa para el proceso. Definiremos 𝑞𝑠 cómo la velocidad de consumo del sustrato, en relación a las propiedades ya definidas: 𝑣 𝑣 𝑞𝑠 = = 0,10 𝑌𝑋𝑆 Ecuación 6.13 𝑞𝑠 = 1,6𝑥10−6 𝑠 −1 = 𝟏, 𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟓 𝒔−𝟏 0,10 C.1. Balance de energía del reactor Primeramente, se establecerá el balance de energía del caldo de fermentación; considerando carentes de importancia, cualquier cambio de calor sensible. Luego, a partir de dicho cálculo, se procederá a estimar las necesidades en agua de calefacción o de refrigeración, dado el caso. −∆Hrx − Mv. ∆Hv + Ws = q Ecuación 6.14 Dónde: -∆Hrx = variación de la entalpía por reacción; Mv.∆Hv = variación de la entalpia debido al intercambio de materia; Ws = trabajo ejercido sobre el sistema. El primer término (∆Hrx) puede calcularse a partir de las entalpias estándar de reacción de los reactivos y productos de la reacción. El calor generado por la reacción autocatalítica de crecimiento celular para reacciones aerobias, está relacionado con la demanda de oxígeno, mediante la siguiente ecuación: ∆Hrx = −115 kcal Q mol O2 0 Donde Q0 representa los moles de O2 consumidos por unidad de volumen y de tiempo en el fermentador (mol O 2 / m3·s). Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 118 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco ∆Hrx = −115 Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos kcal 1 mol O2 1000 g )x( ) x 202,43 kg O2 x( mol O2 1 kg 32,0 gO2 ∆Hrx = − 727.482 ∆Hrx = − 727.482 kcal d 1d kcal 4,187 kJ x x = 35,25 kJ/s 1 kcal 86400 s d La producción diaria de calor debida a la reacción es de -727.842 kcal. Respecto al trabajo ejercido sobre el sistema, consiste principalmente en el agitador. La energía disipada por volumen y tiempo (kW/m 3), se calcula en función a la potencia del motor elegido en función del cálculo efectuado anteriormente, que establece la potencia con aireación en de la eficiencia del sistema mecánico – eléctrico (0,936), y del volumen de reactor ( 25 m3). Ws = 15 hp x 1 1 1 kW x x 1,34 hp 0,936 25 m3 Ecuación 6.15 Ws = 𝟎, 𝟒𝟖𝐤𝐖/𝒎𝟑 − (−35,25 kJ kW ) − 0 + 0,48 3 = q 3 m s m 𝐪 = ( 𝟑𝟓, 𝟕𝟑 𝐤𝐉 ) 𝐦𝟑 𝐬 El signo positivo indica que se debe retirar el calor al sistema. La necesidad de refrigeración térmica será entonces: 𝐪 = ( 35,73 𝐤𝐉 kJ ) x 9,54m3 = 𝟑𝟒𝟎, 𝟖𝟔 3 𝐬 m s C.2. Clasificación de los reactores Los reactores pueden clasificarse según los siguientes criterios: Tipo de modelo de flujo (mezcla perfecta, flujo pistón, etc.). Número de fases en contacto (homogéneo, heterogéneo). Modo de operación (continuo, semi-continuo, discontinuo). Evolución en el tiempo (estacionario y no estacionario). Tipo de reacción química: (catalítica, bioquímica, esterificación, etc.). Para la elección del tipo de reactor se tienen en cuenta numerosos parámetros, desde la cinética de la reacción, relaciones termodinámicas presentes, necesidad de aireación y condiciones de carga y descarga propias. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 119 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Para este proceso, se ha adoptado un fermentador discontinuo, la misma responde a la necesidad de permitir la interacción suficiente entre las bacterias y el sustrato, la secuencia será carga – reacción – descarga parcial - carga. C.2.1. Características y funcionamiento general Un reactor tanque agitado discontinuo típico, consta de un tanque con un agitador, de un sistema integral de calefacción/refrigeración según se requiera, sistema de carga y descarga e instrumental de control correspondiente a la operación realizada. Su tamaño puede variar desde menos de 1 L (equipo de laboratorio) a más de 15.000 L. Generalmente se fabrican en acero, acero inoxidable, vidrio revestido de acero, vidrio o aleaciones. El calor generado en la reacción y la agitación se eliminará a través de una camisa por la que circulará agua refrigerada, las camisas de refrigeración externa son generalmente preferidas, ya que el tanque resulta más fácil de limpiar. La operación de las camisas puede ser definida por 3 parámetros: • Tiempo de respuesta para modificar su temperatura. • Homogeneidad de dicha temperatura. • Estabilidad de su temperatura. Un reactor tanque agitado discontinuo es un sistema cerrado, que funciona por cargas, en el que el modelo de flujo se acerca a la mezcla perfecta. En él se carga una cantidad de reactantes y se deja evolucionar con el tiempo, por lo que si sigue el modelo de flujo de mezcla perfecta la composición y temperatura en el sistema es uniforme pero variable con el tiempo. Figura 6.6: Esquema de un reactor estándar. Fuente: Simulador de Procesos, Wiki Estudiantil. Universidad Central de Ecuador. Quito. Ecuador (información en línea). C.3. Cálculo de dimensiones del reactor C.3.1 Cálculo del volumen del reactor Según la bibliografía consultada, el volumen del reactor puede calcularse de acuerdo a las características de la reacción que se llevará a cabo en su interior, por lo que queda definida la ecuación de forma general: 𝑑𝑛𝑎 𝑞𝑠 . 𝐶𝑎𝑒 = 𝑉𝑅 . 𝑟𝑎 = − 𝑑𝜃 Ecuación 6.16 Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 120 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Siendo: Cae= concentración de alcohol etílico (sustrato limitante); ra= 𝑑 velocidad de crecimiento bacteriano; 𝑛𝑎= la relación diferencial entre el 𝑑𝜃 crecimiento bacteria y el consumo del sustrato. El crecimiento de biomasa se hace de forma exponencial siguiendo la ecuación, 𝑋 = 𝑋0 . ℮𝜇𝑚𝑎𝑥 .𝑡 Ecuación 6.17 Con: X= masa final de biomasa producida (kg); X0= masa inicial de biomasa (kg); 𝜇𝑚𝑎𝑥 = máxima velocidad específica de crecimiento (s-1); 𝑡= tiempo de reacción (s). A continuación se representan las distintas fases de crecimiento dentro del reactor para una bacteria genérica. Durante la fase de retardo, la concentración de biomasa no se modifica sustancialmente, pero ocurren cambios en la composición macromolecular y el estado fisiológico de las células que tienden a adaptar a las mismas al nuevo entorno. Esta etapa se solventa haciendo crecer el inóculo en un medio de cultivo en el laboratorio, con un cultivo igual al que se va a emplear posteriormente en las siguientes etapas y realizar la trasferencia en el momento en que las células se encuentran en plena fase exponencial. Debe considerarse un tiempo prudencial para la residencia de la biomasa dentro del reactor. Figura 6.7: Curva de crecimiento bacteriano general Fuente: www.es.wikipedia.org Reemplazando en la ecuación 6.17 y despejando, puede obtenerse la cantidad necesaria de biomasa para obtener una masa crítica equivalente necesaria en fase estacionaria (calculada en el anterior capítulo) consideraremos como aceptable un tiempo de demora de 6 horas respecto al inicio de operaciones. −4 𝑠−1 ) . 1,18 𝑘𝑔 = 𝑋0 . ℮(2,5𝑥10 3600 𝑠 (6 ℎ . 1 ℎ ) 𝑋0 = 0,547𝑥10−3 𝑘𝑔 = 𝟓𝟒𝟕 𝒈 Para los procesos de reactores sumergidos, las condiciones normales de operación se estiman en un tiempo comprendido de 18 a 30 h para alcanza un estado continuo de reacción. Si se tiene en cuenta que se requieren 6 h para alcanzar la cantidad de biomasa crítica para iniciar la reacción buscada, entonces serán necesarias 24 h de proceso. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 121 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Se conoce de desarrollos anteriores que la masa de la solución a tratar es de 1,76 m3, si además tenemos en cuenta que dentro del reactor debe permitirse un espacio libre extra de solución que corresponde al 20% del volumen final del reactor, el volumen necesario puede definirse por la siguiente ecuación: 𝑉𝑅 = − 𝑉𝑚 𝑛𝐴 . 𝐿𝑛 𝑞𝑠 . 𝑡 𝑛𝐴° Ecuación 6.18 Siendo: 𝑉𝑚 , volumen final de la mezcla de alimentación más espacio libre 𝑛 (m ); t= tiempo calculado para la producción (s); 𝐴 =relación entre la cantidad 3 𝑛𝐴° final sustrato respecto de la inicial, en este caso se tienen 4600 moles de alcohol frente a 0,04 mol final; 𝑉𝑅 = − 2,88 𝑚3 0,04 . 𝐿𝑛 −5 −1 1,6𝑥10 𝑠 . 86.400 𝑠 4.600 VR = 𝟐𝟒, 𝟐𝟕 𝐦𝟑 Además, siendo necesario redondear cifras, por lo tanto el volumen final es de 25 m3. C.3.2 Cálculo de dimensiones del reactor Teniendo en cuenta la relación típica para el diámetro dónde entonces a partir de la ecuación 6.1: 𝐻 𝐷 = 2, será 𝐷 𝑉𝑅 = 𝜋 . 𝑟 2 . 𝐻 = 𝜋 . ( )2 . (2𝐷) 2 3 𝐷= √ 3 25 𝑚3 𝑉𝑅 = √ 𝜋 𝜋 𝐷 = 𝟐, 𝟎𝟎 𝒎 Por consiguiente, la altura (H) del reactor será de 4,00 m. C.4. Sistema de agitación El impulsor utilizado en la agitación, está formado por un par de paletas planas situadas a 1/3 de la altura total del reactor, según diseños estándar de reactores sumergidos. Las mismas están construidas de acero inoxidable. Las dimensiones de las paletas se determinan de la siguiente forma: 𝐷𝑝 = 𝐷 3 Ecuación 6.19 Dónde: 𝐷𝑝 = diámetro de la paleta impulsora (m); 𝐷= diámetro total del reactor (m). Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 122 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco 𝐷𝑝 = El ancho de la paleta (ap) será: Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos 2,00 𝑚 = 𝟎, 𝟔𝟔 𝒎 3 𝑎𝑝 = 1 𝐷 = 𝟎, 𝟓 𝒎 4 Ecuación 6.20 Se deben agregar deflectores para evitar la formación de vórtices en el fluido, el mismo puede calcularse como un 10% del diámetro total del reactor, por lo tanto: 1 𝐷𝑒𝑓 = 𝐷 = 𝟎, 𝟎𝟓 𝒎 10 Ecuación 6.21 C.5 Cálculo de propiedades de la mezcla C.5.1 Densidad y viscosidad de la mezcla Teniendo en cuenta que la cantidad de bacterias dentro del reactor no afectan sensiblemente la densidad del fluido (ya que las mismas se encuentran adheridas a la superficie del relleno), es posible estimar la densidad final de la solución a 30°C igual a la anteriormente establecida. 𝜌𝑀 = 980,78 𝑘𝑔 ⁄ 3 𝑚 Por lo tanto, la viscosidad de la mezcla es de 1,01x10-3 Pa.s C.5.2 Cálculo de la velocidad del flujo a procesar en el reactor El tiempo de residencia del fluido dentro del reactor será de 24 horas, en base a la ecuación 6.5 del área transversal del tanque, es posible calcular la velocidad de flujo. 𝐴𝑙 = 2. 𝜋. 𝑟. 𝐻 𝐴𝑙 = 2. 𝜋. 2,00 𝑚 . 4,00 𝑚 = 𝟓𝟎, 𝟐𝟔 𝒎𝟐 Si el volumen entrante de la mezcla es de 2,88 m3, el caudal volumétrico del reactor, considerando el tiempo total de residencia es de 2,96x10-5 m3/s, la velocidad del flujo estará determinada por la ecuación 6.6: 3 2,96𝑥10−5 𝑚 ⁄𝑠 𝑣= = 𝟓, 𝟖𝟗𝒙𝟏𝟎−𝟕 𝒎⁄𝒔 50,26 𝑚2 C.5.3 Cálculo del Número de Reynolds El Número de Reynolds responde a la ecuación 6.7: 𝜌𝑀 . 𝐷𝑎2 . 𝑤 𝑁𝑅𝑒 = 𝜇𝑀 Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 123 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco 𝑁𝑅𝐸 = El flujo es turbulento. 980,78 Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos 2𝜋 𝑟𝑎𝑑 1 𝑚𝑖𝑛 𝑘𝑔 ⁄ 3 . (0,5 𝑚)2 . (30 𝑟𝑒𝑣 . . ) 𝑚 1 𝑟𝑒𝑣 60 𝑠 1,00𝑥10−3 𝑃𝑎. 𝑠 𝑁𝑅𝐸 = 𝟏, 𝟎𝟖𝟒𝒙𝟏𝟎𝟔 C.6 Cálculos de accesorios del reactor C.6.1 Cálculo de potencia del agitador Debido a que la viscosidad de la mezcla difiere muy poco de la viscosidad de la mezcla ingresante al equipo mezclador, los cálculos y ecuaciones utilizadas serán similares a las adoptadas para el cálculo del mezclador. El agitador a utilizar será uno de turbina, de 6 palas, considerando la baja velocidad de flujo de la mezcla y, por ende, su bajo N Re. Aplicando la ecuación 6.8: 𝑃 = 𝑁𝑃 . 𝑛3 . 𝐷𝑝 5 . 𝜌𝑀 Dónde: P= potencia del agitador (W); Np= número de potencia; 𝑛 = velocidad de giro del agitador (rad/s); 𝐷𝑝 = diámetro del agitador (m); 𝜌𝑀 = densidad de la mezcla (kg/m3). Con respecto a Np, para números pequeños de NRE, se puede calcular según ecuación 6.9: 𝐾𝐿 𝑁𝑃 = 𝑁𝑅𝐸 Nuevamente, aplicando el concepto desarrollado anteriormente en el cálculo del mezclador, el Número de Potencia en estas condiciones se aproxima a 3,33. Por lo que resolviendo la ecuación anterior: 𝑃 = 3,33 . (3,14𝑚)3 . (0,5 𝑚)5 . 980,78 𝑘𝑔 ⁄ 3 = 𝟏𝟓. 𝟖𝟏𝟒, 𝟑 𝑾 = 𝟏𝟓, 𝟖𝟒 𝒌𝑾 𝑚 C.6.2 Calculo de la potencia en presencia de aireación Existe una ecuación empírica que permite conocer la proporción entre la potencia con aireación y la potencia sin aireación, como una función de las condiciones de operación. 𝐹𝑔 𝑁𝑅𝐸 2 . 𝐷𝑝 4 −0,2 𝑃𝑔 −0,25 = 0,1 ( ) .( 2 ) 𝑁𝑅𝐸 . 𝑉𝑀 𝑃 𝑔. 𝑎 . 𝑉 ⁄3 Ecuación 6.22 𝑝 𝑀 Dónde: Pg= potencia en presencia del gas (W); P= potencia del mezclador (W); Fg= caudal volumétrico del gas (m3/s); NRE= número de Reynolds; VM= volumen dentro del reactor (m3); Dp= diámetro del agitador (m); g= aceleración de la gravedad (m2/s); ap= ancho de la paleta del agitador (m). Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 124 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Según el balance de masa en el capítulo 5, es conocido que el caudal requerido de Oxígeno por día es de 202,69 kg. Si se considera el tiempo de trabajo del reactor, tenemos que el caudal másico de O 2 es: 202,69 𝑘𝑔 𝑘𝑔 = 0,0234 ⁄𝑠 8.640 𝑠 𝑄 𝑂2 = Ecuación 6.23 Considerando la densidad del O2 (1,429 kg/m3), el caudal volumétrico de O2 será: 𝑘𝑔⁄ 0,0234 𝑠 𝐹𝑔 = 𝑘𝑔 ⁄ 3 1,429 𝑚 𝟑 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟔 𝒎 ⁄𝒔 Ecuación 6.24 Reemplazando en la ecuación 6.22: 3 𝑃𝑔 0,016 𝑚 ⁄𝑠 (1,084𝑥106 )2 . (0,66 𝑚 )4 −0,2 −0,25 . ( = 0,1 ( ) 2 2 ) 1,084𝑥106 . 25 𝑚3 7.297 𝑊 9,81 𝑚 ⁄𝑠 . 0,50 𝑚 . (25𝑚3 ) ⁄3 𝑃𝑔 = 1.192,8 𝑊 = 𝟏, 𝟐 𝒌𝑾 Debido a la importancia que posee la aireación para el proceso de acetificación, la potencia a entregar al agitador será de 1,2 kW. C.6.3 Cálculo del espesor de diseño del reactor Es necesario calcular el espesor de construcción para las paredes del reactor, el cual se basa en la ecuación: 𝑒𝑑 = 𝜌𝑀 . 12 . 𝐷𝑅 . (𝐻 − 1) +𝐶 144 . 𝑆. 𝐸 Ecuación 6.25 Dónde: ed= espesor de diseño para el tanque (m); 𝜌𝑀 = densidad de la mezcla (kg/m3); 𝐷𝑅 = diámetro del reactor (m); 𝐻= altura del reactor (m); 𝑆= esfuerzo permisible para el material (kg/m2) según base de datos para reactores sujetos a carga alimenticia = 52x106; 𝐸= eficiencia de la soldadura. Según base de datos para reactores sujetos a carga alimenticia = 0,85; 𝐶= corrosión permisible en construcción. Según base de datos para reactores sujetos a carga alimenticia = 1,59x10-3 (m). 𝑒𝑑 = Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel 980,78 𝑘𝑔 ⁄ 3 . 12 . 2,00 𝑚 . (4,00 𝑚 − 1) 𝑚 144 . 52𝑥106 𝑘𝑔 ⁄ 2 . 0,85 𝑚 𝑒𝑑 = 𝟐, 𝟏𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟑 𝒎 + 1,59𝑥10−3 𝑚 Página 125 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Por lo tanto, el espesor del tanque del reactor debe ser de 2,16 mm de material. C.6.4 Cálculos para el control térmico en el equipo El objetivo del sistema de transferencia de calor en el reactor, es el de mantener la temperatura de fermentación en un rango no mayor a 30 ± 1ºC, el cual es biológicamente satisfactorio para el crecimiento de la cepa A.aceti. Para alcanzar dicho objetivo, al momento de construir reactores para este fin se adopta como sistema de refrigeración una serpentina, que cubre ¾ partes de la altura total del tanque. Bajo este contexto, en posteriores desarrollos se demostrarán los cálculos correspondientes al intercambio calórico requerido para mantener la temperatura del caldo de fermentación dentro de lo satisfactorio (capitulo 7). C.7. Adopción del equipo En base a todas las características ya especificadas con anterioridad, se procede a definir el reactor, la empresa que más se acerca a nuestras necesidades es la empresa FRINGS SA con base en Alemania, la misma es reconocida por su excelente capacidad tecnológica y experticia en equipos. Figura 6.8: Acetificador estándar FRIGNS con conexiones pertinentes Fuente: www.frings.com/fileadmin/assets/Download_Essig/FRINGS_Vinegar_2015.pdf Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 126 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Figura 6.9: Equipos de prueba de laboratorio para ajustes de procesos. Fuente: www.frings.com/fileadmin/assets/Download_Essig/FRINGS_Vinegar_2015.pdf La empresa ofrece capacitación tanto en software de operación cómo todos los equipos accesorios relacionados con el reactor. El sistema es completamente automatizado mediante PLC, el cual permite definir: velocidad de agitación nivel de oxígeno temperatura regulación de presión en el venteo cosecha del producto pH Además cuenta con: Estructura enteramente construida en acero inoxidable Condensador de vapores en parte superior del reactor. Antiespumante mecánico en parte superior. Sistema de carga y descarga integrado y aislado. Aireador integrado modular de alta eficiencia. Serpentina de enfriamiento especializada y patentada. De los modelos existentes, aquel que más se acerca a los requisitos de capacidad de trabajo es el V900. El cual posee las siguientes propiedades: Volumen operativo: 36.000 L. Diámetro: 3,5 m. Ato: 7 m. Espesor de pared: 2 mm. Material de construcción: acero inoxidable. Potencia del equipo de agitación: 1,2 kW. D. Tanque intermedio reactor-filtro Es necesario instalar un tanque intermedio que funcione como almacenamiento entre las distintas extracciones del reactor y el filtrado de dichas soluciones, debido principalmente a las características operativas del paso posterior, por el cual, sólo es posible una filtración continua, siendo necesario lavar por completo el equipo y remover los cartuchos de filtrado, resultando impráctico su uso en forma discontinua. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 127 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Es además necesario calcular los requerimientos de la bomba impulsora entre el reactor y el tanque de almacenamiento, ya que hasta este punto las diferencias en altura de los equipos son suficientes para permitir el flujo del fluido, pero la salida del reactor se encuentra a nivel del suelo, lo que hace necesario la adición de esta bomba. D.1 Cálculo de las dimensiones del tanque. La metodología a emplear es similar a la utilizada para diseñar los tanques iniciales de almacenamiento de materia prima. El caudal extraído del reactor es de 2.234,45 kg de solución acética cada 20 horas de proceso. La composición del mismo coincide con un 10% de ácido acético, 85% de agua y el resto es biomasa. Por consiguiente, se debe tomar para el cálculo del volumen de la mezcla a almacenar según la ecuación 6.2: 𝑉𝑀 = 𝑚𝑎 𝑚𝑎𝑐 𝑚𝑏 + + 𝜌𝑎 𝜌𝑎𝑐 𝜌𝑏 Dónde: VM= volumen de la mezcla (m3); 𝑚𝑎 = masa de agua (kg); 𝜌𝑎 = 𝑘𝑔 densidad del agua (en CNTP) ( 3 ); 𝑚𝑎𝑐 = masa de ácido acético (kg); 𝜌𝑎𝑐 = 𝑚 densidad del ácido acético (en CNTP) ( densidad de bacterias (en CNTP) 𝑘𝑔 ( 3 ). 𝑚 𝑘𝑔 ); 𝑚3 𝑚𝑏 = masa de bacterias (kg); 𝜌𝑏 = Se conoce del balance de masa principal, que la cantidad de biomasa extraída del filtro responde a 148,09 kg por cada lote de solución extraída del reactor, siendo esta la cantidad presente cada vez que se realiza la operatoria extractiva. La concentración de bacterias A.aceti aceptado cómo referencia para estudios de cultivo ronda las 8x108 UFC por ml de solución. En base a los cálculos realizados en el capítulo 5, un mol de bacterias pesa 24,6 g, por lo tanto la densidad bacteriana presente en el extracto ronda los 16,68 kg/m 3. Calculando el volumen: 𝑉𝑀 = 2.011,00 𝑘𝑔 223,44 𝑘𝑔 148,09 𝑘𝑔 + + 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑘𝑔 1.000 3 789 3 16,68 3 𝑚 𝑚 𝑚 𝑉𝑀 = 𝟑, 𝟐𝟖 𝒎𝟑 Por lo tanto, en cada extracción el volumen extraído responde a 3,28 m 3, pero debido a las necesidades del equipo de filtración es necesario poseer capacidad para almacenar dos extracciones juntas, siendo el volumen final 6,56 m3 más un 5% cómo coeficiente de seguridad, llegando a las 6,88 m3 de capacidad. A fin de calcular el diámetro del tanque de almacenado, se recurre a la ecuación 6.1: 𝐷𝑡 𝑉𝑡 = 𝜋 𝑥 ( )2 𝑥 3. 𝐷𝑡 2 Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 128 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Teniendo en cuenta que el tanque es aproximadamente igual a un cilindro, para calcular el diámetro del mismo se recurre a la fórmula de su volumen, 𝐻 3 considerando una relación, = 𝐷𝑡 1 𝐷𝑡3 = 𝐷𝑡3 = Siendo su altura (H): 𝑉𝑡 𝑥 4 3𝑥𝜋 6,88 𝑚3 𝑥 4 3𝑥𝜋 𝐷𝑡 = 𝟏, 𝟒𝟑 𝒎 𝐻 = 3 𝑥 𝐷𝑡 = 3 𝑥 1,43 𝑚 𝐻 = 𝟒, 𝟐𝟗 𝒎 Estas dimensiones ya consideran el factor de seguridad. D.2 Cálculo para adopción de equipo de bombeo El equipo de bombeo tomará el fluido extraído del reactor y lo impulsará hacia la conexión de ingreso del tanque de almacenamiento, el cual se encontrará en las cercanías del reactor (2 m). Se utilizará la metodología proporcionada por la cátedra a fin de calcular las características del equipo. Característica del fluido a bombear:  Suspensión diluida de bacterias acéticas.  Desde – hasta: desde el fondo del reactor hasta la boca superior del tanque de almacenamiento intermedio. Datos:  CAUDAL Volumétrico (V): 0,055 m3/s.  Densidad (ρ): 607,88 kg/m3.  Diámetros de la tubería (D): 1 in. D.2.1. Altura de Aspiración (Ha)  Longitud de la cañería de aspiración: 2 m.  Accesorios de la cañería, unidos con bridas: 1 válvula esférica, 1 codo radio 90°, Letotal: 13,5 m.  Longitud total para cálculo de pérdidas: 2 + 13,5 = 15,5 m.  Pérdidas por fricción en 100 m: 0,93 m.  Pérdidas totales por fricción: 0,93*13,5/100 = 0,13 m.  Altura estática de aspiración: 0 m. Ha = 0,13 m. D.2.2. Altura de Impulsión (Hi)  Longitud de la cañería de impulsión: 6,79 m.  Accesorios de la cañería, unidos con bridas: 1 válvula esférica, 2 codos radio 90°, Letotal: 14 m.  Longitud total para calcular las pérdidas: 6,79 m + 14 m = 20,79 m.  Pérdidas por fricción en 100 m: 0,93 m.  Pérdidas totales por fricción: 20,79*0,93/100 = 0,19 m. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 129 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos  Altura estática de impulsión: 4,79 m (altura del tanque almacenamiento). Hi = 6,79 + 0,19 = 6,98 m. D.2.3. Altura manométrica total (Hm) Hm = Ha + Hi = 0,13 m + 6,98 m = 7,11 m. D.2.4. Potencia de la bomba (P) 𝑃= 𝐻𝑚 𝑥 𝑉 2,7 𝑥 𝑛 Ecuación 6.24 Dónde: P= potencia de la bomba (hp); Hm= altura manométrica total (m); V= caudal volumétrico (m3/s); 2,7= factor de conversión; 𝑛= rendimiento de la bomba. 𝑃= 3 7,11 𝑚 𝑥 0,055 𝑚 ⁄𝑠 2,7 𝑥 0,201 = 𝟎, 𝟕𝟐 𝒉𝒑 = 0,54 kW D.2.5. Potencia del motor (Pm) Pm = P x 1,10 = 0,79 hp = 0,59 kW Ecuación 6.25 D.3 Adopción de equipos El tanque de almacenamiento será proveído por la firma FRUSSO de la ciudad de San Francisco, la misma posee experiencia en trabajos con materiales inoxidables y permite definir las dimensiones a pedido del cliente. Sus características son:  Marca: FRUSSO.  Modelo: Tanques de proceso, construidos a pedido de cliente  Alto: 4,29 m.  Diámetro: 1,43 m.  Material de construcción: Acero inoxidable AISI 304/316 L  Accesorios: Tapa superior con cierre mecánico Escalera de mantenimiento acoplada al lateral del tanque Válvula esférica de acople carga/descarga de bomba/cañería de ¾” en acero inoxidable, con posibilidad de automatismo. Patas de acero inoxidable, con altura a pedido de cliente (en este caso, 2 m). Figura 6.10: Tanque de acero inoxidable marca FRUSSO Fuente: www.frusso.com Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 130 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos La bomba centrífuga es especial para sustancias alimenticias, marca Lowara procedente de Italia, importado por la firma Motores y Servicios SRL de la ciudad de San Francisco. Sus características son: Modelo C 70/3 Velocidad 2.800 rpm. Caudal 31 m3/h. Altura manométrica: hasta 61 m. Potencia absorbida: 0,75 kW Motor de la bomba: monobloque adjunto a cabezal impulsor Intensidad nominal: 380 V. Material de construcción: Cabezal, eje y turbina en acero inoxidable AISI 304/316. Figura 6.11: Bombas impulsoras marca Lowara. Fuente: manual técnico en línea proveído por Motores y Servicios SRL. www.motores-servicios.com.ar E. Filtración tangencial E.1 Características generales La filtración tangencial es una técnica de separación de partículas y microorganismos extremadamente finos, así que moléculas disueltas en fluidos, en la misma el flujo circula de forma paralela a la membrana, y una parte de la alimentación pasa a través, allí las moléculas más grandes que los poros de la membrana se retienen en la superficie. El permeado se recircula varias veces, y esto permite obtener el producto en la calidad deseada, mientras que en la salida es obtenido un producto concentrado (o desecho, depende el caso). La principal base de cálculo para una buena separación es el tamaño de la molécula, aunque en ciertos casos la forma de carga puede modificar las condiciones operativas. La capacidad de una membrana de filtrar se expresa en MWCO por sus siglas en Inglés (Molecular Weight Cut-Off), peso molecular límite. Dicho valor equivale a la masa molecular de una molécula esférica que es retenida con una eficiencia de 90 % por la membrana. Sin embargo, la forma de la molécula tiene una influencia directa en el nivel de retención. E.1.2 Funcionamiento Con respecto a un régimen de filtración de torta, la filtración tangencial ofrece muchas ventajas, siendo una de las principales que, mientras que en una filtración convencional tiende a formarse una torta que reduce el caudal y que Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 131 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos debe limpiarse regularmente, la filtración tangencial permite tiempos de uso mucho más largos. Figura 6.12: comparación entre filtración estática y tangencial. Fuente: www.andritz.com. La filtración tangencial ofrece muchas ventajas y todavía hay perspectivas de evolución frente a las técnicas de filtración clásicas, en profundidad, con filtros torta o prensa, por ejemplo. Tabla 6.2: Comparación entre filtración tangencial y el resto de los sistemas. VENTAJAS Alta eficiencia: puede concentrar y purificar al mismo tiempo Menor degradación del producto (ya que no requiere tratamiento con solventes orgánicos, por ej.) Menor consumo energético y de reactivos Mantiene el pH del medio y la carga iónica de la solución DESVENTAJAS La membrana pierde eficiencia con el tiempo Limpieza manual difícil: uso de CIP (Limpieza en el lugar) Costo de las membranas inorgánicas Permite filtrar en régimen continuo Equipos modulables y adaptables a las variaciones de producción Menor mantenimiento y ensuciamiento Fácil instalación y operación E.1.2.Clasificación Los equipos de filtración tangencial se pueden clasificar en diversas categorías, teniendo en cuenta principalmente el tamaño de los poros, así que otras características de funcionamiento. Los distintos sistemas, en orden de tamaño de poro decreciente, son la microfiltración (MF), ultrafiltración (UF), nanofiltración (NF) y osmosis inversa (RO). El análisis del capítulo se aplica Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 132 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos únicamente a los dos primeros, que son los métodos empleados para filtrar líquidos alimentarios. - Microfiltración: La microfiltración utiliza membranas de diámetro de poro entre 0,03 y 10 µm y una presión de alimentación de 100 a 400 kPa. La microfiltración elimina arena, pequeñas piedras, algas y algunas especies de bacterias. Si bien la microfiltración no elimina toda la materia orgánica, puede aumentar la eficiencia de una membrana de UF o NF situada justo después en el sentido del flujo. - Ultrafiltración: La ultrafiltración utiliza membranas de un tamaño de poro de entre 0,002 y 0,1 µm. La UF elimina todas las especies de microorganismos de la Microfiltración, así que bacterias pequeñas, de los coloides (que afectan el aspecto del líquido) y algunos virus. Otro detalle importante a señalar, que marca la elección de una membrana MF u de UF es que no se cuenta con una etapa de pasteurización. La membrana escogida es una membrana UF, ya que elimina la mayor parte de las bacterias (este tipo de membranas es utilizada también como esterilizante). El filtro UF permite de eliminar todos los hongos y la mayoría de las bacterias del proceso, por ello es usado frecuentemente como filtro esterilizante. Al mismo tiempo, también retira los coloides de la solución, mejorando su aspecto y transparencia. Si bien el medio del vinagre al 10 % sea ácido (ph < 5) se deben tomar precauciones suplementarias para evitar todo tipo de contaminación. Los operarios y la jerarquía deberán ser vigilantes a aplicar y a garantizar la aplicación de Buenas Prácticas de manufactura a lo largo del proceso de producción. El material se elige según la solución de pasaje. Ambas membranas pueden ser hidrofóbicas o hidrofílicas. Las membranas pueden construirse de diferentes materiales, incluyendo acetato de celulosa, polisulfona, poliétersulfona, PVC, poliacrilnitrilo, polipropileno, y otros polímeros. Cada uno de estos materiales tiene propiedades diferentes respecto a la carga superficial, hidrofobicidad, tolerancia al pH y a la oxidación, fuerza y flexibilidad. En nuestro caso, deberá elegirse una membrana con baja hidrofobicidad, ya que la solución es acuosa. E.2 Cálculos correspondientes al equipo E.2.1. Parámetros principales de presión Como ya se mencionó anteriormente, uno de los factores principales para la separación es el diámetro molecular (ϴ), así como la forma y la carga. Tomaremos como modelo ideal el de una partícula perfectamente esférica. Un parámetro fundamental a tener en cuenta para optar por una membrana u otra, es la Presión Transmembranaria, definida como: 𝑃𝑇𝑀 = 𝑃𝑎𝑙𝑖𝑚 + 𝑃𝑐𝑜𝑛𝑐 2 Ecuación 6.26 Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 133 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Dónde: PTM= presión transmembranaria (atm); Palim = presión de la alimentación (o entrada) (atm); Pconc= presión del concentrado (o salida) (atm). La filtración se lleva a cabo a PTM constante, que corresponde la presión máxima operativa (con un margen de seguridad) que se puede aplicar a la membrana, y que logra el máximo caudal. En la práctica, es necesario efectuar experimentos piloto para verificar la eficiencia de la membrana a distintos caudales. Para ello, se miden las presiones aguas arriba y abajo se establece así el caudal óptimo para la membrana. Al no contarse con estas informaciones, se seleccionará la membrana a partir de catálogos, seleccionando aquella con la cual sea posible filtrar el caudal de 1.993,9 L. Para optimizar el uso del sistema de filtración tangencial, el mismo puede funcionar prácticamente en continuo durante todo el día. No obstante, se tomará un tiempo de 2 horas por día para hacer la limpieza preventiva y un margen de seguridad. Entonces, se considerará el tiempo de operación del equipo en 20 h/d. Es muy importante asignar un tiempo preventivo a un retrolavado diario y a la limpieza química cuando sea necesario. El motivo principal es que, luego de varios ciclos de recirculado, las partículas comienzan a acumularse cerca de la membrana, reduciendo progresivamente la PTM y la eficiencia de la filtración (este proceso es no obstante más lento que en un filtro convencional). Estos valores pueden alcanzar una reducción de 10/15 % en el caudal y de hasta 50 % en la PTM. La limpieza química, ya sea manual o con sistemas automatizados CIP por sus siglas en Inglés “Cleaning in Place”, limpieza en el lugar, alterna ciclos de lavado ácido (con HCl) para eliminar las sales inorgánicas, básico (NaOH) que elimina la materia orgánica, desinfectantes (hipoclorito de sodio, agua oxigenada), alternando enjuagues entre las etapas. Otro detalle importante a señalar, que marca la elección de una membrana MF u de UF es que no se cuenta con una etapa de pasteurización. Aunque el medio del vinagre al 10 % sea ácido (pH < 5) se deben tomar precauciones suplementarias para evitar todo tipo de contaminación. El filtro UF permite de eliminar todos los hongos y la mayoría de las bacterias del proceso, por ello es usado frecuentemente como filtro esterilizante. Los operarios y la jerarquía deberán ser vigilantes a aplicar y a garantizar la aplicación de Buenas Prácticas de manufactura a lo largo del proceso de producción. E.2.2 Cálculo de parámetros operativos generales Los filtros UF son producidos igualmente en distintas formas: los mismos pueden ser tubulares, espiralados, tubos de fibra hueca, o un sistema de marcos y placas. Los sistemas tubulares están diseñados para trabajar con caudales de aprox. entre 10.000 y 150.000 L por día, cantidades elevadas para las condiciones operativas. El equipo adecuado para llevar a cabo la etapa correspondería a priori a un UF de escala piloto. Existe una gran gama de equipos disponibles en el mercado, que corresponden a un cierto volumen de alimentación por hora, teniendo en cuenta el postulado de que el equipo operará durante 20 h/d. Para el cálculo, se aplica la Ley de Darcy. La ley describe, con base en experimentos de laboratorio, las características del movimiento del agua a través de un medio poroso. La expresión de la Ley de Darcy es la siguiente: Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 134 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos 𝑄 = 𝑘𝑆 ∆ℎ ∆𝑥 Ecuación 6.27 Dónde: Q= es descarga o caudal (m3/h); k= constante, conocida como coeficiente de permeabilidad de Darcy (m/s); S= área de la sección transversal ∆ℎ de la muestra, en (m2); = diferencia de altura entre un tubo colocado a la ∆𝑥 entrada de la membrana (aguas arriba) y en un tubo colocado a la salida de la capa filtrante (aguas abajo). El coeficiente k no solo depende del medio poroso, sino entre los fluidos y la temperatura: 𝐾=𝑘 𝜌 𝑔 =𝑘 𝜇 𝑣 Ecuación 6.28 Dónde: K= permeabilidad intrínseca del filtro (m2); Ρ= peso específico del fluido (kg/m3); µ= viscosidad dinámica (Pa.m = kg/m2s); g= aceleración de la gravedad = 9,8 m/s2; v= viscosidad cinemática (m2/s). Para el cálculo, puede también utilizarse la Ecuación de Hagen-Poiseulle. Dicha ecuación enuncia que el flujo a través de una membrana es directamente proporcional a la porosidad de la superficie, al cuadrado del diámetro del poro y a la PTM. Asimismo, es inversamente proporcional al espesor de la membrana, a la viscosidad del líquido y al cuadrado de la tortuosidad de la membrana. 𝜀 𝑑𝑝2 (−𝑃𝑇𝑀) 𝐽= 32 ∆𝑥 𝜇 𝑥 𝜏 2 Ecuación 6.29 Dónde: J= flujo a través de la membrana; ε= porosidad de la membrana; dp = diámetro de los poros (μm); ∆x= espesor de la membrana (μm); Τ= tortuosidad de la membrana. Todos los parámetros relacionados a la membrana pueden expresarse juntos, como permeabilidad de la membrana. La relación es la siguiente: 𝑆𝑝 = 𝑄 𝑆 𝑥 𝑃𝑇𝑀 Ecuación 6.30 Para estudiar la validez de la Ley de Darcy se aplica el Número de Reynolds. El régimen debe ser laminar para lograr una filtración eficaz: 𝑁𝑟𝑒 = 𝜌𝑣𝜃 𝜇 Ecuación 6.31 Dónde ϴ, es diámetro de la partícula. Para que Ley de Darcy y de Hagen resulte válida, el régimen debe ser linear, con un Número de Reynolds inferior a 1. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 135 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Para agua a 30ºC (temperatura de la fermentación), la ρ = 0,996 kg/m 3 y la viscosidad dinámica corresponde a 0,798 kg/m.s. A continuación se calculan la densidad promedio de la mezcla al 10 % de ácido acético así que la viscosidad, necesarias para el cálculo de N RE. 1 0,90 0,10 = + 𝜌 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 0,996 1,039 Ecuación 6.32 𝝆 𝒎𝒆𝒛𝒄𝒍𝒂 = 𝟏, 𝟎𝟎𝟎 𝒌𝒈/𝑳 De la ecuación 6.4, tenemos: 1 1 1 𝜇 3 = (0,9𝑥8,026𝑥10−4 )3 + (0,1𝑥1,029𝑥10−3 )3 𝝁 = 𝟐, 𝟓𝟒𝟖𝒙𝟏𝟎−𝟑 𝑷𝒂. 𝒔 También debe calcularse la velocidad de flujo, con la ecuación 6.6, a través de la membrana, a partir del caudal diario aportado, y del área de la membrana (0,11 m2) del equipo escogido: 2.234,45 𝐿 1ℎ 1𝑚3 𝑥 ) 𝑥 𝑄 3.600 𝑠 1.000 𝐿 20 ℎ 𝑣= = 𝑆 0,5 𝑚2 𝒎 𝑄 𝑣 = = 𝟓, 𝟓𝟑𝟗 𝒙 𝟏𝟎−𝟓 𝒔 𝑆 ( Tomando un diámetro de bacteria A.aceti de 0,5 μm que corresponde a las partículas de pequeño tamaño, el NRE resulta: 𝑁𝑟𝑒 = 𝜌𝑣𝜃 = 1,086𝑥10−5 𝜇 El flujo entonces es laminar y puede aplicarse la Ley de Darcy. A continuación se procederá al cálculo de K, coeficiente que servirá a aproximar una Presión Transmembranaria de trabajo, y a encontrar el equipo más adecuado. Teniendo en cuenta que el equipo funcionará unas 20 horas al día, y que se filtran 2.234,45 litros por día; en el filtro circulan 128,1 L/h, que equivalen a 3,558x10-5 m3/s. Retomando la ecuación que relaciona la PTM con la permeabilidad (Sp). El dato de la permeabilidad fue tomado de una cátedra de Mark Wilf, Ph.D., “Membrane Types and Factors Affecting Membrane Performance”, Stanford University (2008), ya que es una información que no aparece en los catálogos. 𝑃𝑇𝑀 = 𝑄 𝑆 𝑥 𝑆𝑝 Ecuación 6.33 Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 136 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco 𝑃𝑇𝑀 = Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos 2,769x10−5 𝑚3 /s 𝑚2 𝑠 0,11 𝑚2 𝑥 2,083 𝑥 10−9 𝑘𝑔 𝑃𝑇𝑀 = 𝟏, 𝟐𝟏 𝒃𝒂𝒓 La presión obtenida de 1,21 bar, está por debajo de la presión señalada por el fabricante (3,45 bar), por lo cual podrá operarse con la membrana, realizando un mantenimiento de rutina y los controles adecuados. E.3 Adopción del equipo Teniendo en cuenta los parámetros considerados, se utilizará el sistema Mobiys Flex Ready de MERCK, empresa alemana especializada en química fina y analítica. Figura 6.13: Sistema de filtración Mobiys Flex Ready. Fuente: www.merckmillipore.com El sistema de filtración consiste en casetes, Pellicon, que responde a los más altos estándares de calidad, y puede emplearse de la industria alimentaria hasta la farmacéutica y en biotecnología. Una de las principales ventajas es la flexibilidad que ofrece frente a las variaciones de la producción. Los casetes Pellicon pueden acumularse en serie (hasta 5) consiguiendo una mayor pureza final si necesario. El sistema se adapta también a los volúmenes de producción, lo cual es importante, ya que en un escenario de crecimiento futuro solo deberán comprarse más casetes. El sistema modelo elegido es el TF-1, que tiene un tanque de 10 l de recirculado, y casetes de 0,11 m 2 que pueden superponerse para lograr un área de filtración de 0,5 m2. Figura 6.14: Casetes Pelicon 3 de MERCK Fuente: www.merckmillipore.com El sistema cuenta con las siguientes ventajas: Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 137 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos 1. Diseñado para trabajar con un volumen mínimo y una elevada pureza de producto. 2. Tanque de recirculado con mezcla optimizada gracias a un mezclador magnético. 3. Nuevo tanque de recirculado con sistema de pompeo que permite trabajar en fed-batch y a volumen constante. 4. Conectores y tubos flexibles diseñados para ser instalados fácil y rápidamente. 5. ΔP y flujo constante. 6. Facilidad de uso con una interfaz táctil e intuitiva. 7. Posibilidad de definir valores críticos y alarmas según el proceso. Tabla 6.3: Descripción de equipo adoptado (Merck Mobius Flex-Ready TF-1). Tanque de recirculado Tanque de recirculado de 10 l Otros equipos Tanque para alimentación, NaOH, agua destilada, disponibles en 10, 20, 50 L; y 250 para la alimentación Área total= 0,11 m2 (1 -5 casetes) Pellicon 3 casetes Caudal tolerado 0,4 – 4,0 L/min (24 – 240 L/h) Temperatura de operación 20 – 45 ºC Máxima presión tolerada 3,45 bar Alimentación eléctrica 110 o 230 V, 50/60 Hz, monofásico Peso total Dimensiones Materiales 495 kg Circuito de bombeado 191 x 125 x 80 cm Filtro 105 x 110 x 80 cm Armazón en acero 304, filtro en polisulfona, polímeros varios para los conectores El equipo TF-1 permite trabaja en el rango de nuestro flujo diario de 2.234,45 L/20 h (480 – 4.800 L/20 h) y deja un margen importante para un aumento de la producción a futuro. La presión de 1,21 bar está bien por debajo de la máxima tolerada (3,45 bar) y la temperatura de operación de la fermentación (30ºC) es bien tolerada. La membrana permite lograr un producto de límpido y de características organolépticas deseadas en una sola etapa. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 138 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos F. Tanque intermedio filtro-envasadora Es necesario instalar un tanque intermedio que funcione como almacenamiento entre las distintas fracciones de filtrado y la envasadora, debido principalmente a las necesidad intrínseca del equipo de llenado, por el cual, sólo es posible el llenado de forma continua. Es además necesario calcular los requerimientos de la bomba impulsora entre el filtro y el tanque de almacenamiento, ya que la salida del equipo de filtrado se encuentra a nivel del suelo, siendo necesario impulsar el fluido dentro del tanque. F.1 Cálculo de las dimensiones del tanque. La metodología a emplear es similar a la utilizada para diseñar los tanques iniciales de almacenamiento de materia prima. El caudal de salida del filtro tangencial es de 128,1 L de ácido acético por hora. La composición del mismo se establece en 10% de ácido acético y 90% de agua. Por consiguiente, se debe tomar para el cálculo del volumen de la mezcla a almacenar según la ecuación 6.2 𝑉𝑀 = 𝑚𝑎 𝑚𝑎𝑐 + 𝜌𝑎𝑐 𝜌𝑎 Dónde: VM= volumen de la mezcla (m3); 𝑚𝑎 = masa de agua (kg); 𝜌𝑎 = 𝑘𝑔 densidad del agua (en CNTP) ( 3 ); 𝑚𝑎𝑐 = masa de ácido acético (kg); 𝜌𝑎𝑐 = 𝑚 densidad del ácido acético (en CNTP) ( 𝑉𝑀 = 𝑘𝑔 ). 𝑚3 115,29 𝑘𝑔 10,11 𝑘𝑔 + 𝑘𝑔 𝑘𝑔 789 3 1000 3 𝑚 𝑚 𝑉𝑀 = 𝟎, 𝟏𝟑 𝒎𝟑 Por lo tanto, en cada extracción el volumen ingresante es 0,13 m3, esto es por hora de funcionamiento del filtro, si tenemos en cuenta que la operatoria del mismo se realiza durante 20 horas, el volumen a almacenar es de 2,56 m 3, más un 5% cómo coeficiente de seguridad, llegando a las 2,69 m3 de capacidad. A fin de calcular el diámetro del tanque de almacenado, se recurre a la ecuación 6.1: 𝐷𝑡 𝑉𝑡 = 𝜋 𝑥 ( )2 𝑥 3. 𝐷𝑡 2 Teniendo en cuenta que el tanque es aproximadamente igual a un cilindro, para calcular el diámetro del mismo se recurre a la fórmula de su volumen, 3 𝐻 considerando una relación, = 𝐷𝑡 1 𝐷𝑡3 = Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel 𝐷𝑡3 = 𝑉𝑡 𝑥 4 3𝑥𝜋 2,69 𝑚3 𝑥 4 3𝑥𝜋 Página 139 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Siendo su altura (H): Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos 𝐷𝑡 = 𝟏, 𝟎𝟒 𝒎 𝐻 = 3 𝑥 𝐷𝑡 = 3 𝑥 1,43 𝑚 𝐻 = 𝟑, 𝟏𝟑 𝒎 Estas dimensiones ya consideran el factor de seguridad. F.2 Cálculo para adopción de equipo de bombeo El equipo de bombeo tomará la solución desde el filtro y la impulsará hacia la conexión de ingreso del tanque de almacenamiento, el cual se encontrará en las cercanías del reactor (2 m). Se utilizará la metodología proporcionada por la cátedra a fin de calcular las características del equipo. Característica del fluido a bombear:  Ácido acético 10%.  Desde – hasta: desde el fondo del filtro tangencial hasta la boca superior del tanque de almacenamiento intermedio. Datos:  CAUDAL Volumétrico (V): 2,13x10-3 m3/s  Densidad (ρ): 1,05x10-3 kg/m3  Diámetros de la tubería (D): 1 in F.2.1. Altura de Aspiración (Ha)  Longitud de la cañería de aspiración: 2 m.  Accesorios de la cañería, unidos con bridas: 1 válvula esférica, 1 codo radio 90°, Letotal: 13,5 m.  Longitud total para cálculo de pérdidas: 2 + 13,5 = 15,5 m.  Pérdidas por fricción en 100 m: 0,93 m.  Pérdidas totales por fricción: 0,93*13,5/100 = 0,13 m.  Altura estática de aspiración: 0 m. Ha = 0,13 m F.2.2. Altura de Impulsión (Hi)  Longitud de la cañería de impulsión: 7,13 m.  Accesorios de la cañería, unidos con bridas: 1 válvula esférica, 2 codos radio 90°, Letotal: 14 m.  Longitud total para calcular las pérdidas: 7,13 m + 14 m = 21,13 m.  Pérdidas por fricción en 100 m: 0,93 m.  Pérdidas totales por fricción: 21,13*0,93/100 = 0,20 m.  Altura estática de impulsión: 5,13 m (altura del tanque almacenamiento). Hi = 7,13 + 0,20 = 7,33 m F.2.3. Altura manométrica total (Hm) Hm = Ha + Hi = 0,13 m + 7,33 m = 7,46 m F.2.4. Potencia de la bomba (P) Según ecuación 6.26: Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 140 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos 𝑃= 𝐻𝑚 𝑥 𝑉 2,7 𝑥 𝑛 Dónde: P= potencia de la bomba (hp); Hm= altura manométrica total (m); V =caudal volumétrico (m3/s); 2,7= factor de conversión; 𝑛= rendimiento de la bomba. 𝑃= 3 7,46 𝑚 𝑥 2,13𝑥10−3 𝑚 ⁄𝑠 2,7 𝑥 0,201 = 𝟎, 𝟎𝟑 𝒉𝒑 = 0,02 kW F.2.5. Potencia del motor (Pm) Según ecuación 6.27 Pm = P x 1,10 = 0,03 hp = 0,02 kW F.3 Adopción de equipos El tanque de almacenamiento será proveído por la firma FRUSSO de la ciudad de San Francisco, la misma posee experiencia en trabajos con materiales inoxidables y permite definir las dimensiones a pedido del cliente. Sus características son:  Marca: FRUSSO  Modelo: Tanques de proceso, construidos a pedido de cliente  Alto: 3,13 m.  Diámetro: 1,04 m.  Material de construcción: Acero inoxidable AISI 304/316 L  Accesorios: Tapa superior con cierre mecánico Escalera de mantenimiento acoplada al lateral del tanque Válvula esférica de acople carga/descarga de bomba/cañería de ¾” en acero inoxidable, con posibilidad de automatismo. Patas de acero inoxidable, con altura a pedido de cliente (en este caso, 2 m). Figura 6.15: Tanque de acero inoxidable marca FRUSSO Fuente: www.frusso.com La bomba centrífuga es especial para sustancias alimenticias, marca Lowara procedente de Italia, importado por la firma Motores y Servicios SRL de la ciudad de San Francisco. Sus características son: Modelo C 70/3. Velocidad 2800 rpm. Caudal 31 m3/h. Altura manométrica: hasta 61 m. Potencia absorbida: 0,5 hp = 0,37 kW. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 141 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Motor de la bomba: monobloque adjunto a cabezal impulsor. Intensidad nominal: 380 V. Material de construcción: Cabezal, eje y turbina en acero inoxidable AISI 304/316. Figura 6.16: Bombas impulsoras marca Lowara. Fuente: manual técnico proveído por Motores y Servicios SRL. G. Envasadora Este equipo es el responsable de llenar los envases plásticos ya definidos en el capítulo 2 con capacidad de 20 kg de producto. Cómo principal característica a tener en cuenta se encuentran las tolerancias de llenado y la asepsia del equipo a utilizar. Para ello se consultaron distintos proveedores en Argentina y se decidió por adoptar el más cercano a los requisitos. Sin embargo el mismo posee la necesidad de contar con un flujo continuo de producto durante la operatoria, razón por la cual se instala el tanque de almacenamiento intermedio. La firma Gregorutti SA radicada en la ciudad de Buenos Aires provee diversos equipamientos de control y pesaje para laboratorios e industrias pequeñas, el equipo ofrecido es una llenadora de líquidos con capacidad de hasta 20 bidones por hora (2.000 kg en total), lo que alcanza para nuestra producción inicial y permite mejorar la producción de ser necesario. Figura 6.17: Llenadora de líquidos neumática Fuente: manual provisto por vendedor, www.gregoruttisa.com.ar El equipo posee las siguientes características: Balanza incorporada a la estructura, peso máximo 25 kg, tolerancia de 0,01 kg. Sistema de llenado automatizado, accionado mediante pulso eléctrico. Controlador automático con display led, ITW 380, con precisión de llenado ajustable y preguardado de pesos. Estructura en acero, con pintura antióxido y antideslizante. Pico de llenado en acero inoxidable AISI 304/316. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 142 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Cálculo y adopción de equipos Figura 6.18: Detalle del pico de llenado con PLC de control. Fuente: manual provisto por vendedor, www.gregoruttisa.com.ar Resumen de equipos A continuación se detallan las características principales de los equipos adoptados para el desarrollo de las operaciones Tabla 6.4 Descripción de equipos adoptados Equipo Operación Marca Modelo Potencia (kW) Dimensiones (m) Alto 3,21 Diámetro 1,07 Alto 3,21 Diámetro 1,07 Alto 1,6 Diámetro 1,6 Alto 7 Diámetro 3,5 Alto 4,29 Diámetro 1,43 Tanque 1 Almacenamiento FRUSSO - - Tanque 2 Almacenamiento FRUSSO - - Tanque 3 Mezclado IKA SA RK/RF 04 26,10 Reactor 1 Fermentación FRINGS SA V900 1,20 Tanque 4 Almacenamiento FRUSSO - 0,75 Filtro 1 Filtración Merck Mobyis Flex Ready 3,75 1.500x870x800 Tanque 5 Almacenamiento FRUSSO - 0,37 Alto 3,13 Diámtro 1,04 Envasadora Envasado Gregorutti SA - - 500x600x100 CONCLUSIÓN A lo largo del capítulo se ha realizado la descripción de cada equipo de la línea de proceso, y se han determinado sus dimensiones, capacidades, requerimientos de potencia y/o energía, tiempos de operación; y se han adoptado los mismos buscando en el mercado alternativas que se adapten a las necesidades según los cálculos realizados. Se han contactado proveedores, consultado presupuestos y seleccionado los equipos que más convenientes han resultado según el proceso. No ha sido necesario el diseño de equipos con características particulares, sino que se han podido adaptar los equipos comerciales de las diversas marcas a los requerimientos del proceso. El próximo paso será la adopción de los equipos accesorios que completarán la línea de proceso, en el capítulo siguiente. Bertoneri, Nicolás Gioino Robman, Ariel Página 143 Alcohol etílico = 237,79 kg Ácido acético = 112,95 kg Agua = 2.371,36 kg Solución alcohólica = 2.823,75 kg Oxigeno = 202,69 kg Amoníaco = 38,28 kg Mezclado Fermentación Aeróbica Solución ácido acético = 2.234,45 kg Filtrado Dióxido de carbono = 64,81 kg Biomasa de desecho = 148,09 kg Ácido acético 10 % = 2.086,35 kg Ácido acético 10 % = 1.973,4 kg UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma Controló Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Producción de Ácido acético por fermentación Fecha 10/3/2017 Escala Balance de masa global de proceso Lámina Nº 6 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios CAPITULO 7: EQUIPOS ACCESORIOS - Introducción Listado de equipos accesorios Conclusión Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 145 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios Página 146 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios INTRODUCCIÓN Los equipos llamados accesorios, sirven a completar el funcionamiento de los equipos principales detallados en el capítulo anterior; o bien, a facilitar determinadas operaciones en ciertas etapas del proceso. De esta manera, algunas de las funciones dichos equipos son:     Mantener de materias primas o insumos en condiciones adecuadas (mediante una temperatura adecuada). Equipos integrando un circuito térmico. Ejemplo: compresores. Trasladar cargas o bultos. Limpieza in situ de equipos. El cálculo de bombas y de tanques auxiliares e intermedios se ha realizado en el Capítulo 6 – Cálculo y adopción de equipos. En el presente capítulo, se dimensionarán ciertos equipos o partes de los mismos, y se dará una breve descripción de los equipos accesorios que intervienen en el proceso de fabricación de vinagre como conservante alimentario. LISTADO DE EQUIPOS ACCESORIOS A continuación se listan los equipos accesorios involucrados en el proceso: Tabla 7.1: Listado de equipos accesorios necesarios en el proceso productivo Equipo Cantidad Generador de oxigeno 1 Tanque pulmón 1 Compresor 1 CIP (“Cleaning in Place” limpieza en el 1 lugar) Chiller 1 Manipulador de carga hidráulico 1 Elevador hidráulico 1        Generador de oxígeno. Tanque pulmón. Compresor. CIP “Cleaning in Place” limpieza interna de equipamiento. Enfriador “Chiller”. Manipulador de carga hidráulico. Elevador hidráulico. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 147 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios EQUIPOS ACCESORIOS A. GENERADOR DE OXÍGENO El fermentador Frings escogido para la producción de ácido acético, requiere 202,69 kg/d de oxígeno (tal como se ha calculado en el Capítulo V). No obstante, para lograr una presión constante y un abastecimiento uniforme en O 2, debe instalarse previamente al generador de oxígeno, un tanque de almacenamiento tipo “pulmón”, acompañado de un compresor. Siendo la densidad del O2 1,331 kg/m3 en CNTP, el volumen de oxígeno que necesita aprovisionarse es de 311,1 m3 diario. De acuerdo a los cálculos realizados en el capítulo anterior, la aireación opera de forma continua, incluso durante la fase de carga y mezclado que ocurre una vez por día. En consecuencia, el caudal horario de O2 será de 12,9 m3/h. Teniendo en cuenta un 10 % de margen de seguridad ante un eventual aumento en la demanda de oxígeno, el caudal horario de diseño es de 14,2 m3/h. A.1. Principio de funcionamiento del generador de oxígeno La tecnología de adsorción por cambio de presión (PSA) aísla las moléculas de oxígeno de otras moléculas del aire comprimido. En las torres del generador, la zeolita granulada adsorbe todas las moléculas de gas del aire comprimido, pero deja pasar las moléculas de oxígeno. Su generador de oxígeno sólo necesita una fuente de aire comprimido seco para producir oxígeno con una pureza del 90% al 95%. El cual luego es humedecido mediante agregado de agua hasta la saturación del mismo (información obtenida tras consulta telefónica con personal técnico de la empresa IGA, febrero 2.017). A.2. Adopción del Generador de oxígeno El generador de oxígeno a utilizar será provisto por IGA INGENIERIA de la ciudad de Córdoba; modelo 0+13,5. A continuación se presenta, en la Figura 7.2, una imagen del equipo, y luego, en la figura 7.2, las características técnicas del mismo. Figura 7.1: Generador de oxígeno marca IGA. Fuente: IGA Ingeniería. www.igaingenieria.com. [Consulta: Marzo 2016] Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 148 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios Figura 7.2: Características del generador de oxígeno Fuente: IGA Ingeniería. www.igaingenieria.com [Consulta: Marzo 2016] Características del modelo adoptado:  Marca: IGA INGENIERIA.  Modelo: O+15.  Producción de Oxígeno: 15,3 m3/h.  Requerimiento de aire comprimido: 210 m3/h.  Tamaño: 0,81 m x 0,96 m x 2,18 m.  Presión de suministro: hasta 4,5 bar. A.3. Adopción del tanque intermedio de almacenamiento. El tanque de almacenamiento de aire comprimido, será provisto por la compañía KAESER COMPRESORES. Dichos tanques son recipientes presurizados que, además de servir como acumuladores, desempeñan dos funciones de fundamentales en la estación de aire comprimido: - Compensar las fluctuaciones de la demanda. Separar el condensado del aire comprimido (si la instalación está adaptada a esta función). La eficiencia de servicio depende, en gran medida, de elegir el tamaño correcto y de emplear una protección anticorrosiva confiable. Otra de las ventajas de los tanques KAESER es que cumplen con la norma DIN EN ISO 1461, teniendo una vida útil aumentada, lo cual permite que los intervalos de revisión de hasta 5 años, reduciendo tanto la frecuencia como los costos de mantenimiento. KAESER fabrica sus equipos disposición horizontal y vertical. Si disponible, se adoptará un modelo vertical para ahorrar espacio. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 149 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios En el siguiente cálculo, se estimará la capacidad de almacenamiento del tanque pulmón en tiempo, en caso de problema de abastecimiento. A la presión de 4,5 bar, la densidad del aire es: 𝝆= 𝑔 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑚𝑜𝑙 = 𝟓, 𝟑𝟓 𝒌𝒈 𝒎𝟑 𝑥 293 𝐾 4,5 𝑥105 𝑃𝑎 𝑥 0,029 8,314 𝐽 𝑚𝑜𝑙 𝐾 Ecuación 7.1 Para un tanque de 10.000 L, la masa de oxígeno que alberga a dicha presión es de 53,5 kg. Dicho tanque contiene oxígeno al 21 % aproximadamente: 𝑘𝑔 𝑂2 𝒌𝒈 𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑥 0,21 = 𝟏𝟏, 𝟐 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑂2 = 53,5 𝒉 𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟𝑒 ℎ Ecuación 7.2 Teniendo en cuenta que la demanda diaria en oxígeno para el bioreactor es de 414,1 kg, la cantidad horaria es igual a 17,25 kg/h. La capacidad horaria de aprovisionamiento del taque pulmón es de: 𝑘𝑔 ℎ = 𝟑𝟗 𝒎𝒊𝒏𝒖𝒕𝒐𝒔 17,25 𝑘𝑔/ℎ 11,2 El tanque pulmón tiene una capacidad de almacenamiento de 39 minutos a 4,5 bar. Figura 7.3: Tanques de almacenamiento de aire Fuente: KAESER-www.kaeser.com En función de la presión de suministro tolerada, el modelo adoptado será el de 10 m3, modelo de mayor capacidad disponible.  Marca: KAESER COMPRESORES.  Modelo (Volumen): 10.000 L.  Presión tolerada: 11 bar.  Disposición: únicamente vertical.  Dimensiones o Altura: 5,45 m. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 150 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco   Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios o Diámetro: 1,60 m. Tubos de entrada/salida: 4 × DN 200. Peso: 2.200 kg. Cabe destacar que en caso de aumentar la necesidad de aire, el equipo puede trabajar hasta 11 bar de presión, y se podría eventualmente añadir una válvula reguladora de presión para tener la presión adecuada al Generador de oxígeno. A.4. Características del compresor de aire previo al ingreso en reactor. A fin de obtener la presión de aire necesaria para generar la dispersión del mismo dentro del reactor, es necesario utilizar un compresor de aire. Dicho equipo aumenta mediante energía mecánica la presión del fluido, consumiendo energía eléctrica en el proceso. Según lo calculado en el capítulo anterior, el caudal de aire a ingresar es de 0,016 m3/s, siendo equivalente a 0,93 m3/min. Este caudal es bajo si se consideran las capacidades estándar de la industria, siendo necesario emplear compresores a tornillo a fin de alcanzar el caudal necesario con la presión de trabajo buscada, esta clase de compresores no utiliza grandes cantidades de aceite, lo que permite asegurar una corriente libre a aceite y condensado utilizando los filtros correspondiente. A.5. Adopción del compresor. El equipo a adoptar está provisto por la marca ZEBRA radicada en la ciudad de Buenos Aires, la misma ensambla los compresores según sus características de operación y para ello poseen diversos tipos de equipos, los cuales se detallan en la tabla siguiente: Tabla 7.2: Equipos marca ZEBRA dentro del rango operativo Serie FU. Compresores a tornillo de transmisión a correas Potencia Flujo de aire presión (N.m3/min) Peso Dimensiones Modelo motor neto (m) 0,75 0,85 1,05 1,25 (kW) (kg) 1,08 x 0,88 FU22A 22 3,7 3,5 3,3 3,0 600 x 1x30 1,32 x 1,00 FU30A 30 5,6 5,0 4,6 4,0 880 x 1,47 1,32 x 1,00 FU37A 37 6,6 6,3 5,7 5,1 920 x 1,47 Fuente: A partir de catálogo provisto por proveedor, www.compesoreszebra.com Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 151 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios Figura 7.4: Compresor modular a tornillo marca ZEBRA. Fuente: www.compresoreszebra.com El equipo           seleccionado posee las siguientes características: Sistema de admisión encapsulado. Motor eléctrico de cuatro polos con rodamientos SKF. Ventilador de refrigeración de gran tamaño. Panel digital de fácil operación y gran cantidad de datos. Unidad compresora EUCOMP fabricada en Taiwán. Componentes eléctricos de Schneider Alemania. Correas Optibelt Alemania. Tubería de conexión de acero inoxidable. Interruptor de presión Burket Alemania. Bajo nivel sonoro. B. EQUIPOS PARA EL LAVADO CIP B.1. Principio de funcionamiento del CIP La limpieza sistemática de las instalaciones que entran en contacto con los productos alimenticios debe considerarse como una parte fundamental de la producción. La contaminación producida por los residuos localizados en las superficies que la transportan, procesan o almacenan el vinagre, lleva a usar sistemas que garanticen el cumplimiento de los altos estándares de calidad e inocuidad deseados durante la limpieza de los equipos, de una forma repetible y no aleatoria. Es por ello que resulta necesario utilizar un sistema de lavado CIP (en Inglés; Cleaning In Place, limpieza en el lugar). Los equipos de limpieza CIP son sistemas diseñados para lavar y desinfectar automáticamente tanques equipamientos y cañerías, sin tener que desmontar el equipamiento. La limpieza se lleva a cabo mediante una sucesión de fases de lavado, y enjuagues con agua, junto con fases de sanitización, si es necesario. La circulación alternativa de agua y disoluciones de productos químicos a elevada temperatura, a través del equipo o tubería que trabaja en contacto con los productos. Su acción física, química y bacteriológica elimina la suciedad y los microorganismos de las superficies. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 152 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios Lavado •Las soluciones de limpieza se recirculan a altas velocidades, lo cual produce un flujo turbulento muy eficiente para remover por arrastre sólidos insolubles. •Luego se incluye una o varias operaciones de enjuage con agua limpia, para remover los restos de líquidos de limpieza. Sanitización •Cuando se necesita mantener el crecimiento microbiológico por debajo de ciertos limites, se pueden utilizar soluciones de sanitización en el equipo CIP. •Este procedimiento de sanitización mantiene idénticos parámetros que los utilizados en la limpieza como tiempo de contacto con la sustancia sanitizante y temperatura. •El éxito de la sanitización depende en gran parte de la eficiencia del proceso de lavado: las superficies deben estar perfectamente limpias. Figura 7.5 Lavado y sanitización CIP En la figura siguiente se representa un circuito CIP: Figura 7.6 Esquema de planta CIP En el más amplio sentido de la palabra, el proceso de limpieza comprende tres estadios, los cuales deben definirse correctamente: Limpieza: conjunto de operaciones que por medio de las cuales se consigue un nivel de limpieza, aspecto et higiene; gracias a la combinación de los siguientes factores: acción química, acción mecánica, temperatura, tiempo. Desinfección: operación que reduce el número de micro-organismos residual en los depósitos y superficies pulidas. Esterilización: eliminación de todos los microorganismos contaminantes y/o inactivación de virus. La eficiencia de la limpieza viene determinada por algunos factores significativos: Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 153 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios  Tabla 7.3: Factores que afectan la limpieza CIP Duración del ciclo de limpieza  Agente (s) de limpieza, y la concentración de sus disoluciones  Temperatura (a mayor temperatura, limpiezas más rápidas)  Velocidad/caudal de paso de la disolución de limpieza por la tubería o equipo Frecuencia entre ciclos de limpieza  Un sistema automático para cada etapa de la preparación y limpieza de toda la instalación controlando los parámetros de limpieza es fundamental para lograr a mantener todos los equipos en condiciones limpias. B.2. Descripción de unidades Magnitud Nre V θ ρ  Qmin Qmax Tabla 7.4 Descripción de unidades a utilizar Significado Valor Numero de Reynolds Velocidad en la 1,5 – 3,0 tubería Diámetro de las 2,54 tuberías Densidad del agua 1000 Viscosidad del agua 0,001 Caudal mínimo para 2,74 un CIP Caudal máximo para 5,47 un CIP Unidad adimensional m/s cm kg/m3 Pa.s m3/h m3/h B.3. Principio de cálculo del equipo Gran parte de los sistemas industriales de producción incorporan cañerías, tuberías o sistemas cerrados por donde circulan alimentos o ingredientes. Para lograr una limpieza efectiva se hace circular por los equipos e instalaciones durante un tiempo determinado y con un caudal turbulento. Esta turbulencia sólo asegura la efectividad de la limpieza si presenta el llamado número de Reynolds en una franja de valores adecuada. El tiempo de lavado se determina con controles microbiológicos y fisicoquímicos al final del lavado y la repetición de los mismos cada día en el equipo limpio. La ausencia de suciedad y de contaminación debajo un umbral determina las instrucciones CIP, y la primera aparición de contaminación sobre este umbral determina el tiempo que el equipo puede considerarse limpio antes de hacer otro lavado CIP. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 154 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios De las experiencias de Osborne-Reynolds el reparto de velocidades en una tubería es función del diámetro de la tubería (θ), el caudal (Q), viscosidad dinámica (), densidad del fluido (). Estas cuatro variables definen un número adimensional, el número de Reynolds: 𝑣𝜃𝜌 𝑁𝑟𝑒 = 𝜇 Ecuación 7.3 Si la tubería tiene una sección circular y su diámetro es constante, 𝐴 = 𝜋 , entonces el Numero de Reynolds en función del caudal será 𝑁𝑟𝑒 = 𝐷2 4 4𝑄𝜌 𝜋𝜃𝜇 Ecuación 7.4 El óptimo resultado es logrado alcanzando velocidades en tubería de 1,5 a 3,0 m/s. En la Tabla 7.5 se muestran las condiciones de limpieza para distintos diámetros de tuberías, condiciones de diseño teniendo en cuenta la viscosidad y la densidad del agua. Tabla 7.5: Relación entre el diámetro de la tubería y otros parámetros. D (diámetro) V (m/s) Re Q (m3/h) 4 25 2,8 7,3 ·10 5,4 4 40 2,0 8,0 ·10 9,0 50 1,7 8,5 ·104 12,0 65 1,48 9,8 ·104 18,2 80 1,36 11,0 ·104 25,2 4 100 1,34 13,4 ·10 37,9 Fuente: Marzo 2016 - www.edelflex.com Para alcanzar la limpieza deseada en sistemas de tuberías se deben seguir algunas indicaciones de interés: • Diámetros constantes en tuberías y uniones. • No existencia de puntos muertos. • Velocidad del fluido uniforme. También es importante que la instalación esté realizada de manera adecuada. Cada día se emplea más la soldadura orbital en la industria alimenticia. De ese modo, se eliminan juntas de unión, mejorándose los estándares de higiene. Se debe estudiar detenidamente la colocación de los accesorios de tuberías, de forma que no queden bolsillos u otras zonas de difícil limpieza. Como se estableció en el Capítulo 6, el diámetro de las tuberías del proceso es de 1 pulgada, es decir 2,54 cm. Con ello, se determinará el margen Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 155 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios de caudales de funcionamiento, teniendo en cuenta que el óptimo resultado es logrado con velocidades de tubería de 1,5 a 3,0 m/s. Si la velocidad es de 1,5 m/s: 𝑁𝑟𝑒 = 𝑣𝜃𝜌 𝜇 Ecuación 7.5 𝑁𝑟𝑒𝑚𝑖𝑛 = 1,5 𝑘𝑔 𝑚 (0,0254m)x 1000 3 𝑠 𝑚 0,001 𝑃𝑎. 𝑠 𝑁𝑟𝑒𝑚𝑖𝑛 = 𝟑, 𝟖𝟏𝒙𝟏𝟎𝟒 Si la velocidad es de 3,0 m/s en la tubería: Según 𝑁𝑟𝑒𝑚𝑎𝑥 = 2𝑥𝑁𝑟𝑒𝑚𝑖𝑛 = 7,62𝑥104 la fórmula 7.4: 4𝑄𝜌 𝑁𝑟𝑒 = 𝜋𝜃𝜇 Se establecen los caudales mínimos y máximos en tubería para tener las condiciones ideales de limpieza. Para v=1,5 m/s: 3,81𝑥104 𝑥 𝜋 𝑥 0,025𝑚 𝑚3 𝑸𝒎𝒊𝒏 = = 2,74 𝑘𝑔 ℎ 4𝑥1000 3 𝑚 Ecuación 7.6 Para v=3 m/s: 𝑸𝒎𝒂𝒙 = 𝑚3 7,62𝑥104 𝑥 𝜋 𝑥 0,025𝑚 = 5,47 𝑘𝑔 ℎ 4𝑥1000 3 𝑚 El caudal en las tuberías deberá estar comprendido entonces entre 2,74 y 5,47 m3/h. Se deberá adoptar una bomba, cuya capacidad pueda responder al Qmax. El lavado CIP dura en general 45 minutos a 1 hora en el caso de grandes equipos. Los equipos y las cañerías pueden limpiarse al mismo tiempo o separados. La organización de la limpieza de los distintos equipos en distintos momentos del día es vital para tener evitar los “cuellos de botella” y retrasos en la producción. El orden de pasaje de solución alcalina, ácida, desinfectantes y enjuague, así que sus parámetros como temperatura, tiempo, productos y concentraciones etc., exceden el cálculo presentado en este documento, y deben establecerse en base a las recomendaciones del proveedor y pruebas piloto. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 156 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios B. 4. Adopción del equipo Se adoptará el equipo de limpieza CIP de la marca GEA, que cuenta además, con la unidad de dosificación de NaOH, de ácido, diafragma entre electrodos para generar componentes sanitizantes y control con PLC. El equipo puede observarse en la figura 7.7: Figura 7.7. Sistema de Limpieza CIP modular desplazable Fuente: Gea group. www.gea-pe.com.ar C. ENFRIADOR C.1. Principio de funcionamiento del Enfriador El equipo conocido como “chiller” (enfriador) será utilizado para enfriar el agua de refrigeración utilizada en el Bioreactor, con el objeto de mantener la temperatura a 30ºC. Se analizaron otras soluciones más corrientes, como las Torres de enfriamiento y los Bancos de hielo. No obstante, las torres no permiten enfriar el agua las temperaturas citadas en el capítulo 6 (2ºC) y no es adecuado a nuestra aplicación debido a que el agua tiene que enfriarse generalmente tiene temperaturas de ingreso de entre 40 y 60˚C. El banco de hielo, por su parte, permite alcanzar temperaturas próximas a cero. Como su nombre lo indica, es un almacenador de hielo: se acumula frío durante un determinado tiempo donde no se requiere su utilización normalmente 12 h. Habiendo una necesidad constante de aprovisionamiento de refrigeración, el sistema no resulta apropiado y se opta por el Chiller. La refrigeración es un proceso en el cual el calor se transfiere de un lugar a baja temperatura a uno a mayor temperatura, ejerciendo un trabajo (aporte de energía). El chiller consta de un ciclo térmico invertido. Normalmente consta de un equipo que ejerce una compresión (1-2), un condensador (2-3), una válvula de expansión (3-4) y un evaporador (4-1). El ciclo ideal de Carnot se presenta abajo: Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 157 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios Figura 7.8: Ciclo de Carnot. Fuente: Perry Chemical Engineers' Handbook, 7ma edición La medida de la eficiencia del sistema se expresa gracias al COP (Coeficiente de Performance), y es la relación entre el calor removido a baja temperatura (Qb) y el trabajo ejercido. 𝑄𝑏 𝐶𝑂𝑃 = 𝑊 Ecuación 7.7 C.2. Cálculo de características del equipo El objetivo del sistema de transferencia de calor en el reactor, es el de mantener la temperatura de fermentación dentro de un rango controlado: 30 ± 1ºC. El mantenimiento de esta temperatura es fundamental para obtener un desarrollo óptimo de la cepa escogida de A.aceti. En pos de cumplir este objetivo operativo, el fermentador cuenta con una chaqueta térmica (o camisa térmica), que alcanza aprox. un 75 % de la altura del tanque. En el siguiente apartado se precisarán los cálculos correspondientes al intercambio calórico requerido para mantener la temperatura de la fermentación dentro de un rango aceptable y garantizar así la constancia en la concentración del producto final. Según el balance de materia del capítulo 5, la cantidad de calor a retirar de sistema es igual a 340,86 kJ/s. El líquido de refrigeración que se adoptará es agua helada, la cual se estima a 2ºC debido a efectos de calentamientos en el trayecto. Dicha ecuación es: 𝑄 = 𝑈. 𝐴. ∆𝑇𝑚 Ecuación 7.10 Magnitud Q U A ∆Tm Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Tabla 7.6 Unidades de medida a utilizar Significado Valor Calor aportado al 465,7 banco de hielo Coeficiente global de transferencia de calor Área de transferencia de calor Diferencia aritmética de la temperatura Unidad kJ/s kW/m2 ºC m2 ºC Página 158 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios El flujo másico de agua en la chaqueta (M), debe ser tal que iguale a los requerimientos de eliminación de calor en el caldo de fermentación, 339,34 kJ/s. Conociendo las dimensiones del tanque de fermentación (sección del dimensionamiento del reactor) y además, que la chaqueta cubre el 100% de la altura del líquido el área de transferencia se calcula según: 𝐴 = 𝐴 𝑏𝑎𝑠𝑒 + 0,75 𝐴 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 Dónde: H= altura del tanque = 7 (m); Da = diámetro del tanque = 3,5 (m). 𝑨 = 𝟐𝟑, 𝟒 𝒎𝟐 Magnitud Tf T1 T2 ∆Tm Cp M Tabla 7.7 Unidades de medida a utilizar Significado Valor Temperatura de 30 fermentación Temperatura de entrada 2 del agua Temperatura de salida 30 del fermentador Diferencia aritmética de 14 la temperatura Calor específico del agua 4,19 Caudal de agua a A calcular aportar Unidad ºC ºC ºC ºC kJ/kgºC kg/s A fin de optimizar la eficiencia del intercambio, se selecciona la temperatura máxima posible (30ºC) como temperatura de salida del líquido refrigerante. Respecto a la entrada, normalmente agua helada, se tomará un margen de seguridad respecto al transporte, y se estima su temperatura de entrada en 2ºC. 𝑞 𝑇2 − 𝑇1 = 𝑀 𝐶𝑝 Ecuación 7.11 340,86 𝑘𝐽/𝑠 𝑘𝐽 𝑀 4,19 𝑘𝑔. ℃ 𝑴 = 𝟑, 𝟗𝟕 𝒌𝒈/𝒔 (30 − 2)℃ = Con el objetivo de mantener la fermentación a la temperatura óptima (30 ± 1ºC), se necesitará aportar agua helada a la camisa de refrigeración en continuo. Las cantidades calculadas corresponden a con 14.291 kg/h de agua helada; y la empresa deberá aprovisionarse de 343 toneladas de agua diarias. La diferencia de temperatura media aritmética ΔTM nos permitirá obtener el coeficiente global de transferencia de calor. La misma se define de la siguiente manera: Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 159 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco ∆𝑇𝑀 = Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios 2𝑇𝑓 − (𝑇1 + 𝑇2) 2𝑥30°𝐶 − (2°𝐶 + 30°𝐶) ∆𝑻𝑴 = = 𝟏𝟒 °𝑪 2 2 Ecuación 7.12 Entonces, el coeficiente global de transferencia de calor será: 𝑄 𝑈= 𝐴 ∆𝑇𝑀 Ecuación 7.13 𝑈= 631,0 𝑘𝐽/𝑠 = 0,0939 𝑘𝑊/𝑚2 𝐾 23,4 𝑚2 287 𝐾 𝑈 = 𝟗𝟑, 𝟗 𝑾/𝒎𝟐 𝑲 El agua helada seguirá un circuito cerrado desde el enfriador al fermentador. El agua que sale a 30 ºC se aprovechará para precalentar los tanques alimentadores de agua, ácido acético y etanol. C.3. Adopción del enfriador En función de las características del agua de refrigeración, como se calculó anteriormente, las necesidades serán de 631 kJ/s. Teniendo en cuenta un margen de seguridad del 10 %, el equipo buscado deberá proveer una capacidad frigorífica de 695 kW. El equipo seleccionado es provisto por GEA, modelo Grasso BluAstrum. Tabla 7.9: Características del Chiller Fuente: GEA Ingeniería, www.gea.com. El EER (coeficiente de eficiencia energética) es el ratio entre la capacidad frigorífica y el consumo de energía utilizado para obtenerlo. El consumo de energía para el modelo 480 (obtenido del proveedor) es entonces igual: 𝐸𝐸𝑅 = 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑢𝑡𝑖𝑙 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑎𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑎 𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 (𝑘𝑊) 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑎𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑎 𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 (𝑘𝑊) = Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. 740 kW = 154,2 𝑘𝑊 4,8 Página 160 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios Figura 7.9: Chiller marca GEA, www.gea.com Características del modelo adoptado:  Marca: GEA Ingeniería.  Modelo: Grasso BluAstrum 800.  Capacidad refrigerativa: 740 kW  EER (Tasa de eficiencia energética):  Carga de refrigerante: 57 kg.  Tamaño: 5 m x 1 m x 2,10 m (altura).  Peso: 6000 kg. D. MANIPULADOR DE CARGA HIDRÁULICO Estos equipos son necesarios para el uso diario de carga, tanto de materias primas cómo así de producto terminado y envasado. A fin de economizar costos, estos equipos son manuales y operados por una sola persona. Debido a la simplicidad de los distintos manipuladores de carga, procederemos directamente a su adopción según las necesidades de las operatorias. D.1. Adopción del equipo hidráulico de transporte de carga Serán necesarios dos equipos por separado, el primero es un equipo de transporte horizontal de cargas, el cual cuenta con ruedas dobles en tres puntos de contacto, más un eje pivotante que permite giros de hasta 350° sobre su propio eje, este equipo será proveído por la firma TORLETTI HIDRÁULICOS SRL de la ciudad de San Francisco. Dicha firma posee experiencia en el mercado nacional de equipos de movimiento de cargas y tiene un vasto catálogo para diversas aplicaciones, luego de consultarlos se nos indicó el tipo de equipo a utilizar cómo zorra hidráulica, la cual se puede apreciar a continuación: Figura 7.10: Zorra hidráulica modelo Z3000, Fuente: www.hbtorletti.com.ar Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 161 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios La misma posee las siguientes características: La transpaleta estándar del mercado disponible en modelos: ancho (680 mm) y angosto (530 mm). Rodillos tándem. Ruedas de hierro recubiertas en poliuretano (opcional nylon). Mango engomado. Palanca reforzada. Pintura Epoxi Industrial. Unidad hidráulica compacta. Bajo mantenimiento. Servicio técnico sencillo. Hasta 2.500 kg de peso puede ser desplazado. El otro equipo necesario para la manipulación de cargas, es un apilador hidráulico que permite desplazar cargas de forma vertical. Nuevamente la firma consultada nos recomienda un apilador hidráulico manual, modelo EM1015. Figura 7.11: Apilador Hidráulico manual Fuente: www.hbtorletti.com.ar Sus características son:  El apilador estándar del mercado.  Descenso uniforme y controlable.  Ruedas industriales de gran diámetro con freno.  Rejilla de protección para el operario.  Su uso previene lesiones lumbares.  Estribos en ruedas para proteger posibles aprisionamientos de los pies.  Capacidad de carga de 1.000 kg, hasta 2900 m de altura. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 162 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios Resumen de equipos Tabla 7.9: Descripción de equipos adoptados Equipo Operación Marca Modelo Potencia (kW) Generador de oxigeno Abastecimiento de oxigeno IGA Ingenieria O+15 - Tanque pulmón Abastecimiento de oxigeno Kaeser 10000 L - Compresor Abastecimiento de oxigeno ZEBRA FU30A CIP (Cleaning in Place) Lavado y sanitizacion GEA Chiller Enfriamiento GEA Ingenieria Manipulador de carga hidráulico Transporte de carga Elevador hidráulico Transporte de carga Torletti Hidraulicos SRL Torletti Hidraulicos SRL 30 Tipo modular desplazable Grasso BluAstrum 800 Dimensiones (m) Alto 2,18 Largo 0,81 Ancho 0,96 Alto 5,45 Diámetro 1,60 Alto 1,47 Largo 1,32 Ancho 1,00 - Largo 2,16 Ancho 2,16- 154 Alto 2,10 Largo 5,00 Ancho 1,00 Z3000 - Largo 1,15 m Anch0 0,54 m EM1015 - Alto 2,00 Largo 1,38 m Ancho 0,80 m CONCLUSIÓN A lo largo del capítulo se han realizado los cálculos y la adopción en base a ellos de los diversos equipos accesorios a la línea de proceso. Algunos cálculos no han sido descriptos en detalle ya que corresponden a equipos simples o de fácil adopción, pero en todos los casos respetando las necesidades del proceso y teniendo en cuenta la seguridad del personal involucrado. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 163 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Equipos Accesorios Página 164 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares CAPITULO 8: SERVICIOS AUXILIARES - - Introducción Servicios o Aire Comprimido o Agua o Vapor o Fuerza Motriz o Iluminación o Cañerías Conclusión Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 165 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Página 166 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares INTRODUCCIÓN En este capítulo, se abordará los servicios auxiliares necesarios a la producción de ácido acético al 10%. Los servicios auxiliares son aquellos que forman parte de las operaciones y sirven de apoyo en el proceso. Se analiza entonces el consumo y la distribución de dichos servicios, para determinar las cantidades necesarias de los distintos recursos e instalar las cantidades adecuadas. Los puntos a tratar se orientan hacia las instalaciones de: - Agua y vapor. - Aire comprimido. - Energía eléctrica. - Red de cañerías de la planta. SERVICIOS A. AIRE COMPRIMIDO El aire comprimido, se considera como una “Fuente de energía” comparable a la electricidad, gas o petróleo y agua. En general es utilizado para manejar ciertos equipos de la planta y la instrumentación. En el marco de este proyecto, la aplicación más relevante es la alimentación del Generador de oxígeno que provee de O2 al acetificador. Se necesita conocer también la presión minina necesaria de funcionamiento dela maquinaría neumática, o al menos estimarla, para poder fijar un valor mínimo de presión necesaria en el suministro de aire (Pmin): La presión de la red está comprendida entre 6 y 7 bar y justificado en función de la presión de los equipos citados a continuación. A.1. Usos del aire comprimido El servicio del aire comprimido sirve a alimentar equipos de forma puntual, como en el caso de la envasadora, el accionamiento de válvulas o la filtración tangencial, de la misma manera que a proveer de aire al Generador de oxígeno continuamente. A continuación se detalla la presión requerida para cada una de dichas aplicaciones: - Generador de oxígeno: 4,5 bar. Filtración tangencial (Integritest): 3,5 – 6,0 bar. Envasadora: 4,0 – 6,0 bar. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 167 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares A.2. Redes de aire comprimido En general, una red de aire comprimido se compone de los siguientes dispositivos: Compresor Tanque de almacenamiento Secador refrigerativo Filtración de linea Regulador de presión Figura 8.1: Red de aire comprimido típica Esta es una solo un tipo de configuración, ya que según el sitio de KAESER Compresores, la red puede armarse de dos formas (hay equipos disponibles en el mercado compresores y secadores frigoríficos modulables). Compresor: Es el encargado de convertir la energía mecánica, en energía neumática comprimiendo el aire. La conexión del equipo a la red debe ser flexible para evitar la transmisión de vibraciones debido a su funcionamiento. La compresión produce un aumento de temperatura, que en condiciones normales no supera los 80ºC. Muchos equipos de compresión cuentan con un refrigerador final. - - - - - Filtro del compresor: Este dispositivo es utilizado para eliminar las impurezas del aire antes de la compresión con el fin de proteger al compresor y evitar el ingreso de contaminantes al sistema. Tanques de almacenamiento “pulmón”: Almacena energía neumática. Son recipientes presurizados que desempeñan dos funciones de vital importancia en la estación de aire comprimido: compensar las fluctuaciones de la demanda y, con frecuencia, separar el condensado del aire comprimido. Secador refrigerativo: Dicho dispositivo es el encargado de eliminar gran parte de la humedad y de las partículas del aire, protegiendo y aumentando la vida útil de los equipos alimentados con aire comprimido. Filtros de línea: Se encargan de purificar el aire, reduciendo la tasa de partículas presentes, para el promedio de aplicaciones conectadas a la red. Purgas: eliminan la humedad de la red y otras impurezas que pueden haber decantado. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 168 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Reguladores de presión: Permiten ajustar la presión del aire comprimido a los valores adecuados de utilización. Otro componente fundamental de la instalación de aire comprimido es la red de cañerías. Se utilizaran cañerías en aluminio AW-6060 para todos los diámetros, ya que son resistentes a golpes y roturas, la pared interior presenta muy baja rugosidad que trae aparejado una baja perdida de carga y su peso es muy liviano. Según “Marcelo Cassani's Blog” (aire comprimido, neumática y eficiencia energética, www.marcelocassani.wordpress.com). Las cañerías y sus características se clasifican a continuación: Cañería principal: - Es la línea que sale del conjunto de compresores y conduce todo el aire que consume la planta. Debe tener la mayor área posible para evitar pérdidas de presión y prever futuras ampliaciones de la red La velocidad máxima del aire en la tubería se encuentra entre los 6- 10 m/s. En el marco de este proyecto se toma el promedio de 8 m/s. Cañería secundaria: - Derivan de la tubería principal para conectarse con las tuberías de servicio. Deben prever futuras ampliaciones de la red. La velocidad del aire en la tubería no debe superar los 8 m/s. Cañería de servicio: - - Son las que surten en sí los equipos neumáticos. En sus extremos tienen conectores rápidos y sobre ellas se ubican las unidades de mantenimiento. Debe procurarse no sobrepasar el número de 3 equipos/tubería. Se recomiendan diámetros mayores a ½" con el fin de evitar grandes pérdidas de carga. Puesto que son tramos cortos, y en consecuencia las pérdidas son bajas, la velocidad del aire en dichas tuberías de servicio puede llegar hasta 15 m/s. A.3. Factores para dimensionamiento Ya que las fugas dependen del número y del tipo de conexiones, de la calidad de la instalación y de la presión de trabajo, es difícil determinar un valor esperado de fugas en la instalación. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 169 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Instalaciones bien conservadas presentan normalmente fugas que rondan entre el 2 y el 5%. Instalaciones con varios años de servicio pueden llegar a tener fugas del orden del 10%. Al disponerse de una instalación nueva, consideraremos que las fugas son del orden del 5%. Otro factor que hemos de tener en cuenta a la hora de diseñar una instalación de aire comprimido es una probable ampliación de las instalaciones a corto/medio plazo; por ello se va a sobredimensionar el tamaño de las conducciones principales entorno a un factor del 10%. Así, para un sistema que trabaje a 7 bares, es normal fijar un valor de pérdidas máximo de 0.7 bar a lo largo de las conducciones. A.4. Consumo de aire comprimido En general, los dispositivos accionados neumáticamente tienen un funcionamiento pulsante, es decir que no marchan en forma continua, o bien puntual (por ej. Integritest, que es un control de la integridad del sistema de filtración). En algunos casos los valores fueron brindados por el proveedor, en otros se trata de valores típicos promedio para funcionamiento bajo condiciones normales de uso. Se consideran un flujo promedio del Integritest de 6 L/min/m² (cassette 0,11 m²) y para la llenadora de líquidos 0,3 m3/min. El caudal entonces para el test de la filtración tangencial, teniendo es 𝑄𝑓𝑡 = 6 𝐿 . 𝑥0,11m2 𝑥 m2 𝑚𝑖𝑛 60 𝑚𝑖𝑛/ℎ = 39,6 L/h Ecuación 8.1 A continuación se enumeran los consumos de los diferentes dispositivos neumáticos que se encuentran en la planta (el consumo del Generador de oxigeno se calculó anteriormente, en el punto A.4 del Capítulo 7): - Generador de oxígeno: 241 m3/h Filtración tangencial (Integritest): 40 m3/h Envasadora: 18 m3/h (Según datos otorgados por proveedor de envasadora Gregorutti SA) Cabe destacar que es muy poco probable que todos estos elementos funcionen de manera simultánea, ya que muchos de ellos son excluyentes entre sí por lo que el caudal que deba entregar la red de aire comprimido será siempre menor a la suma de los consumos de todos estos elementos. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 170 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Se tomará el elemento de consumo constante (generador de oxígeno) adicionando el elemento pulsante de mayor consumo, al cual se aplicará el factor de seguridad de 15% antes descripto: 𝑄𝑓 = (241 + 40 ) 𝑚3 /ℎ 𝑥1.15 Ecuación 8.2 𝑸𝒇 = 𝟑𝟐𝟑, 𝟏𝟎 𝒎𝟑 𝒎𝟑 = 𝟓, 𝟒𝟎 𝒉 𝒎𝒊𝒏 Las canalizaciones de servicio partirán directamente de la canalización principal, es decir, la canalización principal y secundaria se fusionan en una sola que alimentar las distintas derivaciones. Tabla 8.1: Longitud y caudal de aire en cada tramo Conducto Longitud (m) Caudal (L/min) Canalización principal 3,9 323,1 Canalización secundaria 40,8 241,0 superior Canalización secundaria 22,0 58,0 inferior Canalizaciones de 1,0 (ambas iguales) 40,0 y 18,0 servicios Del total de fugas anteriormente dicho en el sistema (10% de la presión del compresor), se considerara que la pérdida de presión máxima permisible, en el sistema de tuberías, no puede pasar de un 2% de la presión del compresor. Siendo dicha presión de 7 bar, las fugas se estiman en un máximo de 0,7 bar. Con este valor y haciendo uso de un modelo matemático basado en la Fórmula de Renouard de se obtiene el dimensionado para los diámetros de las cañerías: (Dato obtenido de bibliografía online de la Escuela Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad de Sevilla, en la cátedra de aire comprimido, 2011). 𝐶𝑅𝐶 𝑥 𝜌𝑟 𝑥 𝐿𝑒𝑞𝑢 𝑥 𝑄1,82 𝑫= ( ) 2 𝑥 𝑃𝑛 𝑥 ∆𝑃 1⁄ 4,82 Ecuación 8.3 Dónde: ∆P = diferencia de presiones absolutas entre el origen y el extremo (bar); CRC = coeficiente de Renouard cuadrático (igual a 48,60); ρr = densidad del gas (kg/m3); Q = caudal en Nm3/h; D = diámetro de conducción en m/s; Pn = presión nominal (bar). Aplicando los valores conocidos de densidad y presión nominal, resulta Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 171 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares 48,60 𝑥 1,00 𝑘𝑔/𝑚3 𝑥 𝐿𝑒𝑞𝑢 𝑥 𝑄1,82 𝐷= ( ) 2 𝑥 7,00 𝑏𝑎𝑟 𝑥 ∆𝑃 3,47 𝑥 𝐿𝑒𝑞𝑢 𝑥 𝑄1,82 𝐷= ( ) ∆𝑃 1⁄ 4,82 1⁄ 4,82 En el caso de la canalización principal, asumiendo una caída máxima de presión de 0,70 bares 3,47 𝑥 3,9 𝑥 38,31,82 ) 𝐷𝑃 = ( 0,14 1⁄ 4,82 = 𝟏𝟎, 𝟐 𝒎𝒎 En el caso de la canalización secundaria superior, que va a alimentar al reactor con oxígeno, el cálculo es el siguiente (asumiendo una caída máxima de presión de 0,70 bares): 𝑫𝑺𝑺 3,47 𝑥 40,8 𝑥 28,61,82 = ( ) 0,14 1⁄ 4,82 = 𝟏𝟒, 𝟗 𝒎𝒎 En el caso de la canalización secundaria inferior, que va a alimentar a la envasadora y al filtro tangencial, el cálculo es el siguiente (caída de presión supuesta de 0,70 bares): 𝑫𝑺𝑰 3,47 𝑥 22,0 𝑥 6,91,82 = ( ) 0,14 1⁄ 4,82 = 𝟕, 𝟕 𝒎𝒎 Para las canalizaciones de servicio, tendremos para cada una de ellas una caída de presión igual a ∆P = 0,70 bar/2 = 0,35 bar, y una longitud de 1,0 m. La que va al filtro recibe un caudal de 40,0 m3/h y la que va a la embotelladora de 18,0 m3/h. 𝑫𝒇𝒊𝒍𝒕𝒓𝒐 3,47 𝑥 1,0 𝑥 4,81,82 ) = ( 0,14 𝑫𝒆𝒎𝒃𝒐𝒕𝒆𝒍𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒂 1⁄ 4,82 3,47 𝑥 1,0 𝑥 2,11,82 = ( ) 0,14 = 𝟑, 𝟓 𝒎𝒎 1⁄ 4,82 = 𝟐, 𝟔 𝒎𝒎 Para seleccionar las cañerías, se tomara la medida estandarizada inmediatamente superior (Se recomiendan diámetros mayores a ½" con el fin de evitar grandes pérdidas de carga). Para ello, se utilizó la tabla de un manual del proveedor Parker: Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 172 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Figura 8.2 - Diámetro de la cañería en función del caudal máximo y la longitud. Fuente: www.parkertransair.com Todas las canalizaciones del proyecto se sitúan en el en todos los casos, en un diámetro de canalización de 16,5 mm. Tabla 8.2: Resumen de medidas de cañerías de aire y materiales Longitud Diámetro Espesor Conducto Material Conexiones (m) (mm) (mm) aluminio Canalización Material AW3,9 16,5 2,3 principal plástico 6060 Canalización aluminio Material 40,8 16,5 2,3 secundaria AWplástico superior 6060 Canalización aluminio Material 22,0 16,5 2,3 secundaria AWplástico inferior 6060 aluminio Canalización de Material AW1,0 16,5 2,3 servicio - Filtro plástico 6060 Canalización de aluminio Material servicio 1,0 16,5 2,3 AWplástico Embotelladora 6060 A.4. Adopción de equipos La función de este equipo es tomar aire de la atmósfera y realizar trabajo mecánico sobre el mismo incrementando así su presión. - Marca: KAESER. - Tipo: Compresor de tornillo modulable. - Modelo: ASD 60. -Sobrepresión operativa: 7,5 bar. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 173 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares -Sobrepresión máxima: 8 bar. -Caudal: 5,53 m3/min. Características técnicas: - Potencia nominal del motor: 30 kW. - Altura: 1,530 m. - Ancho: 1,770 m. - Profundidad: 0,900 m. - Peso: 845 kg. - La temperatura final de compresión durante el funcionamiento no supera los 80ºC. - Cuentan con un controlador computarizado para compresores marca SIGMA CONTROL. - Al ser un compresor a tornillo, el consumo de aceite es muy bajo (en comparación con un compresor a pistón), siendo innecesario un filtro de aceite en la línea de aire comprimido. Figura 8.3: Compresor KAESER ASD 60. Fuente: www.kaeser.com Estos equipos poseen además un sistema modular de secadores de aire, los cuales extraen toda la humedad producida por la compresión del mismo. La marca KAESER posee el modelo ASDT, el cual es compatible con el compresor elegido y posee las siguientes características: - Módulo de secado acoplable al módulo de compresión. - Control de ahorro energético, funcionando sólo cuando es necesario. - Secador centrífugo adosado al sistema de secado y previo a este, reduciendo el uso del componente principal y mejorando el secado. - Sistema electrónico ECODRAIN, el cual evita pérdidas de presión entre vaciados de condensado al accionar válvulas solenoides en forma secuencial. - Consumo reducido de agente refrigerante. El sistema de aire comprimido debe poseer un tanque de reserva del mismo a fin de evitar el continuo funcionamiento del compresor y pérdidas. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 174 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares En la ciudad de San Francisco, la empresa Blasting SA vende tanques de almacenamiento de aire comprimido a medida del cliente, luego de consultarlos se ha acordado que lo más conveniente es fabricar un tanque con capacidad de 270 L a fin de permitir las maniobras correspondientes en el uso del aire comprimido. Posee una entrada y hasta dos salidas por equipo, con su propio manómetro y válvula de escape de emergencia en caso de sobre presión. Figura 8.4: Tanque de almacenamiento de aire comprimido Fuente: www.blasting.com.ar B. AGUA En la industria alimentaria, el agua constituye uno de los principales servicios auxiliares por ser ampliamente utilizada con diferentes finalidades. Entre los usos que se le da al agua en la planta, se mencionan: - Agua de proceso. Higiene y consumo humano. Refrigeración. Limpieza de equipos e instalaciones (CIP). Riego y red contra incendios. En este caso, el volumen principal de agua está destinado al proceso y a la refrigeración del fermentador. Dicho volumen de agua es recuperado y recirculado en el enfriador. En función del uso, se distingue en base a la procedencia y al tratamiento que deberá aplicarse para que resulte adecuada al uso. La planta industrial cuenta con servicios de agua procedente de dos orígenes: Agua potable: será provista por el Parque industrial de San Francisco tal como se mencionó en el Capítulo 3 “Localización de la Planta”, este ente abastece de agua potable a todas las empresas instaladas en el parque industrial mediante una red de cañerías que abarca toda la Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 175 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares extensión del parque. La planta cuenta con un tanque de almacenamiento para mantener cierta reserva de agua potable. Agua industrial: las aguas residuales industriales son las que proceden de cualquier actividad industrial en cuyo proceso de producción, transformación o manipulación se utilice el agua, incluyéndose los líquidos residuales, aguas de proceso yaguas de drenaje. En el caso de este proyecto, el agua industrial será el agua que no esté en contacto directo o indirecto (ex: agua de limpieza de los tanques). Entre las utilidades que utilizan agua industrial, se encuentran la refrigeración del reactor, la generación de vapor en la caldera, así que la red de incendio y riego. Se obtiene a partir de las napas subterráneas mediante perforaciones realizadas en el predio de la planta fabril. Debe extraerse de la segunda napa, situada normalmente a 25-30 m de profundidad, ya que la calidad fisicoquímica y microbiológica. Según el uso que se le dé en la planta será sometida a diferentes tratamientos de ablandamiento para reducir la dureza del agua. Se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. Según la denominación aportada por el Centro Científico Tecnológico de Mendoza (www.cricyt.edu.ar) el agua “dura” tiene exceso de sales y forma poca espuma con el jabón, es inadecuada para muchos usos industriales. La dureza del agua se expresa como mg/L de carbonato de calcio (CaCO3). A veces se da como límite para denominar a un agua como dura una dureza superior a 120 mg CaCO 3/L. La dureza puede ser temporaria o permanente. La dureza temporaria o “dureza de carbonatos” (CO3-2) está constituida por el bicarbonato de calcio o magnesio. Estos bicarbonatos precipitan cuando se calienta el agua transformándose en carbonatos insolubles. La dureza permanente se debe a la presencia de sulfatos (SO4-2), nitratos (NO3-) y cloruros de calcio (CaCl2) y magnesio (MgCl2). Dichas sales no precipitan por ebullición. Las aguas duras traen aparejada una serie de inconvenientes, con incidencia fundamentalmente económica: mayor consumo de detergentes, incrustaciones en cañerías y tanques de agua, aumento de costos en las industrias debido a la necesidad de efectuar tratamientos para ablandar el agua, etc. Las incrustaciones en cañerías e instalaciones en general, promueven la formación de biofilms (membranas orgánicas) que alojan organismos patógenos (bacterias, etc.). Como en las aguas con dureza temporaria, los Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 176 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares carbonatos precipitan con el aumento de la temperatura, el agua utilizada en equipos que calientan debe ser ablandada previamente. B.1. Calidad y usos del agua B.1.1. Agua de red Según lo establecido en el Capítulo XII del CAA: “Bebidas hídricas, agua y agua y agua gasificada”, el “agua potable de suministro público se entiende la que es apta para la alimentación”. Por extensión, se toma toda el agua que puede llegar al consumidor (clientes o empleados de la planta): agua de proceso, agua de lavado CIP, agua para higiene y consumo humano. Dicha agua deberá cumplir con las características físicas, químicas y microbiológicas siguientes: Tabla 8.3: Características requeridas para agua potable CARACTERISTICAS Valor Aspecto Incolora, inodora, límpida y transparente Turbiedad Máximo 3 NTU Color Máximo 5 Escala Pt-Co pH Rango 6,5 -8,5 Dureza total (CaCO3) Máximo 400 mg/L Sólidos disueltos totales Cloro activo residual Arsénico Cloruro Máximo 1500 mg/L Nitrito Mínimo Máximo Máximo Máximo Máximo Máximo 0,20 0,01 350 2,0 45 0,10 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L Sulfato Máximo 400 mg/L Bacterias coliformes Máximo 3 Escherichia coli Máximo 0 UFC en 100 mL (48 hs) UFC en 100 mL Bacterias mesófilas (APC - 37 °C 24 hs.) Máximo 500 UFC/mL Máximo 0,50 mg/L Hierro Nitrato Detergentes Fuente: Código Alimentario Argentino art. 982. En dicho art. 982 del CAA se incluyen los límites para otros metales pesados. Para los usos mencionados que utilizan agua potable, dicha agua se emplea sin realizar un tratamiento previo, ya que esta es potable y apta para el consumo. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 177 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares B.1.2. Agua industrial Como se precisó anteriormente, en el caso de este proyecto, el agua industrial será el agua que no esté en contacto directo o indirecto (ex: agua de limpieza de los tanques). Entre las utilidades que utilizan agua industrial, se encuentran la refrigeración del reactor, la generación de vapor en la caldera, así que la red de incendio y riego. El agua industrial e obtiene a partir de las napas subterráneas mediante perforaciones realizadas en el predio de la planta fabril. Dicha agua puede contener una elevada concentración de carbonatos (dureza temporaria), que precipitan al calentar el agua, produciendo un depósito de sales al interior. Según el Centro Científico Tecnológico de Mendoza, dicho fenómeno puede obstruir los tubos y reducir la conductividad térmica. El agua para calefacción, utilizada en el sistema CIP, se calienta a aproximadamente 80ºC. Para reducir la dureza del agua a valores seguros, la misma debe someterse a tratamientos de ablandamiento, además del agregado de aditivos químicos con el fin de prevenir la excesiva formación de depósitos y crecimiento desmedido de algas. El método de ablandamiento y el equipo se precisarán luego del cálculo de consumo de agua industrial. El agua utilizada en las calderas de generación de vapor, debe cumplir con ciertos estándares de calidad: Tabla 8.4 - Características del agua de caldera CARACTERISTICAS Valor Aspecto Incolora, clara y libre de agentes indisolubles Dureza total Máximo 2 ppm Oxigeno Máximo 8 ppb Dióxido de carbono Máximo 25 mg/L Hierro Máximo 0,05 mg/L Cobre Máximo 0,01 mg/L Alcalinidad total Máximo 25 ppm Contenido de aceite Máximo 1 mg/L pH (a 25 °C) Máximo 8,5 – 9,5 Bacterias mesófilas (APC - 37 °C 24 h) Máximo 500 UFC/mL Detergentes Máximo 0,50 mg/L Fuente: www.norese.com El agua utilizada para la red contra incendios podrá reunir las mismas condiciones de calidad que la utilizada para el riego: no se precisa agua potable. En dicho caso, resulta indispensable disponer de un reservorio de agua para combatir incendios. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 178 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares B.2. Consumo total de agua de red B.2.1. Higiene y consumo humano En la planta trabajan un total 25 personas de lunes a viernes. El personal utiliza agua potable tanto para la higiene y aseo personal (lavabos, duchas, retretes) como para el consumo directo. El Art. 57 de la Ley 19.587 de Higiene y Seguridad en el Trabajo, establece que donde la provisión de agua apta para uso humano sea hecha por el establecimiento mismo, éste debe asegurar una reserva de un mínimo de 50 L por persona por jornada. Se tomará un valor un 20% debajo al establecido, ya que la provisión está asegurada por el servicio público de aguas. Tabla 8.5: Consumo del agua para higiene y consumo humano Consumo promedio estimado por persona - Higiene personal 200 40 L/persona/d L/persona/semana - Consumo humano Cantidad de personas en la planta 25 personas 1000 L/d 5.000 L/semana B.2.2. Limpieza de equipos e instalaciones En lo que respecta a la limpieza de equipos, la planta cuenta con el sistema de limpieza CIP. Por practicidad en la aplicación del sistema de limpieza CIP la planta elaboradora se divide en 3 zonas de lavado diferenciándose dos circuitos CIP independientes, que pueden ser lavados en forma separada. 1. Tanque de almacenamiento y mezclado de materias primas 2. Fermentador 3. Terminado de producto: filtración y envasado Cabe destacar que el fermentador se considera como un circuito único, dado que es el equipo con mayor tiempo de operación de la planta, por lo que su lavado se realizará mientras el resto de los circuitos realizan su función en el proceso. Los equipos se lavan una vez al día, con excepción del fermentador cuyo lavado se desarrolla al final de la semana. Para estimar la cantidad de agua requerida para la limpieza de equipos se ha tenido en cuenta 1,5 veces su volumen. Dicho valor considera que en el programa hay un enjuague intermedio y uno final, y que el primer lavado se realizará con 50 % de agua reutilizada del último enjuague. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 179 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Tabla 8.6 - Consumo de agua para limpieza de equipos e instalaciones Circuito Equipos Frecuencia Consumo diario Almacenamiento Depósito de agua diario 6.100 L materias primas y mezclador Fermentador Fermentador 7 días 2.900 L 2 tanques Terminado de intermedios, filtro diario 14.300 L producto y envasadora Limpieza de diario 5.600 L instalaciones Total 28.900 L/d El agua destinada a la limpieza de instalaciones se estima en un 20 % del total para los equipos. B.2.3. Agua del proceso productivo Como se calculó en el Cap. VI, el consumo diario de agua para el proceso productivo es de 2.371,36 L. Se debe tener en cuenta que se repone un 50 % del tanque salvo el día de la limpieza, donde el agua se repone al volumen total. Tabla 8.7 - Consumo de agua de proceso Consumo diario Consumo (jornadas laborales) promedio diario Agua de proceso 2.371,36 L 1.109,0 L Reposición después del lavado Total diario promedio 2.371,36 L 1.330,3 L Consumo semanal 7.760,0 L 1.552,0 L 9.312,0 L B.2.4. Consumo total de agua potable El consumo total de agua potable, diario y semanal, se detalla en la tabla siguiente: Tabla 8.8 - Consumo total de agua potable Uso Consumo diario Consumo semanal Higiene y consumo 1.000 L 5.000 L humano Limpieza de equipos e 28.900 L 144.500 L instalaciones Proceso productivo 1.862 L 9.310 L Total 31.762 L 158.810 L Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 180 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares B.3. Consumo de agua industrial B.3.1. Agua de refrigeración El agua helada a utilizarse en las etapas de enfriamiento nombradas, proviene del enfriador, descripto en el Capítulo VII, que enfría el agua a una temperatura de 2 ºC. El agua helada sigue un circuito cerrado desde la camisa del fermentador, y de regreso al equipo de enfriamiento. El volumen de reposición requerido varía según el fabricante y tipo de enfriador. Para tener en cuenta las pérdidas que pudieran producirse, se contemplará un valor diario de 3 % del consumo de cada circuito, depende principalmente de las pérdidas en el evaporador y en las tuberías. Calculo del agua de refrigeración: En el presente proyecto, el enfriador enfriaría el agua saliente de la camisa del saliente, a 30 °C, hasta 2 °C. Cuando la temperatura de entrada sea mayor a 21 °C, se requiere un sistema cerrado de mezcla. Los sistemas disponibles más potentes pueden trabajar a una ∆T entre la entrada y la salida de 15,5 °C (Consultado de los manuales en línea de la empresa Carrier, www.carrier.es). Para asegurar, se trabaja con un ∆T = 11 °C entre la entrada y la salida del enfriador. Se conoce por lo calculado en el apartado C.2. del capítulo 7, que el caudal de agua de refrigeración a aportar al fermentador es de 14.921 kg/h. El esquema es el siguiente: Figura 8.5: Balance de calor para enfriador. 𝑸𝑷 = 𝑴𝟏 𝒙 𝑪𝒑 𝒙 ∆𝑻 Ecuación 8.4 El calor cedido en el enfriador por el agua proveniente del reactor es igual a: 𝑄1 = 14.291 𝑘𝑔 𝑘𝐽 𝑥 4,197 𝑥 (13 − 30) °𝐶 ℎ 𝑘𝑔 °𝐶 𝑄1 = −1,02 𝑥 106 𝑘𝐽 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 181 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares A partir del calor intercambiado, se calcula el caudal másico de agua a 2 °C necesario en el recirculado (MR): 1,02 𝑥 106 𝑘𝐽 = 𝑀𝑅 𝑥 4,197 𝑘𝐽 𝑥 (13 − 2) °𝐶 𝑘𝑔 °𝐶 𝑴𝑹 = 𝟐𝟐. 𝟎𝟗𝟑, 𝟕 𝒌𝒈/𝒉 Teniendo en cuenta que el equipo funciona aproximadamente 24 hs por día enfriando al reactor, el consumo diario de agua de refrigeración es de 530.248,9 L/d. Como se especificó anteriormente, se contemplará un valor diario de 3 % del consumo de cada circuito, depende principalmente de las pérdidas en el evaporador y en las tuberías. Tabla 8.9 - Consumo de agua de refrigeración Equipo Consumo diario de agua Agua de reposición (3%) de refrigeración Diario Semanal Chiller 530.249 L 15.907 L 111.352 L B.3.2. Agua contra incendios y de riego En casos de que se generen incendios en la planta, se cuenta con un sistema de cañerías de agua para combatir incendios. Este sistema está compuesto por un tanque elevado que constituye un reservorio de agua y asegura la presión adecuada del agua en el momento de su uso. Dicha cantidad difícil de estimar. No obstante, se preverá, en caso de emergencia, un valor de un 5% superior al total, que sirva para cubrir cualquier accidente. B.3.3. Agua para generación de vapor Consumo de vapor: El único consumo de vapor está representado por el calentamiento de las soluciones de lavado CIP a 80ºC, para mejorar la eficiencia de lavado. A continuación estima el consumo estimado de agua para la generación de vapor en la caldera, considerando que el tiempo de operación diario es entre 2,5-4 h para la limpieza de todos los equipos, más un 5% de margen de seguridad. 𝑸𝑨 = 𝟏, 𝟎𝟓 (𝑴 𝑪𝒑 ∆𝑻) Ecuación 8.5 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 182 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco 𝑄𝐴 = 1,05 (28.900 Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares 𝑘𝑔 𝑘𝐽 7,6𝑥106 𝑘𝐽 𝑥 4,19 𝑥 (80 − 20)℃ = 𝑑 𝑘𝑔℃ 𝑑 𝑸𝑨 = 𝟑, 𝟐𝒙𝟏𝟎𝟓 𝒌𝑱 𝒉 El calor cedido por el vapor que calentará el agua (Q v), es equivalente al calor que requiere la misma para la elevación de su temperatura QA en dicho rango. 𝑄𝐴 + 𝑄𝑣 = 0 El consumo de vapor necesario, QV viene dado por la siguiente ecuación: 𝑸𝒗 = 𝑴𝒗 (𝒉𝒗 − 𝒉𝒍 ) Ecuación 8.6 Tabla 8.10 - Magnitudes de calor latente de vapor Magnitud Significado Valor Unidad Calor cedido por 𝑸𝒗 3,0x105 el vapor Consumo de 𝑴𝒗 vapor por hora Entalpia del 𝒉𝒍 líquido saturado a 2670,9 0,9 bar Entalpia del vapor 𝒉𝒗 405,1 saturado Entonces, el caudal diario de vapor será: 𝑴𝒗 = 3,2 𝑥105 𝑘𝐽 ℎ (2670,9 − 405,1) 𝑘𝐽 𝑘𝑔 J/h kg/h kJ/kg kJ/kg = 𝟏𝟒𝟎, 𝟑 𝒌𝒈/𝒉 El consumo de vapor total se destina a la limpieza y desinfección de equipos e instalaciones durante 4 h diarias. 𝑴𝒗 𝑪𝑰𝑷 = 140,3 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑥 4 ℎ𝑠 = 561,1 𝑑 ℎ Considerando un 10% de pérdidas en tuberías y equipos, para la adquisición de la caldera, se toma una cantidad de vapor de: 𝑴𝒗𝑻= 𝑴𝒗 𝑪𝑰𝑷 + 𝑴𝒑é𝒓𝒅𝒊𝒅𝒂𝒔 𝑴𝒗𝑻= 561,1 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. 𝑘𝑔 𝒌𝒈 𝑘𝑔 + 0,1𝑥 561,1 = 617,3 𝑑 𝒅 𝑑 Página 183 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Consumo de agua para generación de vapor: A continuación se muestra el consumo estimado de agua para la generación de vapor en la caldera, considerando un 5% adicional en referencia a la cantidad de vapor necesaria en evaporación. Tabla 8.11 - Consumo de agua para la generación de vapor Consumo de vapor generado en la caldera Fuente Consumo horario Consumo diario - Sistema CIP 140,3 kg/h 561,2 kg/d - Pérdidas 14,0kg/h 56,0 kg/d Consumo total 154,3 kg/h 617,2 kg/d Consumo de agua para generar vapor Fuente Consumo horario Consumo diario - Sistema CIP 154,3 L/h 617,2 L/d - Pérdidas 7,7 L/h 30,8 L/d Consumo total 162,0 L/h 648,1 L/d B.3.4. Consumo total de agua industrial Debe tenerse en cuenta que el lavado CIP se realizará bajo supervisión, por lo cual la generación de vapor se calcula para la semana laboral (5 días). El agua de refrigeración y la red de incendios, por su parte, deben estar disponibles continuamente. El consumo total de agua industrial, diario y semanal, se detalla en la tabla siguiente: Tabla 8.12 - Consumo de agua industrial Uso Consumo diario Consumo semanal Refrigeración 15.907 L/d 111.352 L Generación de vapor 648,1 L/d 3240,5 L Red contra incendios y 1340,0 L/d 9380 L riego Total 17.895,1 L/d 123.972,5 L Teniendo en cuenta tanto el consumo de agua de red como el de agua industrial, el total de agua consumida es de: Tabla 8.13 - Consumo total de agua Calidad de agua Consumo diario Consumo semanal Agua potable 31.762,0 L/d 158.810 L Agua industrial 17.895,1 L/d 123.972,5 L Total 49.257,1 L/d 282.782,5 L Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 184 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares B.4. Equipos para el tratamiento y la extracción de agua del agua B.4.1. Ablandador de agua por intercambio iónico Los intercambiadores de agua son el método más eficiente para eliminar la dureza del agua, causante del sarro. La vida útil esperada es de 5 a 10 años. El intercambio iónico remueve los iones indeseables del agua cruda, transfiriéndolos a un material sólido. Estos intercambiadores son matrices solidas que contienen sitios activos o esferas con carga electrostática. En este caso las esferas tienen carga negativa e intercambian iones de carga positiva. La reacción efectuada en el sitio activo conformado por el Na + y el ion Ca2+ o Mg2+ es la siguiente: 2𝑅 − 𝑁𝑎+ + 𝐶𝑎2+ → 𝑅2 − 𝐶𝑎 + 2𝑁𝑎+ A medida que la solución pasa a través de la resina, los iones presentes en dicha solución (calcio y magnesio) remplazan a los iones presentes en los sitios activos (Na+). La eficiencia del proceso depende de: la afinidad de la resina por un ion en particular, el pH de la solución (carácter acido base, concentración de iones y temperatura). La empresa Better Watter Argentina posee equipos modulares y compactos capaces de ablandar el caudal de agua requerido por el proceso. Para la aplicación particular de nuestro proceso, el modelo que mejor se ajusta es el conocido cómo ESD 525, el cual posee las siguientes características: - - Caudal en condiciones normales 3.200 L/h; caudal con consumo continuo 1.400 L/h Capacidad de retención de 2,2 kg lo que permite consumir hasta 10.800 L de agua entre regeneraciones, con una dureza (CaCO3) de 200 mg/L y Hierro de hasta 9 mg/L. Medidas: 0,36 m de ancho x 0,51 m de profundidad x 1,15 m de alto. Regeneración automática basada en el consumo de agua. No requiere intervención manual y se adapta a su patrón de uso. Discos recubiertos patentados dentro de la válvula que extienden la vida útil de juntas y partes movibles. Ajustes de tiempo de regeneración y retrolavado para tratamiento de agua con problemas específicos. 6 Horas de retención de datos ante cortes eléctricos. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 185 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Figura 8.6: Ablandador de agua BWA modelo ESD 525. Fuente: www.betterwater.com.ar B.4.2. Electrobomba sumergible Para efectuar la extracción se utiliza una electrobomba sumergible MotorArg MICRA, capaz de entregar un caudal de hasta 2 m3/h, con una potencia de 0,56 kW, desde una profundidad de 40 m. Además se cuenta con una bomba adicional de repuesto para efectuar el correspondiente mantenimiento sin necesidad de interrumpir el suministro de agua. B. 5. Equipos para el almacenamiento de agua B.5.1. Tanque de agua potable Si bien el parque industrial cuenta con aprovisionamiento de agua potable, la empresa tendrá tanques propios de almacenamiento de agua, ya que ésta es indispensable para la producción, para poder continuar con una producción normal ante un problema en la red o corte de suministro. Por otra parte, se requiere agua potable para consumo humano y limpieza de equipos. En este capítulo, se determinó el consumo semanal de agua potable en 31.362 L, es decir 31,4 m3. Se diseña el tanque para que tenga una capacidad de abastecimiento de 2 d, es decir, 62,8 m3. Para la adopción de dicho tanque se considera un 10% de sobredimensionamiento, o sea, un volumen final de 69,0 m3. Adopción de equipos: El tanque de almacenamiento de agua potable será proveído por la firma FRUSSO de la ciudad de San Francisco. La misma posee experiencia en trabajo con materiales inoxidables y permite definir las dimensiones a Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 186 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares pedido del cliente. El tanque adoptado será de 66,0 m 3. Sus características son: - Marca: FRUSSO. - Modelo: tanques de almacenamiento, construidos a pedido del cliente. - Alto: 9,24 m. - Diámetro: 3,08 m. - Material de construcción: Acero inoxidable AISI 304/316 L. - Silo simple. B.5.2. Tanque de agua industrial Para los sistemas de refrigeración, generación de vapor y red contra incendios, se bombea agua de pozo y trata la misma con sistemas de ablandamiento. No obstante, se tomaran precauciones adicionales en caso de emergencia o disfuncionamiento del equipo ablandador de agua, por ejemplo. Se diseña el tanque para que pueda abastecer a la planta para refrigeración, vapor y red contra incendios, durante 7 días con un 5 % de sobredimensionamiento. Es decir, si el consumo diario es de 15.907 L/d, para cuatro días equivale a 111.352, L. Con un 10 % de sobredimensionamiento, el tanque resultante deberá tener un volumen de 122.487 L (122,5 m3). Adopción de equipos: El tanque de almacenamiento de agua potable será proveído por la firma FRUSSO de la ciudad de San Francisco. La misma posee experiencia en trabajo con materiales inoxidables y permite definir las dimensiones a pedido del cliente. El tanque adoptado será de 120 m3. Sus características son: - Marca: FRUSSO. - Modelo: tanques de almacenamiento, construidos a pedido del cliente. - Alto: 11,20 m. - Diámetro: 3,73 m. - Material de construcción: Acero inoxidable AISI 304/316 L. - Silo simple. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 187 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Figura 8.7: Tanques de almacenamiento FRUSSO. Fuente: www.frusso.com C. VAPOR El vapor de agua es un servicio muy común en la industria, que se utiliza para proporcionar energía térmica a los procesos de transformación de materiales a productos gracias a las sobresalientes propiedades de transferencia de calor, por lo que la eficiencia del sistema para generarlo, la distribución adecuada y el control de su consumo, tienen un gran impacto en la eficiencia total de la planta. Varios métodos y procesos son usados para la generación de vapor con las propiedades requeridas por los consumidores individuales en sus sistemas específicos. Dentro de lo posible, la presión del vapor generado debe asegurar el mínimo venteo y reducciones de presión posteriores, es decir que el sistema debe estar adecuadamente balanceado. En las plantas elaboradoras de alimentos, el tipo de vapor más ampliamente utilizado para calentamiento en equipos es el vapor saturado. La ventaja fundamental de dicho tipo de central radica en su capacidad de calentamiento rápido por medio de calor latente, y su adecuado control debido a la relación fija existente entre la presión y la temperatura. C.1. Consumo de vapor El aporte necesario de vapor para el proceso se calculó en el apartado B.3.3. en la Tabla 8.11 - Consumo de agua para la generación de vapor, y dicho consumo es de 154,3 kg/h. La transmisión de calor del vapor hacia el fluido a calentar; se logra gracias a la energía sensible, que es removida del sistema con el condesado. Debe escogerse la menor presión y temperatura de vapor que permita un proceso operativo y eficiente. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 188 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Para aquellas aplicaciones en las cuales se requiere vapor de baja presión, se aconseja que la presión de vapor sea menor a 103,4 kPa (15 psi) y una T = 101 °C. Es a dicha presión que se obtendrá el vapor de la caldera, que se destina principalmente a la limpieza de equipos e instalaciones gracias al sistema CIP. C.2. Consumo de combustible El generador de vapor funciona con gas natural a una presión de 1,90 kPa (0,019 bar), según ENARGAS año 1995. El gas natural posee un poder calorífico inferior de 8.300 kcal/m3. El consumo de gas natural de la caldera puede calcularse conociendo la capacidad térmica de la misma y su rendimiento. El consumo de gas natural puede calcularse conociendo la capacidad térmica de la caldera y su rendimiento. El rendimiento térmico de la caldera es: 𝛈 𝒄𝒂𝒍𝒅𝒆𝒓𝒂 = 𝑪𝑻𝑹𝑬𝑨𝑳 𝑪𝑻𝑻𝑬𝑶𝑹 Ecuación 8.7 Dónde: η = rendimiento de la caldera; CTreal = consumo real de calor; CTteor= consumo teórico de calor. A partir de la información suministrada por el fabricante, se sabe que el rendimiento de la caldera es de aproximadamente 85%, valor que dependerá del apropiado mantenimiento de la caldera y las tuberías. De la definición de Poder Calorífico Inferior (PCI) de un combustible gaseoso, se tiene que la capacidad térmica teórica surgirá del producto del combustible consumido por unidad de tiempo por el PCI, es decir: 𝑪𝑻𝑻𝑬𝑶𝑹 = 𝑸𝒄𝒐𝒎𝒃 𝒙 𝑷𝑪𝑰 Ecuación 8.8 Combinando las ecuaciones anteriores, se obtiene la siguiente expresión para el calor de combustión: 𝑸𝒄𝒐𝒎𝒃 = 𝑪𝑻𝑹𝑬𝑨𝑳 𝑷𝑪𝑰 𝒙 𝛈 𝒄𝒂𝒍𝒅𝒆𝒓𝒂 Ecuación 8.9 De la ecuación 8.2 de agua para generación de vapor, se obtiene que el consumo energético total es igual a 3,2x105 kJ/h (calor calculado para calentar las soluciones CIP a 80ºC). Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 189 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Reemplazando ahora los datos en la ecuación para el Q comb, se obtiene el consumo necesario de combustible, es decir, de gas natural de la caldera: 𝑸𝒄𝒐𝒎𝒃 = 3,2𝑥105 34730,00 𝑘𝐽 ℎ 𝑘𝐽 𝑥0,85 𝑚3 = 𝟏𝟎, 𝟖𝟒 𝒎𝟑 𝒉 El consumo de gas natural diario será (considerando un tiempo de funcionamiento de 4 hs para el CIP) 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒖𝒎𝒐 𝒅𝒊𝒂𝒓𝒊𝒐 𝒅𝒆 𝒈𝒂𝒔 𝒏𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒍 = 4ℎ 𝑥 10,84 C.2. Adopción de la caldera 𝑚3 = 𝟒𝟑, 𝟑 𝒎𝟑 /𝒅 ℎ La demanda de energía térmica es satisfecha mediante el uso de vapor saturado de agua, el cuál es generado mediante el uso de una caldera y distribuido mediante una red de cañerías de vapor hasta los puntos de consumo. A continuación se describirán las características de la caldera adoptada, excluyendo el cálculo de las redes de distribución de vapor. A partir de los valores mostrados en la Tabla 8.11 del apartado B.3.3., la caldera adoptada debe proporcionar vapor saturado a una presión de 103,4 kPa, la capacidad de generación de vapor deberá ser como mínimo 154,3 kg/h, Y la capacidad térmica mínima debe un 10 % superior al calor intercambiado para calentar el agua. 𝑸𝒄𝒂𝒍𝒅 = 3,2𝑥105 1ℎ 𝑘𝐽 𝑥1,10 𝑥 = 𝟗𝟕, 𝟕 𝒌𝑾 = 𝟖𝟒. 𝟎𝟗𝟑, 𝟖 𝒌𝒄𝒂𝒍/𝒉 3600 𝑠 ℎ Características técnicas: Previendo posteriores ampliaciones que pudieran demandar un consumo superior de vapor, se adopta una caldera con una capacidad de generación calorífica inmediatamente superior al valor obtenido. Se adopta una caldera de vapor humotubular de tres pasos de humo con retorno de llama en el hogar con quemador a gas natural de la empresa Fontanet, ubicada en la localidad de Rafaela, Santa Fé. Dicha caldera cuenta con tres pasos de humo con retorno de llama en el hogar con quemador a gas natural. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 190 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Figura 8.8: Modelos y capacidades de calderas. Fuente: Calderas Fontanet. www.calderasfontanet.com.ar - Marca: FONTANET. Modelo: 3RPV 130. Producción de vapor: 250 kg/h. Capacidad térmica máxima: 135.000 kcal/h (565.083 kW). Rendimiento térmico: 85%. Dimensiones:  Largo (A): 0,22 m  Alto (B): 0,16 m  Ancho (C) : 0,14 m Figura 8.9: Dimensiones de la caldera. Fuente: Calderas Fontanet. www.calderasfontanet.com.ar Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 191 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - - - Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Hogar de combustión presurizada con retorno de gases por el mismo, totalmente refrigerado, sin partes refractarias. Haz tubular provisto de turbuladores helicoidales que permiten alcanzar un elevado coeficiente de transmisión térmica. Su moderno diseño permite una rápida puesta en régimen y la generación de vapor más seco (relación entre volumen y superficie de agua). Bocas de acceso, puertas delantera (giratoria) y trasera (desmontable) dejan accesible todo el interior del equipo facilitando la inspección, limpieza y reparación. El generador es de tipo monoblock con diseño compacto que permite una rápida puesta en régimen. Se provee montado sobre su base con todos sus accesorios incorporados, listo para funcionar una vez acoplados los conductos de agua, vapor, combustible y conexión eléctrica. D. FUERZA MOTRIZ Cómo ya se ha descrito en capítulos anteriores, en el proceso de producción se utilizan motores eléctricos para el accionamiento de diferentes equipos. Debido a la importancia que los mismos tienen en el consumo energético de la planta, se analizarán detalladamente los distintos motores utilizados con sus respectivas características y consumos. Al final del capítulo se adjuntan la tabla de motores discriminados por equipos, junto con el Diagrama Unifilar y el Plano de Ubicación de Motores. D.1. Tableros de distribución Los tableros pueden definirse como gabinetes que contienen los dispositivos de conexión, comando, medición, protección, alarma y señalización necesarios para la correcta maniobra dentro de la planta, siendo dónde llega la energía eléctrica y desde ellos se distribuye hacia otros tableros o directamente a los puntos de consumo. Todos los tableros eléctricos de la planta tendrán su identificación bien visible y la correspondiente señalización a fin de resguardar la seguridad de las personas y de las instalaciones. De acuerdo con la ubicación de la instalación y la participación que tengan en la distribución de la energía eléctrica se tendrá un tablero principal y varios tableros secundarios. D.1.1 Tablero principal Considerado aquel al que llega la línea principal desde la red eléctrica y desde el cual se distribuyen las líneas secundarias. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 192 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Estará ubicado en el ingreso a planta, de manera tal que permita el fácil acceso del personal autorizado para efectuar tareas de mantenimiento o para interrumpir la alimentación a toda la planta si fuera necesario. La distribución desde el tablero principal hacia los diferentes tableros secundarios se realizará sectorizando la planta, de manera tal que se agilice tanto el suministro de energía como las operaciones de mantenimiento de un determinado sector independientemente de los demás. Desde el tablero principal se transporta la energía eléctrica a los tableros secundarios mediante cables aéreos, empotrados a las paredes a través de ménsulas, dotadas de aislantes. El tablero principal constará de: Interruptor general. Interruptores secundarios para cada sección. Cada fase poseerá interruptores de fusible o relé de tipo termomagnético. Voltímetros para medir la tensión de fase a fase o entre fase y neutro. Amperímetros en serie en cada fase. Vatímetros para determinar la potencia consumida en cada tablero secundario. Frecuencímetro. Cosímetro y Corrector de factor de potencia (Cos φ); consiste en un instrumento que mide instantáneamente el Cos φ y cuando éste toma valores muy bajos se conecta automáticamente un conjunto de capacitores en paralelo a la red de alimentación. De esta forma se incorporará una carga capacitiva a la línea que hará disminuir el efecto inductivo ocasionado por los bobinados de los motores, ajustando el factor de potencia a un valor cercano a 1. D.1.2. Tableros secundarios Los tableros secundarios son alimentados desde el tablero principal y cada uno de ellos cubrirá los requerimientos energéticos de un determinado sector. La distribución de energía desde cada tablero secundario hacia los diferentes circuitos se realizará mediante cables de cobre con recubrimiento plástico canalizados en bandejas portacables y cada bajada a máquina se realizará mediante caños normalizados. Cada tablero secundario constará de: - Interruptor termomagnético general. Interruptores para los diferentes circuitos que deriven de él. Dispositivos de protección según la actividad a realizar en el sector. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 193 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Para aquellos motores con potencia superior a 2,23 kW que deban comenzar a funcionar con carga extrema, el accionamiento se realizará mediante el sistema estrella/triángulo a fin de reducir la corriente consumida en el momento del arranque evitándose de esta manera la generación de cortocircuitos. En aquellos motores con potencia inferior a 2,23 kW (que por lo general no consumen mucha potencia en el momento del arranque) el accionamiento será directo. D.2. Motores eléctricos Los motores eléctricos son los instrumentos más comúnmente utilizados en la industria para convertir energía eléctrica en energía mecánica. En la Tabla 8.17 se muestra la Planilla de Funcionamiento de Motores, donde se detalla para cada motor: El equipo que acciona. La velocidad de giro. La potencia nominal. El factor de potencia (Cos φ). La intensidad de corriente nominal. La sección del conductor utilizado. El tiempo estimado de funcionamiento diario. El consumo energético (kW-h) diario. A partir de dicha tabla se puede determinar la potencia total requerida por los motores eléctricos; como así también, el consumo energético diario debido a todos los motores instalados en la planta. Para el cálculo del consumo energético diario de cada motor se tiene en cuenta su potencia y un tiempo de funcionamiento diario, el cual contempla las horas diarias promedio que el motor permanece encendido; este tiempo se estima a partir del tiempo de participación que cada equipo tiene en el proceso de elaboración, limpieza y puesta en marcha de la línea de producción. Para determinar el valor de la intensidad de corriente que toma un determinado motor se debe conocer su potencia y su factor de potencia. Sabiendo que la potencia activa, que es la que se aprovecha como potencia útil en el eje del motor, para un motor trifásico se calcula como: 𝑃 = √3 𝑥 𝑉 𝑥 𝐼 𝑥 cos 𝜑 Ecuación 8.10 Dónde: P = potencia útil (kW); V = tensión (V); I = intensidad de corriente (A); cos φ = factor de potencia (adoptado cómo valor constante 0,85). Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 194 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares La tensión toma un valor constante e igual a 380 V, y tanto la potencia como el coseno φ dependen del modelo del motor. El cálculo de la intensidad de corriente requerida para cada motor puede calcularse cómo: 𝑃 𝐼 = √3 𝑥 𝑉 𝑥 𝑐𝑜𝑠𝜑 Ecuación 8.11 Conociendo el valor de intensidad de corriente que toma cada motor, se puede saber cuál es la sección mínima que debe poseer el conductor utilizado. La Tabla 8.14 expresa la intensidad de carga admisible para cables instalados en cañerías, embutidas o a la vista, en servicio permanente. Esta tabla está referida a una temperatura ambiente de 40°C a 70°C en el conductor y para 3 cables instalados por caño. La misma forma parte de las condiciones de operación e instalación presentes en las normas IRAM 2183, referencia en estas situaciones. Tabla 8.14: Dimensiones y tolerancias en conductores eléctricos Sección del conductor de cobre Intensidad máxima admisible (en mm2 ) (en A) 1,0 9,6 1,5 13,0 2,5 24,0 4,0 31,0 6,0 43,0 10,0 59,0 16,0 77,0 25,0 96,0 35,0 116,0 50,0 148,0 70,0 180,0 95,0 207,0 120,0 228,0 150,0 260,0 185,0 290,0 240,0 340,0 300,0 385,0 Fuente: Reglamentación de la Asociación Electrotécnica Argentina (Resolución N° 207/95) Conociendo la intensidad de carga que toma cada motor de la red de alimentación, se ingresa a la tabla anterior por la columna de la derecha y se lee en la columna de la izquierda el valor de la mínima sección que deberá poseer el conductor. Por seguridad, siempre deberá adoptarse un Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 195 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares conductor cuya sección sea igual o mayor al mínimo recomendado por esta tabla. Tabla 8.15: Descripción de motores empleados en diferentes procesos N° Accionamien to Cant Caract Veloci dad (rpm) Pot . (hp ) Pot . (k W) Cose no 𝜑 In (A) Secc. Conduc tor (mm2) Tiempo de funcionami ento (h/d) Tipo de arran que Consu mo diario (kJ) 1 Mezclador 1 Trifásic o 2.720 35, 00 26, 09 0,84 52, 72 10 1 𝑌/∆ 189.79 2 2 Acetificador 1 Trifásic o 3.520 1,6 0 1,2 0 0,84 2,5 0 1 24 𝑌/∆ 216.00 0 3 Bomba 1 (Tanque de almacenamien to intermedio acetificadorfiltro) 1 Trifásic o 2.800 0,7 5 0,5 6 0,82 1,0 4 1 24 Directo 89.856 4 Filtro 1 Trifásic o 2.800 1,5 0 1,1 2 0,84 2,9 9 1 24 Directo 258.33 6 5 Bomba 2 (Tanque de almacenamien to intermedio filtroembotelladora) 1 Trifásic o 2.800 0,7 5 0,5 6 0,82 1,0 4 1 24 Directo 89.856 6 Bomba para tanque CIP 1 Trifásic o 2.800 4,0 0 2,9 8 0,82 1,0 4 1 4 𝑌/∆ 14.976 7 Bomba para equipo aireador de acetificador 1 Trifásic o 2.800 0,7 5 0,5 6 0,82 1,0 4 1 24 Directo 89.856 D.3. Adopción de tableros eléctricos A partir de la tabla anterior podemos detallar las potencias, las intensidades de corriente y las secciones del conductor de cada tablero. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 196 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Sección 1 2 Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Tabla 8.16: Definición de tableros según sector Sección del Potencia Intensidad Potencia (hp) conductor (kW) (A) (mm2) 35,00 26,09 52,72 10,0 9,35 6,97 9,65 1,5 A continuación y a modo de conclusión del estudio de motores, se detallará el consumo energético diario y semanal generado. Tabla 8.17: Resumen de consumo Consumo diario total de energía para motores Consumo semanal total de energía para motores 284,32 kWh/d 1990,24 kWh B.1.1. Elementos de protección de tableros eléctricos Se detallan a continuación elementos fundamentales que debe tener un tablero a fin de proteger tanto a las personas como a los equipos de la planta.  Conductores: Es el medio que posibilita la conducción de la corriente eléctrica. Para instalaciones eléctricas los conductores más empleados son los que están hechos de cobre o aluminio, que son los materiales con mayor conductividad y con un costo relativamente económico. Poseen un alambre central de material conductor metal, cuya sección estará determinada por la corriente a conducir y limitada por el calentamiento y la caída de tensión que provoca, exterior al alambre poseen una cobertura aislante térmica y eléctrica. Se eligen conductores formados por una cuerda flexible IRAM-NM 280 Clase 4 de cobre electrolítico aislado con policloruro de vinilo (PVC), no propagante a la llama. Con tensiones nominales de hasta 450/750 V inclusive, la temperatura máxima en el conductor en uso normal será de 70 ºC.  Fusibles: Consisten de un alambre o cinta de aleación de plomo y estaño con un bajo punto de fusión que se funde cuando se excede el límite para el cual fueron diseñados, interrumpiendo así el circuito. Se adopta para nuestro caso un fusible de cartucho que a su vez puede ser del tipo casquillo para capacidades de 3 a 60 A y tipo navaja para Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 197 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares capacidades de 75 a 600 A. Estos fusibles son renovables y pueden ser reemplazados, por lo que se deberá contar con unidades de repuesto en caso de ser necesario.  Interruptores Termomagnéticos: Están diseñados para abrir el circuito de manera automática cuando ocurre una sobrecarga, accionado por una combinación de un elemento térmico y un elemento magnético. Operan por sobrecargas con el elemento térmico y por sobre corrientes de fallas con el elemento magnético. Se eligen por su confiabilidad de la marca Siemens con su línea N, los se utilizarán para proteger principalmente a cables y conductores contra la sobrecarga y el cortocircuito, pero además para al equipamiento eléctrico contra el sobrecalentamiento, de acuerdo a la norma DIN VDE 0100 parte 430.  Disyuntores Diferenciales: Es una protección complementaria (pasiva), consta de un interruptor automático por corriente diferencial de fuga (IRAM 2302), esta medida está destinada a complementar las medidas anteriores de protección contra contactos directos. La corriente de operación nominal del interruptor diferencial no debe superar 30 mA para asegurar la protección complementaria en caso de falla de las otras medidas de protección contra contactos directos o imprudencia de los operarios, provocando la desconexión de la parte afectada de la instalación a partir del establecimiento de una corriente de falla a tierra. Se utilizan disyuntores de la marca Siemens Tipo 5SZ3 construidos conforme a la Norma DIN 46.277, los fusibles de protección.  Relés: Son elemento de maniobra, cumplen con la función de abrir o cerrar automáticamente un circuito eléctrico. Este irá asociado a un contactor que se encargará de abrir o cerrar la alimentación al motor. El relé controlará el calentamiento del motor y provocará la apertura del contactor asociado cuando se alcance cierto límite. Según las normas, los motores deben funcionar correctamente, siempre que la tensión y la frecuencia sean las nominales, con sobrecargas del 20 % durante una hora, y con sobrecargas del 50 % durante 2 minutos, por lo tanto el relé térmico debe soportar estas sobrecargas sin desconectar el motor. El proveedor de estos dispositivos es la firma Siemens, el modelo elegido es el Relé térmico SIRIUS, para diferentes intensidades de corriente a utilizar. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 198 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco  Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Contactores: Aparatos también de maniobra que permiten el cierre de un circuito. No son de accionamiento manual y son para baja tensión, son accionados por un electroimán, capaz de soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales de funcionamiento incluida la sobrecarga. Están previstos para desarrollar un cierto número de maniobras por unidad de tiempo. Se eligen contactores para motores SIRIUS 3R, de la marca Siemens. E. ILUMINACIÓN En próximos capítulos se describirá la importancia de lograr una buena iluminación dentro de la planta fabril para incrementar la productividad y lograr un ambiente de trabajo seguro y confortable que reduzca al mínimo las condiciones de stress y la probabilidad de accidentes laborales. En el presente capítulo, se procederá a realizar el cálculo de la necesidad lumínica de cada sector y la cantidad de luminarias requeridas para satisfacerlas. En el Capítulo 12 “Iluminación y Color” correspondiente al Decreto 351/79, Anexo IV de la Ley Nacional de Higiene y Seguridad en el Trabajo y la Ley 19.587 también referida a la Higiene y Seguridad en el Trabajo, se estipulan parámetros para la intensidad mínima de iluminación, de acuerdo a la dificultad de la tarea visual que se realiza. La intensidad media de iluminación resulta de promediar la intensidad de la iluminación general en todo el local con la mínima en las superficies de trabajo o en un plano horizontal a 0,85 m del suelo. Esto queda representado en la siguiente tabla: Tabla 8.18: Descripción de necesidad lumínica según actividad realizada Iluminación sobre el Clase de Tarea Visual Ejemplos prácticos plano de trabajo (lux) Para permitir Visión ocasional movimientos seguros 100 solamente (Sala de calderas, depósitos) Tareas intermitentes Trabajos simples ordinarias y fáciles, con (inspección general, 100 a 300 contrastes fuertes conteo de piezas) Tareas moderadamente Trabajos medianos, críticas y prolongadas 300 a 750 comunes en oficinas con detalles medianos (inspección y montaje) Tareas severas y Trabajos finos (pintura, 750 a 1.500 prolongadas de poco sopleteado) Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 199 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco contraste Tareas muy severas y prolongadas con detalles minuciosos o poco contraste Trabajo fino Tareas excepcionales, difíciles o importantes Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares 1.500 a 3.000 3.000 5.000 a 10.000 Trabajos referentes a control de calidad (Inspección con equipos calibrados) Trabajos finos de reparación Casos especiales (no recomendado en larga exposición) Fuente: Programa de educación permanente en Salud y Trabajo – www.ms.gba.gov.ar – Ley de Higiene y Seguridad en el Trabajo. E.1. Cálculo de la iluminación interior Para la determinación de los niveles de iluminación adecuados, se estudiarán los requerimientos lumínicos de cada área de la planta, tomando como referencia los valores expresados en la tabla 8.18, para así definir la cantidad y tipos de lámparas a adoptar. Para la realización del cálculo, se recurrirá al Método simplificado para el cálculo de iluminación. Se definen algunas magnitudes que resultarán útiles para la comprensión del cálculo luminotécnico que se realizará: - Flujo luminoso (𝜑𝐿 ) , Cantidad de luz emitida por una fuente luminosa en todas las direcciones. Se mide en lumen (lm). Iluminancia (𝐸𝑚 ) , Flujo luminoso por unidad de superficie. Se mide en lux (𝑙𝑥 = 𝑙𝑚⁄ 2 ). 𝑚 Superficie del área a iluminar (S), Superficie del recinto. Se mide en metros cuadrados (m2). Coeficiente de utilización (Cu), Fracción de la emisión luminosa total de una luminaria que es aprovechada. Factor de mantenimiento (Fm), Factor que pondera el rendimiento de la instalación a lo largo del tiempo. Dicho método suministrado por la cátedra de Proyecto Final, establece el número de lámparas necesarias en un determinado recinto surgiendo de la relación entre el flujo luminoso total requerido, para lograr el nivel necesario de iluminancia y el flujo luminoso de cada lámpara. Matemáticamente la relación: 𝑁= 𝜑𝐿 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 𝜑𝐿 Ecuación 8.12 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 200 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares El nivel medio de iluminación sobre el plano de trabajo, será la relación entre el flujo luminoso total instalado en el recinto y la superficie total del mismo, afectada por el coeficiente de utilización y el factor de depreciación de la instalación; esto es: 𝐸𝑚 = 𝜑𝐿 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 𝑥 𝐶𝑢 𝑥 𝐹𝑚 𝑆 Ecuación 8.13 Despejando el flujo luminoso total necesario para lograr el nivel requerido de iluminancia se obtiene: 𝜑𝐿 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 𝐸𝑚 𝑥 𝑆 𝐶𝑢 𝑥 𝐹𝑚 Entonces, reemplazando en la ecuación 8.9: 𝑁= 𝐸𝑚 𝑥 𝑆 𝐶𝑢 𝑥 𝐹𝑚 𝑥 𝜑𝐿 Esta será la ecuación que se utilizará para el cálculo del número de luminarias en cada área de la planta. El coeficiente de utilización dependerá de la geometría del local, del poder reflectante de las superficies según sus colores y texturas y del tipo de distribución luminosa de la luminaria y su rendimiento. Sus valores se encuentran tabulados en el manual en línea de la Asociación Argentina de Luminotecnia (AADL) (www.aadl.com.ar) en función de la reflectancia porcentual de las superficies y un índice K 1 que contempla las dimensiones del local. A los fines de realizar los cálculos en este método simplificado, se utilizará un valor global medio de 0,60. El factor de mantenimiento, o depreciación de la instalación, depende de una cantidad de factores que influyen en el rendimiento de la instalación con el uso y el paso del tiempo. Se adopta para este caso un valor global medio de 0,80, el cual se considera razonable para un local limpio y con un mantenimiento adecuado. En la Tabla 8.19 se detallarán los tipos de lámparas seleccionadas para la iluminación interior y sus características. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 201 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Tabla 8.19: Características de luminarias seleccionadas Potencia de cada Flujo luminoso Rendimiento Luminaria lámpara (W) (lm) (lm/W) OSRAM LUMILUX 25,00 2.900 116 T5 HE ES OSRAM DIADEM 42,00 4.000 95 LED OSRAM POWERBALL 250,00 32.000 128 HCI-TT SUPER 4Y Fuente: Catálogo OSRAM, www.osram-latam.com Las mismas poseen la siguiente forma constructiva: Figura 8.10: Lámpara LUMILUX OSRAM. Fuente: Catálogo OSRAM. Figura 8.11: Lámpara DIADEM OSRAM. Fuente: Catálogo OSRAM. Figura 8.12: Lámpara POWERBALL OSRAM. Fuente: Catálogo OSRAM. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 202 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Tabla 8.20: Cálculo de consumo y cantidad de luminarias por sección Sector Em S 𝜑𝐿 N Planta 750 1000 32.000 49 Laboratorio 1500 60 32.000 6 Sala 100 25 2.900 2 Caldera Depósito 100 30 2.900 2 Sala Primeros 400 25 4.000 5 Auxilios Sanitarios 200 15 2.900 2 Vestuarios 200 15 2.900 2 Oficinas 400 25 4.000 5 Pasillos 200 30 4.000 3 Total Potencia W Potencia total kW Tiempo h Consumo kWh 250 250 12,25 1,50 16 8 196,00 12,00 25 0,50 16 8,00 25 0,50 16 8,00 42 0,21 24 5,04 25 25 42 42 0,50 0,50 0,21 0,13 16 16 8 16 8,00 8,00 1,68 2,02 248,74 Conociendo la potencia instalada para iluminación y el consumo energético diario, se afectará a dicho valor por un factor de simultaneidad estimado de 0,70 según AADL; que tiene en cuenta el hecho de que no todas las lámparas se encontrarán encendidas simultáneamente, y el cálculo está realizado con la cantidad máxima de tiempo de operación de cada sector, sin considerar la luz del día que ingrese a los ambientes; entonces, el consumo energético diario destinado a iluminación interior será: 248,74 𝒌𝑾𝒉 𝑘𝑊ℎ 𝑥 0,70 = 𝟏𝟕𝟒, 𝟏𝟐 𝒅 𝑑 A modo de conclusión, la siguiente tabla 8.21 se detallan las cantidades de luminarias discriminadas por modelo y sector: Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 203 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Tabla 8.21: Descripción de cantidad de luminarias por sector Luminaria Sector Cantidad Sala de Caldera Depósito OSRAM LUMILUX T5 HE Sanitarios ES Vestuarios Total Sala de Primeros Auxilios 2 2 2 2 8 5 Oficinas 5 Pasillos 3 OSRAM DIADEM LED OSRAM POWERBALL HCI-TT SUPER 4Y Total 13 Planta 49 Laboratorio Total 6 55 E.2. Cálculo de iluminación exterior Por razones de seguridad, se debe contar con una buena iluminación exterior durante las 24 h, ya sea para mejorar la visión durante los procedimientos de carga y descarga o bien el control del ingreso a las instalaciones. Los sectores que se considerarán para el cálculo de la iluminación exterior son:  Caminos de ingreso y salida de camiones transportadores de materia prima y de producto final.  Frente e ingreso a la planta.  Área de tanques. Se instalarán en columnas de hierro estándar de 6 m de altura, pintados de color gris. Las mismas estarán distribuidas sobre las calles internas del predio, con una separación de aproximadamente 12 m entre cada una. Las luminarias elegidas también son marca OSRAM, el modelo HALOLINE Standart posee las características que más se ajustan a los requerimientos de iluminación. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 204 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Figura 8.13: Lámpara HALOLINE OSRAM Fuente: Catálogo OSRAM    Potencia de lámpara: 320 W. Flujo Luminoso: 50.000 lm. Rendimiento: 156,25 lm/W. El método utilizado es idéntico al descripto para el cálculo de iluminación interior. En la tabla 8.22 se arrojan los resultados. Tabla 8.22: Cálculo de consumo y cantidad de luminarias por sector Potencia Potencia Tiempo Consumo 𝜑𝐿 Sector Em S N total (W) (h) (kWh) (kW) Caminos Internos 250 800 50.000 8 320 2,56 24 61,44 Ingreso 250 50 50.000 1 320 0,32 24 7,68 Área Tanques 250 100 50.000 2 320 0,64 24 15,36 Estacionamiento 250 100 50.000 2 320 0,64 24 15,36 Total 13 99,84 Como puede observarse, se requerirán en total 13 lámparas para la iluminación exterior del predio de la planta, lo cual implica un consumo energético de 99,84 kW-h. El consumo energético diario total para la iluminación de toda la planta, será, entonces, la suma de los consumos calculados para iluminación interior y exterior: 174,12 𝑘𝑊ℎ 𝑘𝑊ℎ 𝒌𝑾𝒉 + 99,84 = 𝟐𝟕𝟑, 𝟗𝟔 𝑑 𝑑 𝒅 E.3. Iluminación de emergencia Según lo establece la ley 19.587 de Higiene y Seguridad en el Trabajo, en su Artículo 76; “en todo establecimiento donde se realicen Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 205 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares tareas en horarios nocturnos o que cuenten con lugares de trabajo que no reciben luz natural en horarios diurnos, debe será instalarse un sistema de luz de emergencia”. El mismo deberá ser capaz de suministrar una iluminación no menor a 30 lx a 0,80m del suelo y se deberá poner en servicio en el momento del corte de energía eléctrica, facilitando la evacuación del personal en caso necesario, iluminando sectores de riesgo y rutas de escape como así también una clara identificación de los elementos de seguridad. La función de la iluminación de emergencia será reforzada por una correcta distinción de las rutas de escape, pasillos, zonas de tránsito, etcétera. En todos los casos, la iluminación proporcionada por las luces de emergencia deberá prolongarse por un período adecuado para la total evacuación de los lugares en que se hallen instaladas, no pudiendo ser dicho período inferior a 1,5 h. Las luces para iluminación de emergencia podrán ser de tipo fluorescente o incandescente, prohibiéndose el uso de luces puntuales (faros) que produzcan deslumbramientos. Se adopta un equipo de luminaria de emergencia el modelo 1005LED de la empresa ATOMLUX, cuyas características se presentan a continuación:  Diseño compacto.  Permite seleccionar el encendido de ambos o una sola línea de leds para duplicar la autonomía (6 h).  Protección de sobrecarga que extiende tres veces más la vida de las baterías.  Inversor de alta eficiencia que otorga una luz más intensa y una larga autonomía.  Indicador de carga.  Indicador de nivel de batería.  Luz testigo.  Botón de prueba.  Uso portátil o para amurar en pared.  Cuerpo y difusor en policarbonato ignífugo. Sus especificaciones técnicas son:  Alimentación: 220 V CA- 50 Hz.  Intensidad de alimentación para baterías: 40 mA.  Tipo de lámpara: 45 luces LED de alto brillo.  Batería: Batería sellada de plomo-ácido de electrolito absorbido.  Capacidad de Batería: 6 V – 4,2 A.  Tiempo de recarga: 24 h.  Dimensiones: (82x65x342 mm) (0,082 x 0,065 x 0,342 m) (Ancho x Alto x Largo). Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 206 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares  Peso: 1,2 kg.  Flujo Luminoso nominal: Luz Media 25 lm, Luz Máxima 40 lm. La cantidad de luces de emergencia por sector se determinarán en el Capítulo X – Higiene y Seguridad. F. CAÑERÍAS La red de cañerías de la planta elaboradora de levadura para panificación será un sistema formado por caños, uniones, válvulas, tapones, accesorios y eventuales aislamientos exteriores, utilizados para la conducción de vapores, líquidos, sólidos, conductores eléctricos, etc. En toda la planta se distinguen dos tipos de cañerías según la participación que tengan en el proceso productivo los fluidos que por ellas circulen, estos son:  Cañerías de proceso: por su interior circulan materias primas, productos elaborados y/o semi-elaborados. Eventualmente circulará además agua y soluciones de limpieza.  Cañerías de servicios: Encargadas de transportar fluidos de intercambio térmico, soluciones de limpieza, combustibles, conductores eléctricos, etc. F.1. Cañerías de proceso En la planta por las cañerías de proceso circularán las materias primas y agua de proceso, el producto semi-elaborado, ácido acético más bacterias y producto final filtrado. Todas las cañerías y accesorios que entren en contacto con las materias primas y el producto alimenticio serán de acero inoxidable de grado sanitario. Los diámetros de las cañerías se adoptarán en base a los caudales máximos de fluido a transportar en ellas, de manera tal que la velocidad de flujo no tome valores demasiado elevados a fin de evitar excesivas pérdidas de carga en los diferentes tramos de cañerías. En la siguiente tabla se detallan las cañerías de proceso, indicándose para cada una el fluido a transportar, los equipos entre los cuales circula el fluido, el caudal máximo, la velocidad máxima recomendada y el diámetro. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 207 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Recorrido Tanque cisterna – Tanque de almacenami ento de Alcohol etílico Tanque de almacenami ento de Alcohol etílicoMezclador MezcladorAcetificador AcetificadorTanque de almacenami ento intermedio 1 Tanque de almacenami ento intermedio 1- Microfiltro MicrofiltroTanque de almacenami ento intermedio 2 Tanque de almacenami ento intermedio 2Envasadora Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Tabla 8.23: Descripción de cañerías por sector Caudal Velocidad Densidad Diámetro Fluido Máximo máxima 3 (kg/m ) (m) (L/s) (m/s) Longitud (m) Alcohol etílico 789,0 0,341 0,05 0,10 5,03 Alcohol etílico 789,0 0,341 0,05 0,10 5.01 1.000,0 0,341 0,05 0,10 4,26 980,8 0,341 0,05 0,01 4.36 980,8 0,341 0,05 0,01 4.81 Ácido acético 1.049,0 0,341 0,05 0,01 2.06 Ácido acético 1.049,0 0,341 0,05 0,01 3.12 Mezcla alcohóli ca Ácido acético y bacteria s Ácido acético y bacteria s Tanto las costuras como las válvulas, caudalímetros y otros accesorios deben ser sometidos a controles correspondientes a equipos de tipo sanitario, las uniones se harán mediante roscas danesas o clamps para facilitar el desarme en puntos críticos. F.2. Cañerías de servicios Las cañerías de servicio se encargarán de transportar los siguientes fluidos:  Agua.  Oxígeno. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 208 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares  Aire comprimido.  Gas natural. Además la red eléctrica cuenta con cañerías y bandejas porta-cables a fin de mantener organizado el tendido de cables y facilitar su mantenimiento. F.2.1. Cañerías de agua A continuación se enumeran las diferentes cañerías utilizadas para conducir agua para las diferentes aplicaciones; detallándose para cada una el tipo de agua a transportar, los equipos que une, el caudal máximo a transportar, la velocidad máxima recomendada, y el diámetro adoptado. Tabla 8.24: Descripción de cañerías de agua por equipo Caudal Velocidad Tipo de Diámetro Longitud Recorrido Máximo máxima agua (m) (m) (L/s) (m/s) Tanque de agua – Potable 2,50 3,05 0,02 10,00 mezcladora Tanque de agua – sector Potable 0,50 3,05 0,01 40,00 administrativo Tanques de Potable 1,50 3,05 0,02 12,00 agua – Equipo CIP Equipo CIP – Potable 1,50 3,05 0,02 5,00 Sector de Planta Enfriador Industrial 1,50 3,05 0,02 5,00 Acetificador Acetificador Industrial 1,50 3,05 0,02 5,00 Enfriador Tanque de agua- red Industrial 1,50 3,05 0,02 40,00 contra incendios Las cañerías que transporten agua serán de color verde y el material será PVC. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 209 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares F.2.2. Cañerías de gas natural Tal como se calculó anteriormente, se requieren 35,6 m3/h de gas natural para el abastecimiento de la caldera y el termotanque para los vestidores del personal. Para el cálculo de la densidad del gas natural, es preciso conocer la densidad del gas en condiciones normales, llamada densidad normal. Puesto que la densidad del gas depende de su composición, se tomará una densidad normal de 0,757 kg/m3, dato suministrado por la dirección del Parque Industrial San Francisco en consulta a la empresa EMUGAS. La alimentación de gas natural a los equipos se realizará desde la estación reguladora de presión por medio de un caño de acero galvanizado. Se recomienda que la velocidad de circulación por el interior del caño no supere los 25 m/s. El diámetro se adopta en base al máximo consumo posible de gas natural y a la presión de trabajo del mismo. Las cañerías que transporten gas natural se identificarán con el color amarillo. El diámetro necesario de la tubería de gas natural será: 𝑑2 𝑄= 𝜋𝑥 𝑥𝑣 4 Ecuación 8.14 35,6 𝑚3 𝑑2 𝑚 = 𝜋𝑥 𝑥 90.000 4 ℎ ℎ 𝒅 = 𝟎, 𝟎𝟐𝟐 𝒎 = 𝟐𝟐 𝒎𝒎 F.2.3. Cañería de aire comprimido y oxígeno. El suministro de aire comprimido se realizará mediante una red cerrada, ya que con este tipo de montaje se obtiene una alimentación uniforme cuando el consumo de aire es alto. La tubería principal consiste en un anillo cerrado y sobre ella se instalan las diferentes uniones de derivación hacia los puntos de consumo. Mientras que la red de oxígeno se realiza desde el equipo de generación de oxígeno hasta el fermentador, siendo para ambos casos las mismas condiciones de transporte, con la salvedad que el circuito de oxígeno debe ser abierto en el fermentador. La inversión inicial de este tipo de red es mayor, sin embargo con ella se facilitan las labores de mantenimiento de manera importante puesto que ciertas partes de ella pueden ser aisladas sin afectar la producción. La red presentará una leve inclinación en el sentido de flujo del aire. Esto es con el fin facilitar la extracción de los condensados. Dicha inclinación puede ser de un 2%. Las dos líneas principales son las que salen de la sala del compresor y conducen todo el aire que consume la planta. Estas líneas Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 210 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares deben tener la mayor sección posible para evitar pérdidas de presión y prever futuras ampliaciones de la red con su consecuente aumento de caudal. La velocidad máxima del aire en la tubería principal es de 10,17 m/s. De la tubería principal se derivan las tuberías de secundarias, salvo el caso de la línea de oxígeno que va directamente al regulador de salida del fermentador. El caudal que por allí circula es el asociado a los elementos alimentados exclusivamente por esta tubería. También en su diseño se debe prever posibles ampliaciones en el futuro. La velocidad del aire en ellas tampoco debe superar 10,17 m/s. El dimensionado de las cañerías está íntimamente relacionado con la velocidad de flujo, ya que la misma es representativa de las condiciones de la corriente y las pérdidas por rozamiento. 𝑄= 𝜋𝑥 𝑑2 𝑥𝑣 4 El material utilizado para las cañerías de aire comprimido será un tubo de acero galvanizado pintado de color azul. El material utilizado para la cañería de oxígeno debe ser pintado con color blanco, con leyenda en las zonas de unión y válvulas dónde recuerde el elemento (Oxígeno) escrito en Negro. Resolviendo la ecuación, el diámetro de las tuberías de aire comprimido será: 323,1 𝑑2 𝑚 𝑚3 = 𝜋𝑥 𝑥 36.6000 4 ℎ ℎ 𝒅 = 𝟎, 𝟏𝟎𝟔 𝒎 = 𝟏𝟎𝟔 𝒎𝒎 Para la cañería de Oxígeno se tiene entonces: 14,2 𝑚3 𝑑2 𝑚 = 𝜋𝑥 𝑥 36.6000 ℎ 4 ℎ 𝒅 = 𝟎, 𝟎𝟐𝟐 𝒎 = 𝟐𝟐 𝒎𝒎 F.3. Planilla de distribución de cañerías A continuación, en la tabla 8.25 se presenta a modo de resumen la distribución general de todas las cañerías de la planta con sus características. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 211 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Tabla 8.25: Distribución general de cañerías Cañería Tanque de agua – mezcladora Tanque de agua – sector administrativo Tanques de agua – Equipo CIP Tanque de agua- red contra incendios Vel. Long Espeso Máx. Diám Codo . r Material (m/s . (m) s (m) (mm) ) Distribución de agua a la planta de procesos Dens. (kg/m3 ) Caudal máxim o (L/s) Válvul a de corte Conex .T 1.000 2,5 3,05 0,02 10 1,9 PVC 3 1 1 1.000 0,5 3,05 0,01 40 1,2 PVC 2 1 - 1.000 1,5 3,05 0,02 12 1,9 PVC 6 4 - 1.000 1,5 3,05 0,02 40 1,9 PVC 2 1 4 2,9 Acero Inox. AISI 304 2 1 - 2,9 Acero Inox. AISI 304 2 1 - 2 - - 2 - - 2 - - 2 - - 2 1 - 6 4 - 4 1 - 4 1 - Distribución entre equipos Tanque cisterna – Tanque de almacenamien to de Alcohol etílico Tanque de almacenamien to de Alcohol etílicoMezclador MezcladorAcetificador AcetificadorTanque de almacenamien to intermedio 1 Tanque de almacenamien to intermedio 1- Microfiltro MicrofiltroTanque de almacenamien to intermedio 2 Tanque de almacenamien to intermedio 2- Envasadora Equipo CIP – Sector de Planta Enfriador Acetificador Acetificador Enfriador 789 789 0,341 0,341 0,05 0,05 0,1 0,1 5 20 1000 0,341 0,05 0,1 3 2,9 980,78 0,341 0,05 0,01 1 1,6 980,78 0,341 0,05 0,01 1 1,6 1.049 0,341 0,05 0,01 1 1,6 Acero Inox. AISI 304 Acero Inox. AISI 304 Acero Inox. AISI 304 Acero Inox. AISI 304 1.049 0,341 0,05 0,01 3 1,6 Acero Inox. AISI 304 1.000 1,5 3,05 0,02 5 1,9 PVC 1000 1,5 3,05 0,02 5 1,6 1000 1,5 3,05 0,02 5 1,6 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Acero Inox.AI SI 304 Acero Inox.AI SI 304 Página 212 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares CONCLUSIÓN A lo largo del capítulo, se han descripto los consumos de todos los servicios que requerirán para llevar a cabo el proceso y se han adoptado los equipos y accesorios necesarios para la correcta distribución de los mismos, intentando optimizar el consumo de cada uno de los servicios de manera de evitar derroches y preservar los recursos. Al final del capítulo se adjuntan las gráficas de consumo, el diagrama unifilar y plano de ubicación de motores y cañerías. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 213 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Servicios auxiliares Página 214 35 700 300 30 600 295 25 500 290 285 Vapor (kg) 305 20 15 400 300 280 10 200 275 5 100 0 270 0 2 4 6 8 0 0 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 2 4 6 8 Tiempo (h) Tiempo (h) Consumo de Gas Natural 10 12 14 16 18 20 22 24 Tiempo (h) Consumo de Potencia Motora 40 270 35 260 30 250 Potencia (kW) Gas Natural (m3/h) Consumo de vapor Consumo Agua Agua (m3) Aire comprimido (m3) Consumo Aire Comprimido 25 20 15 10 240 230 220 210 5 200 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Tiempo (h) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Tiempo (h) Consumo de Energía Eléctrica 250 UTN Facultad Regional San Francisco 200 Especialidad Ingeniería Química Eergía Eléctrica (kW) 300 PROYECTO 150 Realizó 100 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma 50 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Controló Tiempo (h) Escala Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Producción de Ácido acético por fermentación Fecha Gráficas de consumo de servicios auxiliares 10/3/2017 Lámina Nº 7 Desde acometida 97,15 A 35 mm2 T General 87,18 kW 6,98 kW 2,99 A – 1 mm2 26,10 kW 2 3 4 5 6 1,20 0,56 1,12 0,56 2,98 1,04 A – 1 mm2 80,2 kW 1,04 A – 1 mm2 T S2 1,04 A - 1 mm2 T S1 1,04 A – 1 mm2 52,72 A – 10 mm2 1 9,65 A 1,5 mm2 2,5 A – 1 mm2 9,98 A – 1,5 mm2 Iluminación Exterior Iluminación Interior 24,8 A – 4 mm2 87,5 A 25 mm2 7 0,56 kW UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma Controló Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Fecha Producción de Ácido acético por fermentación 10/3/2017 Escala Diagrama Unifilar Lámina Nº 8 49,16 T. S. 2 10 7,02 4 4 10,8 3 8,58 6 6,39 5 2,25 4 4,5 16,7 T. S. 1 2 7 1 29,23 15,73 3 LEYENDA T. P. T.P. Tablero eléctrico principal T.S. 1 Tablero eléctrico secundario N° 1 T.S. 2 Tablero eléctrico secundario N° 2 1 Mezclador 2 Acetificador 3 Bomba 1 (Tanque de almac. acetificador - filtro) 4 Filtro 5 Bomba 2 (Tanque de almac. filtro - embotelladora) 6 Bomba para tanque CIP 7 Bomba para equipo aireador del acetificador 2 3 0,4 4 16,02 UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó BERTONERI, Nicolas GIOINO ROBMAN, Ariel Produccion de acido acetico por fermentacion Firma Controlo Escala 1/100 Fecha: PLANO DE UBICACION DE MOTORES Lamina N° 8 Velocidad Pot. (rpm) (Hp) Pot. (kW) Equipo Motor Cantidad Mezclador 1 1 2.720 35 26,09 Acetificador 2 1 3.520 1,6 Bomba 1 (Tanque de almacenamiento intermedio acetificadorfiltro) 3 1 2.800 Filtro 4 1 5 Bomba 2 (Tanque de almacenamiento intermedio filtroembotelladora) Bomba para tanque CIP Bomba para equipo aireador de acetificador Coseno Número de 𝜑 Fases Tipo de arranque Tensión (V) In (A) Diámetro del conductor vestido (mm) Tiempo de funcionamiento (h/d) Consumo diario (kWh/día) 𝑌/∆ 380 52,72 10 1 52,72 0,84 Trifásico 1,2 0,84 Trifásico Directo 380 2,5 1 24 60 0,75 0,56 0,82 Monofásico Directo 220 1,04 1 24 24,96 2.800 1,5 1,12 0,84 Trifásico Directo 380 2,99 1 24 71,76 1 2.800 0,75 0,56 0,82 Monofásico Directo 220 1,04 1 24 24,96 6 1 2.800 4 2,98 0,82 Trifásico 𝑌/∆ 380 1,04 1 1 24,96 7 1 2.800 0,75 0,56 0,82 Monofásico Directo 220 1,04 1 24 24,96 UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma Controló Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Fecha Producción de Ácido acético por fermentación 10/3/2017 Escala Plantilla descriptiva de motores Lámina Nº 10 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad CAPITULO 9: CONTROL DE LA CALIDAD - Introducción Control de calidad de la/s materia/s prima/s Control de calidad del producto en proceso Control de calidad del producto elaborado Conclusión Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 225 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Página 226 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad INTRODUCCIÓN La calidad es, según la definición de la norma ISO 9000: “grado en el que un conjunto de características inherentes a un objeto (producto, servicio, proceso, persona, organización, sistema o recurso) cumple con los requisitos.” En otras palabras, la calidad puede definirse como la conformidad relativa con las especificaciones, para que tenga los requerimientos estipulados por las organizaciones que hacen certificar algún producto. La calidad puede seguir diversos enfoques: desde el punto de vista del cliente, significa el aporte de un valor agregado, esto es, ofrecer unas condiciones de uso del producto o servicio superiores a las que el cliente espera recibir y a un precio accesible. Para conseguir una buena calidad en el producto o servicio hay que tener en cuenta tres aspectos importantes (dimensiones básicas de la calidad): - Dimensión técnica: engloba los aspectos científicos y tecnológicos que afectan al producto o servicio. Dimensión humana: promueve un vínculo positivo entre clientes y empresas. Dimensión económica: intenta minimizar costos tanto para el cliente como para la empresa. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 227 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Tabla 9.1 - Resumen de los ensayos a realizar para el control de calidad Control de Calidad Tipo de ensayo Determinación Análisis organolépticos Grado alcohólico real Acidez total Residuo seco Materia Prima: alcohol Fisicoquímico Impurezas volátiles Análisis organolépticos Acidez total Acidez volátil Fisicoquímico Residuo seco Cenizas Materia prima: vinagre de alcohol Contenido de alcohol Recuento total en placa Rango aceptable Característico Mínimo 95 % vol. a 20 ºC 3,0 mg/100 mL de alcohol 1,5 mg/100 mL de alcohol Ésteres: máx 10,0 mg de acetato de etilo/100 mL de alcohol Aldehídos: máx 2,0 mg de acetaldehído/100 mL de alcohol Alcoholes superiores: máx 3,0 mg/100 mL de alcohol Metanol: máx 50,0 mg/100 mL de alcohol Benceno: ausencia Característico Mínimo 10,0 % en ácido acético Mínimo 9,60 % en ácido acético Máximo 0,45 g / 100 mL solución Máximo 0,02 g / 100 mL solución <10 % de la acidez total Frecuencia Método oficial Cada partida Cada partida Cada partida Cada partida CAA Artículo 1109 NMX-V-013S-1980 NMX-V-013S-1980 EUR-Lex 31992R1238 Cada partida Farmacopea ANMAT Cada partida Cada partida Cada partida Cada partida Cada partida Cada partida Indicativo- Cada partida - Cada partida - Cada partida Microbiológico Recuento de hongos y levaduras Recuento de coliformes totales Control de viabilidad Cepas de trabajo Proceso: agua Control de pureza Fisicoquímico Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Análisis organolépticos Determinación  90% Presencia única de A.aceti. Ausencia de contaminación Semanal CAA Art 1335 NTE INEN 0341 NTE INEN 0341 EUR-Lex 31992R1238 NMX-F-066S-1978 NMX-V-013S-1980 AOAC 990.12. Afnor 3M 01/109/89. MNKL 146.1993 AOAC 997.02 AOAC 991.14 MNKL 147.1993 AOAC 990.12 Bisemanal OIE 2008/1.01.09 Característico Diario CAA 6,5 – 8,5 Diario AOAC 973.41 Página 228 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad de pH Microbiológico Fisicoquímico Proceso: vinagre de alcohol Microbiológico Producto elaborado Solidos totales Máximo: 1500 mg/L Diario Cloruros Máximo: 350 mg/L Semanal Cloro residual Mínimo: 0,2 mg/L Semanal Dureza Máximo: 400 mg/L Semanal Menor a 3 UFC / 100 mL Semanal Recuento de coliformes totales Acidez total final Determinación de pH Mínimo: 10 % de ácido acético pH final: menor o igual a 2,27 AOAC 920.193 NMX-AA-073SCFI-2001 CAA NMX-AA-072SCFI-2001 AOAC 991.14 MNKL 147.1993 Cada 2 h CAA Cada 1 h AOAC 973.41 Recuento de coliformes totales Indicativo Semanal AOAC 991.14 MNKL 147.1993 Análisis organolépticos Aroma característico de vinagre concentrado Cada partida CAA Art 1335 Acidez total 10,0 – 12,0 % en ácido acético Cada partida NTE INEN 0341 Acidez volátil Mínimo 4,80 % en ácido acético Cada partida NTE INEN 0341 Residuo seco Máximo 0,45 g / 100 mL solución Cada partida EUR-Lex 31992R1238 Cenizas Máximo 0,02 g / 100 mL solución Cada partida NMX-F-066S-1978 Contenido de alcohol <10 % de la acidez total Cada partida NMX-V-013S-1980 Fisicoquímico Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 229 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad CONTROL DE CALIDAD EN LA MATERIA PRIMA A. Alcohol Alcohol Etílico Potable de Origen Agrícola, según lo establece el CAA, es el producto con una graduación alcohólica mínima de 95% Vol. a 20 ºC, obtenido por la destilo-rectificación de mostos provenientes únicamente de materias primas de origen agrícola, de naturaleza azucarada o amilácea, resultante de la fermentación alcohólica, como también el producto de la rectificación de aguardientes o de destilados alcohólicos simples. A.1. Análisis organolépticos El CAA en su Artículo 1109 - (Resolución Conjunta SPReI y SAGPyA N° 86/2008 y N° 339/2008), precisa que: - No deben detectarse aromas ni sabores extraños a la naturaleza del alcohol. Debe ser límpido e incoloro antes y después de dilución con agua destilada. A.2. Grado alcohólico real Según el CAA Artículo 1109 - (Resolución Conjunta SPReI y SAGPyA N° 86/2008 y N° 339/20089, la graduación alcohólica debe ser mínimo de 95 % vol. a 20 ºC. El G.A.R. se determina gracias a la norma NMX-V-013-S-1980, para la determinación del por ciento de alcohol en volumen en la escala GayLussac a 288 K (15°C). El resultado se corrige con la utilización de tablas de temperatura para 20 °C. El equipamiento y material que se precisan son: juego de alcoholímetros graduados en 0.1° Gay Lussac y referidos a 15 °C, termómetro certificado con escala de 273 K a 323 K graduado en 0,5 K, probeta con cavidad para termómetro, matraz volumétrico de 200 mL, matraz de destilación de 500 mL, tubo refrigerante tipo Liebig de 600 cm de longitud. Procedimiento: En un matraz volumétrico, medir 200 mL de la muestra a la temperatura 20°C y transferirlos cuantitativamente con mL de agua al matraz de destilación que contiene perlas o trozos de carburo de silicio o perlas de vidrio. Las perlas se añaden para evitar la formación de grandes burbujas dentro del líquido en ebullición, y el riesgo de proyecciones de Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 230 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad líquido junto con el vapor de agua que se libera. De esta forma la ebullición no es tan violenta. Conectar al matraz de recepción al refrigerante. Figura 9.1: Esquema de la destilación Fuente: https://sites.google.com/site/quimicaexpitesm4/assignments/destilación El destilado se recibe en el matraz volumétrico. Dicho matraz se encuentra sumergido en un baño de hielo durante el curso de la destilación. Cuando la cantidad del destilado contenida en el matraz volumétrico se acerque al aforo, suspender la destilación, completar el volumen con agua a la temperatura que le midió la muestra (20°C), homogeneizar y transferirla a la probeta. Tomar la temperatura del líquido y cuando ésta se encuentre a 288 K (15°C) introducir el alcoholímetro y efectuar la determinación. Expresión de resultados: La lectura se toma directamente en el alcoholímetro. Si la muestra está a una temperatura diferente a 20 °C, ésta debe corregirse usando la tabla de correcciones alcoholimétricas (ver tabla debajo). Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 231 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Figura 9.2: Tabla de corrección de la alcoholimetría respecto a la temperatura Fuente: http://kruptos.com/alchimie-pratique/alcoometre20.htmL A.3. Acidez total La acidez total se determina por medio de una titulación ácido-base usando como base hidróxido de sodio (NaOH) 0,1 N y fenolftaleína como indicador. En el punto de equivalencia, se cumple: 𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑁𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝑉𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑁𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 En el punto de equivalencia se produce un cambio brusco del pH, que se puede percibir visualmente gracias a un indicador, que cambia de color junto al cambio de pH. Procedimiento: El cálculo toma como referencia la norma mexicana NMX-V-013-S-1980. En una cápsula de porcelana se neutraliza aproximadamente 250 mL de agua recientemente hervida y fría, con 2 mL de disolución de fenolftaleína como indicador. Agregar 25 mL de la muestra y titular con disolución de NaOH 0,1 N, que se deja caer gota a gota hasta viraje del indicador (de transparente a rosa) y se anota el volumen consumido. Según el CAA Artículo 1109 - (Resolución Conjunta SPReI y SAGPyA N° 86/2008 y N° 339/2008), se establece el residuo seco en un máximo de Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 232 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad 3,0 mg/100 mL de alcohol anhidro), se calcula de acuerdo a la siguiente expresión: 𝐴𝑇 = (0,1 𝑒𝑞 𝑁𝑎𝑂𝐻 60,0 ℎ 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻 1000 𝑚𝑔 𝑥 𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 (𝑚𝑙)) 𝑥 ( 𝑥 ) 100 𝑚𝑙 𝐿 1 𝑒𝑞 1𝑔 𝑥 25 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝐺. 𝐴. 𝑅. Ecuación 9.1 Dónde: A.T. = Acidez total expresada en miligramos de ácido acético por 100 mL de muestra referidos a alcohol anhidro; V = Volumen de la disolución de hidróxido de sodio gastado en la titulación de la muestra, en mL; G.A.R = Grado alcohólico real de la muestra a 288 K (15°C) en la escala Gay-Lussac, determinado en el punto A.2. Si la temperatura es 20 °C, el contenido alcohólico debe ser superior a 95 %. A.4. Residuo seco El principio de la determinación de materia seca en alcoholes es la desecación en estufa a 103 °C una fracción bien pesada de la muestra y se determina el residuo por gravimetría. El método utilizado es el Reglamento (CEE) de la Comunidad Económica Europea nº 1238/92. Materiales utilizados: Los materiales utilizados son: baño de agua, cápsula de evaporación, desecador con gel de sílice recién activado con indicador de humedad, balanza analítica, estufa de desecación Procedimiento: Pesar con precisión de 0,1 mg una cápsula de evaporación limpia y seca (4.2) (M0); introducir con una pipeta eventualmente en varias veces un volumen adecuado de muestra en la cápsula (entre 100 y 250 mL) (V0 mL); llevar la cápsula con la muestra al baño de agua en ebullición (4.1) y dejar evaporar; colocar en la estufa (4.5) a 103 °C ± 2 °C durante 30 min y, a continuación, llevar la cápsula con el residuo a un desecador (4.3); dejar que se enfríe durante 30 min y, a continuación, pesar la cápsula con el residuo (M1) con una precisión de 0,1 mg. 6. EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS 6.1. Fórmula y método de cálculo El contenido en residuo seco expresado en g por hl de etanol 100 % vol viene dado por la fórmula (M1 M0) · 107. El equipamiento y material que se precisan son: pipetas de 50 mL, una estufa de temperatura 105 ºC, desecadores con silica gel, un baño maría y una balanza analítica. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 233 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Procedimiento: 1. Colocar las capsulas de porcelana 1 h en estufa a 100-105 ºC. Luego dejarlas enfriar a temperatura ambiente en el desecador. 2. Tomar 100 mL de alcohol y evaporar hasta sequedad en baño maría, y secar a 100-105 ºC durante 30 min. 3. Llevar la cápsula con el residuo a un desecador, dejar que se enfríe durante 30 min y, a continuación, pesar la cápsula con el residuo con una precisión de 0,1 mg. Según el CAA Artículo 1109 - (Resolución Conjunta SPReI y SAGPyA N° 86/2008 y N° 339/2008), se establece el residuo seco en un máximo de 1,5 mg/100 mL de alcohol anhidro). Para dicho cálculo, debe tenerse en cuenta la siguiente fórmula: 1000 𝑚𝑔 ⌈(𝑃𝑐 + 𝑀) − 𝑃𝑐 ⌉𝑥 𝑥 100𝑚𝑙 𝑠𝑒𝑐𝑜 1𝑔 𝑚𝑔 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 = 100𝑚𝑙 𝑉𝑀 (𝑚𝑙)𝑥𝐺. 𝐴. 𝑅 1000 𝑚𝑔 ⌈(𝑃𝑐 + 𝑀) − 𝑃𝑐 ⌉𝑥 𝑠𝑒𝑐𝑜 1𝑔 𝑚𝑔 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 = 100𝑚𝑙 𝐺. 𝐴. 𝑅. Ecuación 9.3 Dónde: Pc = peso de la cápsula de porcelana; M = peso de la muestra; VM = volumen de la muestra = 100 mL; G.A.R = Grado alcohólico real de la muestra a 288 K (15°C) en la escala Gay-Lussac, determinado en el punto A.2. Si la temperatura es 20 °C, el contenido alcohólico debe ser superior a 95 %. A. 5. Impurezas volátiles Las impurezas volátiles que se determinan son esteres, aldehídos, metanol benceno y alcoholes superiores. Se considera alcoholes superiores a todos los a todos los homólogos superiores del etanol, que poseen más de dos carbonos. Debe tenerse un cuidado especial y rechazar los lotes que excedan los valores limites, ya que se trata de compuestos tóxicos para el consumidor final y para las bacterias acetoacéticas. El método utilizado es la cromatografía de gases. Para efectuar una separación por medio de esta técnica, se inyecta una pequeña cantidad de muestra a separar en una corriente de gas inerte a elevada temperatura (alrededor de 400 °C), que atraviesa una columna cromatografica que separa los componentes por medio de un mecanismo de partición o de absorción. Los componentes separados emergerán de la columna a intervalos discretos y pasaran a través de un sistema de detección Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 234 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad adecuado. Los compuestos aparecerán eventualmente sobre el eje horizontal, en función de su volatilidad. Los compuestos más volátiles (menor punto de ebullición) aparecerán primero en el diagrama. El proceso debe proveer una señal legible proporcional en magnitud a la cantidad de cada componente y una buena separación entre cada componente. Los componentes fundamentales de un cromatógrafo de gases son: - Fuente de gas. Sistema de inyección. Horno y columna de cromatografía. Sistema de detección. Sistema de registro. Figura 9.3: Esquema de un cromatógrafo de gases Fuente: http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/8247/4/T3gascromat.pdf Material utilizado: Emplear un equipo para cromatografía de gases con un detector de ionización a la llama y una columna de vidrio de 30 m x 0,32 mm recubierta con una película de 1,8 µm de una fase estacionaria constituida por poli[(cianopropil)(fenil)]dimetilsiloxano. Con el polímero apropiado. Mantener el inyector y el detector aproximadamente a 200 y 280 °C, respectivamente. Programar la temperatura de la columna según se indica a continuación: Tabla 9.2: Determinación de alcohol, programa de la columna cromatografica Tiempo (min) Temperatura (°C) 12 40 20 40 240 10 240 Tiempo total = 42 min Fuente: www.anmat.gov.ar Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 235 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Se debe emplear helio como gas transportador y la velocidad lineal debe ser aproximadamente 35 cm/s. Solución muestra A. Emplear el Alcohol ensayo. B. Agregar 400 µL de 4 metil-2-pentanol (un alcohol superior) a 500 mL de la Solución muestra A. Soluciones estándar A. Agregar 125 µL de metanol (CH3OH) anhidro a 50 mL de la Solución muestra A. Transferir 5,0 mL de esta solución a un matraz aforado de 50 mL y completar con Solución muestra A (etanol) B. Agregar 50 µL de metanol anhidro y 125 µL de acetaldehído (etanal, CH3CHO) a 50 mL de la Solución muestra A. Transferir 100 µL de esta solución a un matraz aforado de 10 mL y completar a volumen con Solución muestra A. C. Agregar 100 µL de benceno (C6H6) 100 mL de la Solución muestra A. Transferir 100 µL de esta solución a un matraz aforado de 50 mL y completar a volumen con Solución muestra A. La resolución R entre los picos de acetaldehído (primer pico) y metanol (segundo pico) no debe ser menor de 1,5. Procedimiento: Inyectar por separado en el cromatógrafo volúmenes iguales (aproximadamente 1 µL) de Solución muestra A, Solución muestra B, Solución estándar A, Solución estándar B, Solución estándar C y Solución estándar D. Registrar los cromatogramas y medir las respuestas de todos los picos. Los límites que establece el CAA en su artículo 1109 son los siguientes: - Ésteres: máximo 10,0 expresados en mg de acetato de etilo/100 mL de alcohol anhidro. Aldehídos: máximo 2,0 expresados en mg de acetaldehído/100 mL de alcohol anhidro. Alcoholes superiores: máximo 3,0 expresados por la sumatoria de los mismos mg/100 mL de alcohol anhidro. Metanol: máximo 50,0 mg/100 mL de alcohol anhidro. Benceno: ausencia. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 236 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Metanol En el caso del metanol, se calcula comparando los picos de M A (solución muestra A) y EA (solución estándar A), la cual se a preparado diluyendo 125 µL de metanol en 50 mL de solución. 𝑀𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 𝐸𝐴 (𝑚𝑔) = 125𝜇𝐿 𝑥 0,7917 𝑚𝑔 100 𝑚𝐿 197,9 𝑚𝑔⁄ 𝑥 = 100 𝑚𝐿 𝑠𝑜𝑙 1 𝜇𝐿 50 𝑚𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 Ecuación 9.4 Dado que la cantidad máxima de metanol que establece el CAA es de 50 mg/100 mL 197,9 𝑚𝑔 = 3,96 50 𝑚𝑔 La respuesta del pico de metanol en el cromatograma obtenido a partir de la Solución muestra A no debe ser mayor a 1/4 de la respuesta del pico obtenido con la Solución estándar A. Aldehídos En el caso de los aldehídos, se calcula comparando los picos de MA (solución muestra A) y EB (solución estándar B), la cual se ha preparado diluyendo 250 µL de acetaldehído en 50 mL de solución. 𝐴𝑙𝑑𝑒ℎ𝑖𝑑𝑜 𝐸𝐵 (𝑚𝑔) = 125 𝜇𝐿 𝑥 1 100 𝑚𝐿 0,784 𝑚𝑔 1,96 𝑚𝑔⁄ 𝑥 𝑥 = 100 𝑚𝐿 𝑠𝑜𝑙. 100 50 𝑚𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 1 𝜇𝑙 Ecuación 9.5 Dado que la cantidad máxima de aldehídos que puede contener el alcohol según el CAA es de 2,0 mg/100 mL, se aplicara la formula siguiente para el cálculo: 𝑴𝑨 ≤𝟓 (𝑴𝑨 − 𝑬𝑩 ) 𝟏𝟎 Benceno 2 𝑚𝑔 =5 (2𝑚𝑔 − 1,96 𝑚𝑔) 10 Con respecto al benceno, el CAA en su Artículo 1109 - (Resolución Conjunta SPReI y SAGPyA N° 86/2008 y N° 339/2008), precisa que el benceno debe estar ausente de la composición del etanol. Por lo tanto, no debe registrarse ningún pico correspondiente la solución muestra correspondiente al benceno. En dicho caso, el lote será Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 237 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad dispuesto en cuarentena y un análisis cuidadoso de toda la cadena aprovisionamiento y producción será realizada. Se realiza la solución estándar D (ED) para tener un pico referencia. Dicha solución se prepara agregando 100 µL de benceno a (solución muestra A), y luego diluyendo en la misma MA en un factor 500. 𝐸𝐷 (𝑚𝑔) = 100𝜇𝐿 𝑥 de Ma de 0,876 𝑚𝑔 1 𝑥 𝑥 1⁄500 𝑥 100𝑚𝐿 1 𝜇𝐿 100 𝑚𝐿 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝐸𝐷 = Otras impurezas de Ecuación 9.6 0,175 𝑚𝑔 𝑏𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑜⁄ 100 𝑚𝐿 𝑠𝑜𝑙 La suma de las impurezas restantes, no debe será mayor, se calcula comparando con el pico de 4-metil-2-pentanol, presente en MB (solución muestra B). La suma de las otras impurezas (esteres + alcoholes superiores + furfural) por 100 mL de etanol es: 𝑆𝑢𝑚𝑎 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎𝑠 = 10,0 𝑚𝑔 + 3,0 𝑚𝑔 + 0,01 𝑚𝑔 = Ecuación 9.7 13,0 𝑚𝑔⁄ 100 𝑚𝐿 Dicha solución MB se prepara agregando 400 µL de 4-metil-2pentanol a 500 mL de MA 𝑀𝐵 (𝑚𝑔) = (400 𝜇𝐿 𝑥 0,8075 𝑚𝑔 1 64,6 (𝑚𝑔⁄ 𝑥 ) 𝑥 100𝑚𝐿 = 100 𝑚𝐿 𝑠𝑜𝑙. 1 𝜇𝐿 500𝑚𝐿 Dado que la cantidad máxima de las impurezas restantes es 13,01 mg/100 mL de etanol: 64,6 𝑚𝑔 = 4,97 13,0 𝑚𝑔 La respuesta del pico de metanol en el cromatograma obtenido a partir de la suma de los picos de esteres, alcoholes superiores y furfural, no debe ser mayor a 1/5 de la respuesta del pico obtenido con la Solución muestra B. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 238 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad B. Ácido acético Los vinagres cualquiera sea su origen, según lo establece el CAA, “deberá tener caracteres organolépticos normales; aspecto, color, olor y sabor correspondientes a su designación; deberá ser química, biológica y microbiológicamente apto (sano) para el consumo; deberá ser expedido en envase adecuado”. Por su parte, la etiqueta debe contener el año de elaboración y grado de acidez con caracteres bien visibles. El Vinagre de alcohol por su parte, según lo establece el CAA, es el vinagre producido por la fermentación acética de disoluciones de alcohol rectificado o neutro, cuya acidez no deberá ser menor que 5,0%. El CAA en su Artículo 1335 (Resolución conjunta GMC Nº 084/93 y MSyAS N° 003 del 11.01.95) precisa las características físico-químicas, microbiológicas y sensoriales del vinagre de alcohol, que se detallan a continuación: B.1. Análisis organolépticos - Deberá ser incoloro, límpido, transparente, sin sedimento - No deben detectarse aromas ni sabores extraños a la naturaleza del vinagre B.2. Acidez total Según lo precisa el artículo 1335 del CAA, el vinagre de alcohol deberá tener una acidez total; expresada en ácido acético, no menor de 5,0 % y una acidez volátil, no menor de 96,0% de la acidez total. La acidez total (o grado acético) que es la cantidad total de ácidos que contiene el vinagre expresada como gramos de ácido acético por 100 mL de vinagre. La cantidad total de ácidos presente en una muestra de vinagre puede determinarse fácilmente por valoración, es decir, mediante la adición de un volumen exactamente medido de base o de ácido de concentración conocida. En este caso, se valora con una disolución de hidróxido de sodio (NaOH) previamente normalizada, calculándose la concentración en ácido acético a partir de la ecuación de la reacción ácido-base ajustada: CH3 COOH + NaOH → CH3 COO − Na + 𝐻2 O En el punto de equivalencia, se cumple: Vbase X Nbase = Nº de equivalentes de base Vácido X Nácido = Nº de equivalentes de ácido Vbase X Nbase = Vácido X Nácido Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 239 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad En el punto de equivalencia de esta valoración el pH de la disolución será básico (debido a la presencia de ion acetato, que es una base débil) y, por tanto, para detectar el punto final de esta valoración hay que elegir un indicador que cambie de color al pH adecuado. En este caso, se utiliza fenolftaleína, que a pH inferior a 8 es incolora, mientras que a pH superior a 10 la solución vira al rosa. Procedimiento: Rellenar la bureta con la disolución de NaOH 0,1N valorada hasta el punto de enrase, anotando el dato de esta lectura. Medir con una pipeta, 2 mL del vinagre a analizar y ponerlo en un Erlenmeyer. Completar a 100 mL con agua destilada, para diluir la muestra y conseguir una disolución débilmente coloreada en la que pueda observarse con claridad el viraje del indicador. Añadir dos gotas de fenolftaleína (indicador) al 0,20%. Añadir, gota a gota, la disolución de NaOH desde la bureta al Erlenmeyer, agitando continua y suavemente, hasta que se produzca el viraje del indicador. En ese instante se habrá alcanzado el punto final de la valoración. Leer y anotar el volumen de NaOH utilizado. Ácido acético = 60 g/mol 𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 % = 0,1 60 𝑔 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻 𝑒𝑞 𝑉 1𝐿 𝐿 𝑁𝑎𝑂𝐻 1 𝑒𝑞 𝑥 (100 𝑚𝐿𝑥 ) 2 𝑚𝐿 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻 1000 𝑚𝐿 ( ) 100 𝑚𝐿 𝑎𝑔𝑢𝑎 Ecuación 9.8 B.3. Acidez volátil La acidez volátil, por su parte, debe representar al menos un 96,0 % de la acidez total (un mínimo 4,80 % en concentración de ácido acético). “La acidez volátil está constituida por la parte de ácidos grasos pertenecientes a la serie acética que se encuentra en los vinos, ya sea en estado libre o de sal.” La acidez volátil se calcula por la diferencia entre la acidez total y la acidez, fija. Puede considerarse que la acidez fija es la resultante luego de evaporación (procedimiento en el apartado B.4.). A dicha muestra se añaden 5 gotas de solución de fenolftaleína y se procede a titular, utilizando la bureta, con la solución 0,1 N de NaOH. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 240 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad 𝑒𝑞 60 𝑔 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝑥 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑥 0,1 𝑔 1𝐿 𝐿 1 𝑒𝑞 𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑓𝑖𝑗𝑎 % ( 𝑚𝐿) = 𝑥 (100 𝑚𝑙𝑥 ) 25 𝑚𝐿 𝑣𝑖𝑛𝑎𝑔𝑟𝑒 100 1000 𝑚𝐿 Ecuación 9.9 Si la acidez volátil como indica el CAA debe ser de al menos 96,0 % de la acidez total, la acidez fija debe ser menor a 4 %. B.4. Residuo seco 𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑓𝑖𝑗𝑎 𝑥 100 < 4,0% 𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 El residuo seco del vinagre se obtendrá siguiendo el mismo procedimiento que se precisó en el apartado A.4. Residuo seco, para el alcohol etílico, con la diferencia de que se toman solo 25 mL de muestra. Procedimiento: 1. Colocar las capsulas de porcelana 1 h en estufa a 100 – 105 ºC. Luego dejarlas enfriar a temperatura ambiente en el desecador. 2. Tomar 25 mL de vinagre y evaporar hasta sequedad en baño maría, y secar a 100-105 ºC durante al menos 1 h. 3. Llevar la cápsula con el residuo a un desecador, dejar que se enfríe durante 30 min y, a continuación, pesar la cápsula con el residuo con una precisión de 0,1 mg. El CAA en su Artículo 1335 (Resolución conjunta GMC Nº 084/93 y MSyAS N° 003 del 11.01.95) precisa que el residuo seco no debe exceder de 0,45 % (en g / 100 mL solución). Para dicho cálculo, debe tenerse en cuenta la siguiente fórmula: 1000 𝑚𝑔 ⌈(𝑃𝑐 + 𝑀) − 𝑃𝑐 ⌉𝑥 𝑥 100𝑚𝐿 𝑠𝑒𝑐𝑜 1𝑔 = 𝑚𝑔 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑉𝑀 (𝑚𝐿) 100𝑚𝑙 ⌈(𝑃𝑐 + 𝑀) − 𝑃𝑐 ⌉𝑥 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑚𝑔 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 = 100𝑚𝑙 1 1000 𝑚𝑔 𝑥4 1𝑔 Ecuación 9.10 Dónde: Pc = peso de la cápsula de porcelana; M = peso de la muestra; VM = volumen de la muestra = 25 mL. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 241 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad B.5. Cenizas El CAA en su precisa, respecto a las cenizas, que las mismas no deben superar de 0,02 % a 500 °C – 550 °C. El control se realiza siguiendo la norma NMX-F-066-S-1978. Para las muestras líquidas determinar primero los sólidos totales (residuo seco) y aplicar la técnica sobre la misma. El equipamiento y material utilizados son: crisol de porcelana; pinzas para crisol; desecador; parrilla eléctrica con regulador de temperatura; mufla; balanza analítica de sensibilidad 0,1 mg. Procedimiento: Disponer en un crisol a masa constante, la muestra resultante del ensayo de residuo seco. Colocar el crisol con muestra en una parrilla y quemar lentamente el material hasta que ya no desprenda humos. Llevar el crisol a una mufla y efectuar la calcinación completa. Dejar enfriar en la mufla, transferirlo al desecador para su completo enfriamiento y determinar la masa del crisol con cenizas. Cálculos Calcular el porcentaje de cenizas con la siguiente formula: % 𝑐𝑒𝑛𝑖𝑧𝑎𝑠 = (𝑃 − 𝑝 )𝑥 100 𝑀𝑟𝑠 Ecuación 9.11 Con: P = Masa del crisol con las cenizas en gramos; p = Masa de crisol vacío en gramos; Mrs = masa de la muestra utilizada para el residuo seco (25 mL). B.6. Contenido de alcohol Según lo especifica el CAA; el vinagre de alcohol no podrá contener alcohol etílico en cantidad superior a la décima parte de la acidez expresada en volumen. Teniendo en cuenta que una acidez promedio de 10 %, el contenido máximo tolerado será de alrededor de 1% V/V. Como el contenido de alcohol es muy bajo, el contenido alcohólico se determina siguiendo el método especificado en el punto A.2., por destilación, agregando perlas o trozos de carburo de silicio o perlas de vidrio para evitar una ebullición violenta. Ya que se toman 200 mL de muestra, para vinagre de alcohol al 10% de ácido acético, la cantidad de etanol recuperada en el recipiente colector deberá ser aproximadamente 2 mL. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 242 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Análisis microbiológicos B.7. Recuento total en placa Paralelamente a la caracterización físico química, debe realizarse ciertos análisis microbiológicos de manera frecuente, para garantizar la inocuidad del producto al consumo. El desarrollo microbiano puede producir la pérdida de lotes de producto, ya sean por bacterias u hongos. Ciertas contaminaciones pueden ser difíciles de detectar y erradicar (micoplasmas), por lo que, más allá de los controles, el personal debe estar formado en Buenas Practicas de Fabricación y deberá aplicarlas sistemáticamente durante todo el proceso productivo. La toma de muestras y controles deben ser verificadas frecuentemente de parte de la jerarquía, y el sistema debe completarse con auditorias (internas y/o externas) para garantizar la aplicación eficaz de los sistemas Calidad establecidos. Se distinguen dos aspectos de control calidad:   Calidad higiénico-sanitaria: que no se distribuyan microorganismos patógenos y agentes nocivos para la salud. Calidad comercial: presencia de microorganismos que el alimento, aportándole características organolépticas y físicas indeseables. Los controles de proveedor se realizaran a cada lote. El laboratorio utiliza las placas Petrifilm. Estas placas presentan varias ventajas frente a métodos como la cámara de recuento de Malassez: - Resultados fácilmente interpretables. Menor variabilidad entre operarios y mayor consistencia en los resultados. Resultados en 48-72 h. La placa Petrifilm para Recuento Total es un sistema de medio de cultivo listo para ser usado, que contiene los nutrientes del Agar Standard Method, un agente gelificante soluble en agua fría y un indicador que facilita la enumeración de las colonias. La placa tiene una lámina de papel debajo con un cuadriculado, que facilita la lectura de las colonias. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 243 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Figura 9.4 - Placa Petrifilm de recuento total Fuente: www.3m.com.ar Los métodos comúnmente aprobados son:    AOAC Método Oficial 990.12. Incubar a 48 h (+/- 3 h ) a 32°C (+/ 1°C) Afnor método válido 3M 01/1-09/89. Incubar 72 h (+/- 3h) a 30°C Método MNKL 146.1993. Incubar a 72 h (+/- 3 h ) a 30 °C Este método se basa en el contacto directo de la muestra con un gel con reactivos específicos. Luego, incubación 3 días a 30 °C en aerobiosis. Procedimiento: 1) Preparar una dilución de la muestra utilizando un diluyente estéril como agua salina (0,85 – 0,90%) o agua de peptona al 0,1%. El pH de la muestra debe estar al 6,5 - 7,5, Si el pH esta fuera de dichos valores, ajustar agregando NaOH 1 N gota a gota para soluciones acidas de pH < 6,5, o bien agregando HCl 1N para soluciones alcalinas de pH > 7,5. 2) Coloque la placa Petrifilm en una superficie plana y nivelada. Levante la lámina semitransparente superior. Con la pipeta perpendicular a la placa Petrifilm coloque 1 mL de la muestra. 3) Con el lado bordeado hacia abajo coloque el dispersor sobre la película superior atrapando la muestra y presione suavemente el dispersor para distribuir la muestra. 4) Levante el dispersor, espere 1 minuto para que se solidifique el gel y proceda a la incubación. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 244 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad 5) Incubación: disponga la placa cara arriba en grupos de hasta 20 unidades de altura. 6) Retirar las placas una vez cumplido su tiempo de incubación y proceder al recuento de colonias, con un contador de colonias estándar o tipo Quebec. Figura 9.5- Contador de colonias tipo Quebec Fuente: www.medicalexpo.es Cálculo: con el contador de colonias tipo Quebec se realiza el conteo, y se calcula el número de microorganismos por placa, es decir por gramo de muestra. B. 8. Recuento de Hongos y levaduras La placa Petrifilm para hongos y levaduras es medio de cultivo listo para usar que contiene un agente gelificante en agua fría, nutrientes suplementados con antibióticos y un indicador de color que facilita el recuento. Dichos antibióticos (clorotetraciclina y cloramfenicol), inhiben el crecimiento bacteriano y permiten de revelar las colonias de hongos y levaduras. El método comúnmente utilizado para la incubación es: AOAC Método Oficial 997.02 (en alimentos): Incubar 5 días entre 21°C y 25°C. Procedimiento: 1) Preparar al menos una dilución de la muestra utilizando uno de los siguientes diluyentes estériles: agua de peptona al 0,1%, dilución salina (0,85 - 0,90 %), u otro similar (No se deben utilizar buffers que contengan citrato, bisulfito o Tiosulfato de sodio). 2) Coloque la placa Petrifilm en una superficie plana y nivelada. Levante la lámina semitransparente superior. Con la pipeta perpendicular a la placa Petrifilm coloque 1 mL de la muestra. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 245 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad 3) Coloque el dispersor de mohos y levaduras sobre la placa. Presione suavemente el dispersor para distribuir la muestra. 4) Levante el dispersor, espere 1 minuto a que se solidifique el gel y proceda a la incubación. 5) Incubación: disponga la placa cara arriba en grupos de hasta 20 unidades de altura. 6) Proceder al recuento de colonias en un Contador de colonias standard u tipo Québec. Al momento de la lectura, las siguientes características permiten diferenciar los hongos y las levaduras; - Tabla 9.3: Diferencias entre hongos y levaduras Levaduras Hongos Colonias pequeñas - Colonias grandes - Bordes difusos Bordes definidos - - - Color: rosa-tostado a azulverdoso Generalmente no tienen un foco (centro negro) en el centro de la colonia - Color variable (los mohos pueden producir sus propios pigmentos) Generalmente con un foco en el centro de la colonia La figura siguiente muestra un conjunto de hongos y levaduras (una levadura modelos esta recuadrada). Figura 9.6 - Recuento de levaduras y hongos en la placa Petrifilm 3M Fuente: www.system.netsuite.com Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 246 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Cálculo: con el contador de colonias tipo Quebec se realiza el conteo, y se calcula el número de microorganismos por placa, es decir por gramo de muestra. B.9. Recuento de coliformes totales Las bacterias coliformes son bacilos gramnegativos, aerobios y anaerobios facultativos. Se encuentran en el intestino del hombre y de los animales, pero también en otros ambientes: agua, suelo, plantas, etc. En general, se admite que todas las apariciones de coliformes son nuevas contaminaciones, salvo que se demuestre lo contrario. Dentro del grupo de los coliformes totales existe un subgrupo que es el de los coliformes fecales. Los coliformes fecales comprenden principalmente E. coli y algunas cepas de Enterobacter y Klebsiella. LA E. coli tipo I constituye un verdadero índice de contaminación fecal. Las placas 3M PetrifilmMR para recuento de E. coli y coliformes es un sistema de medio de cultivo listo que contiene los nutrientes del medio VRBG (Violeta Rojo y Bilis Glucosa Agar), un agente gelificante soluble en agua fría, un indicador de actividad de la glucuronidasa y un indicador que facilita la enumeración de las colonias. Las técnicas comúnmente utilizadas son:  AOAC Método Oficial 991.14 o Para Coliformes incubar 24 h (+/- 2 h) - 35°C (+/-1°C). o Para E. coli incubar 48 h (+/- 2 h) - 35°C (+/-1°C).  Método MNKL 147.1993 o Para coliformes incubar 24 h (+/- 2 h) - 37°C (+/-1°C). o Para E. coli incubar a 48 h (+/- 2 h) - 37 °C (+/-1°C). C. Inóculo Las cepas del microorganismo serán adquiridas a un proveedor de cepas de la ATCC Colección Americana de Tipos de Cultivos (American Type Culture Collection), que es una organización norteamericana cuya misión es de producir y conservar microorganismos de referencia. Las colecciones microbiológicas ATCC acreditan ISO 9001:2008 y ISO 17025:2005 (Sistemas de gestión de la calidad); ISO/IEC 17025:2005 (Evalúa la aptitud de los laboratorios de análisis y calibración) y la Guía ISO 34:2009 (certifica la aptitud de un productor a producir materiales de referencia). Dichas acreditaciones aseguran la calidad de los productos y servicios, haciendo que no se requieran análisis adicionales a la recepción de los mismos. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 247 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Sin embargo, se realizaran análisis semanales para garantizar la esterilidad de los mismos en cuanto a la conservación. Debe controlarse los siguientes puntos en la recepción: a) Cada lote debe traer el registro del proveedor; que certifica las normas antes mencionadas, especificaciones técnicas y certificado de calidad. b) Verificar la calidad del envase secundario, para evitar contaminaciones y una pérdida del lote de producción. c) Se registra al ingreso en una planilla, precisando la fecha de ingreso, el número de lote, la cantidad, la fecha de vencimiento. d) Cada vez que se abra un envase, deberá verificarse que no existan alteraciones visibles, tal que rajaduras, precipitados, burbujas en exceso, cambios de color, etc. En caso de encontrarse una disconformidad, el lote entero será rechazado. e) Cada lote debe tener adjunto su certificado que exprese: a. Número de lote b. Fecha de vencimiento c. Condiciones de conservación d. Control de esterilidad y criterios de aceptación. e. Control de crecimiento e inhibición con cepas seleccionadas para el uso del medio. D. Cepas de trabajo Como ya se ha mencionado anteriormente, a partir del inoculo de referencia, se generaran cultivos de trabajo, que se criopreservan -80°C. Para su utilización, las cepas deben llevarse en un recipiente protegido hacia un sistema frigorífico de temperatura entre 2°C y 8°C, con el objeto de evitar un shock térmico. Cada cultivo de trabajo se utiliza en la producción de un lote de ácido. La producción de cepas de trabajo debe llevar un meticuloso seguimiento: se debe aclarar si la cepa de trabajo fue creada a partir del inoculo inicial, o si presenta repiques previos. D.2. Controles de viabilidad Los controles de pureza y viabilidad se llevan a cabo sobre el material microbiológico de partida, cada vez que se crea una cepa de trabajo. Para ello, se utilizan las placas Petrifilm y se realiza el procedimiento explicado en el apartado B. 7. Se sigue en este caso el Método Oficial AOAC 990.12 (incubación 48 h a 32°C). Las placas Petrifilm revelan fácilmente las colonias y los contaminantes, dado el caso. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 248 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Para el recuento, se utiliza la cámara de Neubauer, que utiliza una cámara con un trazado reticulado de líneas de área conocida. Un volumen pequeño de muestra se deposita sobre la cama, que se cubre con un portaobjetos. Figura 9.7- Cámara de Neubauer. Fuente: www.celeromics.com Calculo de la concentración: 𝑪𝒆𝒍 𝒏𝒖𝒎𝒆𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒆𝒍𝒖𝒍𝒂𝒔 𝑪𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 ( )= 𝒎𝑳 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 (𝒎𝑳) El volumen de células es la suma de todas las células contadas en todos los cuadros (en rutina, puede definirse de contar las células sobre una línea, por ejemplo, para agilizar el control). El volumen total es el volumen de todos los cuadros donde se a hecho el control. El área de 1 cuadro grande es 0,1 cm x 0,1 cm = 0,1 cm2. Habiendo 0,01 cm de profundidad entre la cámara y el portaobjetos, el volumen total resulta = 0,0001 cm3= 0,0001 mL. La fórmula para el recuento en cámara de Neubauer resulta entonces: 𝒏ú𝒎𝒆𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝒄é𝒍𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒙 𝟏𝟎. 𝟎𝟎𝟎 𝑪𝒆𝒍 𝑪𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 ( )= 𝒏ú𝒎𝒆𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒖𝒂𝒅𝒓𝒐𝒔 𝒎𝑳 El medio posee tanto bacterias activas como muertas. Para poder visualizarlas, se agrega Azul de tripano, que es un colorante azoico. Las células vivas o tejidos con la membrana celular intacta no se colorean Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 249 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad debido a que la membrana celular es selectiva respecto a qué compuestos pueden atravesarla. En las células viables, con membrana intacta, no se incorpora el azul de tripano; por el contrario, sí atraviesa la membrana de las células muertas. Procedimiento: 1. Preparar una solución de Azul de tripano 0.4%, en tampón fosfato salino (pH = 7,2 – 7,3). 2. Agregar 0,1 mL de dicha solución a 0,1 mL de la solución bacteriana preparada previamente. 3. Reservar 5 min a temperatura ambiente. 4. Cargar la cámara de Neubauer y observar con el microscopio. Las células no viables se han coloreado de azul y las viables excluyen el colorante. Calculo de la viabilidad: 𝑪𝒆𝒍 𝒏𝒖𝒎𝒆𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒆𝒍𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒂𝒛𝒖𝒍𝒆𝒔 % 𝒄𝒆𝒍𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒗𝒊𝒂𝒃𝒍𝒆𝒔 ( ) =𝟏− 𝒎𝑳 𝒏𝒖𝒎𝒆𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒆𝒍𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆𝒔 Teniendo en cuenta que el volumen tolerado por la cámara de Neubauer es de 0,0001 mL, debe multiplicarse el número anterior por 104. Viabilidad = % células viables x concentración (cel/mL) × 104 Criterios de aceptación Se acepta el lote como viable, cuando el porcentaje de células tenidas sobre el total es igual a 90%. D.2. Controles de pureza La ausencia de contaminación se define como la falta de elementos extraños sea de origen físico-químico o biológico. En este caso, nos concentraremos en caracterizar la cepa de trabajo, para validar que el único microorganismo presente es la cepa de A.aceti de seres vivos concretos. Solo con un control adecuado de los productos primarios utilizados y de los procesos que se siguen, así como del almacenamiento, se pueden asegurar de forma adecuada la esterilidad y la ausencia de contaminación. Debe comprobarse la pureza de cada inóculo de bacterias o cepa de trabajo mediante la inoculación en el medio TSB (medio de digerido de soja y caseína), que se incuba a 20–25°C durante 14 días, y en el medio FTM, que se incuba a 30–35°C durante 14 días. El medio a 30-35°C facilita el crecimiento de bacterias, y el TSB a 20-25 °C el desarrollo de hongos y levaduras (si bien el desarrollo de las colonias contaminantes puede Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 250 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad observarse en solo algunos días, se toman 14 días de incubación por seguridad). Composición de TSB (por litro de agua purificada): - Bacto-Tryptone (digerido pancreático de caseína) Bacto-Soytone (digerido péptico de harina de soja) Glucosa (dextrosa) Cloruro de sodio Fosfato dipotásico de hidrógeno (K 2HPO4) 17,0 g 3,0 g 2,5 g 5,0 g 2,5 g pH 7,3 ±0,2 Composición del caldo tioglicolato (por litro de agua purificada): - Extracto de levadura Digerido pancreático de caseína Dextrosa Cloruro de sodio L-Cistina Resazurina de Sodio Agar Tioglicolato de sodio 5,0 g 15 g 5,5 g 2,5 g 0,5 g 0,001 g 0,75 g 0,5 g Procedimiento: Se utiliza un asa estéril o una jeringa con aguja para sembrar la cantidad de muestra asépticamente en los dos tipos de cultivo. La proporción mínima entre inóculo y medio de cultivo es de 1/15. Si el inóculo o el crecimiento de la vacuna bacteriana vuelven turbio el medio, de tal modo no se puede establecer la ausencia de crecimiento microbiano atípico, se debe proceder a hacer subcultivos a partir de los tubos turbios desde el día 3 al día 11. El subcultivo se hace transfiriendo 0,1–1,0 mL a medios específicos líquidos y sólidos e incubando durante el resto del período hasta 14 días. También se debe realizar un examen microscópico mediante la tinción de Gram. Si no se detecta ningún crecimiento microbiano atípico en cualquiera de los recipientes de ensayo cuando se compara con un control positivo incluido en la prueba, el lote de muestra biológica puede considerarse satisfactorio en cuanto a su pureza. Si se detecta un crecimiento atípico y no puede determinarse si el problema reside en la técnica o el equipamiento, entonces se debe repetir la primera prueba. En esta repetición se usa un número doble de recipientes con muestra biológica, para convalidar la presencia o ausencia de contaminación. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 251 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad CONTROL DE CALIDAD DEL PRODUCTO EN PROCESO A. Agua de proceso El agua es una materia prima esencial en el proceso de elaboración de vinagre, y se requiere en grandes cantidades. El agua entra en contacto directamente con otras materias primas, o indirectamente, en el caso del agua utilizada para el lavado CIP. El agua utilizada debe contar con las características organolépticas y fisicoquímicas esperadas, Según la Ley 19.587 de Higiene y Seguridad en el Trabajo “no deberá contener substancias o cuerpos extraños de origen biológico, orgánico, inorgánico o radiactivo en tenores tales que la hagan peligrosa para la salud.” Para el agua se realizan los siguientes controles: - pH - Solidos totales - Contenido en cloro - Contenido en cloruros - Dureza total - Análisis microbiológicos - Análisis sensoriales El CAA en su Artículo 982 - (Resolución Conjunta SPRyRS y SAGPyA N° 68/2007 y N° 196/2007) precisa las características físico-químicas, microbiológicas y sensoriales del agua potable, que se detallan a continuación: A.1. Análisis organolépticos - Deberá presentar sabor agradable y ser prácticamente inodora - El agua potable debe ser prácticamente incolora, límpida y transparente. A.2. Determinación de pH Según el CAA, el pH del agua potable debe situarse entre 6,5 - 8,5 el pH puede definirse como una medida que expresa el grado de acidez o basicidad de una solución en una escala que varía entre 0 y 14. La concentración en iones hidrogeno es determinada por potenciometría, gracias a un pH-metro. La potenciometría permite determinar la concentración de una especie electroactiva en una disolución empleando un electrodo de referencia (un electrodo con un potencial conocido y constante con el tiempo) y un electrodo de trabajo (un electrodo sensible a la especie electroactiva) y un potenciómetro. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 252 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Procedimiento: - Calibrar el pH-metro con soluciones buffer en el rango necesario (por ejemplo pH 4, 7 y 9). Tomar el pH de la muestra. A.3. Solidos totales El CAA precisa en el artículo 982 que los Sólidos disueltos totales no deben exceder los 1.500 mg/L. Para la determinación de solidos totales, se utiliza un procedimiento similar al alcohol – apartado A.4, pero con algunas modificaciones El equipamiento necesario es: placas de porcelana, pipetas de 50 mL, estufa (105 °C), desecadores con agente desecante (como Silica gel), balanza analítica y baño María. Procedimiento: 1. Colocar las capsulas de porcelana 1 h en estufa a 100-105ºC. Luego dejarlas enfriar a temperatura ambiente en el desecador. 2. Tomar 50 mL de alcohol y colocar en un baño maría a ebullición hasta que el líquido se haya evaporado 3. Mantener a 100-105°C durante 2 h. 4. Retirar y esperar que descienda a temperatura ambiente (2 h) registrar nuevamente su peso. Repetir hasta que los resultados difieran en menos de 0,05 g. 5. Para dicho cálculo, debe tenerse en cuenta la siguiente fórmula: 1000 𝑚𝑔 ⌈(𝑃𝑐 + 𝑀) − 𝑃𝑐 ⌉𝑥 𝑠𝑒𝑐𝑜 1𝑔 𝑚𝑔 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 = 1𝐿 1𝐿 𝑉𝑀 (𝑚𝐿) 1000 𝑚𝐿 1000 𝑚𝑔 ⌈(𝑃𝑐 + 𝑀) − 𝑃𝑐 ⌉𝑥 𝑠𝑒𝑐𝑜 1𝑔 𝑚𝑔 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 = 1 𝐿 1𝐿 50 𝑚𝐿 𝑥 1000 𝑚𝐿 Ecuación 9.12 Dónde: Pc = peso de la cápsula de porcelana; M = peso de la muestra; VM = volumen de la muestra = 100 mL. A.4. Contenido en cloruros Según lo establece el CAA, la concentración máxima permitida de Cloruro (Cl-) es 350 mg/L. (350 ppm). Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 253 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad La determinación de cloruros por este método se basa en una valoración con nitrato de plata utilizando como indicador cromato de potasio. Mezclamos una disolución de cromato de potasio, color amarillonaranja, con nitrato de plata, disolución incolora. En un principio, la plata reacciona con los cloruros del agua para formar un precipitado de cloruro de plata de color blanco. En las inmediaciones del punto de equivalencia al agotarse el ión cloruro, empieza la precipitación del cromato, de color de la disolución a anaranjado-rojizo. Las reacciones que tienen lugar son las siguientes: Cl- + AgNO3 ----> AgCl + NO3- K2CrO4 (ac) + 2 AgNO3 (ac) → ↓ Ag2CrO4 (s) + 2 KNO3(ac) Los equipos que se necesitan son: balanza analítica con precisión de 0,1 mg, pH-metro, frascos de 500 mL de capacidad, bureta certificada y calibrada. Procedimiento: En primer lugar, debe procederse a preparar las soluciones patrón de AgNO3 y la solución indicadora de K 2CrO4. 1. Solución patrón de nitrato de plata: Pesar aproximadamente y con precisión 2,4 g de cristales previamente desecados de nitrato de plata disolverlos en aproximadamente 1 L. Valorar. 2. Solución indicadora de Cromato de potasio: Pesar aproximadamente y con precisión 50,0 g de cromato de potasio (ver inciso 5.3) y disolver en 500 mL de agua. 3. Valoración de la muestra: Utilizar un volumen de muestra de 100 mL. Ajustar el pH entre 7 y 10 por titulación acido-base utilizando disoluciones de hidróxido de sodio (0,1 N) y/o ácido sulfúrico( 0,1 N) 4. A 100 mL de muestra (agua), adicionar 1 mL de disolución indicadora de cromato de potasio (ver inciso 5.8). Valorar con la disolución patrón de nitrato de plata hasta el vire de amarillo a naranja-rojizo (momento en el cual se alcanza el punto de equivalencia del ion Cl5. Titular un blanco con las muestras. Cálculo: 𝒑𝒑𝒎 𝑪𝒍− = Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. (𝑉𝑔 − 𝑉𝑏)𝑥 𝑁 𝑥 35,45 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑔 𝑥 1000 𝑔 𝑉𝑚 Ecuación 9.13 Página 254 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Dónde: Vg = mL de disolución de nitrato de plata gastados en la valoración de la muestra; Vb = mL de disolución de nitrato de plata gastados en la valoración del blanco; N= es la normalidad del nitrato de plata (equivalentes mol); Vm = volumen de muestra (mL). A.5. Cloro residual El cloro aplicado al agua sufre diversas reacciones para producir cloro libre que consiste en cloro molecular acuoso, ácido hipocloroso e ion hipoclorito. A su vez el cloro libre es capaz de reaccionar fácilmente con el amoniaco y ciertos compuestos de nitrógeno formando cloro combinado. Según lo establece el CAA, la concentración mínima Cloruro activo residual (Cl-) es 0,2 mg/L. (0,2 ppm), y no debe exceder de 0,5 ppm. Dicho tratamiento asegura la higiene del agua. El principio de determinación de determinación de cloro residual de la Norma mexicana NMX-AA-108-SCFI-2001 se descarta ya que requiere muchos reactivos y etapas, y no sería factible de realizarlo de forma regular en el laboratorio de la empresa. En cambio, se utiliza un medidor fotométrico monofunción para cloro, que sirve tanto para la determinación de cloro total como de cloro libre residual. A.6. Dureza en aguas Agua dura, es aquella que contiene exceso de sales y forma poca espuma con el jabón, contiene iones calcio y magnesio y es inadecuada para algunos usos domésticos e industriales. La dureza del agua se expresa como mg/l de carbonato de calcio (CaCO3). Esta cantidad de sales afecta la capacidad de formación de espuma de detergentes, genera incrustaciones en los equipos y resulta nociva para el consumo humano. La dureza se determina por titulación con EDTA, un agente quelante, siguiendo la norma NMX-AA-072-SCFI-2001. El método se basa en la formación de complejos por la sal disódica del ácido etilendiaminotetraacético con los iones calcio y magnesio. El método consiste en una valoración empleando un indicador visual de punto final, el negro de eriocromo T, que es de color rojo en la presencia de calcio y magnesio y vira a azul cuando estos se encuentran acomplejados o ausentes. El equipamiento u los reactivos son: vaso de precipitados, pipetas de 25 mL y 2 mL, espátula, bureta de la capacidad adecuada, EDTA 0,01 M, negro de ericromo (NET), solución reguladora de pH 10. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 255 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Procedimiento: 1. Colocar 50 mL de muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 mL. 2. Añadir 1 mL ó 2 mL de disolución amortiguadora (mezcla de cloruro de amonio y amoniaco concentrado). Generalmente un mL es suficiente para alcanzar un pH de 10,0. 3. Añadir una cantidad adecuada (0,2 g) del indicador eriocromo negro T. La muestra debe tomar un color vino rojizo. 4. Titular con la disolución de EDTA 0,01 M agitando continuamente hasta que desaparezcan los últimos matices rojizos. Añadir las últimas gotas lentamente. En el punto final la muestra cambia de color rojizo a azul. Cálculo: Dureza total en mg/L= 𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑝𝑝𝑚) = 𝑉𝑔 𝑥 1,001 𝑥 𝑓 𝑥 1000 𝑉𝑚 Ecuación 9.14 Dónde: Vg= volumen de EDTA utilizado para la titulación (mL); 1,001 = factor de CaCO3 equivalentes a 1mL de EDTA; F = Normalidad del EDTA = 4 eq x 0,01M = 0,04N; Vm = volumen de la muestra utilizado para la titulación (50 mL). El CAA establece una dureza total máxima (expresada en CaCO3) de: 400 mg/L. A.7. Recuento de coliformes totales Los aspectos microbiológicos exigen ausencia total de contaminación fecal, tomando como parámetros de calidad el número más probable de bacterias coliformes. Se realiza un control microbiológico semanal del agua de red para verificar la conformidad bacteriológica. Según el CAA, el número de Coliformes totales debe ser menor a 3UFC/100 mL. El análisis se realiza gracias a las placas 3M PetrifilmMR para Recuento de E. coli y coliformes. Las técnicas comúnmente utilizadas son:  AOAC Método Oficial 991.14 o Para Coliformes incubar 24 h (+/- 2 h) - 35°C (+/-1°C). o Para E. coli incubar 48 h (+/- 2 h) - 35°C (+/-1°C). Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 256 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco  Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Método MNKL 147.1993 o Para coliformes incubar 24 h (+/- 2 h) - 37°C (+/-1°C). o Para E. coli incubar a 48 h (+/- 2 h) - 37 °C (+/-1°C). B. Vinagre de alcohol El laboratorio realiza ciertos controles durante el proceso, para asegurase de la calidad de la producción:    pH: cada 1h. Acidez total: cada 2 h. Controles microbiológicos: una muestra de cada control diariamente. El CAA en su Artículo 1335 (Resolución conjunta GMC Nº 084/93 y MSyAS N° 003 del 11.01.95) precisa las características físico-químicas, microbiológicas y sensoriales del vinagre de alcohol, que se detallan a continuación: B.1. Acidez total La acidez total (o grado acético) que es la cantidad total de ácidos que contiene el vinagre expresada como gramos de ácido acético por 100 mL de vinagre. La cantidad total de ácidos presente en una muestra de vinagre puede determinarse fácilmente por valoración, es decir, mediante la adición de un volumen exactamente medido de base. Para tener el procedimiento referirse a la Parte 1 del presente subcapitulo, punto B.2. Vinagre de alcohol – Acidez total. La acidez, medida en g/L, aumenta durante la fermentación; a medida que las bacterias producen ácido acético. Para tener un seguimiento más certero y poder detectar las non-conformidades en proceso, se deben realizar experimentos a escala piloto para crear curvas modelo en base a las cepas de A.aceti que se utilizan en el proceso. A modo de ejemplo, la curva tipo de fermentación acetoacética Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 257 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Figura 9.8 - Cambios en la concentración de ácido acético durante la fermentación Fuente: https://www.hindawi.com/journals/jchem/2012/965432/abs/ El técnico de producción deberá parar la fermentación y pasar el producto hacia el filtrado cuando la concentración en ácido acético alcance 10 % B.2. Determinación de pH Durante todo el proceso, se determinara el pH por potenciometría, gracias a un pH-metro. Se escoge este método, ya que logra resultados muy rápidamente. De igual manera que para la acidez total, se deben realizar experimentos a escala piloto para crear curvas modelo en base a las cepas de A.aceti que se utilizan en el proceso. Una curva a modo de ejemplo se detalla a continuación Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 258 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad Figura 9.9 - Variación tipo del pH durante la fermentación acética. Fuente: https://www.hindawi.com/journals/jchem/2012/965432/abs/ Se considera la fermentación terminada a un pH = 2,27, equivalente a una concentración de 10 % de ácido acético (tomándose que la acidez viene principalmente de los protones aportados por el ácido acético). El sistema de doble control (pH por potenciometría y acidez total por titulación) permite detectar errores u anomalías en ambos métodos. Análisis microbiológicos del vinagre Al igual que para la materia prima, se realizan ensayos microbiológicos. El pH alcanzado al final de la fermentación es muy acido (pH = 2,6) e inapto para la supervivencia de la mayoría de los microorganismos. Dentro de los organismos llamados acidófilos que resisten a dichos valores de pH, se encuentran principalmente ciertas bacterias Gram positivo, como las bacterias acetoacéticas y del sistema digestivo. Se considera entonces que no hay crecimiento de hongos en general o de bacterias coliformes. La frecuencia de dichos análisis es diaria. B.3. Recuento total en placa Como se describió en el control de materias primas, el laboratorio utiliza las placas Petrifilm. El objetivo principal de dichos análisis es contabilizar la flora bacteriana del ácido acético al final del proceso. Para ello, se utilizan las placas Petrifilm y se realiza el procedimiento explicado en el apartado B. 7 de la primera parte “Control de calidad en la materia prima”. Se sigue en este caso el Método Oficial AOAC. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 259 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco  Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad AOAC Método Oficial 990.12. Incubar a 48 h (+/- 3 h) a 32°C (+/ 1°C) Este método se basa en el contacto directo de la muestra con un gel con reactivos específicos. Para el recuento, se utiliza la cámara de Neubauer, que utiliza una cámara con un trazado reticulado de líneas de área conocida. Un volumen pequeño de muestra se deposita sobre la cama, que se cubre con un portaobjetos. CONTROL DE CALIDAD DEL PRODUCTO ELABORADO A. Ácido acético como conservante alimentario Los vinagres cualquiera sea su origen, según lo establece el CAA, “deberá tener caracteres organolépticos normales; aspecto, color, olor y sabor correspondientes a su designación; deberá ser química, biológica y microbiológicamente apto (sano) para el consumo; deberá ser expedido en envase adecuado”. Por su parte, la etiqueta debe contener el año de elaboración y grado de acidez con caracteres bien visibles. Para la concentración, se considerara satisfactoria si es de al menos 10 % y máximo 12% El CAA en su Artículo 1335 (Resolución conjunta GMC Nº 084/93 y MSyAS N° 003 del 11.01.95) precisa las características físico-químicas, microbiológicas y sensoriales del vinagre de alcohol, que se detallan a continuación: A.1. Análisis organolépticos - Deberá ser incoloro, límpido, transparente, sin sedimento. - No deben detectarse aromas extraños a la naturaleza del vinagre concentrado. A.2. Acidez total Para el producto final (ácido acético como conservante alimentario) se considerara una densidad total igual a 10%. La acidez total (o grado acético) que es la cantidad total de ácidos que contiene el vinagre expresada como gramos de ácido acético por 100 mL de vinagre. La cantidad total de ácidos presente en una muestra de vinagre puede determinarse fácilmente por valoración. El procedimiento se precisa en el punto B.2 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 260 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad A.3. Acidez volátil La acidez volátil, por su parte, según lo establece el CAA en su Artículo 1335 debe representar al menos un 96,0 % de la acidez total (un mínimo 9,60 % en concentración de ácido acético). La acidez volátil se calcula por la diferencia entre la acidez total y la acidez, fija. El procedimiento se describe en el apartado B.3 del capítulo “Control de calidad en la materia prima”. Si la acidez volátil como indica el CAA debe ser de al menos 96,0 % de la acidez total, la acidez fija debe ser menor a 4 %. A.4. Residuo seco 𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑓𝑖𝑗𝑎 𝑥 100 < 4,0% 𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 El residuo seco del vinagre se obtendrá siguiendo el mismo procedimiento que se precisó en el apartado B.4 del capítulo “Control de calidad en la materia prima”. El mismo se realiza por evaporación en estufa a 100 °C. El CAA en su Artículo 1335 (Resolución conjunta GMC Nº 084/93 y MSyAS N° 003 del 11.01.95) precisa que el residuo seco no debe exceder de 0,45 % (en g / 100 mL solución). A.5. Cenizas El CAA en su precisa, respecto a las cenizas, que las mismas no deben superar de 0,02 % luego de calcinación completa en mufla a 500 °C – 550 °C. El control se realiza siguiendo la norma NMX-F-066-S-1978. Para las muestras líquidas determinar primero los sólidos totales (residuo seco) y aplicar la técnica sobre la misma. El procedimiento y los cálculos se describen en el apartado B.5 del capítulo “Control de calidad en la materia prima” A.6. Contenido de alcohol Según lo especifica el CAA; el vinagre de alcohol no podrá contener alcohol etílico en cantidad superior a la décima parte de la acidez expresada en volumen. Teniendo en cuenta que una acidez promedio de 10 %, el contenido máximo tolerado será de alrededor de 1% V/V. Como el contenido de alcohol es muy bajo, el contenido alcohólico se determina siguiendo el método especificado en el punto A.2 del subcapítulo “Control de calidad en la materia prima. El mismo se realiza por destilación, Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 261 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Control de la calidad agregando perlas o trozos de carburo de silicio o perlas de vidrio para evitar una ebullición violenta. Ya que se toman 200 mL de muestra, para vinagre de alcohol al 10% de ácido acético, la cantidad de etanol recuperada en el recipiente colector deberá ser aproximadamente 2 mL. CONCLUSIÓN A lo largo del presente capitulo se abordaron el plan de muestreo, su frecuencia y metodología. Asimismo, se profundizo con respecto a los procedimientos que se llevaran a cabo para el control de la calidad en todos sus estadios: materia prima, materia intermedia y producto terminado. La calidad de un producto es un factor clave para asegurar la competitividad de la empresa. La finalidad de dichos controles es poder ofrecer un producto inocuo, agradable, y a un precio competitivo. De esta manera, la calidad debe aumentar, reduciéndose el nombre de disconformidades con la producción de nuevos lotes. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 262 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial CAPITULO 10: HIGIENE Y SEGURIDAD INDUSTRIAL - Introducción Plan de Higiene y Seguridad Industrial Higiene y Seguridad Alimentaria Conclusión Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 263 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Página 264 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial INTRODUCCIÓN Los programas de seguridad e higiene son una de las actividades que se necesitan para asegurar la disponibilidad de las habilidades y aptitudes de la fuerza de trabajo. La higiene y seguridad del trabajo constituyen dos actividades íntimamente relacionadas, orientadas a garantizar condiciones personales y materiales de trabajo capaces de mantener el nivel de salud de los empleados. Para que las organizaciones alcancen sus objetivos deben contar con un plan de higiene adecuado, con objetivos de prevención definidos, condiciones de trabajo óptimas, un plan de seguridad del trabajo dependiendo de sus necesidades. Según las reglamentaciones vigentes, se regirán todas las actividades bajo la ley 19.587 “Higiene y Seguridad en el Trabajo”. PLAN DE HIGIENE Y SEGURIDAD INDUSTRIAL Un plan de higiene del trabajo por lo general abarca el siguiente contenido: 1) Plan organizado: involucra la prestación no sólo de servicios médicos, sino también de enfermería o de primeros auxilios, en tiempo total o parcial. 2) Servicios médicos adecuados: abarcan dispensarios de emergencia y primeros auxilios, si es necesario. Estas facilidades deben incluir:  Exámenes médicos de admisión.  Cuidados relativos a lesiones personales.  Primeros auxilios.  Eliminación y control de áreas insalubres.  Registros médicos adecuados.  Supervisión en cuanto a higiene y salud.  Relaciones éticas y de cooperación con la familia del empleado enfermo.  Utilización de hospitales.  Exámenes médicos periódicos de revisión y chequeo. salud     3) Servicios adicionales: como parte de la inversión empresarial sobre la del empleado y de la comunidad, incluyen: Programa informativo destinado a mejorar los hábitos de vida y explicar asuntos de higiene y de salud. Supervisores y médicos de empresas. Enfermeros y demás especialistas, podrán dar informaciones en el curso de su trabajo regular. Programa regular de convenios o colaboración con entidades locales, para la prestación de servicios de radiografías, recreativos, conferencias, películas, etc. Los objetivos de la higiene de trabajo son:  Eliminar las causas de las enfermedades profesionales.  Reducir los efectos perjudiciales provocados por el trabajo en personas enfermas o portadoras de defectos físicos.  Prevenir el empeoramiento de enfermedades y lesiones. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 265 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial  Aumentar la productividad por medio del control del ambiente de trabajo. Estos objetivos se pueden lograr:  Educando a los miembros de la empresa, indicando los peligros existentes y enseñando cómo evitarlos, mediante capacitaciones programadas y dictadas por profesionales de la materia.  Manteniendo constante estado de alerta ante los riesgos existentes en la fábrica, marcándolos según corresponda tanto con cartelería especializada cómo mediante la entrega de bibliografía específica al personal. La organización contará con servicio médico privado de asistencia médica y traslado, por lo que si llegara a sufrir una lesión o enfermedad por parte del personal en la fábrica, inmediatamente se llamará al mismo. Los empleados deben contar con seguro ART frente a accidentes laborales. Se contará con botiquín de primeros auxilios y equipamiento de asistencia en caso de accidentes, el mismo se encontrará en la sala de primeros auxilios. Se realizaran exámenes de admisión y periódicos al personal según se defina por la empresa proveedora de los servicios de ART y la legislación vigente. La empresa cuenta con responsable de Higiene y Seguridad interno a la empresa, encargado, entre otras actividades, de coordinar las actividades con los servicios médicos tercerizados. A. Ambiente de trabajo El establecimiento contará con ambientes adecuados que permitirán una buena distribución del personal, teniendo en cuenta dependencias de servicios y administrativas, tanto para los momentos de desarrollo normal de tareas como para las situaciones de emergencia. Los equipos, depósitos y procesos riesgosos se aislarán o protegerán adecuadamente. El establecimiento y todas aquellas obras complementarias y para equipos industriales, se construirán con materiales de calidad apto para el uso o función a cumplir. Las construcciones o estructuras portantes, obras complementarias y equipos industriales, se ajustarán de modo tal que asegure la máxima estabilidad y seguridad, quedando sujeta la misma a los coeficientes de resistencia requeridos por las normas correspondientes. El establecimiento dispondrá de sanitarios independientes para cada sexo. También se destinarán locales a vestuarios, estos estarán ubicados junto a los servicios sanitarios. Cada vestuario contará con cofres individuales para cada uno de los operarios del establecimiento que permitirán que los elementos de los operarios se encuentres en óptimas condiciones de higiene. Los pisos, paredes y techos, serán lisos y susceptibles de fácil limpieza, tendrán iluminación, ventilación y temperatura adecuada. B. Suministro de agua potable El agua para consumo humano, se obtendrá de la red de agua potable y servicios de la ciudad de San Francisco, provisto por la empresa AMOS, siendo uno de los servicios existentes en el Parque Industrial de San Francisco. Se entiende por agua para uso humano la que se utiliza para beber, higienizarse o preparar alimentos y cumplirá con los requisitos para agua de bebida aprobados por la autoridad competente (en este caso Bromatología de San Francisco). Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 266 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial En las siguientes figuras se especifican las características del agua para consumo humano. Figura 10.1: Características de agua apta para consumo humano. Fuente: Bibliografía online de Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Rosario, carrera de Ingeniería Sanitaria, Ingeniero Jorge A Orellana. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 267 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Figura 10.2: Características de agua apta para consumo humano. Fuente: Bibliografía online de Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Rosario, carrera de Ingeniería Sanitaria, Ingeniero Jorge A Orellana. C. Contaminantes ambientales En lugares de trabajo donde se efectúen procesos que produzcan la contaminación del ambiente con gases, vapores, humos, nieblas, polvos, fibras, aerosoles o emanaciones de cualquier tipo, se dispondrá de dispositivos destinados a evitar que dichos contaminantes alcancen niveles que puedan afectar la salud del trabajador. La sala de calderas, que se encuentra en el exterior de la planta de producción, es una zona de riesgo ambiental. La caldera produce contaminación Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 268 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial atmosférica por emisión de CO2, gases de combustión (NOx, SO2, CO), y partículas (cenizas y hollín). Para reducir el riesgo de accidentes, la sala de calderas cuenta con un sistema de ventilación mecánica, que asegura una velocidad de renovación del aire adecuada. Se cuenta también con un sistema de alarmas de dos niveles para el oxígeno. Si la concentración de oxígeno en el aire baja a 19 %, una alarma visual intermitente se activa dentro y fuera de la sala. Si el nivel de oxigeno cae a 16 %, una alarma visual y sonora se activa de manera continua en toda la planta de fabricación. Para poder intervenir desde el exterior en caso de una urgencia de falta de oxígeno, hay una máscara hermética conectada a un tubo de oxígeno. La sala está diseñada igualmente con puertas amplias, para facilitar el ingreso y egreso, así que la intervención en caso de urgencias. Para asegurar el cumplimiento de los límites de emisión establecidos en la legislación vigente, se realizan inspecciones periódicas, lo cual será descrito con mayor detalle en el capítulo 13. D. Ventilación El uso de un sistema de ventilación mecánica es indispensable sobre todo en la sala de calderas y el área colindante al reactor, debido a que la emisión de contaminantes atmosféricos puede resultar peligrosa para la salud. En la zona del reactor se puede encontrar una gran concentración de ácido acético de forma espontánea en caso de accidente, la inhalación de ácido acético concentrado puede causar dolor de garganta, tos, dolor de cabeza y vértigo. Ya que se manipula durante todo el proceso (carga del tanque de almacenamiento, proceso, manipulación de producto elaborado) se dispondrá de un sistema de ventilación en la planta compuesto por ventiladores axiales formados por paletas de plástico resistente a la oxidación, estos equipos se instalarán en todas las paredes que sean colindantes con el exterior pero dentro del área de producción, el área de almacenamiento de materia prima y la zona de envasado, siguiendo las recomendaciones del fabricante, en este caso, la empresa GATTI SA. Las ventanas serán abiertas únicamente en caso de urgencia. El sistema utilizado será de Ventilación por Depresión, el cual se obtiene insuflando aire a un local, poniéndole en sobrepresión interior respecto a la presión atmosférica. El aire fluye entonces hacia el exterior por las aberturas dispuestas para ello. A su paso el aire barre los contaminantes interiores y deja el local lleno del aire puro del exterior. Figura 10.3: Sistema de ventilacion por depresion. Fuente: www.abaco.com Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 269 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Asimismo, el laboratorio de microbiología cuenta con una Cámara de flujo laminar para la generación de Bancos de células de trabajo, o la manipulación de productos químicos que emiten por ejemplo vapores nocivos. La cámara de flujo laminar utiliza un ventilador para forzar el paso de aire a través de un filtro HEPA o ULPA y proporcionar aire limpio a la zona de trabajo libre de partículas de hasta 0,1 micras. De la misma manera, un extractor de aire evita que los compuestos peligrosos salgan de la cámara, constituyendo un riesgo para el operador. E. Iluminación La correcta iluminación de los distintos sectores y equipamientos dentro de la planta industrial resulta de primordial importancia. Cómo ya ha sido detallado en el capítulo 8 se utilizarán diferentes luminarias según sean las necesidades del sector y las tareas a llevar a cabo por el personal, en todos los casos los parámetros han sido tomados en cuenta según la normativa actual. F. Colores y señales de seguridad según la Norma IRAM 10.005 La función de los colores y las señales de seguridad es atraer la atención sobre lugares, objetos o situaciones que puedan provocar accidentes u originar riesgos a la salud, así como indicar la ubicación de dispositivos o equipos que tengan importancia desde el punto de vista de la seguridad. La normalización de señales y colores de seguridad sirve para evitar, en la medida de lo posible, el uso de palabras en la señalización de seguridad. Estos es necesario debido al comercio internacional así como a la aparición de grupos de trabajo que no tienen un lenguaje en común o que se trasladan de un establecimiento a otro. Por tal motivo en nuestro país se utiliza la norma IRAM 10005, cuyo objeto fundamental es establecer los colores de seguridad y las formas y colores de las señales de seguridad a emplear para identificar lugares, objetos, o situaciones que puedan provocar accidentes u originar riesgos a la salud. Aplicación de los colores La aplicación de los colores de seguridad se hace directamente sobre los objetos, partes de edificios, elementos de máquinas, equipos o dispositivos, los colores aplicables son los siguientes: ROJO El color rojo denota parada o prohibición e identifica además los elementos contra incendio. Se usa para indicar dispositivos de parada de emergencia o dispositivos relacionados con la seguridad cuyo uso está prohibido en circunstancias normales, por ejemplo:  Botones de alarma.  Botones, pulsador o palancas de parada de emergencia.  Botones o palanca que accionen sistema de seguridad contra incendio (rociadores, inyección de gas extintor, etc.). También se usa para señalar la ubicación de equipos contra incendio como por ejemplo: Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 270 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco     Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Matafuegos. Baldes o recipientes para arena o polvo extintor. Nichos, hidrantes o soportes de mangas. Cajas de frazadas. AMARILLO Se usará solo o combinado con bandas de color negro, de igual ancho, inclinadas 45º respecto de la horizontal para indicar precaución o advertir sobre riesgos en:  Partes de máquinas que puedan golpear, cortar, electrocutar o dañar de cualquier otro modo; además se usará para enfatizar dichos riesgos en caso de quitarse las protecciones o tapas y también para indicar los límites de carrera de partes móviles.  Interior o bordes de puertas o tapas que deben permanecer habitualmente cerradas, por ejemplo de: tapas de cajas de llaves, fusibles o conexiones eléctricas, contacto del marco de las puertas cerradas (puerta de la caja de escalera y de la antecámara del ascensor contra incendio), de tapas de piso o de inspección.  Desniveles que puedan originar caídas, por ejemplo: primer y último tramo de escalera, bordes de plataformas, fosas, etc.  Barreras o vallas, barandas, pilares, postes, partes salientes de instalaciones o artefacto que se prolonguen dentro de las áreas de pasajes normales y que puedan ser chocados o golpeados.  Partes salientes de equipos de construcciones o movimiento de materiales (paragolpes, plumas), de topadoras, tractores, grúas, zorras autoelevadores, etc.). VERDE El color verde denota condición segura. Se usa en elementos de seguridad general, excepto incendio, por ejemplo en:  Puertas de acceso a salas de primeros auxilios.  Puertas o salidas de emergencia.  Botiquines.  Armarios con elementos de seguridad.  Armarios con elementos de protección personal.  Camillas.  Duchas de seguridad.  Lavaojos, etc. AZUL El color azul denota obligación. Se aplica sobre aquellas partes de artefactos cuya remoción o accionamiento implique la obligación de proceder con precaución, por ejemplo:  Tapas de tableros eléctricos.  Tapas de cajas de engranajes.  Cajas de comando de aparejos y máquinas.  Utilización de equipos de protección personal, etc. G. Colores e identificación de cañerías Se entiende por cañería a todo el sistema formado por los caños, uniones, válvulas, tapones, todas las conexiones para el cambio de dirección de la cañería Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 271 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial y la eventual aislación exterior de esta última, que se emplea para la conducción de gases, líquidos, semilíquidos, vapores, polvos, plásticos, cableados eléctricos, etc. En el capítulo 8, junto con la definición de las cañerías a utilizar se adoptó la señalización correspondiente para cada caso. H. Ruido y vibraciones Por ley, las empresas que vayan a instalar maquinarias que por la naturaleza de los procesos de fabricación produzcan grandes ruidos y vibraciones, deben comunicar a la Dirección General de Higiene y Seguridad Industrial, para fines de ajustarse a las recomendaciones de uso del material amortiguador en la base de las maquinarias y aislador en las paredes del departamento. Cualquier sonido de intensidad superior a 90 dB, debe ser considerado como molesto para los trabajadores o lesivo al oído. En la empresa todas las maquinarias que generan ruidos se encuentran en el sector externo a la misma, sin embargo se garantizará el cuidado de los oídos del personal y se tratará en lo posible de que haya el menor nivel de ruido. I. Instalaciones eléctricas Las instalaciones y equipos eléctricos cumplirán con las prescripciones necesarias para evitar riesgos a personas o cosas. Solo el personal capacitado hará las labores de electricidad, debidamente autorizado por la empresa para su ejecución, adoptándose las medidas tendientes a la eliminación de la electricidad estática en todas aquellas operaciones donde pueda producirse. Se extremarán los recaudos en ambientes con riesgos de incendio o atmósferas explosivas. Los lugares expuestos a descargas atmosféricas, poseerán instalación contra las sobretensiones de este origen que asegure la eficaz protección de las personas y equipos. Las tomas a tierra de estas instalaciones serán exclusivas e independientes de cualquier otra. J. Máquinas y herramientas Los motores que originen riesgos, serán aislados prohibiéndose el acceso del personal ajeno a su servicio. Si están conectados mediante transmisiones mecánicas a otras máquinas y herramientas situadas en distintos locales, el arranque y la detención de los mismos se efectuarán previo aviso o señal convenida. Asimismo estarán provistos de interruptores a distancia, para que en caso de emergencia se pueda detener el motor desde un lugar seguro. Las partes de las máquinas y herramientas en las que existan riesgos mecánicos y donde el trabajador no realice acciones operativas, dispondrán de protecciones eficaces, tales como cubiertas, pantallas, barandas. Las operaciones de mantenimiento se realizarán con condiciones de seguridad adecuadas, que incluirán la detención de las máquinas si es necesario. Toda máquina averiada o cuyo funcionamiento sea riesgoso, será señalizada con la prohibición de su manejo por trabajadores no encargados de su reparación. Para evitar su puesta en marcha, se bloqueará el interruptor o llave eléctrica principal o al menos el arrancador directo de los motores eléctricos, mediante candados o dispositivos similares de bloqueo, cuya llave estará en poder del responsable de la reparación que pudiera estarse efectuando. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 272 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial K. Aparatos que puedan desarrollar presión interna Para los aparatos que desarrollen presión interna, se fijarán instrucciones detalladas, con esquemas de la instalación que señalen los dispositivos de seguridad en forma bien visible y las prescripciones para ejecutar las maniobras correctamente, prohíban las que no deban efectuarse por ser riesgosas e indiquen las que hayan de observarse en caso de riesgo o avería. Los trabajadores encargados del manejo y vigilancia de estos aparatos, estarán instruidos y adiestrados previamente por la empresa, quien no autorizará su trabajo hasta que éstos no se encuentren debidamente capacitados. Deben ser capacitados por la Entidad competente y poseer carnet que los habilite a conducir estos equipos, previos exámenes. La caldera y demás aparatos que aumenten la temperatura ambiente, se protegerán mediante revestimientos, pantallas o cualquier otra forma adecuada para evitar la acción del calor excesivo sobre los trabajadores que desarrollen sus actividades en ellos o en sus inmediaciones. Será controlada e inspeccionada totalmente por lo menos una vez al año por la empresa constructora o instaladora y en ausencia de éstas por otra especializada, la que extenderá la correspondiente certificación. Durante el funcionamiento de la caldera, se controlará repetida y periódicamente durante la jornada de trabajo el nivel de agua en el indicador, purgándose las columnas respectivas a fin de comprobar que todas las conexiones estén libres. L. Trabajos con riesgos especiales Este punto está dirigido a la manipulación o empleo de sustancias infectantes o susceptibles de producir polvos, gases o nieblas tóxicas o corrosivas y que pongan en peligro la salud o vida de los trabajadores El almacenamiento, manipulación o procesamiento de sustancias nocivas se efectuará en lugares aislados, destinando personal adiestrado y capacitado para su manejo y adoptando las máximas medidas de seguridad. El primero de dichos riesgos es la manipulación del ácido acético. El ácido acético es un líquido y vapor inflamable. Además, en concentraciones elevadas es corrosivo, causa severa irritación y quemaduras de piel, ojos tracto Respiratorio y digestivo. Los trabajadores que operan en las zonas de carga y descarga de ácido acético, o manipulación de producto terminado, asi que las operaciones de mantenimiento, deberán estar provisto de elementos de protección personal Asimismo, la planta cuenta con duchas de seguridad y lavaojos indicados por carteles fluorescentes. Otro de los riesgos especiales se encuentra en el laboratorio, durante la determinación de impurezas volátiles del etanol. Para este ensayo, se producen soluciones de metanol, acetaldehído y benceno. Dichos productos son inflamables y altamente tóxicos, ya sea por ingestión, inhalación o absorción cutánea. El benceno además tiene efectos tóxicos sobre la sangre principalmente y puede generar leucemia. Para manejar estos productos, es necesario el uso de bata, lentes de seguridad y guantes, en un lugar bien ventilado y la manipulación en una cámara de flujo laminar con extracción de aire. La utilización de estas sustancias, se realizará en circuitos cerrados a fin de impedir su difusión al medio ambiente laboral en cualquiera de sus estados, de no ser ello posible se captarán en su origen y se proveerá al lugar de un sistema de ventilación de probada eficacia como medida complementaria, para Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 273 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial mantener un ambiente adecuado tratando asimismo de evitar la contaminación del medio ambiente exterior. El personal a emplear en trabajos con riesgos especiales será adiestrado, capacitado Los envases conteniendo sustancias o elementos explosivos, corrosivos, tóxicos, infecciosos, irritantes o cualquier otro, capaces de producir riesgos a los trabajadores serán seguros y estarán rotulados visiblemente indicando su contenido, como así también las precauciones para su empleo y manipulación. M. Protección contra incendios Los incendios en las industrias suelen ser los accidentes que más frecuentemente alteran la marcha cotidiana de trabajo. Las clases de fuegos que pueden ser provocados en nuestra industria son las siguientes: - A: corresponden a los combustibles sólidos como madera, cartones; papel, plásticos, etc. - B: son fuegos de líquidos combustibles, grasas, pinturas, aceites, cera, etc. - C: son los que corresponden a instalaciones eléctricas o equipos energizados. Cabe destacar que el ácido acético es un líquido que por encima de 40 °C produce gases inflamables. Los vapores son más densos que el aire y forman mezclas explosivas con él. Los operadores deben evitar toda fuente de ignición y calor, y se contara con ventilación mecánica para los espacios confinados. Prevención Las causas que provocan un incendio son múltiples entre ellas podemos mencionar: Causas físico químicas:  Sobrecargas en Instalaciones.  Desperfectos en equipos eléctricos.  Falta de control en llamas abiertas u otras fuentes de calor.  Colocar elementos combustibles cerca de fuentes de calor o llama. Causas humanas:  Fumar en lugares no autorizados  Arrojar fósforos o colillas encendidas desaprensivamente  Falta de orden y limpieza Los productos inflamables no deben hallarse cerca de fuentes de calor, como estufas, hornillos, mecheros, radiadores o rayos solares. La fricción de envases u otros materiales metálicos pueden originar chispas, aunque estas sean imperceptibles. Debe evitarse, igualmente, la formación de electricidad estática poniendo medios para su descarga Para que la actuación frente a un incendio sea suficientemente rápida, el extintor debe estar situado en un lugar fácilmente accesible, referentemente en el extremo de la mesa de trabajo. La idoneidad del material de extinción depende de la sustancia inflamada, pero, comúnmente, los extintores de CO2 son los más prácticos y universales. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 274 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Características de los extintores En las etiquetas de los extintores podemos ver siempre de que tipo son, esas letras pueden ser A, B, C y D. Hacer referencia al tipo de fuego que puede sofocar el extintor. Aquí tienes información de los tipos de fuego. En resumen los tipos de fuego son:  Clase A: fuegos con combustibles sólidos como madera, cartón, plástico, etc.  Clase B: fuegos donde el combustible es líquido por ejemplo aceite, gasolina o pintura.  Clase C: en este caso el combustible son gases como el butano, propano o gas ciudad.  Clase D: son los más raros, el combustible es un metal, los metales que arden son magnesio, sodio o aluminio en polvo. Lo normal es que cualquier extintor con el que nos encontremos sea del tipo A, B, C, es decir sirve para apagar fuegos de sólidos, líquidos y gas. Tipos de extintores por el agente extintor que utiliza. Dentro de los extintores hay un agente extintor que es el que al rociar el fuego lo apaga. Los agentes extintores más comunes podemos encontrar: - De agua pulverizada: son ideales para apagar fuegos de tipo A y apropiados para fuegos de tipo B. No deben usarse nunca en presencia de corriente eléctrica pues el agua podría provocar una electrocución. Este tipo de extintores es bueno fuera de las casas donde no existe riesgo eléctrico, por ejemplo jardines, barbacoas, etc. - De espuma: Ideales para fuegos de tipo A y B, todos hemos visto alguna vez a los bomberos en algún simulacro rociar con espuma. Al igual que el anterior es peligroso en presencia de electricidad. - De polvo: es el tipo más común y usado en cualquier edificio. Es indicado para fuegos de tipo A, B y C y al ser de polvo evita el riesgo eléctrico. Es el más recomendable para casas, oficinas o cualquier edificio. - De CO2: El CO2 es un gas y por tanto no conduce la electricidad. Este tipo de extintores son aptos para fuegos de tipo A, B y C. Suelen ser usados donde existen elementos donde el extintor puede causar más daño que el fuego. Por ejemplo si usamos un extintor estándar en un lugar donde el valor de los materiales es muy alto (un laboratorio por ejemplo con máquinas muy caras) podríamos estropear con la espuma o el polvo máquinas muy valiosas, eso lo evitamos con este tipo de extintores ya que al ser un gas no daña los equipos. En cuanto a la distribución de extintores en la planta, la misma contara con extintores de tipo CO2 en todo el edificio de la planta, ya que existe presencia de combustibles (el ácido acético) y porque el uso de este tipo de extintores resguarda a los equipos en caso de incendio. Los extintores se dispondrán en las zonas de mayor riesgo (planta principal, laboratorios, salas de almacenamiento) así que en los vestuarios y la oficina de producción. Los mismos serán colocados en las paredes o columnas, e indicados apropiadamente con carteles. La sala de compresores y de CIP dispondrá del mismo tipo de extintores. En el sector de oficinas y en la guardia se utilizaran extintores de espuma, indicados para fuegos de tipo A, B y C, y más económicos que los de CO2. Los extintores se dispondrán en la sala de acceso, comedor, sala de reuniones y a lo largo del pasillo que conecta las diferentes salas. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 275 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Finalmente, la sala de calderas se utilizara también extintores de espuma, colocados al exterior de la sala. N. Equipo de protección personal N.1. Protección de la cabeza Debido a la existencia de estructuras elevadas y cañerías suspendidas, resulta necesaria la utilización de cascos a fin de proteger frente a cualquier eventualidad al personal. Fig. 10.4: Casco de seguridad. Fuente: www.directindustry.es N.2. Protección de los pies Según Ley de Trabajo N°19.587: “Por calzado de uso profesional se entiende cualquier tipo de calzado destinado a ofrecer una cierta protección del pie y la pierna contra los riesgos derivados de la realización de una actividad laboral. Como los dedos de los pies son las partes más expuestas a las lesiones por impacto, una puntera metálica es un elemento esencial en todo calzado de seguridad cuando haya tal peligro” A tal fin, se entregarán borcegos de trabajo, los cuales protegen al personal de posibles caídas o deslizamientos tanto de objetos elevados, cómo de caídas propias debido a piso mojado. Fig. 10.5: Calzado de seguridad marca OMBU. Fuente: www.calzadosombu.com.ar N.3. Protección ocular Entre los accidentes oculares de origen laboral, el principal tipo es el de quemadura, vapores e irritación por polvo en el ambiente. Las quemaduras se pueden dar por agentes químicos o vapores calientes. En nuestro caso, por ejemplo, no emplear la protección implica estar expuesto a ácidos demás sustancias corrosivas que podrían dañar nuestras mucosas oculares. Un buen protector debe cubrir suficiente superficie de la cara, ser resistente, durable, liviano, ventilado, que su colocación sea fácil y rápida, que no lastime y que se mantenga en buenas condiciones de uso, será necesario además tener en cuenta las diferentes limitaciones visuales que posea el personal y debe ser actuado en consideración a ello. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 276 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Es por ello que se emplean antiparras de seguridad claras para salpicaduras, que se adaptan al rostro protegiendo toda el área que requiere protección visual, este equipo se requerirá en las zonas de manipulación de materia prima, en la zona del reactor, la zona de envasado y almacenamiento de producto final. Fig. 10.6: Antiparra de Seguridad 16645 Lexa Splash Clara para salpicaduras de 3M Fuente: www.3m.com.ar N.4. Protección auditiva La exposición a altos niveles de ruido puede causar pérdidas o discapacidades auditivas irreversibles así como estrés físico o psicológico. A tal fin, se proveerá al personal que resulte expuesto a ruido de equipo de protección auditivo, como pueden ser auriculares pasivos para las diferentes zonas y para personal que trabaje de forma continua en esas zonas, además se dispondrá de equipo extra a fin de permitir el uso de personal transitorio para el área. Debido al uso continuo de motores eléctricos, son seguros los niveles de ruido superiores a 30 db, por lo tanto, son indispensables los protectores auditivos pasivos tanto en la zona de producción, la zona de compresores, la zona del equipo CIP y la zona de caldera. Fig. 10.7: Protección auditiva pasiva. Fuente: www.3m.com.ar N.5. Protección de manos Dentro del área de proceso el personal está expuesto a sustancias nocivas mediante absorción por la piel (tales cómo ácido acético, ácidos presentes en el sistema CIP), cortes profundos (al manipular herramientas de mezclado o secciones de cañerías), abrasiones y quemaduras químicas o por calor generado por vapor de caldera. A tal fin se dispondrá de guantes de protección frente a los diferentes agentes, construidos de cloropreno, el cual posee inmejorables condiciones de barrera y es de amplio uso en la industria química. Estos guantes son semi-rígidos ya que está estimado que el personal no necesita la capacidad para realizar trabajos de extrema precisión en su operatoria normal, dejándose solamente para casos especiales o de mantenimiento el uso de guantes para trabajo fino o delicado. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 277 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Fig. 10.8: Guantes de protección de cloropreno. Fuente: www.directindutry.es N.6. Protección respiratoria Existen tres grupos de riesgos respiratorios: 1. Amenaza de las vías respiratorias por acciones externas. 2. Amenaza de la persona por acción a través de las vías respiratorias. 3. Riesgos para la salud o molestias, vinculados al uso de equipos de protección respiratoria. A fin de proteger al personal de las diferentes amenazas tales cómo vapores de ácido acético, vapores de alcohol etílico y cualquier tipo de vapores producidos por el sistema CIP, se dispondrán de máscaras provistas de filtro contra gases ácidos o nocivos, las mismas serán de uso obligatorio mientas se generen las operaciones de trasvase o transporte tanto de los componentes cómo del producto final. Fig. 10.9: Máscara de protección respiratoria. Fuente: www.3m.com.ar HIGIENE Y SEGURIDAD ALIMENTARIA La calidad de un producto alimenticio está determinada por: el cumplimiento de los requisitos legales y comerciales y la producción en un ciclo de mejora continua. El control es fundamental, el nuevo concepto de control considera todas las acciones que apuntan a prevenir la ocurrencia de errores en el proceso de producción de alimentos seguros. Aquí surge como predominante la idea de la prevención desde la producción de materias primas, lo cual se relaciona directamente con la implementación de Análisis de Puntos Críticos de Control (APPCC) respaldado por Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) y Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES). El sistema APPCC, es un método reconocido y aceptado para garantizar inocuidad de alimentos y asegurar la salud del consumidor. Tiene una base científica y supone un planteamiento racional y sistemático para identificar, evaluar y controlar peligros de tipos microbiológicos, químicos y físicos. Este se aplica a toda la cadena alimentaria. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 278 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial A continuación se realiza la implementación del sistema APPCC, BPM y POES en la Elaboración de Ácido Acético por método de Fermentación. A. Buenas prácticas de manufactura (BPM) Las BPM fueron implementadas por primera vez en el año 1.969 en los Estados Unidos y recomendadas luego por el Codex Alimentarius. El Código Alimentario Argentino incluye en el capítulo Nº II la obligación de aplicar las BPM, asimismo la Resolución 80/96 del Reglamento del Mercosur indica la aplicación de las BPM para establecimiento elaboradores de alimentos que comercializan sus productos en dicho mercado. Las BPM se asocian con el control a través de la inspección en planta como mecanismo para la verificación de su cumplimiento, son generales en el control de procesos ya que están diseñadas para todo tipo de alimento y son específicas para construcciones, instalaciones y equipos. El protocolo de BPM es especialmente útil en el diseño de plantas y en el desarrollo de procesos y productos, siendo una de las herramientas para el aseguramiento de la calidad. Se entiende por BPM de alimentos aquellas acciones generales de prácticas de higiene y procedimientos de elaboración que incluyan recomendaciones sobre materia prima, producto, instalaciones, equipos y personal. Son los procesos que controlan las condiciones operativas dentro de un establecimiento con el objeto de obtener alimentos inocuos. Las BPM pueden aplicarse en todo tipo de establecimiento en el que se realice alguna de estas actividades: elaboración, faena, fraccionamiento, almacenamiento, transporte de alimentos elaborados o industrializados. Un programa de BPM deberá contemplar los siguientes ítems: Establecimientos Dentro de esta incumbencia hay que tener en cuenta dos ejes: a. Estructura El establecimiento no tiene que estar ubicado en zonas que se inunden, que contengan olores objetables, humo, polvo, gases, luz y radiación que pueden afectar la calidad del producto que elaboran. Las vías de tránsito interno deben tener una superficie pavimentada para permitir la circulación de camiones, transportes internos y contenedores. En los edificios e instalaciones, las estructuras deben ser sólidas y sanitariamente adecuadas, y el material no debe transmitir sustancias indeseables. Las aberturas deben impedir las entradas de animales domésticos, insectos, roedores, moscas y contaminantes del medio ambiente como humo, polvo, vapor. Asimismo, deben existir tabiques o separaciones para impedir la contaminación cruzada. El espacio debe ser amplio y los empleados deben tener presente que operación se realiza en cada sección, para impedir la contaminación cruzada. Además, debe tener un diseño que permita realizar eficazmente las operaciones de limpieza y desinfección. El agua utilizada debe ser potable, ser provista a presión adecuada y a la temperatura necesaria. Asimismo, tiene que existir un desagüe adecuado. Los equipos y los utensilios para la manipulación de alimentos deben ser de un material que no transmita sustancias tóxicas, olores ni sabores. Las Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 279 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial superficies de trabajo no deben tener hoyos, ni grietas. Se recomienda evitar el uso de maderas y de productos que puedan corroerse. La pauta principal consiste en garantizar que las operaciones se realicen higiénicamente desde la llegada de la materia prima hasta obtener el producto terminado. b. Higiene Todos los utensilios, los equipos y los edificios deben mantenerse en buen estado higiénico, de conservación y de funcionamiento. Para la limpieza y la desinfección es necesario utilizar productos que no tengan olor ya que pueden producir contaminaciones además de enmascarar otros olores. Para organizar estas tareas, es recomendable aplicar los POES que describen qué, cómo, cuándo y dónde limpiar y desinfectar, así como los registros y advertencias que deben llevarse a cabo. Las sustancias tóxicas (plaguicidas, solventes u otras sustancias que pueden representar un riesgo para la salud y una posible fuente de contaminación) deben estar rotuladas con un etiquetado bien visible y ser almacenadas en áreas exclusivas. Estas sustancias deben ser manipuladas sólo por personas autorizadas. Materias Primas La calidad de las Materias Primas no debe comprometer el desarrollo de las Buenas Prácticas. Si se sospecha que las materias primas son inadecuadas para el consumo, deben aislarse y rotularse claramente, para luego eliminarlas. Hay que tener en cuenta que las medidas para evitar contaminaciones química, física y/o microbiología son específicas para cada establecimiento elaborador. Las Materias Primas deben ser almacenadas en condiciones apropiadas que aseguren la protección contra contaminantes. El depósito está en el lado opuesto de la planta con respecto a los productos terminados, para impedir la contaminación cruzada. Además, deben tenerse en cuentas las condiciones óptimas de almacenamiento como temperatura, humedad, ventilación e iluminación. El transporte debe preparase especialmente teniendo en cuenta los mismos principios higiénicos-sanitarios que se consideran para los establecimientos. Personal Aunque todas las normas que se refieran al personal sean conocidas es importante remarcarlas debido a que son indispensables para lograr las BPM. Todas las personas que manipulen alimentos reciben capacitación sobre "Hábitos y manipulación higiénica". Esta es responsabilidad de la empresa y debe ser adecuada y continua. Debe controlarse el estado de salud y la aparición de posibles enfermedades contagiosas entre los manipuladores. Por esto, las personas que están en contacto con los alimentos deben someterse a exámenes médicos, no solamente previamente al ingreso, sino periódicamente. Cualquier persona que perciba síntomas de enfermedad tiene que comunicarlo inmediatamente a su superior. Por otra parte, ninguna persona que sufra una herida puede manipular alimentos o superficies en contacto con alimentos hasta su alta médica. Es indispensable el lavado de manos de manera frecuente y minuciosa con un agente de limpieza autorizado, con agua potable y con cepillo. Debe realizarse Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 280 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial antes de iniciar el trabajo, inmediatamente después de haber hecho uso de los retretes, después de haber manipulado material contaminado y todas las veces que las manos se vuelvan un factor contaminante. Debe haber indicadores que obliguen a lavarse las manos y un control que garantice el cumplimiento. Todo el personal que esté de servicio en la zona de manipulación debe mantener la higiene personal, debe llevar ropa protectora, calzado adecuado y cubrecabezas. Todos deben ser lavables o descartables. No debe trabajarse con anillos, colgantes, relojes y pulseras durante la manipulación de materias primas y alimentos. La higiene también involucra conductas que puedan dar lugar a la contaminación, tales como comer, fumar, salivar u otras prácticas antihigiénicas. Asimismo, se recomienda no dejar ropa en producción ya que son fuertes contaminantes. Higiene en la Elaboración Durante la elaboración de un alimento hay que tener en cuenta varios aspectos para lograr una higiene correcta y un alimento de Calidad. Las materias primas utilizadas no deben contener parásitos, microorganismos o sustancias tóxicas, descompuestas o extrañas. Todas las materias primas se someten análisis fisicoquímicos y microbiológicos antes de la utilización, que se detallaron en el Capítulo 9. Y como se mencionó anteriormente, deben almacenarse en lugares que mantengan las condiciones que eviten su deterioro o contaminación. Debe prevenirse la contaminación cruzada que consiste en evitar el contacto entre materias primas y productos ya elaborados, entre alimentos o materias primas con sustancias contaminadas. Los manipuladores deben lavarse las manos cuando puedan provocar alguna contaminación. Y si se sospecha una contaminación debe aislarse el producto en cuestión y lavar adecuadamente todos los equipos y los utensilios que hayan tomado contacto con el mismo. El agua utilizada debe ser potable y debe haber un sistema independiente de distribución de agua recirculada que pueda identificarse fácilmente. La elaboración o el procesado debe ser llevada a cabo por empleados capacitados y supervisados por personal técnico. Todos los procesos deben realizarse sin demoras ni contaminaciones. Los recipientes deben tratarse adecuadamente para evitar su contaminación y deben respetarse los métodos de conservación. Deben mantenerse documentos y registros de los procesos de elaboración, producción y distribución y conservarlo durante un período superior a la duración mínima del alimento. Almacenamiento y Transporte de Materias Primas y Producto Final Las materias primas y el producto final deben almacenarse y transportarse en condiciones óptimas para impedir la contaminación y/o la proliferación de microorganismos. Tanto el etanol como el ácido acético deben almacenarse en lugares a temperaturas aprox. 20 °C, seco y con buena ventilación, para evitar el riesgo de incendios, ya que son inflamables en grado severo. De esta manera, también se los protege de la alteración y de posibles daños del recipiente. Durante el almacenamiento debe realizarse una inspección periódica de productos terminados. Y como ya se puede deducir, no deben dejarse en un mismo lugar los alimentos terminados con las materias primas. Los vehículos de transporte deben estar autorizados por un organismo competente y recibir un tratamiento higiénico similar al que se del Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 281 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial establecimiento. Los alimentos refrigerados o congelados deben tener un transporte equipado especialmente, que cuente con medios para verificar la humedad y la temperatura adecuada. Control de Procesos en la Producción Para tener un resultado óptimo en las BPM son necesarios ciertos controles que aseguren el cumplimiento de los procedimientos y los criterios para lograr la calidad esperada en un alimento, garantizar la inocuidad y la genuinidad de los alimentos. Los controles sirven para detectar la presencia de contaminantes físicos, químicos y/o microbiológicos. Para verificar que los controles se lleven a cabo correctamente, deben realizarse análisis que de monitoreo y seguimiento. En el caso del presente proyecto, la acidez total y el pH se utilizan para comprobar el avance del proceso de fermentación y eventuales problemas. Hacerse controles de residuos de pesticidas utilizados en control de plagas en la planta así que análisis sobre los metales pesados en el agua por una empresa exterior. El Responsable de Control de Calidad es responsable de dichos análisis que son ejecutados por los técnicos de Control de Calidad.. Documentación La documentación es un aspecto básico, debido a que tiene el propósito de definir los procedimientos y los controles. Además, permite un fácil y rápido rastreo de productos ante la investigación de productos defectuosos. El sistema de documentación deberá permitir diferenciar números de lotes, siguiendo la historia de los alimentos desde la utilización de insumos hasta el producto terminado, incluyendo el transporte y la distribución. B. Procedimientos operativos estandarizados de saneamiento (POES) Todos los establecimientos donde se elaboren, fraccionen y/o depositen alimentos están obligados a desarrollar Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) que describan los métodos de saneamiento diario a ser cumplidos por el establecimiento. En nuestro caso se usarán debido a que el aceite puede ser destinado a refinación para su consumo humano. Obligaciones Un empleado responsable del establecimiento, técnicamente capacitado, debe comprobar la aplicación del mismo y documentar el cumplimiento de los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) e indicar las acciones correctivas tomadas para prevenir la contaminación del producto o su alteración. Estructura de los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES). La estructura de los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) será desarrollado por los establecimientos y deberá detallar procedimientos de saneamiento diario que utilizarán antes (saneamiento pre- Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 282 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial operacional) y durante (saneamiento operacional) las actividades, para prevenir la contaminación directa de los productos o su alteración. Los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) estarán firmados y fechados por un responsable con suficiente autoridad, o por el más alto nivel gerencial del establecimiento. Saneamiento pre-operacional Consiste en procedimientos que deben dar como resultado ambientes, utensilios y equipamientos limpios antes de empezar la producción. Estos estarán libres de cualquier suciedad, deshecho de material orgánico, productos químicos u otras sustancias perjudiciales que pudieran contaminar el producto alimenticio. Los procedimientos establecidos de saneamiento pre-operacional detallan los pasos sanitarios diarios, de rutina para prevenir la contaminación directa del producto, los que deben incluir como mínimo, la limpieza de superficies de los equipos y utensilios que entrarán en contacto con los alimentos. Los procedimientos sanitarios adicionales para el saneamiento pre-operacional, deberá incluir: 1. Identificación de los productos de limpieza y desinfectantes, con el nombre comercial, principio activo, N° de lote a utilizar, y nombre del responsable de efectuar las diluciones cuando éstas sean necesarias. 2. Descripción del desarme y rearme del equipamiento antes y después de la limpieza, la identificación de los productos químicos aprobados y la utilización de acuerdo con las especificaciones de los rótulos, las técnicas de limpieza utilizadas y la aplicación de desinfectantes a las superficies de contacto con los productos, después de la limpieza. Los desinfectantes se utilizan para reducir o destruir bacterias que podrían haber sobrevivido al proceso de limpieza. Saneamiento operacional En el saneamiento operacional se deberá describir los procedimientos sanitarios diarios que el establecimiento realizará durante las operaciones para prevenir la contaminación directa de productos o la alteración. Los procedimientos establecidos para el saneamiento operacional deben dar como resultado un ambiente sanitario para la elaboración, almacenamiento o manejo del producto. A fin de permitir una correcta limpieza del total de los equipos empleados, se utilizará un sistema Limpieza en el lugar (Clean in Place) también conocido como CIP. Este sistema se acondicionará al proceso planteado, teniendo en cuenta el tipo de sustancias a limpiar y los procesos establecidos previamente para tal. Los procedimientos establecidos durante el proceso deberán incluir:  La limpieza de equipos y utensilios y desinfección durante los intervalos en la producción, utilizándose desinfectantes.  Higiene del personal: hace referencia a la higiene, de las prendas de vestir externas y guantes, cobertores de cabello, lavado de manos, estado de salud, etc.  Manejo de los agentes de limpieza y desinfección en áreas de elaboración de productos. Los establecimientos con procesamientos complejos, necesitan procedimientos sanitarios adicionales para asegurar un ambiente apto y para prevenir contaminación cruzada. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 283 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Operatoria de limpieza empleando sistema CIP El sistema CIP permite una completa limpieza de todos los equipos empleados en el proceso productivo, es necesario destacar que, debido a la operatoria continua, es necesario poder aislar el fermentador del resto del sistema durante la limpieza, pero al mismo tiempo es de vital importancia la correcta limpieza de los equipos a posterior del mismo, respondiendo a la necesidad de evitar el crecimiento y la propagación de las bacterias. A su vez es importante marcar la inexistencia de grasas o proteínas dentro de la totalidad del proceso, por eso se puede optar por no utilizar detergentes para la limpieza, ayudando a simplificar el proceso. Según consultas realizadas a la empresa FRINGS, quien proveerá el fermentador, la operatoria aconsejada para este tipo de procesos es la siguiente, en todos los casos se debe exceptuar el fermentador y los tanques pulmón: 1. Circulación de agua caliente a 80°C por un plazo de 40 minutos en todo el sistema. 2. Circulación de NaOH (hidróxido de sodio) al 3% m/m a 80°C durante 5 minutos. 3. Enjuague con agua caliente a 80°C durante 30 minutos. 4. Sanitización utilizando el sistema de Activación Electroquímica de Agua (ECA), el cual permite generar una potente solución sanitizante sin agregados de componentes químicos extraños, únicamente utilizando NaCl (cloruro de sodio). Esta solución no deja sabores extraños ni partículas que puedan modificar las condiciones finales del producto, permitiendo eliminar un amplio espectro de bacterias, virus y hongos. El proceso de esterilización dura 40 minutos. 5. Enjuague final de agua caliente a 80°C durante 20 minutos. En casos dónde sea necesaria la limpieza del fermentador, primeramente deben contarse con al menos 12 horas de equipo detenido, es necesario evacuar completamente el relleno bacteriano y conectar el sistema CIP únicamente al reactor. El proceso requerido es: 1. Circulación de agua caliente a 80°C por un plazo de 40 minutos en todo el recipiente. 2. Circulación de NaOH (hidróxido de sodio) al 3% P/P a 80°C durante 20 minutos. 3. Enjuague con agua caliente a 80°C durante 30 minutos. 4. Sanitización utilizando el sistema ECA 90 minutos. 5. Aplicación de solución de ácido peracético al 3 % P/P durante 40 minutos. 6. Enjuague final de agua caliente a 80°C durante 20 minutos. 7. Secado con barrido de CO2 en toda la superficie. Implementación y monitoreo En los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) se deberán identificar a los empleados del establecimiento (nombre y apellido y cargo) responsables de la implementación y mantenimiento de estos Procedimientos. Los empleados designados comprobarán y evaluarán la efectividad los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) y realizarán las correcciones cuando sea necesario. La evaluación puede ser realizada utilizando uno o más de los siguientes métodos: a) Organoléptico sensorial, comprobando ausencia de olores extraños o depósitos de partículas (vista, tacto, olfato). Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 284 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial b) Químico, determinación rápida de presencia o no de restos ácidos/alcalinos utilizando hisopado y control frente a reactivo. c) Microbiológico, análisis de superficie por método de hisopado o esponjeo, siendo necesario que todos los indicadores biológicos den negativos, lo que determina una superficie limpia. Los establecimientos deberán especificar el método, frecuencia y proceso de archivo de los registros asociados al monitoreo. El monitoreo pre-operacional deberá como mínimo evaluar y documentar la correcta limpieza de superficies en contacto con los alimentos, ya sea de equipos y/o utensilios, los que van a ser utilizados al inicio de la producción. El monitoreo de saneamiento operacional deberá como mínimo documentar aquellas acciones que identifiquen y corrijan instancias o circunstancias de contaminación directa del producto a través de fuentes ambientales o prácticas de los empleados, y las operaciones para prevenirlos o corregirlos. Acciones correctivas Cuando ocurran desviaciones en las operaciones sanitarias establecidos en los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES), se deberán tomar acciones correctivas para prevenir la contaminación directa de productos o alteración. Se deberán proveer instrucciones a los empleados responsables de la implementación para documentar las acciones correctivas. Estas acciones deben ser registradas y archivadas convenientemente. Metodología para verificar el cumplimiento y la eficacia de los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) Verificación por auditorías internas Será responsabilidad primaria de los establecimientos verificar que los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) sean cumplimentados y que los mismos sean eficaces. En caso de que se detecten no conformidades a los requerimientos deberá de inmediato comenzar a ejecutar acciones correctivas. La verificación del cumplimiento de los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) se hará por medio de auditorías internas por parte del establecimiento y serán llevadas a cabo por personal idóneo, especialmente capacitado y entrenado para desarrollar dicha tarea y con autoridad suficiente para solicitar y conseguir acciones correctivas de cumplimiento efectivo. A tales efectos se deberá: a) identificar al o a los funcionarios responsables de las tareas de auditoría interna describiendo funciones, autoridad y dependencia en la organización; b) establecer la frecuencia máxima de las mismas; c) desarrollar la /s practica/s documentada/s para auditar los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES); d) llevar registros sobre los hallazgos y observaciones (no conformidades) encontradas en las auditorías internas así como las medidas correctivas implementadas o en vías de implementación; e) archivar y mantener disponibles los registros antes mencionados para la autoridad competente. Verificación de los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) mediante técnicas analíticas Será responsabilidad primaria de las empresas la implementación de verificaciones analíticas de los Procedimientos Operativos Estandarizados de Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 285 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Saneamiento (POES) a partir de técnicas microbiológicas sobre las materias primas e ingredientes, equipos, utensilios y superficies. En función de lo expuesto el establecimiento deberá: a) identificar los parámetros analíticos y sus respectivas tolerancias; b) identificar los planes de muestreo; c) identificar y documentar los métodos analíticos; d) identificar el responsable de tales determinaciones y capacitar al personal; e) llevar y guardar los registros de la actividad. Estos requisitos deberán documentarse en un procedimiento. Si como resultado de la verificación analítica se encontrarán evidencias de que los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) no son eficaces, se deberá de inmediato investigar las causas de tal situación, implementando medidas correctivas como ser la modificación o corrección de los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES) involucrados en la no conformidad. C. Análisis de peligros y puntos críticos de Control (APPC) El APPC constituye, en la actualidad, la mejor herramienta para el logro de la inocuidad alimentaria. Este sistema está caracterizado por presentar enfoques preventivos y sistemáticos, para eliminar o minimizar los peligros, físicos, químicos y biológicos en los alimentos. Así, el APPC contribuye a producir alimentos inocuos, a tomar decisiones relacionadas con la seguridad del alimento, y en caso de litigio, permite demostrar que se gestiona eficazmente la inocuidad de los alimentos. Además proporciona beneficios adicionales muy importantes, cómo la optimización en el uso de los recursos económicos, la reducción de las pérdidas por rechazos y devoluciones y además brinda efectos favorables para la calidad en lo concerniente a la higiene, plazo de validez e integridad económica del producto. Secuencia lógica para la implementación 1- Formación de equipo APPC. 2- Descripción del producto. 3- Intención de uso y destino. 4- Elaboración del diagrama de flujo. 5- Verificación en el terreno del diagrama de flujo. 6- Análisis de los peligros. 7- Determinación de los PCC mediante el árbol de decisiones. 8- Establecer los límites para los PCC. 9- Implementar sistema de vigilancia. 10- Determinar acciones correctivas ante potenciales desviaciones. 11- Crear un sistema de verificación. 12- Establecer un sistema de registro y documentación. Desarrollo de la secuencia lógica para la aplicación del sistema APPC 1- Formación del equipo: Se conforma un equipo de trabajo interdisciplinario que integre labores de manera vertical y horizontal, a fin de asegurar una correcta aplicación del sistema HACCP. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 286 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial El mismo estará encargado de elaborar y ejecutar el programa, así como efectuar su seguimiento. Todo el equipo de trabajo deberá tener conocimientos y experiencias en lo respectivo al proceso productivo y a los productos a elaborar. En tanto, el líder del equipo deberá ser un técnico capacitado en seguridad alimentaria y tecnología y con conocimientos suficientes en HACCP, tanto teóricos cómo prácticos. La capacitación del equipo será constante y enfocada a la realización de los objetivos planteados. 2- Descripción del producto:  Nombre del producto: ácido acético  Composición: ácido acético 10%.  Estructura y características físicas y químicas: Apariencia: líquido transparente Apariencia: incoloro o cristales (no inodoro). Densidad: 1.049 kg/m3; 1,049 g/cm3. Masa molar: 60,05 g/mol. Punto de fusión: 17 °C. Punto de ebullición: 118 °C. Acidez: 4,76 pKa.       Tecnología del proceso: Es una fermentación aceto-acética, donde la materia prima son productos fermentados alcohólicos, pudiendo ser a modo de ejemplo, fermento de cáscara de papa, fermento de restos de maíz o caña de azúcar. El cual se lo introduce en un reactor y se procede a la fermentación con bacterias específicas, según el origen del producto. Envasado: Polietileno de calidad alimentaria, en bidones de 50 kg. Condiciones de almacenamiento: Se almacena en lugares frescos, fuera de la luz directa del sol y bien ventilados a temperatura ambiente. La temperatura de almacenamiento no debe superar los 39°C, debido a los riesgos de inflamabilidad del producto. Sistemas de distribución: Se transporta en camiones, prestando principal atención a los sistemas anti vuelco de producto. Recomendaciones de conservación y uso: El producto debe ser mantenido a temperatura inferior a 39°C en todo momento. Al momento de utilizarse, la manipulación debe ser con guantes de goma de nitrilo, con protección facial, respiratoria y corporal, es reactivo con el agua, produciendo corrosión de superficies. Periodo de vida útil: Siguiendo las recomendaciones de almacenamiento, ha sido probada su aptitud no perecedera. 3- Intenciones de uso y destino: Destino: Destinado a la producción industrial, principalmente lo relativo a la industria alimentaria. Se considera que el personal será capacitado para su manipuleo. 4- Elaboración del diagrama de flujo Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 287 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Solución Alcohólica Almacenamiento 1 Fermentación 2 Filtrado 3 Almacenamiento 4 Envasado Almacenamiento/Distribución 5 6 Ácido Acético Fig 10.10: Diagrama de flujo del proceso Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 288 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial 5- Confirmación sobre el terreno del diagrama de flujo El equipo ACCP deberá revisar el proceso en distintos momentos durante las horas de operación, con el fin de comprobar si el diagrama de flujo es válido durante todos los periodos operacionales. En el diagrama de flujo se deberán introducir los ajustes que se estimen necesarios sobre la base de la observación de las operaciones. 6- Tabla 10.1: Realización de análisis de peligro Fase del proceso Identificación del peligro Significación del peligro BIOLÓGICO: Microorganismos Si Justificación ETAS Almacenamiento Fermentación Filtrado FÍSICO: Material extraño Si Equipo BIOLÓGICO: Microorganismos Extraños Si ETAS, Mala calidad de la Fermentación FISICO: Material Extraño Si BIOLÓGICO: Microorganismos Si FISICO: Material Extraño Si Almacenado Almacenamiento y Distribución Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Operario BPL y POES ETAS Control de Filtrado y Filtrado doble, a fin de asegurar la retención total de bacterias. Operario Químico: Restos de Detergentes y sustancias de limpieza FÍSICO: Material extraño No No Si Si No ETAS POES y BPM. Aplicación de sistema Clean in Place propio para la envasadora. Si Intoxicación POES y BPM. Control periódico del programa de limpieza Si ETAS BPM Si PCC BPL y POES No BIOLÓGICO: Microorganismos Patógenos Envasado Medidas preventivas para impedir peligros en esta etapa Controlar minuciosamente la presencia de hongos u insectos, aplicar Buenas Prácticas de Manufactura(BPM) Con POES y control de fluido ingresante. Buenas Prácticas de Laboratorio, POES durante el proceso de inoculado. Si No Página 289 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial 7- Determinación de los puntos críticos de control (PCC) Con ayuda del árbol de decisiones Figura 10.11: Diagrama para toma de decisiones APPC. Fuente: Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional San Francisco, Ingeniería Química, Cátedra de Gestión de Calidad en Alimentos, Ing. Stella Baraballe. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 290 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Tabla 10.2: Análisis de peligros APCC Fase del Proceso Almacenamiento Fermentación Filtrado Almacenado Envasado Almacenamiento y Distribución PELIGROS IDENTIFICADOS P1 P2 P3 P4 Biológico Químico Físico Biológico Químico Físico Biológico Químico Físico Biológico Químico Físico Biológico Químico Físico Biológico Químico Físico Si No Si Si No Si Si No Si No No No Si Si Si No No No No Si Si No Si No No Si No ¿LA ETAPA ES PCC? No Si Si Si No Si No No Si Si No No Si No 8- Límites Críticos, procedimientos de monitoreo y acciones correctivas Tabla 10.3: Limites Críticos, procedimiento de monitoreo y acciones correctivas Monitoreo PCC Fase en el proceso Peligros Biológico 1Fermentación Físico Biológico 2- Filtrado Físico 3- Envasado Biológico Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Límite Critico Ausencia de Microorga nismos Extraños Ausencia de cuerpos extraños Ausencia de Mosto Ausencia de Cuerpos Extraños Ausencia de Microorga nismos Que Como Cuando Quien Identificaci ón de sepa Test Bioquímico Por lote Analista de Laboratorio Acciones correctivas a tomar cuando el monitoreo indique que existe una desviación del límite crítico Rechazar el lote Presencia Prueba Visual Continuo Supervisor Turbidez Turbidímetr o Frecuenci a Continua Supervisor Filtrar Nuevamente Presencia Prueba visual Continuo Operario Limpieza del envase Toma de muestra Por lote Analista de Laboratorio Enviar a lavado nuevamente Página 291 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Químico Físico Ausencia de Contamin antes Ausencia de Cuerpos Extraños Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial Interior del envase Test Químico Por lote Analista de Laboratorio Interior del envase Fotografía Interna Continuo Supervisor 9- Verificación y Registros Tabla 10.4: Verificación y Registros PCC Fase del Proceso Paso de verificación 1- Fermentación Control de los instrumentos de calibración de laboratorio y del kit bioquímico Controlar la limpieza y desinfección de los instrumentos y superficies Controlar que se realicen las muestras necesarias Controlar la correcta aplicación de Buenas Prácticas de Laboratorio por parte del personal Controlar estado de filtros, uniones, juntas y dentro del equipo mediante elementos ópticos. 2 - Filtrado Calibración frecuente del turbidímetro Mantenimiento frecuente de las baterías de filtrado Controlar la correcta operación y control por parte del personal 3- Envasado Control de soluciones de limpieza y desinfección Mantenimiento de sistema de desagote de envases Controlar el equipo de lavadoenvasado Control de correcta operación y control por parte del personal. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Registros Registros de calibrado de equipos Registros de limpieza diaria Registros de la limpieza y desinfección realizadas Registro de Capacitación Registro de estado de equipamiento, control diario Registros de las calibraciones del equipo Registros del programa de mantenimiento Registros capacitación y estado médico del personal. Registros de BPM Registros de laboratorio sobre estado de soluciones de limpieza Plan de mantenimiento registrado Registros de Capacitación del personal Página 292 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial 10- Planilla Maestra Tabla 10.5: Plantilla Maestra de APCC PCC Fase del proceso Riesgo Significativo BIOLÓGICO Microorganismos Extraños Medida Preventiva Identificaci ón de sepa Limite Critico Ausencia de Microorga nismos Extraños Monitoreo Test Bioquímico Rechazar el lote 1- Fermentación FISICO Material Extraño BIOLÓGICO Microorganismos Presencia Turbidez Ausencia de cuerpos extraños Ausencia de Mosto Prueba Visual Turbidímetro Filtrar Nuevame nte 2- Filtrado FISICO Material Extraño 3- Envasado Acciones correctiva s BIOLÓGICO Microorganismos Patógenos Químico Restos de Detergentes y sustancias de limpieza FÍSICO Material extraño Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Presencia Ausencia de Cuerpos Extraños Prueba visual Limpieza del envase Ausencia de Microorga nismos Toma de muestra Interior del envase Ausencia de Contamin antes Test Químico Interior del envase Ausencia de Cuerpos Extraños Fotografía Interna Enviar a lavado nuevame nte Verificación Control de los instrumentos de calibración de laboratorio y del kit bioquímico. Controlar la limpieza y desinfección de los instrumentos y superficies. Controlar que se realicen las muestras necesarias. Controlar la correcta aplicación de Buenas Prácticas de Laboratorio por parte del personal. Calibración frecuente del turbidímetro. Mantenimient o frecuente de las baterías de filtrado. Controlar la correcta operación y control por parte del personal. Control de soluciones de limpieza y desinfección Mantenimient o de sistema de desagote de envases Control de correcta operación y control por parte del personal Registro Registros de calibrado de equipos. Registros de limpieza diaria. Registros de la limpieza y desinfección realizadas. Registro de Capacitació n. Registro de estado de equipamient o, control diario. Registros de las calibracione s del equipo Registros del programa de mantenimie nto Registros capacitación y estado médico del personal. Registros de BPM Registros de laboratorio sobre estado de soluciones de limpieza Plan de mantenimie nto registrado Registros de Capacitació n del personal Página 293 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Higiene y Seguridad Industrial 11- Diagrama de flujo con PCC Solución Alcohólica Almacenamiento 1 PCC1 Fermentación 2 PCC2 Filtrado 3 Almacenamiento 4 PCC3 Envasado Almacenamiento/Distribución 5 6 Ácido Acético Figura 10.12: Diagrama de flujo del proceso con agregado de puntos críticos de control CONCLUSIÓN Mediante el desarrollo de este capítulo se han detallado de manera puntual y definida los distintos planes y metodologías a desarrollar para asegurar la correcta seguridad e higiene en las tareas diarias, así como el planteo correspondiente para poder garantizar la inocuidad del producto elaborado, siguiendo normas internacionales y regulaciones nacionales. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 294 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación SECCIÓN 3 PLANIFICACIÓN Y ORGANIZACIÓN  PLANIFICACIÓN Y EDIFICACIÓN  ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL  IMPACTO AMBIENTAL Y SOCIAL  MARCO JURÍDICO Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 295 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación Página 296 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación OBJETIVOS  Analizar las diferentes etapas que requiere la planificación de la planta elaboradora de ácido acético, la edificación y su construcción. Cubrir las expectativas y necesidades de todos los sectores involucrados, a fin de permitir desarrollar las actividades de manera eficiente y eficaz.  Decidir cuál será la denominación de la sociedad que involucrará a la empresa. Describir las funciones de las personas que componen la misma y su nivel jerárquico. Construir el organigrama correspondiente.  Evaluar condiciones y criterios realizados al medio ambiente, la salud y la seguridad, asociadas a la planta.  Evaluar las normativas vigentes y analizarlas de manera de poder cumplir con ellas, para que el proyecto resulte viable jurídicamente. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 297 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación Página 298 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación CAPITULO 11: PLANIFICACIÓN Y EDIFICACIÓN - Introducción Planificación y Edificación Conclusión Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 299 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación Página 300 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación INTRODUCCIÓN En el Capítulo 3 “Localización de la Planta”, se determinó cuál es la ubicación más favorable para la Planta. En el presente capítulo se pretenden describir las principales características constructivas de la planta fabril y los distintos sectores que la componen. Además, se hace una mención acerca de la distribución óptima de los equipos en la planta. PLANIFICACIÓN Y EDIFICACIÓN A. Diseño general de la planta Cuando una empresa inicia operaciones, uno de los elementos más difíciles de medir con precisión, y de los más importantes, es determinar el tamaño de la planta. La necesidad de espacio requiere, entre otros factores, considerar las posibilidades de crecimiento de la empresa en cuanto a maquinaria, equipo, mobiliario y procesos asociados a diferentes volúmenes de producción. El tamaño de la planta debe facilitar el futuro crecimiento de la producción y posibilitar una adecuada ubicación de la maquinaria, de modo que permita el flujo eficiente de la materia prima desde su depósito hasta la línea de producción, y el traslado de los productos terminados al área de almacén y a los medios de transporte para su distribución. La planta es diseñada con el objetivo de conseguir: - Una organización racional del trabajo para minimizar los costes de operación, de forma que se consiga la máxima operatividad y el menor tiempo muerto. - El cumplimiento de los requisitos higiénicos exigidos a la industria alimentaria para alcanzar la calidad perseguida en los productos elaborados. - Minimizar las distancias a recorrer: los productos siguen una trayectoria prácticamente lineal a lo largo de todo el proceso sin retrocesos en su recorrido, con el máximo aprovechamiento del espacio. - Evitar interferencias entre las distintas funciones que se llevan a cabo en la planta. Instalaciones El predio industrial cuenta con una superficie total de 1.777,63 m2, siendo sus dimensiones 49,16 x 36,16 m. - Superficie cubierta: 605,78 m2. - Superficie descubierta: 1.171,85 m2. A continuación se expone en la tabla 11.1 a modo de resumen, las dimensiones y superficies de cada sector y cada subsector, correspondientes a la empresa. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 301 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación Tabla 11.1: Dimensiones de sectores de planta Superficie SECTOR DIMENSIONES (m x m) (m2) Producción Sala de fabricación de ácido (12,51x6,39)+(9,04x16,02) 224,76 acético Laboratorio 7,02x4,00 28,08 Oficina de producción 8,58x4,00 34,32 Sala de almacenamiento de 3,00x4,00 12,00 envases Sala de almacenamiento de 6,39x6,39 40,83 producto elaborado Sala de almacenamiento de 2,52x4,00 10,08 materia prima Vestuario mujeres 2,00x4,00 8,00 Sanitarios mujeres 3,00x2,00 6,00 Filtro sanitario I - mujeres 3,00x2,00 6,00 Filtro sanitario II 2,00x4,00 8,00 Vestuario hombres 2,00x4,00 8,00 Sanitarios hombres 3,00x2,00 6,00 Filtro sanitario I – hombres 3,00x2,00 6,00 Subtotal sector Productivo 398,07 Administración Sala de reunión 5,00x6,00 30,00 Comedor 4,50x5,00 22,50 Sanitarios sector oficinas 1,50x3,00 4,50 Gerencia 2,25x4,50 10,12 Secretaría 2,25x4,50 10,12 Oficina de higiene y 2,25x4,50 10,12 seguridad Oficina de recursos 2,25x4,50 10,12 humanos Oficina de calidad 2,25x4,50 10,12 Sala de primeros auxilios 1,50x4,50 6,75 Oficina de logística y 2,25x4,50 10,12 compra-venta Sala de recepción / reposo (4,50 x 4,50) + (1,50 x 21,84 1,06) Subtotal Administración 146,31 Externo Guardia (4,00x3,30)-(1,70x1,70) 10,31 Baños 1,50x1,50 2,25 Sala de compresores 3,00x3,90 11,70 Sala de sistema CIP 4,16x4,16 17,30 Sala de calderas 3,15x6,30 19,84 Subtotal sector Externo 61,40 Total superficie cubierta 605,78 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Ref A J K L R O F G H E B C D Y Z X U T S RH W ∆ V SR N Ñ M P I Página 302 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación A. Sector producción A.1.1 Sala de fabricación de ácido acético - Dimensiones: La sala tiene una forma de L. Está conformada por dos rectángulos: uno de 16,02 m de ancho por 9,04 m de largo, y en el 2do sector, un rectángulo de 12,51 m de ancho por 6,39 m de largo. La sala de fabricación tiene un área total de 224,76 m2. La altura del local es de 9,00 m. - Paredes: Las paredes están construidas con ladrillos comunes de 0,20 m de espesor, sobre cimientos de 1,00 m de profundidad y 0,50 m de ancho. Están revocados y pintados con pintura látex de color blanco para un mejor aprovechamiento de la iluminación del local. Sus superficies son lisas y sin grietas u orificios, y las uniones entre paredes adyacentes y entre paredes y techo son redondeadas con una curvatura suave para facilitar su limpieza. - Por cuestiones de higiene y seguridad alimentaria, hasta una altura de 2,50 m, las paredes están cubiertas con material impermeable, lavable y de fácil limpieza. - Techos: Está construido en chapa de acero tipo T90 autocortante, correas metálicas “C” conformadas y viga metálica reticulada, con inclinación para evitar la acumulación de agua de lluvia. La altura es de 8 m. Cuenta con cielo raso de color blanco y de fácil limpieza. El diseño, construcción y acabado previenen la acumulación de polvo y suciedad; además de proporcionar una adecuada resistencia a la corrosión, impacto y otras agresiones. - Pisos: Son de hormigón armado recubierto con pintura Epoxi, la que lo hace impermeable, no absorbente y fácilmente lavable. Cuentan con una pendiente del 2%, lo que permite el fácil drenaje del agua. Todo el piso está libre de grietas u orificios y los ángulos entre el piso y las paredes son sellados y redondeados para evitar la acumulación de suciedad en los rincones. Poseen escurridores y canales de desagüe con paredes redondeadas y buena pendiente para evitar la acumulación de agua y residuos; los mismos están cubiertos por rejillas. - Aberturas: Las ventanas dan directamente al exterior para tener un buen aprovechamiento de la luz solar durante las horas del día. Cuentan con ventanales de vidrio doble laminado (DVH) para evitar su astillado, que está compuesto por un vidrio de 6,00 mm, una cámara de aire seco y estanco de 12,00 mm y un vidrio laminado compuesto por dos vidrios de 3,00 mm de espesor cada uno, laminados con polivinil de butiral de 0,38 mm de espesor. Dichos ventanales están constituidos por paneles fijos por lo que no se abren al exterior y por lo tanto no hay posibilidad de ingreso de suciedad o plagas. Las puertas para el tránsito de personas (puertas internas) son de aluminio con un diseño tal que evite la acumulación de suciedad y permita su fácil limpieza. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 303 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación Otros aspectos: En las sala de producción se cuenta con instalaciones para el lavado y sanitizado de manos, es decir lavatorios de acero inoxidable, grifos de agua fría y caliente accionados por la rodilla, dispensadores de jabón y de solución sanitizante hidroalcohólica bactericida no selectiva. Se cuenta además con sistema de ventilación y renovación del aire interior que consiste en mangas de tela sintética que proveen aire fresco filtrado a los ambientes de producción y de extractores de aire montados sobre las paredes para evacuar el aire viciado. A.1.2 Salas de almacenamiento En el sector de producción existen tres depósitos; los cuales están destinados respectivamente al almacenamiento de: materias primas, material de empaque y producto terminado listo para su expedición. La sala de almacenamiento de envases tiene 3,00 m 4,00 m, haciendo un total de 12,00 m2; la sala de almacenamiento de producto elaborado tiene 6,39 m por 6,39 m totalizando 40,83 m2; y por último la sala de almacenamiento de materia prima, cuyas dimensiones son 2,52 m por 4,00 m, tiene un área de 10,08 m2. - Paredes: Están construidas con ladrillos comunes de 0,20 m de espesor, sobre cimientos de 1,00 m de profundidad y 0,50 m de ancho. Están revocadas y pintadas con pintura látex de color blanco y sus superficies son lisas y sin grietas u orificios. - Techos: Está construido en chapa de acero tipo T90 autocortante, correas metálicas “C” conformadas y viga metálica reticulada, con inclinación para evitar la acumulación de agua de lluvia. La altura es de 9 m. Cuenta con cielo raso de color blanco y de fácil limpieza. El diseño, construcción y acabado previenen la acumulación de polvo y suciedad; además de proporcionar una adecuada resistencia a la corrosión, impacto y otras agresiones. - Pisos: Los pisos son de cemento estucado con un acabado liso y uniforme, teniendo en cuenta que en estos sectores circulan carretillas hidráulicas y autoelevadores para el transporte de cargas pesadas. - Aberturas: Los depósitos cuentan con un portón para el ingreso o egreso de materiales; dichos portones son corredizos. Los portones internos que comunican con la planta de elaboración son de tipo levadizos de lona translúcida accionados automáticamente al aproximarse a ellos un vehículo industrial. - Otros aspectos: En los depósitos de almacenamiento de producto terminado se cuenta con Racks (estanterías metálicas) para la disposición de pallets en columnas de hasta cinco ubicaciones de altura, lo que permite un mejor aprovechamiento de la superficie cubierta de los depósitos. - En el sector se pone especial cuidado en la señalización y demarcación, el loteo de material para llevar a cabo la adecuada trazabilidad y el Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 304 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación cumplimiento de las Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) durante la etapa de almacenamiento. Además se cuenta con ductos de aire para el acondicionamiento adecuado el aire en el interior de los depósitos de manera tal que las condiciones de este no alteren la calidad de los materiales almacenados en los depósitos. A.1.3 Laboratorio En el laboratorio se llevan a cabo los controles fisicoquímicos y microbiológicos tanto de las materias primas como del producto en proceso y el producto terminado, a su vez se controla también las condiciones del reactor y se preparan los distintos cultivos de bacterias a fin de mantener de forma continua el proceso. Este laboratorio está ubicado en el interior de la planta de elaboración, totalmente separado de este mediante paredes y mamparas de vidrio laminado, posee una única puerta de acceso desde la planta. - Dimensiones: Posee una superficie total de 28,08 m2, 7,02 m de ancho por 4,00 m de largo, y tiene una altura de 4,00 m. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con pintura látex de color blanco y hasta los 4,00 m de altura están recubiertas por azulejos blancos. - Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex de color blanco. - Piso: El piso está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: Cuenta con una ventana que da a la calle lateral y permite el ingreso de la luz solar, la misma es corrediza de aluminio con vidrio liso y posee tejido mosquitero galvanizado. Las mamparas que dan al sector elaboración son de vidrio laminado. La única vía de acceso al laboratorio es desde el sector de fabricación de ácido acético y consiste en una puerta de aluminio con vidrio laminado. - Otros aspectos: En el laboratorio se cuenta con todo el material e instrumental necesario para llevar a cabo los controles de calidad. Las mesadas de trabajo están cubiertas con azulejos de color blanco y poseen piletas de acero inoxidable. Se dispone de anaqueles para el almacenamiento de reactivos y material de laboratorio. Se cuenta además con todos los elementos necesarios la seguridad en el laboratorio; tales como duchas, lavaojos, botiquín, etc. A.1.4 Filtros sanitarios Las vías de acceso a la planta de elaboración cuentan con filtros sanitarios. La finalidad del filtro sanitario es proporcionar un espacio para la higienización de las personas que ingresen a la planta de producción, para evitar el ingreso de cualquier tipo de contaminación. - Dimensiones: Filtro sanitario “Nº 1”: a él se accede desde cada uno de los vestuarios de forma directa. Miden 3,00 m de ancho y 2,00 m de largo, su superficie es de 6 m2 y la altura es de 4,00 m (Este filtro sanitario es el de uso más frecuente). Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 305 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación Filtro sanitario “Nº 2”: está ubicado previo al ingreso del sector de elaboración y a él se accede desde el filtro sanitario primario. Mide 2,00 m de ancho y 4,00 m de largo, y su superficie es de 8 m2. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con pintura látex de color blanco y hasta los 2,00 m de altura están recubiertas por azulejos blancos. - Techo: Cuentan con el techo plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex anti-hongos de color blanco. - Piso: El piso está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: Cada filtro sanitario cuenta con una única puerta de entrada y una única puerta de salida, las cuales tienen un enclavamiento de seguridad que impida que ambas se abran al mismo tiempo; de esta forma se disminuye el riesgo de ingreso de polvo o plagas. Las puertas son de aluminio con vidrio laminado. El recinto no posee ventanas. - Otros aspectos: En los filtros sanitarios se contará con lavabos de acero inoxidable y grifos de agua fría y caliente accionados por la rodilla para lavado y sanitizado de manos, dispensadores de jabón y de solución sanitizante hidroalcohólica bactericida no selectiva. Además se dispondrá de cepillos limpia suela autolimpiantes de paso obligado para efectuar la limpieza del calzado. A.1.5 Oficina de producción - Dimensiones: Está constituida por una única sala con una superficie total de 34,32 m2. Mide 8,58 m de ancho por 4,00 m de largo, y tiene una altura de 4,00 m. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con pintura látex de color blanco. - Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex de color blanco. - Piso: El piso está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: Cuenta con una ventana que da a la calle lateral y permite el ingreso de la luz solar, la misma es corrediza de aluminio con vidrio liso y posee tejido mosquitero galvanizado. Las mamparas que dan al sector elaboración son de vidrio laminado. La única vía de acceso a la oficina es desde el sector de elaboración y consiste en una puerta de aluminio con vidrio laminado. En la puerta se encuentra grabada la identificación de la oficina. A.1.6 Vestuarios - Dimensiones: Hay un vestuario de caballeros y otro de damas en la entrada a la planta de elaboración principal. Su superficie es igual en ambos casos Cada vestuario mide 2,00 metros de ancho por 4,00 m de Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 306 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación largo, tienen cada uno una superficie de 8,00 m2 cada uno, haciendo un total entre ambos de 16,00 m2; y la altura es de 4,00 m. Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y recubiertas completamente por azulejos blancos. Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex de color blanco. Piso: Está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. Aberturas: Cuenta con puertas de aluminio con vidrio laminado. Otros aspectos: Cada trabajador dispone de dos cofres; uno de ellos para guardar la ropa de calle y el otro, para la ropa de trabajo. Además los vestuarios tienen bancos y percheros para que los trabajadores se cambien de manera cómoda y un armario en el que hay una reserva de cofias, barbijos, guantes de goma, tapones auditivos y otros elementos de protección personal de uso diario. A.1.7 Baños Los baños están ubicados directamente al lado de los vestuarios para cada género, por lo que no habrá forma de acceder desde ellos hacia la planta de elaboración sin pasar por el filtro sanitario. - Dimensiones: Los dos baños poseen las mismas dimensiones, es decir 3,00 m de ancho por 2,00 m de largo y son simétricos respecto al otro. En ambos casos poseen una superficie total de 6 m2, su altura es de 4,00 m. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y recubiertas completamente por azulejos blancos. - Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex de color blanco. - Piso: Está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: Los inodoros y duchas están separadas por medio de tabiques sanitarios de la empresa Lema Aluminio, construidos en aluminio de aleación 6063 T6, bisagra en aluminio del alto total de la puerta compuesta de 2 piezas y 1 solo tornillo, fijación oculta sin burletes. Las puertas son enchapadas en ambas caras a alta temperatura con laminado plástico del color característico de la empresa. Tienen una altura de 1,90 m, una elevación de 0,10 m y un ancho de 0,80 m. El panel lateral del urinal será de las mismas características constructivas que los tabiques descriptos para los inodoros y duchas, pero está fijo en la pared, sus dimensiones serán de 1,00 m de alto por 0,60 m de ancho, con una elevación de 1,00 m. Sus bordes serán redondeados. - Otros aspectos: Cuentan con instalación de agua fría y caliente, dispensadores de jabón, gel sanitizante; habrá un secador de aire caliente en cada sanitario para el secado de manos, además los toalleros de toallas descartables; como así también un botiquín de primeros auxilios. Se Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 307 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación cuenta con un sistema de extracción de aire da directamente al exterior del edificio. B. Sector administrativo B.1 Comedor - Dimensiones: El comedor tiene un largo de 5,00 m por 4,50 m de ancho, lo que hace una superficie total de 22,50 m2 y la altura es de 4,00 m. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con pintura látex de color blanco. - Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex de color blanco. - Piso: Está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: La puerta del comedor da hacia el pasillo interno del sector. Las ventanas consisten en paneles fijos de vidrio liso con marco de aluminio; mientras que la puerta será de aluminio con vidrio liso y sistema de cierre automático. - Otros aspectos: En el comedor se dispone de una mesada para la preparación de refrigerios, la cual tiene una pileta de acero inoxidable para el lavado de los utensilios. Hay un anafe a gas para calentar líquidos o alimentos y también un dispensador de agua fría y caliente. Se cuenta con mesas rectangulares y sillas de caño revestidas con laminado. Hay también un acondicionador de aire frío/calor y un equipo reproductor de música para mayor comodidad y confort de los trabajadores. B.2 Oficinas Se cuenta con 4 oficinas de idénticas características entre sí, todas conectadas al pasillo interno del sector. Las oficinas son las siguientes: Oficina de compra-venta. Oficina de recursos humanos. Oficina de higiene y seguridad industrial. Oficina de Calidad. - Dimensiones: Cada oficina tiene un largo de 2,25 m y un ancho de 4,50 m, la altura es de 4,00 m, con una superficie total de 10,12 m 2. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con pintura látex de color blanco. - Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex de color blanco. - Piso: Está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: En las oficinas se cuenta con puertas de madera revestidas con laminado de color blanco y en cada una se encuentra grabada la identificación de la oficina correspondiente. Las ventanas desplazables son Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 308 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación de aluminio blanco con vidrio espejado y dan hacia la calle interna de la empresa. Otros aspectos: Las oficinas cuentan con sillas, escritorios, biblioteca, archivos, ordenadores y fotocopiadora, además de todos los elementos necesarios por los trabajadores de las mismas. B.3 Gerencia y secretaría - Dimensiones: Tanto la gerencia como la secretaría tienen las siguientes dimensiones 4,50 m de largo por 2,25 m de ancho (10,12 m2 totales) y 4,00 m de alto. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con pintura látex de color blanco. - Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex de color blanco. - Piso: Está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: Se cuenta con puertas de madera revestidas con laminado de color blanco y en cada una se encuentra grabada la identificación de la oficina correspondiente. Las puertas de cada oficina dan hacia el pasillo interno del sector. Las ventanas son de aluminio blanco con vidrio espejado y dan hacia la calle externa de la empresa. - Otros aspectos: en ambos casos se cuenta con escritorio, sillas, armarios, computadora, impresora y teléfono. B.4 Sala de reuniones - Dimensiones: La sala posee una superficie total de 30,00 m2; 5,00 m de largo, 6,00 m de ancho y la altura es de 4,00 m. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con pintura látex de color blanco. - Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex de color blanco. - Piso: Está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: El acceso a este sector será a través una puerta de entrada de dos hojas, de 1,80 m de ancho (total) por 2,00 m de alto, en cuya parte superior, cada hoja tendrá un rectángulo de vidrio espejado de 0,60 m de ancho por 0,20 m de alto. La puerta es de madera revestida con laminado de color blanco y lleva grabada la identificación correspondiente. Además cuenta con una puerta hacia el pasillo central con las mismas características aunque de una sola hoja. Las ventanas son de aluminio blanco con vidrio espejado y dan al frente del sector. - Otros aspectos: Se dispondrá de sillas, una mesa principal, proyector. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 309 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación B.5 Sala de primeros auxilios La Sala de Primeros Auxilios tiene por objetivo entregar la primera atención a todo personal accidentado o con enfermedad antes de ser atendidos en un centro asistencial, trátese de situaciones en las que existe peligro vital para la víctima o enfermo (cardiorrespiratoria, intoxicaciones, quemaduras graves) intoxicaciones o envenenamientos graves, grandes quemados, etc.; o en aquellas en las que no existe peligro inmediato para la vida (fractura, un esguince, dolores). La sala de primeros auxilios está equipada con un botiquín de campaña con material medical para tratar cortes y quemaduras leves, desfibrilador, - Dimensiones: La sala de primeros auxilios tiene un largo de 1,5 m y un ancho de 4,50 m, la altura es de 4,00 m. El área total es de 6,75 m2. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con pintura látex de color blanco, y recubiertas por azulejos blancos. - Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex de color blanco. - Piso: Está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: Cuenta con una puerta que da al exterior y una comunicada con el pasillo central. Ambas puertas son corredizas, facilitando el ingreso de una camilla o un carro. - Otros aspectos: la sala de primeros auxilios tiene con un teléfono de emergencia al cual el personal acude en caso de accidente. La sala cuenta con un botiquín de campaña, que incluye: alcohol en gel, termómetro, guantes de látex, gasas y vendas, antisépticos, desfibrilador, alcohol al 70%, linterna, tijeras, solución salina normal, pañuelos grandes para vendaje, y algunos medicamentos de venta libre para dolores de cabeza, de estómago, cicatrizantes, quemaduras simples, etc. B.6 Baños - Dimensiones: Tiene un largo de 3,00 m y un ancho total de 1,50 m, la altura es de 4,00 m. La superficie de los baños es de 4,50 m 2. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y recubiertas completamente por azulejos blancos. - Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex de color blanco. - Piso: Está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: Los inodoros y duchas están separadas por medio de tabiques sanitarios de la empresa Lema Aluminio, construidos en aluminio de aleación 6063 T6, bisagra en aluminio del alto total de la puerta compuesta de 2 piezas y 1 solo tornillo, fijación oculta sin burletes. Las puertas son enchapadas en ambas caras a alta temperatura con laminado plástico del color característico de la empresa. Tienen una altura de 1,90 m, una elevación de 0,10 m y un ancho de 0,80 m. El panel lateral del urinal será de las mismas características constructivas que los tabiques Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 310 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación descriptos para los inodoros y duchas, pero está fijo en la pared, sus dimensiones serán de 1,00 m de alto por 0,60 m de ancho, con una elevación de 1,00 m. Sus bordes serán redondeados. Otros aspectos: Cuentan con instalación de agua fría y caliente, dispensadores de jabón, gel sanitizante; habrá un secador de aire caliente en cada sanitario para el secado de manos, además los toalleros de toallas descartables; como así también un botiquín de primeros auxilios. Se cuenta con un sistema de extracción de aire da directamente al exterior del edificio. B.7. Sala de recepción / reposo - Dimensiones: La sala de recepción y reposo tiene forma de L, 4,50 m de largo, por 6,00 m de ancho cerca de la entrada y 4,50 m de ancho en el fondo. La sala tiene una superficie total de 21,84 m2 y la altura es de 4,00 m. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con pintura látex de color blanco. - Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado con pintura látex de color blanco. - Piso: Está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: La puerta de la sala de reposo da hacia el exterior. Las ventanas consisten en paneles fijos de vidrio liso con marco de aluminio; mientras que la puerta será de aluminio con vidrio liso y sistema de cierre automático. Otros aspectos: se dispondrá de televisor, maquina dispensadora de café, heladera, sillones. C. Sector exterior C.1 Guardia La guardia representa la entrada a la planta fabril. Aquí se controla el ingreso de toda persona a la planta y los operarios fichan su ingreso y egreso. - Dimensiones: Tiene un largo total de 4,00 m y un ancho de 3,30 m (con baño incluido), y la altura es de 4,00 m. La guardia propiamente dicha tiene una superficie de 10,31 m2 y los baños de 2,25 m2. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas interiormente con pintura látex de color blanco. - Techo: El techo es plano, de hormigón armado y pintado interiormente con pintura látex de color blanco. Exteriormente se le aplica un recubrimiento impermeabilizante para techos con ligantes acrílicos. - Piso: Está construido de hormigón y recubierto con mosaicos que permitan una fácil limpieza. - Aberturas: Se cuenta con una puerta de madera revestida con laminado de color blanco. Las ventanas son de aluminio blanco con vidrio espejado. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 311 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - - Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación Otros aspectos: Cuenta con un sanitario, de 1,50 m de ancho por 1,50 m de largo, ya que el personal de portería es quién vigila la entrada y salida de la planta, y no puede abandonar el recinto durante su turno de trabajo. El sanitario cuenta con un inodoro con bidematic (bidet incorporado al inodoro) y un lavamanos ubicado sobre un mueble que contendrá jabón, papel higiénico y demás elementos sanitarios. El baño tiene una ventana en el techo. El recinto cuenta con los armarios necesarios para el almacenamiento de archivos y documentos, escritorio, un ordenador y los monitores de las cámaras de vigilancia de la planta. Aquí también se encuentran los ficheros para registrar el ingreso y egreso de los empleados, y se acciona la apertura de los portones de acceso al predio para los camiones de materia prima y/o expedición de producto. C.2 Sala de Calderas - Dimensiones: la sala de caldera tiene 6,30 m de largo por 3,15 m de ancho. La superficie de la sala de calderas es de 19,85 m2. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con interiormente pintura látex de color blanco. - Techos: Está construido en chapa de acero galvanizado con una altura de 5 m. Se intercalan, de manera equidistante, chapas translúcidas de poliéster reforzadas con fibra de vidrio (PRFV) para un mejor aprovechamiento de la luz solar durante las horas de día. - Pisos: Los pisos son de cemento estucado con un acabado liso y uniforme, teniendo en cuenta que en estos sectores suelen circular vehículos industriales y además se utilizan herramientas pesadas. - Aberturas: Cuenta con un portón corredizo de chapa de acero de 3,00 m de ancho por 4,00 m de alto. Esto facilita el ingreso y egreso de equipos y maquinarias cuando sea necesario. Sobre la pared que da a la calle lateral hay ventanas ubicadas a una altura de 2,50 m sobre el piso; la cuales son corredizas y están construidas en aluminio con vidrio liso. - Otros aspectos: Por cuestiones de seguridad y Buenas Prácticas de Manufactura conviene que este sector se encuentre separado de la planta de elaboración. En la sala de Calderas, la chimenea para la eliminación de gases de la combustión está constituida por tramos de acero con uniones bridadas para su fácil montaje y su altura es de 10,00 m. Es indispensable una buena iluminación y ventilación. - Además, en este sector se refuerzan las medidas de seguridad para la prevención de siniestros mediante señalización, elementos de seguridad, medios de aviso y adecuada capacitación y concientización del personal que trabaja en este sector. C.3 Sala de Compresores - Dimensiones: la sala de compresor de aire tiene 3,90 m de largo por 3,00 m de ancho, y la superficie total es de 11,70 m 2. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 312 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - - Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con interiormente pintura látex de color blanco. Techos: Está construido en chapa de acero galvanizado con una altura de 5 m. Se intercalan, de manera equidistante, chapas translúcidas de poliéster reforzadas con fibra de vidrio (PRFV) para un mejor aprovechamiento de la luz solar durante las horas de día. Pisos: Los pisos son de cemento estucado con un acabado liso y uniforme. Aberturas: Cuenta con un portón levadizo de chapa de acero de 3,00 m de ancho por 3,00 m de alto. Esto facilita el ingreso y egreso de equipos y maquinarias cuando sea necesario. Sobre la pared que da a la calle lateral hay ventanas ubicadas a una altura de 2,50 m sobre el piso; la cuales son corredizas y están construidas en aluminio con vidrio liso. C.4 Sala de Sistema CIP - Dimensiones: la sala de sistema CIP de aire tiene 4,16 m de largo por 4,16 m de ancho, siendo la superficie total de 17,30 m 2. - Paredes: Las paredes son de ladrillos comunes, revocadas y pintadas con interiormente pintura látex de color blanco. - Techos: Está construido en chapa de acero galvanizado con una altura de 5 m. Se intercalan, de manera equidistante, chapas translúcidas de poliéster reforzadas con fibra de vidrio (PRFV) para un mejor aprovechamiento de la luz solar durante las horas de día. - Pisos: Los pisos son de cemento estucado con un acabado liso y uniforme. - Aberturas: Cuenta con un portón levadizo de chapa de acero de 3,00 m de ancho por 3,00 m de alto. C.5 Exteriores La fábrica cuenta, además de lo descrito anteriormente, con una superficie exterior no edificada, la zona de descarga de materia prima y carga de producto terminado, el estacionamiento, las calles internas y los sectores parquizados. - Para la descarga de materia prima, los camiones que la transporten ingresan desde la entrada principal. Una vez efectuada la descarga, se retiran por el portón de salida, contiguo a la entrada. - Para la carga de producto terminado se ingresa por el portón principal de entrada y se sale por la misma. - El estacionamiento se ubica dentro de la fábrica sobre el lateral interno del sector administrativo; consiste en estructuras de caño de acero techadas con telas de media sombra. - La fábrica cuenta con calles internas pavimentadas, las cuales rodean todo el perímetro del sector producción. Las calles internas tienen solo un sentido de circulación, estando debidamente señalizado para evitar accidentes en el interior de la fábrica. - El ingreso de personal se efectúa por la entrada principal y se retiran por el portón contiguo a la misma. Las calles internas de la fábrica cuentan con señalización peatonal para evitar accidentes. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 313 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Planificación y Edificación Existen espacios verdes parquizados en los que hay césped y árboles. Todo el predio está rodeado por un cerco perimetral, el cual consiste en alambrado olímpico soportado por medio de postes olímpicos de hormigón armado con una altura de 2,50 m, con una separación de 10,00 m entre dos postes sucesivos. El portón principal de acceso a la fábrica, el portón lateral y el portón trasero, están construidos con rejas de acero macizo y son corredizos accionados a distancia desde la guardia. CONCLUSIÓN A lo largo del presente capítulo se brindó un panorama completo acerca de la distribución de los edificios en el terreno de la fábrica, la ubicación de los diferentes sectores dentro de los edificios y la distribución más adecuada de los equipos en la planta de producción. Un análisis minucioso en este sentido resulta de particular importancia, ya que la economía de toda fábrica depende en gran parte de la ubicación relativa de los diferentes sectores que componen la planta, como así también de las características edilicias de la misma y de la distribución de los equipos, su interdependencia y libertad para combinarse. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 314 4 4 7,02 3 15,73 6,39 29,23 AGUA AIRE COMPRIMIDO 1,92 GAS NATURAL OXIGENO 2 1,92 VAPOR 3 16,02 UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó BERTONERI, Nicolas GIOINO ROBMAN, Ariel Produccion de acido acetico por fermentacion Firma Controlo Escala 1:200 Fecha: Plano de servicios auxiliares Lamina N° 9 49,16 10,8 19,2 4,5 6 3 J L 7,02 3 K8,58 4,16 M 4 P 6,39 6,39 10 2,25 RH 4,5 H 2 ñ 1,5 B D C 3,3 2 E 3 F O 2 2,52 G 1,7 N I 36,16 S 15,73 A 4 1,5 6 3,15 24,33 U 2,25 4,5 W R 9,04 Δ 2,25 T 4,5 V 10,54 2,25 0,9 4,5 4 1,5 3X W 1,5 16,7 2,25 12,51 6,3 Z 5 5 Y 3,9 LEYENDA 4,16 2 3 16,02 A. B. C. D. E. F. G. H. I. J. K. L. M. N. ñ. O. P. Q. R. RH. S. T. U. V. W. X. Y. Z. Δ. Planta de fabricacion de acido acético Vestuario hombres Sanitarios hombres Filtro sanitario I - Hombres Filtro sanitario II Vestuario mujeres Sanitarios mujeres Filtro sanitatio I - Mujeres Sala de calderas Laboratorio Oficina de produccion Sala de almacenamiento de envases Sala de compresores Guardia Baño Sala de almacenamiento de la materia prima Sala del sistema CIP Laboratorio Sala de almacenamiento de producto elaborado Oficina de Recursos humanos Oficina de Higiene y Seguridad Secretaria Gerencia Oficina de Logistica y Compra-venta Oficina de Calidad Sanitarios sector oficinas Sala de reunion Comedor Enfermeria: Sala de primeros auxilios UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó BERTONERI, Nicolas GIOINO ROBMAN, Ariel Produccion de acido acetico por fermentacion Firma Controlo Escala 1:200 Fecha: Plano de distribucion de edificios Lamina 9 9 15,73 16,02 CORTE LONGITUDINAL A-A CORTE TRANSVERSAL B-B 12,51 6,69 B G H F 3,51 16,03 E 9,04 A C D B A A A. B. C. D. E. F. G. H. Tanque de almacenamiento de agua Tanque de almacenamiento de alcohol Mezcladora Fermentador Tanque de almacenamiento intermedio I Filtro tangencial Tanque de almacenamiento intermedio II Envasadora UTN Facultad Regional San Francisco B 16,02 PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó BERTONERI, Nicolas GIOINO ROBMAN, Ariel Produccion de acido acetico por fermentacion Firma Controlo Escala 1:200 Fecha: Plano general de la planta de produccion con cortes Lamina N° 9 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial CAPITULO 12: Organización Industrial - Introducción Descripción de la organización de la empresa Conclusión Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 321 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial Página 322 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial INTRODUCCIÓN Es necesario definir los funcionamiento de una empresa: - Recursos Humanos. - Recursos Capitales. - Objetivos. elementos necesarios para un correcto Estos elementos se deben combinar y relacionar dinámicamente, por lo que resulta necesario tomar en cuenta: - La división del trabajo. - El proceso operativo de toma de decisiones. - Los métodos necesarios para administrar los recursos humanos. Los elementos mencionados interactúan entre sí en una red que constituye un sistema, es decir, un conjunto de relaciones en un marco pertinente, para lograr propósitos determinados. Se puede definir a la organización como un sistema social integrado por personas y grupos que interactúan con recursos y desarrollan actividades con fines y objetivos por alcanzar. ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL A. Figura legal De acuerdo a lo establecido en la Ley Nº 19.550 “Habrá sociedad comercial cuando dos o más personas en forma organizada, conforme a uno de los tipos previstos en la misma, se obliguen a realizar aportes para aplicarlos a la producción o intercambio de bienes o servicios participando de los beneficios y soportando las pérdidas.” Esta ley reconoce diversos tipos de sociedades comerciales, ellos son:  Sociedad de Hecho.  Sociedad Colectiva (SC).  Sociedad en Comandita Simple.  Sociedad de Capital e Industria.  Sociedad de Responsabilidad Limitada (SRL).  Sociedad Anónima (SA).  Sociedad Anónima con Participación Estatal Mayoritaria.  Sociedad en Comandita por Acciones (SCA).  Sociedad Accidental o en Participación. El tipo societario debe servir a la empresa y adaptarse a ella; por ello, el tipo de sociedad que se adopte deberá cumplir una serie de exigencias, como son:  La conveniencia de ordenar las relaciones económicas y jurídicas. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 323 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial  La necesidad de resguardar el patrimonio de los socios.  La necesidad de responder a requerimientos legales y reglamentaciones del mercado según la actividad desarrollada.  El tratamiento tributario, legal y previsional conforme a las actividades y dimensiones del ente.  La necesidad de recurrir al mercado de capitales y a diversas fuentes de financiamiento.  Para la elección del tipo societario se tienen en cuenta los siguientes aspectos:  El tamaño de la empresa.  La responsabilidad que asumen los socios.  El tratamiento tributario (Impuesto a las ganancias). Según lo anteriormente explicado, se adopta como estructura societaria, la figura de una Sociedad Anónima, que responde a la denominación social de “Acéticos Argentinos S.A.”. Los motivos que fundamentan esta elección toman como referencia, como se mencionó anteriormente, la Ley Nº 19.550, de Sociedades Comerciales. Es importante remarcar que la denominación cómo Sociedad Anónima responde a la necesidad real de permitir el ingreso de capital en etapas posteriores al proyecto productivo, de esta manera y bajo esta denominación se habilitará al directorio a emitir acciones que coticen en la Bolsa de Valores Argentina según sean las condiciones de la empresa en el futuro y de acuerdo a las necesidades posteriores de financiación. B. Estructura organizacional La empresa adoptará una estructura Líneo-Asesora-Funcional, ya que en ella se combinan los tipos de organización lineal y funcional, aprovechando las ventajas y evitando las desventajas inherentes de cada una. De la estructura funcional (o de Taylor) conserva la especialización de cada actividad en una función; mientras que de la estructura lineal se conserva el principio de que la autoridad y responsabilidad se transmiten a través de un solo jefe por cada función en especial. Algunas de las ventajas de una organización lineal:  Mayor facilidad en la toma de decisiones y en la ejecución de las mismas.  No hay conflictos de autoridad ni fugas de responsabilidad.  Resulta útil en pequeñas y medianas empresas. Mientras que las ventajas que ofrece una organización funcional son:  Mayor especialización del trabajo, siendo este planificado en gran medida.  Alta eficiencia de las horas hombre puestas en juego.  Separación entre trabajo manual e intelectual. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 324 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial B.1 Organigrama Un Organigrama, es una representación gráfica de la estructura formal de una organización, en la que se muestran las interrelaciones, las funciones, los niveles jerárquicos, las obligaciones y la autoridad existente dentro de ella. El organigrama resulta un elemento útil para conseguir y mantener la organización. Debe ser un elemento dinámico, no estático; y por lo tanto está sujeto a modificaciones. Para estructurar un organigrama se debe tener en cuenta lo siguiente: - Cada línea operativa posee su propio responsable. - El responsable de cada sector debe contar con responsabilidades y competencias acordes a las necesidades presentes. - Homogeneidad entre áreas. Se adjunta al final de este capítulo, y de manera anexa, la lámina correspondiente al organigrama. B.2 Funciones B.2.1 Dirección El Directorio es el órgano superior y fundamental de administración de cada empresa, su misión es proteger y valorizar el patrimonio, actuando con el fin de maximizar el rendimiento de sus activos, en armonía con su mandato, visión, valores, principios y estrategias de todos los accionistas. El Directorio es el responsable de designar y evaluar al Gerente General. También es el encargado y responsable de dirigir la gestión de la empresa y monitorear su operación y desempeño; definiendo el propósito de ella y verificando que la administración implemente válidamente la estrategia definida para efectos de alcanzar sus objetivos, todo ello en vista de que son responsables para con los dueños, accionistas o socios. B.2.2 Gerencia General El Gerente General es un ejecutivo que tiene la responsabilidad general de administrar los elementos de ingresos y costos de una compañía. Esto significa que un Gerente General usualmente vela por todas las funciones de mercado y ventas de una empresa, así como las operaciones del día a día. Frecuentemente, también es responsable de liderar y coordinar las funciones de planificación estratégica. Entre las funciones que debe cumplir se encuentran: - Designar todas las posiciones gerenciales. - Supervisar y controlar las distintas áreas funcionales dentro de la empresa y promover la interacción entre las mismas, asegurando de esta manera el cumplimiento de los objetivos propuestos. - Realizar evaluaciones periódicas acerca del cumplimiento de las funciones de los diferentes departamentos. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 325 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - - Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial Planear y desarrollar metas a corto y largo plazo junto con objetivos anuales y entregar las proyecciones de dichas metas para la aprobación de los gerentes. Coordinar con las oficinas administrativas para asegurar que los registros y sus análisis se están ejecutando correctamente. Custodiar el patrimonio de la empresa. La Gerencia de la empresa contará con una asesoría legal externa, la cual interviene en lo referente a acciones civiles y comerciales. Actúa en la interpretación de leyes laborales y gestiones judiciales a resolver por la sociedad. Será contratada por la empresa y su función de asesoramiento se hará principalmente interactuando con la Gerencia General. Por otro lado, la realización de los exámenes médicos que se realicen a los empleados, ya sea en el momento de su incorporación a la empresa, durante su trabajo en la misma y en la finalización del contrato, están a cargo de la medicina laboral y enfermería. Se lleva a cabo además, el control anual de los exámenes con el fin de evitar que los empleados desarrollen alguna enfermedad laboral o cualquier deterioro en su salud relacionada con el trabajo que desarrollan en la empresa. Esta función se lleva a cabo por un médico clínico quien no forma parte del personal de la empresa. B.2.3 Departamento de Compra – Venta El equipo de compra y venta tiene como principal objetivo velar por el cumplimientos de las actividades o procesos que garanticen la recepción y el control de los ingresos de la institución y su adecuada distribución, coordinando y supervisando la ejecución de los planes y programas de la unidad a su cargo, a fin de garantizar la cancelación de los compromisos de la institución y apoyar a las autoridades en la colocación acertada de los recursos financieros. Debe cumplir con las siguientes funciones: - Establecer los procedimientos a seguir en las acciones de compra de la empresa. - Establecer los procedimientos a seguir en las acciones de venta de la empresa. - Calcular la demanda y pronosticar las ventas. Este proceso es de vital importancia y debe realizarse en el mismo orden en que se ha citado, de forma que primero se calcule cuál es la demanda real del mercado y considerándose la participación en el mismo, sea posible pronosticar las ventas. Dicho pronóstico debe ser lo más preciso posible porque de esto dependen otros compromisos, como la compra de materia prima, insumos, etc. - Conducir el análisis de costo de ventas. Toda planificación debe tener incluido un análisis de costo. Dentro de estos análisis debe estar definido cuál sería el costo para alcanzar las ventas deseadas. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 326 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - - - Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial Mantener los contactos oportunos con proveedores para analizar las características de los productos, calidades, condiciones de servicios, precio y pago. Emitir los pedidos de compra en el plazo adecuado para que su recepción se ajuste a las necesidades de cada sección. Controlar los plazos de entrega, estado de los artículos, recepción y condiciones de las facturas. Registro y contabilización de las facturas de compra y venta. Envío de copias de facturas de compras a tesorería para que apruebe y ejecute el pago de las mismas. Presentar informes periódicos a la gerencia general sobre la disponibilidad financiera de la empresa, es decir, suministrar la información confiable para que la unidad de Gerencia tome decisiones en relación a aperturas y cierres de cuentas bancarias. La empresa contará con una persona que ocupe este puesto quien debe tener título de Licenciado en Comercialización, Licenciado en Administración de Empresas, o carreras afines. El personal debe formar parte de la empresa a fin de permitir un normal flujo de información entre las partes. B.2.4 Departamento de Recursos Humanos Las siguientes, son algunas de las funciones que debe cumplir el equipo de Recursos Humanos: - Reclutamiento y selección del personal: La función de incorporación de nuevo personal consiste en determinar el perfil de la persona que se necesita para cubrir el puesto que se ofrece, recluir o convocar a los postulantes que cumplan con dicho perfil, evaluarlos a través de pruebas y entrevistas, seleccionar y contratar el más idóneo (o a los más idóneos), e inducirlos y capacitarlos para que se adapte a su nuevo puesto y a la empresa lo más pronto posible. - Contratación del personal seleccionado - Educación y capacitación continua: basado en educar, capacitar y adiestrar constantemente a los trabajadores, proveer valores y actitudes. Proveer conocimiento, para ello podemos optar por contratar instructores externos, enviar a los empleados a instituciones especializadas, brindarles literatura o textos sobre un determinado tema, etc. - Creación y dirección de equipos de trabajo: Consiste en crear y dirigir grupos o equipos de trabajo, guiarlos hacia el cumplimiento de sus objetivos, motivarlos, mantener la armonía del grupo y resolver los problemas o discrepancias que puedan suceder. - Control y evaluación del desempeño: Consiste en controlar y evaluar constantemente el desempeño de los trabajadores, así como su compenetración con el puesto y con la empresa. Para ello Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 327 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial se puede hacer uso de técnicas como la asignación de criterios en donde a cada trabajador se le asigna una puntuación en criterios tales como responsabilidad, puntualidad, productividad, iniciativa, trabajo en equipo, pulcritud en el trabajo, etc. Escalafones: El administrador debe evaluar y chequear con los supervisores de área y/o jefes, quiénes son aptos candidatos para escalar dentro de la empresa o ascender en algún puesto. Las personas que ocupen el puesto deberán poseer el título de Licenciatura en Administración de Empresa o título afín para poder cumplir con las funciones establecidas para el puesto. El personal de Recepción, quienes forman parte del sector de Recursos Humanos, cumplirá la función de atender, llamadas telefónicas, recibir correspondencia tanto escrita cómo digital y comunicarlas a quien corresponda, así como también asistir informativamente a las personas que ingresan a la planta. Quien ocupe este puesto debe disponer de secundario completo. El personal de Seguridad Interna, cumple sus funciones al ingreso de la empresa, deberá: - Manipular la apertura y cierre de los portales y accesos a la empresa. - Controlar y registrar el acceso de personas y vehículos que ingresen a la empresa. - Llevar registro diario de visitas. - Orientar a visitas por dónde deben circular para dirigirse. - Coordinar con empresa externa de vigilancia. La persona que ocupe este puesto debe tener experiencia mínima de dos años como guardia de seguridad de alguna empresa, buenas referencias y disponibilidad horaria. El Personal de limpieza, se encargará de mantener limpios y desinfectados tanto el sector de producción como administrativo en la empresa. Las personas que realicen esta actividad, deben contar con secundario completo. B.2.5 Departamento de Producción El Jefe de Producción, es el encargado de dirigir y coordinar las secciones de producción, de calidad, de higiene y seguridad, y de mantenimiento. En la toma de decisiones, debe ser asistido por los responsables de cada una de dichas secciones. La persona que ocupa este puesto deberá tener el título de Ingeniero Químico. B.2.5.1 Sección Producción El Responsable de Producción es el encargado de la totalidad de las acciones realizadas en la producción. El mismo debe: Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 328 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - - - - Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial Dirigir el proceso productivo. Planificar y programar la producción de la organización, en cuanto a volúmenes, especificaciones técnicas, oportunidad y usos de recursos sobre la base de lo fijado por la gerencia general como metas a cumplir. Controlar la disponibilidad de materia prima para obtener la producción diaria estipulada por la gerencia general. Implementar nuevas estrategias, siempre que no se aparten de la estrategia general, con el fin de lograr una mejora constante de los objetivos trazados. Optimizar la utilización de equipos con el fin de lograr un aumento de la producción. Producir productos que cumplan las especificaciones y parámetros de calidad. Generar informes sobre la gestión de producción, tanto desde el punto de vista del cumplimiento, de lo planificado como de la eficiencia operativa. Implementar acciones preventivas o correctivas para alcanzar los objetivos de la empresa sin inconvenientes. La persona que ocupe el puesto debe tener título de Ingeniero Químico dado que debe tener discernimientos respecto del proceso de elaboración, de los equipos utilizados en el proceso y todo lo que ello concierne. Las funciones de un operador de producción varían en función del tipo de proceso y producto a elaborar, pero el objetivo principal de todos es brindar su aporte para la obtención del producto final. Los operarios siguen las indicaciones y órdenes del Jefe de Producción de la planta. Son los encargados del control de los equipos de la línea de producción. La puesta en marcha, carga y descarga cuando sea necesario, el manejo de válvulas, control de las condiciones de operación (temperatura, velocidades, presión, tiempo, etc.). Deben llevar registros de datos de parámetros de proceso; colaboran activamente con la sección producción en tareas que tengan que ver con la implementación de POES y BPM y el mantenimiento preventivo de equipos. Son los responsables de mantener el orden en la planta de producción, ya que son los que llevan a cabo el proceso productivo. La formación profesional requerida es el secundario completo, preferentemente con orientación técnica. B.2.5.2 Sección Control de Calidad Las principales funciones del Responsable de Control de Calidad son las siguientes: - Controlar los análisis sensoriales de control de calidad a las materias primas. - Controlar los análisis químicos a los productos en proceso y elaborados. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 329 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - - - Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial Tomar la decisión de aprobar o rechazar, luego de la evaluación de los resultados de los análisis químicos y sensoriales realizados a las materias primas, materiales de envase y empaque, producto en proceso y producto elaborado. Tomar acciones preventivas o correctivas para minimizar las producciones defectuosas. Verificar que se efectúen las validaciones apropiadas, incluyendo las correspondientes a los procedimientos analíticos y las calibraciones de los equipos de control así como la elaboración del programa anual. Verificar la aprobación y control de proveedores de materiales y fabricantes de materia prima. Fomentar el cumplimiento de las exigencias de Buenas Prácticas de Manufacturas. Apoyar en la coordinación con las demás áreas relacionadas en la solución de problemas que afecten al sistema de calidad. La formación profesional requerida para este puesto debe poseer título de Ingeniero Químico, dado que es imprescindible que posea conocimientos de uso de materiales de laboratorio y técnicas analíticas químicas utilizadas para el análisis de los productos intermedios y terminados. La función principal del auxiliar de calidad (si fuese necesario) es realizar los análisis sensoriales a la materia prima que llega a la empresa y los análisis químicos tanto a los productos intermedios como a las muestras tomadas para análisis del producto elaborado. La persona que ocupe este puesto debe poseer título de Técnico Químico, dado que es imprescindible que posea conocimientos de uso de materiales de laboratorio y técnicas analíticas para realizar los análisis de control de calidad y cumplir con las funciones establecidas. B.2.5.3 Sección Mantenimiento El Responsable de mantenimiento es el encargado de llevar a cabo el control de los equipos e instalaciones de la empresa, planificando las operaciones de mantenimiento preventivo y predictivo, como así también las reparaciones que sean necesarias en el trabajo diario. Elabora anualmente un plan de mantenimiento preventivo de equipos que debe ser presentado para su aprobación ante el Director del departamento. Ese plan tiene como objetivo solucionar los problemas centrales relacionados con los fallos más graves que se presenten en los equipos. Es el responsable de realizar los análisis de fallos y sus correspondientes planes de acciones ante la aparición de fallos repetitivos o que, por el tiempo de indisponibilidad de los equipos, sean considerados como críticos. El auxiliar de mantenimiento (si fuese necesario), se encarga del buen funcionamiento de maquinaria y equipos, procediendo a su reparación cuando diera lugar. Además es el responsable de la gestión de stock de repuestos, e Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 330 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial investigación acerca de nuevos equipos o equipos alternativos. conjuntamente con el Jefe de Mantenimiento, acatando sus órdenes. Trabaja B.2.5.4 Sección de Higiene y Seguridad Las principales funciones del Responsable de Higiene y Seguridad son las siguientes: - Promover un ambiente de trabajo ordenado y limpio que mantenga la seguridad e higiene en el trabajo. - Ubicar las señales de seguridad en los lugares pertinentes. - Capacitar al personal respecto de las medidas a tomar en caso de ocurrir un accidente y realizar simulacros. - Elegir el equipamiento de protección personal a utilizar en base a un análisis de riesgos de trabajo. - Distribución y verificación del debido uso de elementos de seguridad, tales como cascos, guantes, botas, etc. - Realizar controles de iluminación, sonido y ventilación, para verificar que se encuentren dentro de los parámetros establecidos dentro de la ley y propiciar un ambiente adecuado de trabajo. - Vigilar el cumplimiento de las normas vigentes respecto a la higiene y seguridad en el trabajo. - Promover la mejoría de las condiciones en las que se desarrollan las actividades laborales. - Localizar y evaluar los riesgos, y establecer las medidas para prevenir accidentes de trabajo. - Implementar las acciones correctivas. - Organización de primeros auxilios, servicios de ambulancias y otras medidas de emergencia. - Investigación de las causas de accidentes, haciendo inclusive reuniones con los operarios para hacerlos participar en el análisis de los problemas, tanto aportando soluciones como aprendiendo a conocer y respetar más los riesgos. - Encargado de realizar las auditorías internas para la verificación de los POES y BPM. La formación profesional requerida para este puesto debe tener título de Licenciado o Técnico de Higiene y Seguridad para cumplir con las funciones establecidas para el puesto. C. Régimen laboral A partir del Estudio de Mercado y el Balance de Masa, se determina que la planta trabaja en horario corrido desde las 06:00 horas de los días lunes hasta las 22:00 horas de los días viernes, no siendo necesaria la presencia de personal todo el tiempo, debido a la posibilidad de automatizar el proceso de fermentación. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 331 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial Para el cumplimiento del programa semanal de producción, los jefes de producción, operarios de producción, y guardias de la trabajarán en turnos rotativos de 8 horas, siendo los mismos: 2 turnos, mañana y tarde. Los operarios de producción estarán capacitados para realizar ciertas tareas de rutina propias a otras secciones, tales como la toma de muestras (pH, acidez, etc.) y a tareas de mantenimiento de primer nivel. - Turno 1 (de 06:00 a 14:00); de lunes a viernes. - Turno 2 (de 14:00 a 22:00); de lunes a viernes. En cuanto al Director, Gerente General; al Jefe de Compras y Venta a los Responsables de Recursos Humanos, de Producción; de Mantenimiento; de Higiene y Seguridad; Control de Calidad; así que los auxiliares de Control de Calidad; de Mantenimiento, Contable; la recepcionista y el personal de limpieza, están bajo la modalidad de contrato tiempo completo, y cumplen el horario central de 08:00 a 17:00 h de lunes a viernes. Cabe destacar que tanto el Director y Gerente General, el Jefe de Producción, deben asistir además a la planta fuera de esos horarios cuando la situación así lo requiera. La planta contara con un total de 25 empleados, repartidos entre la Gerencia (1x1) el Directorio (1x1) y tres departamentos: 1. Departamento de Producción. 2. Departamento de Compra-venta. 3. Departamento de Recursos Humanos. 1. Departamento de producción: El departamento de Producción tendrá a la cabeza a un Responsable de producción (1x1). Todo el departamento de Producción forma parte del personal permanente de la planta. El departamento está dividido a su vez en una sección de Producción, que cuenta con dos Jefes de Producción (uno por turno), y ocho operarios de producción, cuatro por turno; el Departamento de Mantenimiento, con un Responsable y un Auxiliar de Mantenimiento; la Sección Control de la Calidad cuenta a su vez con un Responsable de Calidad y un Auxiliar; y la sección Higiene y seguridad está conformada por un responsable. Cabe destacar que en el caso de que la demanda aumente en el futuro y se requiera un mayor volumen de análisis, los mismos se tercerizarán a un laboratorio de análisis, pero se prefiere contar siempre con personal permanente idóneo en las distintas técnicas. 2. Departamento de Compra-Venta: El departamento de Compra-Venta está integrado por un Responsable de Compra-Venta como personal permanente; y un auxiliar contable a su cargo, contratado de un estudio de la ciudad de San Francisco. 3. Departamento de Recursos Humanos: El Departamento de Recursos Humanos está conformado por un Jefe de Recursos Humanos, que tiene a su cargo una recepcionista; dos guardias (uno por turno) y un agente de Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 332 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial limpieza. Tanto el Jefe de RRHH como la recepcionista forman parte del personal permanente; mientras que los guardias y el agente de limpieza están contratados. CONCLUSIÓN A lo largo del presente capítulo se brindó un panorama acerca de cómo se encuentra organizada la planta de producción. Se describieron las funciones que cumplen los diferentes colaboradores de la empresa, como así también un panorama del régimen laboral. La Empresa adopta la forma de una Sociedad Anónima, el tipo de organización más conveniente para esta empresa es el de una organización Lineo-Asesora-Funcional, en la cual se combinan los tipos de organización lineal y funcional, aprovechando las ventajas y evitando las desventajas de cada una de ellas. Debido a su volumen de ventas anuales, sus activos netos y la cantidad de personas que emplea, la empresa es considerada como una PyME. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 333 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Organización Industrial Página 334 Directorio (1x1) Asesoría Legal Externa Gerencia (1x1) Depto. de Producción Responsable de Producción (1x1) Sección de Producción Sección de Mantenimiento Sección de Control de Calidad Sección de Higiene y Seguridad Jefe de Producción (1x2) Responsable de Mantenimiento (1x1) Responsable de Control de Calidad (1x1) Responsable de Higiene y Seguridad (1x1) Operario de Producción (4x2) Auxiliar de Mantenimiento (1x1) Auxiliar de Control de Calidad (1x1) Depto. de CompraVenta Depto. De Recursos Humanos Jefe de Compra-Venta (1x1) Jefe de Recursos Humanos (1x1) Auxiliar Contable (1x1) Recepcionista (1x1) Guardia (1x2) Personal de Limpieza (1x1) UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma Controló Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Fecha Producción de Ácido acético por fermentación 10/03/2017 Escala Organigrama Lámina Nº 14 Director Gerente General Jefe de Producción, Jefe de Compras-Ventas, Jefe de Recursos Humanos. Responsable de Producción, Responsable de Mantenimiento, Responsable de Control de Calidad, Responsable de Higiene y Seguridad. Operario de Producción, Auxiliar de Mantenimiento, Auxiliar de Control de Calidad, Auxiliar Contable, Recepcionista, Guardia, Personal de Limpieza. UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma Controló Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Fecha Producción de Ácido acético por fermentación 10/03/2017 Escala Niveles del Organigrama Lámina Nº 15 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social CAPITULO 13: IMPACTO AMBIENTAL Y SOCIAL - Introducción. Impacto ambiental y social. Conclusión. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 339 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social Página 340 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social INTRODUCCIÓN Existe en el planeta y en el medio industrial una conciencia cada vez más importante sobre el impacto de las instalaciones industriales y empresas sobre el medio ambiente. El impacto ambiental es cualquier alteración favorable o desfavorable al medio ambiente o alguno de sus componentes, ocasionada por implementación o desarrollo de una actividad en el mismo. Se entiende por evaluación del impacto ambiental (EIA) a un proceso de análisis para identificar relaciones causa-efecto, predecir cuanti y cualitativamente, valorar, interpretar y prevenir el impacto ambiental de una acción o acciones provenientes de la ejecución de un proyecto. Es de carácter multidisciplinario y está basada en procedimientos jurídicos y administrativos con el objeto de mejorar la toma de decisiones en los proyectos, programas o políticas, tanto en el campo ambiental como en lo socialmente sostenible. En síntesis es una herramienta de gestión para la protección del medio ambiente. El alcance del estudio debe abarcar la situación presente y la proyección futura. Al anticipar la evolución de las instalaciones en el futuro, se pueden tomar las medidas necesarias para adecuarse y reducir el impacto en el medio ambiente que pueda ocasionar el establecimiento industrial. En el presente capítulo se describe el impacto ambiental y social que ocasiona la instalación de la planta de producción de ácido acético como conservante alimentario, en el Parque Industrial de la ciudad de San Francisco. IMPACTO AMBIENTAL Y SOCAL A. ESTUDIO DEL IMPACTO AMBIENTAL A.1. Legislación ambiental Existen leyes nacionales que regulan dispersos aspectos relacionados con el impacto ambiental, según los lineamientos de la Constitución Nacional y los tratados internacionales sobre la protección del medio ambiente. Particularmente, ley 25.675 denominada Ley General del Ambiente, “establece los presupuestos mínimos para el logro de una gestión sustentable y adecuada del ambiente, la preservación y protección de la diversidad biológica y la implementación del desarrollo sustentable”. Artículo 2°: La política ambiental nacional deberá cumplir los siguientes objetivos: a) Asegurar la preservación, conservación, recuperación y mejoramiento de la calidad de los recursos ambientales, tanto naturales como culturales, en la realización de las diferentes actividades antrópicas; Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 341 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social b) Promover el mejoramiento de la calidad de vida de las generaciones presentes y futuras, en forma prioritaria; c) Fomentar la participación social en los procesos de toma de decisión; d) Promover el uso racional y sustentable de los recursos naturales; e) Mantener el equilibrio y dinámica de los sistemas ecológicos; f) Asegurar la conservación de la diversidad biológica; g) Prevenir los efectos nocivos o peligrosos que las actividades antrópicas generan sobre el ambiente para posibilitar la sustentabilidad ecológica, económica y social del desarrollo; h) Promover cambios en los valores y conductas sociales que posibiliten el desarrollo sustentable, a través de una educación ambiental, tanto en el sistema formal como en el no formal; i) Organizar e integrar la información ambiental y asegurar el libre acceso de la población a la misma; j) Establecer un sistema federal de coordinación interjurisdiccional, para la implementación de políticas ambientales de escala nacional y regional. k) Establecer procedimientos y mecanismos adecuados para la minimización de riesgos ambientales, para la prevención y mitigación de emergencias ambientales y para la recomposición de los daños causados por la contaminación ambiental. A.2. Descripción del proyecto En el presente proyecto se propone la instalación de una Planta Industrial de Ácido acético como conservante alimentario, ubicado en el Parque Industrial de San Francisco, Córdoba. El Parque industrial cuenta con agua corriente, desagües cloacales para tratamiento de efluentes, energía eléctrica, alumbrado público, gas natural, y toma de agua contra incendios instaladas, entre otros. La instalación y la puesta en marcha de la planta requerirán la contratación de servicios de construcción, lo cual representa una fuente de empleos suplementaria y el desarrollo de actividad comercial relacionada a la construcción. Una vez en funcionamiento, la empresa empleara de forma directa a 20 personas, y además dará trabajo en forma indirecta a empresas encargadas de la asistencia médica, la limpieza y desinfección de instalaciones, vigilancia privada, contabilidad, asesoría legal y mantenimiento edilicio. A.3. Identificación del impacto ambiental El objetivo estudio del impacto ambiental consiste en establecer un método de estudio y diagnóstico con el fin de identificar, predecir, interpretar y comunicar el impacto de una acción sobre el funcionamiento del medio ambiente. El programa incluye el establecimiento de medidas preventivas y correctivas para Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 342 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social eliminar o minimizar los impactos, y la realización de un programa de control y seguimiento.  Impactos sobre las aguas: Las aguas residuales de la producción de vinagre presentan una elevada carga orgánica, debido principalmente a las aguas de lavado. Asimismo, se utilizan ácidos y bases fuertes en las distintas fases de lavado Dichos factores contribuyen a los siguientes impactos: disminución de la concentración de oxígeno en el agua, desaparición de ciertas especies acuáticas, y descomposición anaeróbica de ríos y masas de agua.  Impactos sobre la atmosfera: Las principales emisiones gaseosas de la planta de producción de ácido acético por fermentación proceden de la caldera. Las principales emisiones producidas son: vapor, CO2, gases de combustión (NOx, SO2, CO), y partículas (cenizas y hollín). El volumen máximo de estos gases está regulado por la Ley Nacional 20.284 sobre la Contaminación atmosférica, siendo obligatorio para la empresa someterse a controles periódicos para verificar la conformidad respecto a los límites establecidos.  Impactos por ruidos: La presente planta no se caracteriza especialmente por los ruidos, y además se encuentra en una zona industrial alejada de los centros urbanos. No obstante, ciertas actividades generan ruidos, como la carga y descarga de materias primas y productos, el funcionamiento de ciertos equipos; el desplazamiento de vehículos y camiones.  Impactos sobre los suelos: La industria no produce directamente daños sobre los suelos. Sin embargo, se generan residuos sólidos de la purificación de los lodos del fermentador, y otros como envases y embalaje. Se generan igualmente residuos diversos en las actividades de mantenimiento (cables, metales, aceites) y en las actividades de oficina (papel). Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 343 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social Tabla 13.1 Detalle de impacto ambiental Medidas preventivas Medidas de control Medidas de mitigación Contaminación del suelo: Residuos de envases. Materia prima no conforme. Ocupación de espacio en vertedero Implementar programas de recolección y disminución de basura. Implantar sistemas de gestión de residuos sólidos desde la separación hasta la disposición final. Realizar un seguimiento de los proveedores para determinar aquellos más fiables y reducir la frecuencia de no conformes. Comercializar los desechos Contaminación del suelo: Perdidas de líquidos en juntas y tuberías Instalar sistemas de contención para evitar el derrame de líquidos. Realizar un programa de mantenimiento preventivo de pérdidas en juntas y bridas. Controlar frecuentemente en auditorias la eficacia de los medidas preventivas puestas en marcha. Utilización de pallets anti-derrame durante las operaciones de traspaso de material a fin de evitar el contacto de las sustancias con el suelo Disminución de recursos naturales, por consumo elevado de electricidad. Racionalizar el tiempo de mezclado al mínimo posible. Instalar un Cosímetro y un corrector de factor de potencia, para evitar las perdidas por efecto inductivo Fermentación Contaminación del suelo: Perdidas de líquidos en juntas y tuberías Instalar sistemas de contención para evitar el derrame de líquidos. Crear un programa de mantenimiento preventivo de pérdidas en juntas y bridas. Controlar frecuentemente en auditorias la eficacia del los medidas preventivas puestas en marcha. Generación de planes de capacitación en Buenas Prácticas de manufactura para todo el personal involucrado. Filtrado Contaminación del suelo: residuos sólidos provenientes de lodos de la fermentación - Disponer los lodos en recipientes separados y herméticos para evitar la lixiviación Generación de planes de capacitación en Buenas Prácticas de manufactura para todo el personal involucrado. - Implantar programas de manejos de residuos y equipos accesorios. Control de las rutinas de mantenimiento a fin de minimizar errores. Comercializar los desechos Implantar sistemas de tratamiento de aguas. Determinar mediante controles el tiempo que los equipos permanecen limpios luego del uso. Realizar ensayos para establecer el tiempo necesario de ciclo de limpieza para cada equipo. Utilización de filtros suplementarios en línea. Actividad Recepción Almacenamientos intermedios Mezclador Envasado y etiquetado Lavado Impacto Contaminación del suelo: residuos de envases. Agotamiento de materias primas/ Disminución de recursos naturales (agua). Contaminación del agua por DBO5 y SST Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Racionalizar el consumo del agua. Página 344 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Análisis de laboratorio Contaminación del suelo: Residuos de envases. Ocupación de espacio en vertedero. Contaminación de aguas: restos de reactivos Mantenimiento Contaminación del suelo: residuos de cables, alambres, lubricantes minerales. Administrativa Contaminación del suelo: residuos de consumo de papel, cartón, bolsas, alimentos. Contaminación del agua por altas temperaturas: vertidos de agua caliente (purgas de las calderas), trampas de vapor. Generación de vapor Contaminación atmosférica por emisión de CO2, gases de combustión (NOx, SO2, CO), y partículas (cenizas y hollín). Generación de ruido Contaminación del suelo por residuos sólidos: recipientes, combustibles, resinas, arena, cenizas. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Implementar programas de racionalización de insumos y de recolección y clasificación de desechos. Implementar programas de recolección y disminución de basura. Utilizar cuando sea posible, lubricantes y productos químicos con impacto ambiental menos nocivo. Realizar programas de concientización. Reducir el consumo de papel utilizando sistemas de gestión electrónica de documentos. Implementar programas de recolección y disminución de basura. Evaluar el uso potencial del condensado como medio de calefacción en ciertas etapas de proceso. Optimizar la combustión. Realizar programas de capacitación en control de la combustión y generación de vapor Priorizar el uso de combustibles más limpios que el carbón. Optimizar la combustión, el uso de vapor y la energía. Utilizar aislantes térmicos y de ruido en las tuberías de vapor. Realizar un mantenimiento adecuado. Recompresión de vapores mediante el uso de un termocompresor. Realizar programas de capacitación en procesos de control y disminución en la fuente. Instalar sistemas de contención para evitar el derrame de líquidos. Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social Implementar sistemas de gestión de residuos sólidos desde la separación hasta la disposición final. Implantar sistemas de gestión para tratar los residuos líquidos antes del vertido. Implantar sistemas de gestión de residuos sólidos desde la separación hasta la disposición final; clasificando los residuos que pueden ser recuperados / reciclados. Generación de planes de capacitación en Buenas Prácticas de manufactura para todo el personal involucrado. Generación de planes de capacitación en Buenas Prácticas de manufactura para todo el personal involucrado. Implantar sistemas de gestión de residuos sólidos desde la separación hasta la disposición final. Evitar altos niveles de agua en el domo superior de las calderas. Recoger los residuos de cenizas y dirigir estos vertidos hacia sistemas de tratamiento específicos. Instalar sistemas de control de emisiones a la atmosfera. Implantar sistemas de gestión de residuos sólidos desde la separación hasta la disposición final. Página 345 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social A.4. Sistema de gestión Medioambiental El sistema de Gestión medioambiental se sustenta en documentos y registros que estableces las reglas a seguir para cumplir con los requisitos de una gestión medioambiental normalizada y correctamente implantada. La estructura documental de dicho Sistema es la siguiente.  Política medioambiental: declara formalmente las directrices generales de la empresa en relación con el medio ambiente.  Programa de Gestión medioambiental: define el método utilizado para asegurar que los objetivos medioambientales se ejecuten y coordinen de acuerdo a un programa previamente establecido, así que las responsabilidades en la ejecución de dicho programa.  Documentación del sistema: Consta fundamentalmente del Manual de Gestión Medioambiental, documento que sigue la industria propuesta en la Norma ISO 14.001 y utiliza además como referencia la ley 25.675 “Ley general del Ambiente”. La documentación se completa con procedimientos, documentos que identifican las actividades, funciones y responsabilidades de los departamentos; así que instrucciones, documentos que describen de forma detallada la forma de realizar las acciones propuestas.  Formación: A través de los planes de formación internos, elaborados con la participación de los trabajadores, el personal de la empresa recibe la formación medioambiental adecuada. Estos planes son revisados, por los representantes de los trabajadores, proponiendo las sugerencias que estimen oportunas.  Comunicaciones: Describe las pautas para las comunicaciones internas y para recibir, documentar y responder a las comunicaciones relevantes de las partes interesadas externas, con relación a los aspectos medioambientales de nuestras actividades, productos y servicios. Se establece un sistema de participación de los empleados en la mejora medioambiental por medio de unos buzones de sugerencias, premiando cada trimestre las mejores iniciativas recibidas.  Auditorias Medioambientales: Herramienta para verificar la efectividad y el grado de cumplimiento de las exigencias recogidas en la documentación del Sistema de Gestión Medioambiental implantado.  Revisión del Sistema: Realizada anualmente por la Dirección, es el método utilizado para evaluar la efectividad del Sistema de Gestión Medioambiental implantado. A.5. Evaluación de impactos La evaluación de Impactos se establece, tomando como base la Política Medioambiental, para prevenir y corregir los aspectos medioambientales identificados. Teniendo en cuenta lo establecido en la Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 346 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social Tabla 13.2, a continuación se realiza una evaluación detallada de los impactos. - Consumo de agua: El aporte de agua de la fábrica proviene de: Suministro municipal, y suministro privado (agua de pozo), dependiendo de que se trate de agua potable o agua industrial. El agua de suministro municipal se utiliza en el proceso de elaboración del producto, CIP, sanitarios, uso de tipo doméstico, etc. El agua de pozos se utiliza en equipos e instalaciones de carácter auxiliar: generación de vapor, refrigeración, riego, etc. Entre las mejoras medioambientales para reducción del consumo de agua se destaca: a) Instalación de un sistema CIP, que recupera el agua y detergente en las limpiezas y sanitizaciones de equipos e instalaciones. b) Optimización del consumo de agua de las bombas. - Consumo de energía: La energía utilizada en la fábrica proviene del suministro eléctrico y gas natural. Entre las mejoras medioambientales para reducción del consumo de energía se destaca: a) Aislamiento térmico de las conducciones. b) Un mejor aprovechamiento energético mediante distintos sistemas de recuperación de agua caliente en la instalación CIP. c) Reducción del consumo de energía, mediante la instalación de un economizador en las calderas de vapor. Este sistema aprovecha el calor de los gases de combustión para precalentar el agua de entrada a las calderas. d) Optimización del consumo de energía en la fábrica por medio de luminarias con fluorescentes reciclables de bajo contenido en mercurio. Este sistema reduce el consumo energético debido a la instalación de células de control de luz y reguladores de intensidad, para conseguir un mejor aprovechamiento de la energía. También se instalan sensores para las áreas de utilización discontinua de luminaria (sanitarios, exteriores, etc.) para evitar así consumos innecesarios. a) Optimización del factor de potencia de la energía eléctrica, gracias a un Cosímetro y a corrector del factor de potencia. Este último es un instrumento que mide cuando el cos 𝜑, toma valores muy bajos, conecta una serie de capacitores al circuito en paralelo Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 347 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social a la red de la alimentación, reduciendo el efecto inductivo de los motores y ajustando el factor de potencia a un valor cercano a 1. b) Instalación de analizadores eléctricos para conocer y controlar los parámetros de la energía eléctrica. - Vertidos líquidos: Todas las líneas de envasado, tanques, equipos y tuberías en los que se procesa la materia prima, son sometidas a procesos de limpieza y sanitización. En estos procesos utilizamos agua caliente, detergentes alcalinos que pueden estar clorados o no y por último agua tratada fría. La influencia de estos procesos en el efluente generado es el aporte de: Sólidos en suspensión, Materia orgánica y las variaciones de pH (ácido o básico). Para minimizar estos consumos se dispone de un sistema de recuperación de agua, energía y reactivos por medio de un reaprovechamiento parcial de agua utilizada. El efluente generado en la fábrica es enviado a través de la red propia de alcantarillado a la depuradora para su tratamiento, antes de ser enviado al sistema integral de saneamiento. La depuradora tiene como elemento fundamental un tratamiento modular terciario que consiste en un proceso biológico, basado en la tecnología de lechos fijos y filtración en el mismo equipo. Esto permite un alto grado de depuración sobre el agua de entrada, y obtener un efluente tratado con una turbiedad mínima, facilitando la posibilidad de su reciclaje. - Contaminación del suelo, residuos sólidos: En las operaciones de descarga y almacenamiento de materias primas y materiales así como en el almacenamiento y carga de producto terminado, en las purgas del filtro (en donde se obtienen los lodos de fermentación) y en las oficinas, se producen residuos de: a) Papel y cartón: restos de embalajes, etiquetas, trozos de madera, papel usado de oficinas, entre otros. b) Metales y vidrios: envases deteriorados, chatarra procedente de restos de maquinaria inutilizable, cables eléctricos, alambres, etc. c) Plástico: film, envases deteriorados, polietileno de cajas rotas y film retráctil, etc. d) Tóner y cartuchos de impresión. Cartuchos vacíos impresoras y fotocopiadoras. e) Sólidos orgánicos: Materia prima no conforme, lodo de bacterias, cultivos microbiológicos del laboratorio, restos orgánicos del comedor, entre otros. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 348 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social La gestión se centra en segregar estos residuos en el punto donde se generan, obteniendo así fracciones distintas, disminuyendo con ello el volumen de residuos sólidos urbanos que se envían al vertedero. Se establece un área de manejo y clasificación de cada una de estas fracciones antes de su envío hacia el destino final. Muchas de estas fracciones, ya segregadas por materiales como vidrio, cartón y papel, metal, plástico se dirigen a través de gestores o directamente hacia empresas recicladoras, aprovechando parte de los residuos en su comercialización. En las operaciones de mantenimiento y limpieza de equipos e instalaciones se pueden producir, entre otros, residuos peligrosos de: a) Envases contaminados procedentes de envases que han contenido productos peligrosos. b) Fluorescentes, del mantenimiento de edificios. c) Restos de tintas y disolventes procedentes de la codificación de envases. d) Aceite usado procedente de los transformadores eléctricos. e) Absorbentes contaminados (trapos, serrín, papel). f) Pilas de oficinas. g) Baterías de vehículos. La gestión de los residuos peligrosos, se efectúa con personal de la Municipalidad de San Francisco, quienes realizan su recogida y se encargan de una adecuada gestión. De este tipo de residuos se realiza el control y seguimiento, con el fin de evitar su eliminación incorrecta, y asegurar su adecuado almacenamiento y entrega. - Emisiones atmosféricas, combustión: En la caldera se emplea como combustible gas natural siendo este combustible menos contaminante que otros, y con una incidencia medioambiental menor. La caldera produce contaminación atmosférica por emisión de CO2, gases de combustión (NOx, SO2, CO), y partículas (cenizas y hollín). Para asegurar el cumplimiento de los límites de emisión establecidos en la legislación vigente, la caldera se inspecciona por personal de la Municipalidad de San Francisco. También se realizan análisis de autocontrol para asegurar que las emisiones atmosféricas se encuentran dentro de la normativa vigente y la caldera esté quemando en condiciones óptimas. - Contaminación acústica: Las principales fuentes de contaminación acústica es el almacén de producto terminado, donde se genera ruido como consecuencia de las operaciones de carga y descarga de producto, así que la carga y descarga Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 349 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social de materias primas y productos. Se toman con respecto a los vehículos las siguientes medidas: a) Limitación de la velocidad en el interior del recinto a 20 km/h. b) Durante su estancia en el muelle de carga, los camiones tienen que tener el motor parado. c) Equipar las diferentes salas de almacenamiento con gabinetes para almacenar tapones acústicos adecuados, minimizando los daños en la salud de los operarios. Con el fin de evaluar la afección sonora de la fábrica, (por ejemplo en la sección de embalaje, donde se puede generar ruido como consecuencia de la maquinaria en funcionamiento, cintas transportadoras, etc.) se realizan mediciones del ruido. Los valores de las mediciones realizadas por empresas externas, en condiciones normales de funcionamiento de la fábrica deben ser menores a 80 dB, en todos los casos. B. Estudio del Impacto social El efecto que produce todo proyecto sobre la vida social de la comunidad en la que se desarrolla se denomina impacto social, el cual se caracteriza por ser sostenido en el tiempo y en muchos casos extenderse a grupos no involucrados en el proyecto (efecto multiplicador). Las consecuencias de la realización de ese proyecto pueden ser planeadas o no, y sus efectos pueden ser positivos o negativos. B.1. Fuentes directas de trabajo La instalación de una nueva planta fabril en el Parque Industrial representa la generación de nuevas fuentes de trabajo para San Francisco y la región. Como ya se anticipó, en forma directa se emplearán 20 personas, todas ellas con formación técnica adecuada y experiencia en el puesto, cuando sea necesario. Además se adquirirán servicios tercerizados tales como asistencia médica, la limpieza y desinfección de las instalaciones, el control de plagas, la vigilancia privada, el mantenimiento edilicio y el montaje de equipos; los cuales serán prestados por empresas contratistas que a su vez ocuparán gente de la ciudad y la región. B.2 Desarrollo Socioeconómico Local y Regional Además de la generación de empleo que representa la concreción del presente proyecto, el emplazamiento de una planta fabril traerá una serie de consecuencias socioeconómicas en San Francisco y la región. Este movimiento constituirá un verdadero incentivo para la comunidad, ya que las fuentes de empleo son a su vez fuentes de motivación. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 350 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social B.3 Vínculo con la Comunidad Educativa El hecho de que exista una nueva planta industrial orientada a la rama alimentaria permite a estudiantes de diferentes instituciones educativas, ya sea de nivel secundario, terciario o universitario, tener su primer contacto con el ámbito laboral. De esta forma, estudiantes de universidades y colegios secundarios de la ciudad y la región podrán llevar a cabo pasantías en las instalaciones de la empresa, no solo en el área técnica (laboratorio, taller, planta de elaboración) sino también en el área administrativa y de gestión (oficinas). Además, las distintas instituciones educativas podrán realizar visitas a la planta fabril para conocer sus instalaciones y como se lleva a cabo el proceso de elaboración. Al mismo tiempo, puede crear nuevas capacitaciones universitarias y terciarias en la ciudad para los puestos en los cuales no exista una formación adecuada, y así generar sinérgicamente más empleos. CONCLUSIÓN El impacto ambiental es sin duda alguna un problema que nos concierne a todos los industriales y a la sociedad en general, ya que somos nosotros los causantes de los impactos negativos sobre el medio ambiente. Teniendo en cuenta todos los impactos posibles se considera que la empresa no afecta significativamente el medio ambiente respecto a factores vitales, estéticos, culturales, sociales y económicos, si se sigue el programa previsto y si se toman las medidas correctivas necesarias. Se enfatiza la necesidad de no afectar al medio ambiente y a la sociedad, generando un ambiente de trabajo adecuado a dichos objetivos. La empresa responde de una u otra manera a las necesidades actuales de la sociedad, impactando positivamente la estructura social de la ciudad de San Francisco y la región, gracias al aumento en la oferta de empleo de forma directa e indirecta; aumentando y afianzando el desarrollo industrial de la región y mejorando la calidad de vida. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 351 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Impacto Ambiental y social Página 352 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico CAPITULO 14: Marco Jurídico - Introducción Marco Jurídico Conclusión Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 353 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico Página 354 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico INTRODUCCIÓN A lo largo del presente capítulo se abordará el marco jurídico bajo el cual debe regirse una empresa elaboradora de productos alimenticios que se radique en el Parque Industrial de la Ciudad de San Francisco. Así, se enunciarán las: Normas respecto al Mercado. Normas respecto a la Localización. Normas respecto al Estudio Técnico. Normas respecto a la Administración y Organización. Normas para la Gestión de Calidad, Medioambiente y Salud Ocupacional. Normas respecto al Aspecto Financiero y Contable. Dichas normas, cobran un papel fundamental en el funcionamiento de la empresa para que el mismo se lleve a cabo bajo los términos establecidos por la Ley. MARCO JURÍDICO A. NORMAS RESPECTO AL MERCADO A.1 Condiciones generales de las fábricas y comercios de alimentos Según el C.A.A. en su Capítulo 2 “Condiciones Generales de las Fábricas y Comercios de Alimentos”, se destaca lo siguiente: A.1.1 Normas de carácter general Artículo 12 - (Res. MSyAS Nº 1020/81) "Con la denominación de Fábrica de Alimentos, se entiende el establecimiento que elabora alimentos. Con el nombre de Comercio de Alimentos, se entiende la casa de negocios con local y/o depósito propio o rentado a terceros, para almacenaje exclusivo de productos alimenticios, que reserva, fracciona, expende, importa o exporta los mismos con destino al consumo". Artículo 13 - (Res. MSyAS Nº 1020/81) "La instalación y funcionamiento de las Fábricas y Comercios de Alimentación serán autorizados por la autoridad sanitaria correspondiente al lugar donde se produzcan, elaboren, fraccionen, depositen, conserven o expendan. Cuando se trate de operaciones de importación y/o exportación de productos elaborados, las Fábricas o Comercios de Alimentos deberán registrarse ante la autoridad sanitaria nacional, con la documentación exigida para su habilitación a esos fines". Artículo 14 - El titular de la autorización deberá comunicar a dicha autoridad sanitaria todo acto que implique el traslado de la fábrica o comercio, cuando se realicen ampliaciones o cambios en las instalaciones o cuando se cambie el propietario, la firma comercial o se modifique el contrato social o la naturaleza de sus actividades. Igual obligación incumbe a sus sucesores a título universal o particular. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 355 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico Artículo 15 - Queda prohibido elaborar, fraccionar, manipular, tener en depósito o expender productos alimenticios fuera de los establecimientos habilitados a tales fines por la autoridad sanitaria correspondiente. Artículo 16 - El titular de la autorización debe proveer a: 1. Mantener el establecimiento en las condiciones determinadas en la autorización y en buenas condiciones de higiene. 2. Que los productos elaborados o puestos en circulación se ajusten a lo autorizado. 3. Que tenga documentado el origen y procedencia de los productos y materias primas utilizadas en la elaboración, el tipo de unidad de envase y marca, así como el fraccionamiento a que hubiesen sido sometidos para su expendio. 4. Que no se realicen procesos de elaboración sin la presencia del director técnico, cuando correspondiere. (Res. MSyAS Nº 1543/90 Art. 2°) Recomendar a la Industria Alimentaria que solicite asistencia técnica a profesionales especializados en todos los casos en que estime necesario, y de ser posible que considere la posibilidad de contar con un Director Técnico permanente. 5. Que el establecimiento cuente en forma permanente con los elementos destinados a la elaboración de los productos, contralor y conservación de los mismos. El titular del establecimiento es responsable también por el incumplimiento de toda otra obligación prevista en el presente Código. 1. Artículo 17 - El Director Técnico a que se refiere el Inc. 4 del Artículo 16 debe: 2. Practicar los ensayos y comprobaciones para determinar la aptitud de las materias primas que se utilicen, siendo responsable de su calidad y adecuación. 3. Ensayar los productos elaborados en sus aspectos físico, químico y microbiológico, siendo responsable que los mismos se ajusten a la composición declarada y autorizada. 4. Proveer a la adecuada conservación de las materias primas, aditivos y productos elaborados. A.2 Normas de los establecimientos en particular A.2.1 Normas de carácter general En los Artículos 18 al 23 del C.A.A. se establecen los lineamientos que debe seguir toda fábrica de alimentos instalada en la República Argentina; en él mencionan los requisitos que deben cumplir las instalaciones, el personal, las materias primas, etc.; tendientes a mantener la higiene y buenas prácticas de elaboración. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 356 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico A.2.2 Normas de carácter especial Según el Artículo 135, las Fábricas de vinagres o Vinagrerías cumplirán las normas de carácter general. A.3 Condiciones higiénico-sanitarias y BPM (Res. 587/97 MSyAS) Las exigencias del mercado internacional en lo referido a la calidad de los productos alimenticios pueden llegar a transformarse en barreras paraarancelarias para el comercio de alimentos. En tal sentido, todos los esfuerzos públicos y privados que se realicen para construir un sistema que garantice un piso cualitativo que logre el reconocimiento internacional, serán ampliamente retribuidos por los beneficios directos que esto tendrá sobre el crecimiento de nuestras exportaciones. La Res. 587/97 del Ministerio de Salud y Acción Social incorpora al Código Alimentario Argentino, entre otras, la resolución del Grupo Mercado Común del Sur (Res. 80/96 GMC) relativa a reglamentos técnicos sobre condiciones higiénico-sanitarias y de buenas prácticas de fabricación para establecimientos elaboradores/industrializadores de alimentos. Teniendo en vista: el Tratado de Asunción, el Protocolo de Ouro Preto, la Decisión Nº 4/91 del Consejo del Mercado Común, y la Recomendación Nº 32/96. Considerando: Que es necesario definir un marco normativo sobre Principios Generales de Higiene de los Alimentos; que para ello el Subgrupo de Trabajo Nº 3 (SGT-3) tomó como referencia el documento del Códex Alimentarius (Código Internacional Recomendado de Prácticas: Principios Generales de Higiene de los Alimentos, CAC/VOL. A, De. 2, 1985), así como otros documentos posteriores del Comité de Higiene de los Alimentos del Códex Alimentarius sobre este tema; que es necesario, primeramente, establecer las condiciones generales esenciales en los aspectos higiénico-sanitarios y de buenas prácticas de elaboración/industrialización de alimentos; que es imprescindible armonizar los procedimientos de inspección y control a los fines de complementar la presente resolución, para la aplicación de sistemas de habilitación de establecimientos elaboradores/industrializadores de alimentos. El Grupo Mercado Común, resuelve: Artículo 1 - Aprobar el Reglamento Técnico del MERCOSUR sobre las condiciones higiénico-sanitarias y de buenas prácticas de fabricación para establecimientos elaboradores/industrializadores de alimentos, que figura en el Anexo I, y forma parte de la presente Resolución. Artículo 2 - Incorporar el ítem 3 “Principios Generales Higiénico-Sanitarios de Materias Primas para Alimentos elaborados/industrializados”. Artículo 3 - Establecer que estos requisitos generales no exceptúan el cumplimiento de otros reglamentos específicos que deberán ser armonizados para aquellas actividades que se determine, según los criterios que acordaren los Estados-Partes. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 357 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico Artículo 4 - Encargar al SGT-3 --Reglamentos Técnicos-- que mantenga actualizado el presente Reglamento, en función de las normas tecnológicas y de los nuevos criterios internacionales en la materia. Artículo 5 - Los organismos competentes de los Estados-Partes adoptarán las medidas pertinentes para dar cumplimiento a lo anteriormente dispuesto. Artículo 6 - En función de lo establecido en la Resolución 91/93 del GMC, las autoridades competentes de los Estados-Partes encargadas de la implementación de la presente Resolución, serán: Argentina: Ministerio de Salud y Acción Social. Ministerio de Economía y Obras y Servicios Públicos; Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación; Instituto Argentino de Sanidad y Calidad Vegetal; Servicio Nacional de Sanidad Animal; Secretaría de Industria; Instituto Nacional de Vitivinicultura. Brasil: Ministerio de Salud. Ministerio de Agricultura y Abastecimiento. Paraguay: Ministerio de la Salud Pública y Bienestar Social. Ministerio de Ganadería y Agricultura. Ministerio de Industria y Comercio. Instituto Nacional de Tecnología y Normalización. Uruguay: Ministerio de Salud Pública. Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca. Ministerio de Industria, Energía y Minería. Laboratorio Tecnológico del Uruguay. Artículo 7 - La presente Resolución entrará en vigencia a partir del 01/01/97. A.4 Otras normativas Establecimientos A.4.1 Inscripción alimenticios de referidas al establecimientos Registro e de inscripción Productos de y productos La Disposición 1.146/99 de la “Administración Nacional de Medicamentos, Alimentos y Tecnología Médica (ANMAT)” modifica a la Disposición Nº 7.108/98, por la que se aprobaron nuevos requisitos de información y documentación para la inscripción de Productos Alimenticios y Suplementarios Dietarios y su instructivo, para su utilización a nivel nacional en el marco del Pacto Federal para la Fiscalización y Registro de Alimentos. A.4.2 Rotulación de alimentos envasados Por medio de la Resolución Conjunta 41/03 de la Secretaría de Políticas, Regulación y Relaciones Sanitarias (SPRyRS) y 345/03 de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación (SAGPyA), se incorpora al Código Alimentario Argentino la Resolución Grupo Mercado Común N° 21/ 2.002, "Reglamento Técnico Mercosur para Rotulación de Alimentos Envasados". En dicho reglamento quedan establecidos: - Ámbito de Aplicación. - Definiciones. - Principios Generales. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 358 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico Idioma. Información Obligatoria. Denominación de venta del alimento. Lista de ingredientes. Contenidos netos. Identificación del origen. Nombre o razón social y dirección del importador, para alimentos importados. Identificación del lote. Fecha de duración mínima. Preparación e instrucciones de uso del alimento, cuando corresponda. Presentación de la Información Obligatoria. Rotulación Facultativa. Presentación y Distribución de la Información Obligatoria. Casos Particulares. A.4.3 Rotulación nutricional de alimentos envasados La Resolución 46/03 del Grupo Mercado Común resolvió la aprobación del “Reglamento Técnico MERCOSUR sobre el Rotulado Nutricional de Alimentos Envasados”. En dicho reglamento se detallan: - Ámbito de Aplicación. - Definiciones. - Declaración del Valor Energético y Nutrientes. - Información de Declaración Obligatoria. - Información de Declaración Optativa. - Cálculo del Valor Energético y Nutrientes. - Presentación de Rótulo Nutricional - Tolerancias - Declaración de Propiedades Nutricionales (Información Nutricional Complementaria). - Disposiciones Generales. ANEXO A: - Valores Diarios de Referencia (VDR) de declaración obligatoria. - Valores de Ingesta Diaria Recomendada (IDR) de nutrientes de declaración voluntaria (Vitaminas y Minerales). ANEXO B: - Modelos de Rotulado Nutricional. A.4.4 Información nutricional complementaria Por medio de la Resolución Conjunta 40/04 de la Secretaría de Políticas, Regulación y Relaciones Sanitarias (SPRyRS) y 298/04 de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación (SAGPyA), se modificó en el Código Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 359 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico Alimentario Argentino el Artículo 235 quedando redactado de la siguiente forma: Artículo 235 quinto: "En los rótulos o anuncios de los alimentos y en todo mensaje (incluyendo marcas comerciales), que bajo cualquier forma de transmisión (oral o escrita, radial, televisiva, entre otras) sugiera o implique propiedades relacionadas con el contenido de nutrientes y/o valor energético, y/o proceso de elaboración, se permitirá la información nutricional complementaria (Declaración de propiedades nutricionales "CLAIMS") relacionada al contenido de nutrientes y/o valor energético de acuerdo a las condiciones establecidas en el presente artículo. Estas condiciones se aplicarán sin perjuicio de lo establecido en las normas generales para la rotulación de alimentos y en las disposiciones especiales que figuran en el Capítulo XVII del Código. A.4.5 Habilitación municipal Para poder funcionar, toda empresa elaboradora de alimentos deberá contar con la habilitación otorgada por la Municipalidad de la ciudad de San Francisco, la cual corrobora que se cumplen las normas de Establecimientos Industriales y Comerciales. La Secretaría de Salud, en la forma del departamento de bromatología, velará y controlará que se cumplan las normas de Elaboración y Expendio de Productos Alimenticios. Requisito previo para acceder al registro provincial y otros. A.4.6 Trámites ante el INAL o la ANMAT La “Administración Nacional de Medicamentos, Alimentos y Tecnología Médica (ANMAT)” ha delegado la inscripción de establecimientos y productos en las autoridades sanitarias provinciales y en el Gobierno Autónomo de la Ciudad de Buenos Aires. (Compromisos asumidos en el Pacto Federal para la Fiscalización y Registro de Alimentos, donde se establecieron las competencias propias de cada jurisdicción y del Gobierno Autónomo de la Ciudad de Buenos Aires). A.4.7 Tramitación de Registro Nacional de Establecimiento (RNE) Las autoridades sanitarias provinciales y el Gobierno Autónomo de la Ciudad de Buenos Aires son responsables de inscribir los Establecimientos para elaboración, almacenamiento, fraccionamiento, distribución y comercialización de productos. Dependiendo de la provincia, se otorga: - RNE (Registro Nacional de Establecimiento); el número de Registro de Establecimiento debe estar precedido por el Código geográfico, seguido por dígitos correlativos. - RPE (Registro Provincial de Establecimiento). Para tramitar el RNE, los datos que debe completar el solicitante ante el “Instituto Nacional de Alimentos (INAL)” son los siguientes: Del Titular Del Establecimiento: • Nombre y Apellido o Razón Social. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 360 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco • • • • • Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico Domicilio Legal (en caso de existir) N° de CUIT Representante Legal (en caso de existir) Apoderado (en caso de existir) N° de Inscripción ante la Dirección General de Aduanas Del Establecimiento: • Nombre • Domicilio Real • Actividad • Rubros a Habilitar • Productos indicativos • Director Técnico/Profesional Responsable (según lo exija el CAA). • Depósitos no localizados en la dirección del establecimiento. Documentación Requerida. • Constancia Municipal que el establecimiento puede funcionar en el lugar en que se instala. • Copia certificada del Estatuto o Contrato Social, Según corresponda de acuerdo a la Ley de Procedimiento Administrativo. • Acreditación de la personería del Representante Legal o Apoderado firmante de la presente solicitud (en caso de existir). • Constancia de acreditación del Director Técnico/Profesional responsable según requerimientos específicos del C.A.A. • Planos de la planta y cortes (incluyendo instalaciones sanitarias y ubicación del establecimiento) • Memoria descriptiva • Comprobante del N° de CUIT • Comprobante de la Inscripción ante la Dirección General de Aduanas • Comprobante de pago de arancel del presente trámite. A.4.8 Tramitación de Registro Nacional de Productos Alimenticios (RNPA) Las autoridades sanitarias provinciales y el Gobierno Autónomo de la Ciudad de Buenos Aires son también responsables de inscribir Productos tanto para tránsito provincial como federal, así como para su importación o exportación. La tramitación del RNPA se inicia con la presentación de un expediente en Mesa de Entradas de INAL, el cual estará conformado por un Formulario de RNPA, debidamente completado y firmado por el representante legal de la Empresa. Se deberá confeccionar un expediente por cada producto a registrar, entendiéndose como producto a aquel que posee una misma composición de ingredientes. Al formulario deberá adjuntarse: • Rótulos originales (3 por cada producto). Si un mismo producto se comercializa en distintas formas de presentación (ej.: envases de distintas Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 361 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico capacidades), o bien posee distinto diseño de envase, deberá adjuntarse 3 rótulos de cada una de las variantes. • Certificado Original de Libre Comercialización y Aptitud para Consumo Humano extendido por autoridad sanitaria del país de origen. El certificado deberá indicar: - Denominación del producto y el establecimiento elaborador. - Indicación clara de que el producto es de libre comercialización en el país de producción y que es apto para el consumo humano. - El certificado deberá estar legalizado por el Consulado argentino en el país de origen. - Deberá ser emitido con una antelación no mayor a 6 meses del momento en que se presenta la solicitud de RNPA. • Rótulo complementario. Es un proyecto de rótulo donde se detallarán en idioma español los siguientes datos: - Razón social del importador, CUIT, domicilio. - N° de RNE - N° de RNPA (con espacio en blanco para completar a futuro) - País de origen - Fabricante - Ingredientes - Tabla de información nutricional. • Protocolo de Análisis Físico Químico realizado en un laboratorio del fabricante o tercero. • Fotocopia del comprobante de inscripción ante DGA como importador exportador. Cada registro de RNPA abona en INAL un arancel. Una vez iniciado el expediente, el mismo es remitido al Departamento de Evaluación Técnica, quien analiza la presentación y confecciona el Registro en caso de considerar que la documentación e información presentada es correcta. La demora en la emisión de un RNPA es de 30 a 40 días. En caso que el Departamento de Evaluación Técnica requiera información o documentación adicional, se emitirá una “vista” que será enviada por Correo Postal al domicilio declarado en el Formulario de RNPA. Si la “vista” se completa conforme lo solicitado por el organismo, se emite el RNPA y se entrega el mismo al interesado. En el Capítulo 9 “Control de Calidad” se detallaron los análisis fisicoquímicos y microbiológicos que son necesarios hacer al producto para asegurar su inocuidad; para dicho análisis se mencionan los valores especificados, la frecuencia con que se realizan, las técnicas de análisis y la expresión de los resultados. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 362 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico B. NORMAS RESPECTO A LA LOCALIZACIÓN El Parque Industrial de la ciudad de San Francisco cuenta con un Reglamento General, el cual fue aprobado por el Directorio, Acta Nº 654, con fecha del 14 de Mayo de 2.002 y por la Asamblea General Extraordinaria Nº 10 con fecha del 20 de Diciembre de 2.002. Según la administración del propio establecimiento las condiciones pueden obtenerse desde su propia página web, el reglamento del mismo debe consultarse en la misma institución. A modo de resumen, se encuentran las condiciones para la radicación dentro del predio, siendo las mismas: B.1. Modo de adquisición de un terreno El interesado deberá presentar ante las oficinas del parque industrial una solicitud con diversos datos de la actividad a desarrollar, acompañado de un croquis de lo que se tiene proyectado construir y antecedentes de la empresa, de clientes y proveedores, el mismo es analizado por la Gerencia y el Directorio, quien determinará a prima fase los lugares disponibles que tiene el parque industrial para instalar dicha actividad y la autorización o no de la radicación correspondiente. B.2. Condiciones generales Planos de proyecto: presentación a los 60 días de firma del boleto debidamente aprobados. Puesta en Marcha: Tienen 2 años de firmado el boleto para la construcción del proyecto. Ubicación: en zona preestablecida. Edificación: según reglamenta Cap. 19 código edificación Municipalidad San Francisco, no podrá ser menor a un 20% de la superficie comprada y en general no mayor al 85% del mismo. B.3. Derechos y obligaciones generales de las empresas Posesión: al boleto. Escrituración a cargo del comprador, una vez hecho efectiva la puesta en marcha del proyecto. Deberá Abonar, por el sistema de Contribución por Mejoras, el costo de todas las obras de infraestructura que se realicen en el Parque, con posterioridad a la compra del lote. Abonar obligatoriamente los servicios públicos que se presten en el parque. Cuota Industrial: Se factura mensualmente $ 0,38 más IVA cada m2. Energía Eléctrica: El propietario del terreno debe instalar un cableado subterráneo desde el terreno hasta la subestación con el correspondiente tablero. El precio de la energía eléctrica dependerá de la categoría en la que se encuadre el socio en base al consumo y a la demanda solicitada, contando con una Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 363 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico bonificación en las tarifas respecto a empresas radicadas en la ciudad, lo que significa un ahorro importante en los costos de producción. El propietario de un terreno no podrá transferir ni ceder total o parcialmente, por cualquier título o forma jurídica su dominio o derechos sobre la parcela adquirida hasta tanto haya cumplimentado las obligaciones previstas, salvo casos excepcionales, debidamente acreditados, siempre que fuere necesario o conveniente para asegurar la continuidad del proyecto y/o el cumplimiento de los objetivos del Parque, previa autorización de la administración previo al pago de una multa por incumplimiento en el proyecto de radicación original. Penalidad del 50% de la “Tasa de intereses punitorios” de Banco Nación Argentina como interés por mora en el pago de cuotas. Penalidad, ante la mora en el pago de 2 cuotas consecutivas o 3 alternadas y a voluntad del Parque, pierde el crédito otorgado. Penalidad ante el no cumplimiento de las obligaciones de pago y/o puesta en marcha, y como condición resolutoria, pasados los treinta días del vencimiento, caduca el boleto y los importes abonados se los considerará como “seña” perdiendo el comprador todo derecho de reintegro. Por resolución del Directorio, el socio no podrá atrasarse en el pago de la energía eléctrica por más de 2 periodos, caso contrario se procederá al corte de energía eléctrica. El socio gozará de las bonificaciones otorgadas para cuota industrial o energía solo si se encuentra al día con todo tipo de deuda contraída con esta Administración. C. NORMAS RESPECTO A LA ADMINISTRACIÓN Y ORGANIZACIÓN C.1. Ley de contrato de trabajo El Régimen laboral argentino está regulado por las siguientes leyes: - Ley de Régimen Laboral (Nº 25.877). - Ley de Contrato de Trabajo (Nº 20.744). - Ley de Protección del Trabajo (Nº 24.013). - Ley de Riesgos de Trabajo (Nº 24.557). - Ley de Reforma Laboral (Nº 25.013). Por otra parte, existen Convenios Colectivos de Trabajo en los que se establecen acuerdos salariales y condiciones laborales para un sector productivo específico, o entre una empresa particular y el sindicato correspondiente. La Ley Nº 20744/74 “LEY DE CONTRATO DE TRABAJO” es la ley bajo la cual se rigen las relaciones laborales entre la Empresa y sus empleados. Dicha ley se estructura de la siguiente manera: Título I- Disposiciones generales Título II- Del contrato de trabajo en general Capítulos: 1- Del contrato y la relación de trabajo. 2- De los sujetos del contrato de trabajo. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 364 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco 345678- Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico De los requisitos esenciales y formas del contrato de trabajo. Del objeto del contrato de trabajo. De la forma del contrato de trabajo. De la forma y prueba del contrato de trabajo. De los derechos y deberes de las partes. De la formación profesional. Título III- De las modalidades del contrato de trabajo. Capítulos: 1- Principios generales. 2- Del contrato de trabajo a plazo fijo. 3- Del contrato de trabajo de temporada. 4- Del contrato de trabajo eventual. 5- Del contrato de trabajo de grupo o por equipo. Título IV- De la remuneración del trabajador. Capítulos: 1- Del sueldo o salario en general. 2- Del sueldo mínimo, vital y móvil. 3- Del sueldo anual complementario. 4- De la tutela y pago de la remuneración. Título V- De las vacaciones y otras licencias Capítulos: 1- Régimen general. 2- Régimen de licencias especiales. 3- Disposiciones comunes. Título VI- De los feriados obligatorios y días no laborales Título VII- Trabajo de mujeres Capítulos: 1- Disposiciones generales. 2- De la protección de la maternidad. 3- De la prohibición de despido por causa de matrimonio. 4- Del estado de excedencia. Título VIII- Del trabajo de los menores Capítulo: 1- Disposiciones generales. Título IX- De la duración del trabajo y descanso semanal Capítulos: 1- Jornada de trabajo. 2- Del descanso semanal. Título X- De la suspensión de ciertos efectos del contrato de trabajo Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 365 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico Capítulos: 1- De los accidentes y enfermedades inculpables. 2- Servicio militar y convocatorias especiales. 3- Del desempeño de cargos electivos. 4- Del desempeño de cargos electivos o representativos en asociaciones profesionales de trabajadores con personería gremial o en organismos o comisiones que requieren representación sindical. 5- De las suspensiones por causas económicas y disciplinarias. Título XI- De la transferencia del contrato de trabajo Título XII- De la extinción del contrato de trabajo Capítulos: 1- Del preaviso. 2- De la extinción de contrato de trabajo por renuncia del trabajador. 3- De la extinción del contrato de trabajo por voluntad recurrente de las partes. 4- De la extinción del contrato de trabajo por justa causa. 5- De la extinción del contrato de trabajo por fuerza mayor o por falta o disminución del trabajo. 6- De la extinción del contrato de trabajo por muerte del trabajador, 7- De la extinción del contrato de trabajo por muerte del empleador. 8- De la extinción del contrato de trabajo por vencimiento del plazo. 9- De la extinción del contrato de trabajo por quiebra o concurso del empleador. 10- De la extinción del contrato de trabajo por jubilación del trabajador. 11- De la extinción del contrato de trabajo por incapacidad o inhabilidad del trabajador. 12- Disposición común. Título XIII- De la prescripción y caducidad Título XIV- De los privilegios Capítulos: 1- De la preferencia de los créditos laborales. 2- De las clases de privilegios. Título XV- Disposiciones complementarias C.2. Sindicato y Escalas Salariales Los empleados de la industria alimentaria son representados sindicalmente por el “Sindicato de Trabajadores de Industria de Alimentación (STIA)”. La misma posee una escala salarial acordada que se detalla a continuación: Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 366 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico Figura 14.1: Escala salarial 2016-2017 para personal comprendido en Sindicato de Trabajadores de Industrias de la Alimentación Fuente: Sindicato de Trabajadores de Industrias de la Alimentación C.3. Convenio colectivo de trabajo La Ley Nº 20744/74 “LEY DE CONTRATO DE TRABAJO”, en su Capítulo II “Descripción de tareas. Agrupamiento por categorías del personal jornalizado, su categorización” permite definir: - Artículo 3: Operario: Es el trabajador que se emplea en tareas generales que no demandan especialidades ya categorizadas en el presente Convenio. Operario general: Es el trabajador sin oficio destinado a trabajos que requieran habilidad manual en su ejecución, o bien aquel que se encuentre ocupado en tareas auxiliares del medio oficial u oficial. Ejemplo: Operarios de bombas de trasvase entre los tanque de depósito y la mezcladora. Operario de transporte de envases terminados. Operario calificado: Son los que tienen a su cargo una tarea de responsabilidad en el proceso de elaboración y se encuentran en condiciones de asistir al medio oficial en sus tareas, pero no reemplazarlo en ella pudiendo en algunos casos desarrollar tareas de índole administrativas acorde con la función que desempeña. Ejemplo: Operador mezcladora. Operador llenadora de envases. Operador Filtro tangencial. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 367 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico Medio oficial: Es el trabajador que tiene a su cargo máquinas, procesos mecanizados o que aún no ha adquirido la competencia necesaria para ejecutar su tarea dentro de la especialidad con la eficiencia, precisión y conocimiento exigible al oficial, pero que está en condiciones eventualmente de reemplazarlo en caso necesario y con participación en tareas administrativas acorde con la función que desempeña. Ejemplo: Operador de Compresor de Aire. Operador de Generador de Oxígeno. Oficial: Es el trabajador que habiendo realizado el aprendizaje de un oficio determinado, lo ejecuta con precisión y desarrolla con eficiencia cualquier trabajo dentro de su especialidad y con participación en tareas administrativas acorde con la función que desempeña. Ejemplo: Operador de Caldera. Operador de CIP Oficial general: Es el oficial que posee mayores conocimientos y por tal motivo se encuentra en condiciones de desempeñarse, y realiza sus tareas en distintas etapas de los procesos de elaboración de una misma rama de las comprendidas en la presente Convención Colectiva de Trabajo y con participación en tareas administrativas acorde con la función que desempeña. Oficial calificado: Es aquel oficial que se encuentra, por sus conocimientos teórico-prácticos en condiciones de desempeñarse, y realiza sus tareas, en los diferentes procesos de elaboración de distintas ramas comprendidas en la presente Convención Colectiva de Trabajo, y con participación en tareas administrativas acordes con la función que desempeña. - Artículo 4: Operario calificado y/o auxiliar: Es el operario destinado a todas las tareas generales del sector, asistiendo cuando así lo requiera la empresa, al medio oficial o al oficial, participando en tareas administrativas afines a su labor, cuando sea necesario. Medio oficial general: Es el trabajador que se encuentra en condiciones de efectuar la tarea dentro de su especialidad, pero que aún no ha adquirido la competencia necesaria para ejecutarla con la eficiencia, precisión y conocimientos exigibles al oficial, pero que eventualmente, podrá reemplazarlo y con participación en tareas administrativas afines a su labor, cuando así se le requiera. Se encuentran incluidos en este grupo exclusivamente los medios oficiales mencionados en el punto de oficial de Oficios Generales. Oficial de oficios varios: Es el trabajador que habiendo realizado el aprendizaje de un oficio determinado, lo ejecuta con precisión y desarrolla con eficiencia cualquier trabajo dentro de su especialidad, con participación en tareas administrativas afines a su labor, cuando así se requiera. Se encuentran incluidos en este grupo los siguientes oficiales expresamente enunciados: pintor, carpintero, albañil, engrasador, aceitero, plomero y vidriero. Oficial de oficios generales: Es el trabajador que habiendo realizado el aprendizaje de un oficio determinado, lo ejecuta con precisión y desarrolla con eficiencia cualquier trabajo dentro de su especialidad, con participación en tareas administrativas afines a su labor, cuando así se le requiera. Se encuentra Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 368 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico incluido en este grupo los oficios expresamente enunciados: mecánico, electricista electrónico, operador de máquina herramienta, refrigeración y/o aire acondicionado, foguista con registro habilitante, herrero con tareas de soldadura implícitas en su oficio: soldador, cañista con tareas de soldadura o no implícitas en su oficio: guardia de sala de máquina. Oficial calificado: Es aquel que se encuentra capacitado por sus mayores conocimientos teóricos-prácticos para realizar las tareas propias de su especialidad con mayor rapidez, precisión y perfección que la exigible al oficial, realizándolas en forma autónoma e independiente, si así se le requiera. Accederán además a esta categoría aquellos oficiales de un oficio determinado que acrediten fehacientemente capacidad suficiente para realizar las tareas de otro u otros oficios con la misma solvencia y habilidad que el suyo específico, y que pueda realizarlas simultáneamente o no cada vez que se le solicite. Se entiende por oficios, los enumerados en el punto anterior (oficial de Oficios Generales). En todos los casos, el oficial calificado deberá dominar el uso de instrumentos de medición, e interpretar correcta y rápidamente planos y demás representaciones gráficas de máquinas, equipos y sistemas de automatización y control que las actividades requieran, y con participación en tareas administrativas cuando sea necesario. Quienes se encuentren encuadrados en esta categoría a la fecha de vigencia del presente Convenio, accederán automáticamente a la misma. - Artículo 5: Cadete – practicante: menores de administración. Categoría I: Es el empleado/a que efectúa trabajos que no requieren el ejercicio de criterio propio ni práctica previa. Ejemplo: tareas simples de administración, ayudantes, ordenanza y mucamos de administración. Categoría II: Es el empleado/a que realiza tareas que requieren práctica previa pero no criterio propio. Ejemplo: empleado/a, dactilógrafo, recepcionista, degustadora, repositor/a telefonista, fichero tipo cardex y archivo. Categoría III: Es el empleado/a que realiza tareas que requieren práctica y criterio propio. Ejemplo: promotor/a de ventas, facturistas, calculista, cuenta correntista, subauxiliar, balanceros, operador de telex, operador de terminales de video y ayudante de laboratorio. Categoría IV: Es el empleado/a que desempeña tareas de responsabilidad que requieren conocimientos teóricos-prácticos y generales de la organización de la oficina o sector de trabajo en que actúa. Ejemplo: auxiliar de enfermería, recibidores, despenseros, graboverificador/a, taquígrafo/a, redactores. Categoría V: Es el empleado/a definido en categoría IV con mayores conocimientos. Ejemplo: Pagador, auxiliar de laboratorio y/o control de calidad, auxiliar, supervisor de 2da. Categoría VI: Es el empleado/a que desempeña tareas de responsabilidad que requiere conocimientos teóricos-prácticos completos de la oficina o sector de Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 369 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico trabajo en que actúa. Pudiendo tomar determinaciones ante la eventual falta de superiores jerárquicos. - Artículo 6: Encargados/as: Son los operarios que tienen equipo de personal a su cargo, desempeñando funciones de control y que mediante la confección de planillas controlan el trabajo del personal a sus órdenes. C.4. Seguridad industrial y aseguradoras de riesgos de trabajo Los diferentes aspectos relacionados con la “Higiene y Seguridad en el Trabajo” se encuentran contemplados en la Ley Nº 19.587, mientras que a los “Riesgos de Trabajo” se refiere la Ley Nº 24.557. Mediante el Decreto Nº 1.694/09 de la Ley Nº 24.557, se incrementaron los montos de las prestaciones dinerarias y topes indemnizatorios por incapacidad o muerte, y se creó un Registro de Prestadores Médicos Asistenciales. Dicho decreto aprobado, en el año 2009, cuenta con los siguientes capítulos: - Capítulo I: Incremento de los Montos de las Prestaciones Dinerarias. - Capítulo II: Creación del Registro de Prestadores Médicos Asistenciales. - Capítulo III: Disposiciones sobre el Pago de Prestaciones Dinerarias. - Capítulo IV: Medidas Relativas a la Gestión y Cobertura de las Prestaciones del Sistema de Riesgos del Trabajo. - Capítulo V: Disposiciones Finales. D. NORMAS PARA LA GESTIÓN DE CALIDAD, MEDIOAMBIENTE Y SALUD OCUPACIONAL D.1 Normas para la gestión de la calidad Se ponen en práctica las normas de aseguramiento de la calidad especificadas en el capítulo 10 del presente proyecto: BPA, BPM y POES D.2 Normas para la gestión del medioambiente ISO 14.000: International Standarization Organization (Organización Internacional de Normalización). Hoy más que nunca, la gestión del medio ambiente es un tema crucial para el éxito de cualquier negocio. Para muchos la respuesta es un Sistema de Gestión Ambiental (SGA); es decir, un marco en el cual gestionar los impactos que se producen en el medio ambiente. Además de reducir un impacto negativo en el medio ambiente, un SGA puede reducir costes, mejorar la eficiencia y dar una ventaja competitiva a las empresas. La ISO 14.001 es una norma internacionalmente aceptada que expresa cómo establecer un Sistema de Gestión Ambiental de manera efectiva. La norma está diseñada para conseguir un equilibrio entre el mantenimiento de la rentabilidad y la reducción de los impactos en el medio ambiente y, con el apoyo de las organizaciones, es posible alcanzar ambos objetivos. La ISO 14.001 va enfocada a cualquier organización, Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 370 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico de cualquier tamaño o sector, que esté buscando una reducción de los impactos medioambientales y cumplir con la legislación en materia de medio ambiente. En la República Argentina, la Gestión del Medioambiente se rige según la Ley Nacional Nº 25.675 “Ley General del Ambiente”, la cual fue sancionada en el año 2002 y establece los presupuestos mínimos para el logro de una gestión sustentable y adecuada del ambiente, la preservación y protección de la diversidad biológica y la implementación del desarrollo sustentable. Dicha Ley se compone de: - Bien Jurídicamente Protegido. - Principios de la Política Ambiental. - Presupuesto Mínimo. - Competencia Judicial. - Instrumentos de la Política y la Gestión Ambiental. - Ordenamiento Ambiental. - Evaluación de Impacto Ambiental (EIA). - Educación Ambiental. - Información Ambiental. - Participación Ciudadana. - Segura Ambiental y Fondos de Restauración, - Sistema Federal Ambiental - Ratificación del Acuerdo Federal. - Autogestión. - Daño Ambiental. - Del Fondo de Compensación Ambiental. - ANEXO I: Acta Constitutiva del Consejo Federal de Medio Ambiente. - ANEXO II: Pacto Federal Ambiental. Además, existe una Ley Nacional Nº 24.051 de “Residuos Peligrosos”. Que regula la generación, manipulación, transporte, tratamiento y disposición final de dichos residuos. Además, la Ley Nacional Nº 24.216 trata sobre el “Protocolo del tratado antártico sobre la protección de medioambiente” y la Ley Nacional Nº 25.841 aprueba el “Acuerdo marco sobre el medioambiente del MERCOSUR, suscripto en Asunción”. D.3 Normas para la gestión de la seguridad y salud ocupacional OHSAS 18.000: Occupational Health and Safety Assessment Series (Estándares para la Evaluación de la Seguridad y Salud Ocupacional). Tras el éxito de la serie de normas ISO 9.000 para sistemas de gestión dela calidad, en 1.996 se comenzaron a publicar la serie de normas ISO 14.000 de gestión ambiental. Las normas OHSAS 18.000 son una serie de estándares voluntarios internacionales relacionados con la gestión de seguridad y salud ocupacional, toman como base para su elaboración las normas 8.800 de la British Standard. Participaron en su desarrollo las principales organizaciones Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 371 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico certificadoras del mundo, abarcando más de 15 países de Europa, Asia y América. Estas normas buscan a través de una gestión sistemática y estructurada asegurar el mejoramiento de la salud y seguridad en el lugar de trabajo. Las normas OHSAS 18.000 han sido diseñadas para ser compatibles con los estándares de gestión ISO 9.000 e ISO 14.000, relacionados con materias de Calidad y Medio Ambiente respectivamente. De este modo facilita la integración de los sistemas de gestión para la calidad, el medio ambiente, la salud ocupacional y la seguridad en las empresas. Estos sistemas comparten principios sistemáticos comunes de gestión basados, entre otros, en el mejoramiento continuo, el compromiso de toda la organización y en el cumplimiento de las normativas legales. La normativa OHSAS 18.000 no requiere de una certificación obligatoria, ésta es completamente voluntaria. Sin embargo, si la empresa optara por certificar su sistema de gestión de salud y seguridad ocupacional, debe estar en condiciones de demostrar objetivamente que ha cumplido con los requisitos especificados por esta norma. Así también, otorga validez y credibilidad a nivel internacional, el hecho de contratar a un tercero independiente que certifique la conformidad con lo establecido en la normativa. En Argentina, la normativa nacional que rige la Seguridad y Salud Ocupacional se basa en dos leyes: Ley Nº 19.587 “Higiene y Seguridad en el Trabajo” y Ley Nº 24.557 “Riesgos de Trabajo”; a ellas se hizo referencia en E.4 del presente capítulo. E. NORMAS RESPECTO AL ASPECTO FINANCIERO Y CONTABLE E.1 Medidas de política fiscal La política fiscal hace referencia a todos los impuestos y distintas obligaciones tributarias que tiene que enfrentar la empresa en el marco del gobierno nacional, provincial y municipal. El gobierno municipal de la ciudad de San Francisco, en pos al desarrollo industrial, aplicará políticas de Estado vinculadas a la radicación de empresas en el Parque Industrial de la ciudad. Por lo tanto, las potenciales empresas radicadas en el Parque, gozarán de los siguientes beneficios: - Impuesto a los ingresos brutos: Toda empresa radicada en el Parque Industrial gozará de la exención del impuesto a los ingresos brutos de la provincia. - Impuestos a los sellos: Exención del mismo. - Impuesto inmobiliario provincial: Todas las empresas radicadas en el predio gozan de exención de este impuesto provincial (Trámites a realizar por la empresa ante la provincia). Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 372 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - - Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico Tasa municipal de comercio e industria: A nivel municipal se halla exento de la tasa por comercio e industria (previo trámite efectuado por la empresa ante el municipio). Tasa construcción: Exenta. En todos los casos los beneficios se extienden por un plazo máximo de diez años. CONCLUSIÓN El cumplimiento de las leyes, es el principio sobre el que se basa el Estado de Derecho. Sin su cumplimiento, no existe la seguridad jurídica y por lo tanto nadie puede emprender una acción con seguridad en el resultado de la misma. Esto lleva a la corrupción y a la arbitrariedad que inciden directamente sobre la población. Por ello, es necesario que exista una tradición en la cultura política de los ciudadanos que les obligue a cumplir las leyes. La empresa escogerá en todo momento el respeto y cumplimiento de las normas correspondientes. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 373 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Marco Jurídico Página 374 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos SECCIÓN 4 ANALISIS ECONOMICO, FINANCIERO Y EVALUACION  INVERSION Y COSTOS  EVALUACION DEL PROYECTO Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 375 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos Página 376 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos OBJETIVOS  Analizar y detallar aquellas inversiones y costos que serán necesarias para llevar adelante el proyecto.  Evaluar la viabilidad del proyecto. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 377 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos Página 378 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos CAPITULO 15: INVERSIONES Y COSTOS - Introducción Presupuesto de inversión Costos Índice de inversiones y costos Conclusión Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 379 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos Página 380 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos INTRODUCCIÓN El capítulo presente tiene como objetivo definir y cuantificar las inversiones y los costos necesarios a afrontar en el momento de poner en marcha el proyecto. Para ello se detallarán todos los rubros que comprenden el presupuesto de inversión y todos los costos que implican la elaboración del producto. Se adjunta el Diagrama de Gantt, el cual establece cuáles serán los tiempos que se consumirán para la concreción de cada una de las etapas del proyecto. Los montos están expresados en miles de pesos argentinos. Cuando los presupuestos estuvieren en dólares, se utiliza la tasa de cambio oficial al mes de noviembre de 2016 para realizar la conversión, $ 15,60 = U$S 1. PRESUPUESTO DE INVERSIÓN La inversión comprende la adquisición de todos los activos fijos o tangibles (AF) y de los diferidos o intangibles (AD) necesarios para iniciar las operaciones de la empresa, con excepción del capital de trabajo. A. ACTIVOS FIJOS Se entiende por activo tangible (que se puede tocar) o fijo, los bienes propiedad de la empresa, como terrenos, edificios, maquinaria, equipo, mobiliario, vehículos de transporte, herramientas y otros. Se llama fijo, porque la empresa no puede desprenderse fácilmente de él sin que ello ocasione problemas a sus actividades productivas. A.1 Rubro I: Terrenos y Edificios El terreno donde será instalado el proyecto posee una superficie de 1.777,63 m2 (49,16 m x 36,16 m). De acuerdo a lo presupuestado por la administración de dicha entidad, el precio de los terrenos es de $ 450 el metro cuadrado. El valor de los terrenos está determinado por la incidencia de las obras de infraestructura más el valor de reposición de la tierra. El importe de los terrenos resulta simbólico a la hora de compararlo con precios de terrenos de más bajo costo de la ciudad. La idea es incentivar al empresario y ayudarlo en su etapa de radicación dentro del Parque Industrial. Entonces, el costo total del terreno asciende entonces a $799.931,52. De acuerdo a lo establecido en el Capítulo 11, el establecimiento estará realizado con ladrillos comunes. El costo de construcción industrial, según la Dirección General de Estadística y Censos de la Provincia de Córdoba correspondiente al período de Octubre de 2016, es de $ 10.009,20 el metro cuadrado. Esto incluye la mano de obra y los materiales necesarios hasta el Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 381 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos acabado final de la obra. En caso de obras edilicias, el valor de construcción por metro cuadrado asciende a $4.500,60. Tabla 15.1: Costo de terreno y construcción Superficie Costo Concepto 2 (m ) (miles de $) Terreno 1.777,63 799,93 Subtotal 799,93 Construcción Industrial Sala de fabricación de ácido acético 224,76 2.249,67 Laboratorio 28,08 281,05 Oficina de producción 34,32 343,51 Sala de almacenamiento de envases 12,00 120,11 Sala de almacenamiento de producto 40,83 408,67 elaborado Sala de almacenamiento de materia 10,08 100,89 prima Vestuario mujeres 8,00 80,07 Sanitarios mujeres 6,00 60,05 Filtro sanitario I - mujeres 6,00 60,05 Filtro sanitario II 8,00 80,07 Vestuario hombres 8,00 80,07 Sanitarios hombres 6,00 60,05 Filtro sanitario I – hombres 6,00 60,05 Subtotal 3.984,31 Construcción Edilicia Sala de reunión 30,00 135,02 Comedor 22,50 101,25 Sanitarios sector oficinas 4,50 20,25 Gerencia 10,12 45,54 Secretaría 10,12 45,54 Oficina de higiene y seguridad 10,12 45,54 Oficina de recursos humanos 10,12 45,54 Oficina de calidad 30,37 136,67 Enfermería, sala de primeros auxilios 6,75 30,37 Oficina de logística y compra-venta 10,12 45,54 Guardia 10,95 45,54 Baños 2,25 10,12 Sala de compresores 11,70 52,65 Sala de sistema CIP 17,30 77,85 Sala de calderas 19,84 89,28 Subtotal 890,16 Total 5.674,4 Por lo tanto, el gasto generado en miles por el rubro I es de $ 5.674,40. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 382 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos A.2 Rubro II: Equipos y Accesorios A continuación se indican los equipos necesarios para el proceso productivo (tanto principales como accesorios), acompañado por el precio suministrado por los proveedores tanto por vía electrónica cómo por vía telefónica. En los casos puntuales en los que no fue posible contar con la cotización directa de las empresas, el precio fue estimado haciendo uso de páginas web. La Tabla 15.2 refleja el detalle de cada uno de los equipos con sus respectivos costos. Tabla 15.2: Detalle de costo de equipos productivos y accesorios Costo Unitario Costo Equipo Cantidad (miles de $) (miles de $) Tanques de 2 220,00 440,00 almacenamiento de acero inoxidable Mezcladora de Líquidos 1 375,00 375,00 Acetificador 1 1.560,00 1.560,00 Tanque intermedio 1 1 70,00 70,00 Filtro tangencial 1 605,00 605,00 Tanque intermedio 2 1 70,00 70,00 Embotelladora 1 130,00 130,00 Enfriador 1 350,00 350,00 Caldera 1 1.050,00 1.050,00 Generador de Oxigeno 1 750,00 750,00 Compresor 1 120,00 120,00 Sistema CIP 1 350,00 350,00 Bombas centrífugas 6 9,00 54,00 Total 5.924,00 El monto total en miles de los equipos descriptos en la Tabla 15.2 es de $ 5.924,00. En este apartado, también se deben considerar los implementos que contribuyen a que la producción se lleve a cabo de forma eficiente, los mismos son detallados en la Tabla 15.3. Tabla 15.3: Implementos para producción. Concepto Cantidad Costo (miles de $) Envases plásticos 150 4,50 Se concluye, un gasto de $ 5.928,50 miles correspondiente a este rubro. A.3 Rubro III: Instalaciones Eléctricas y de Cañerías Dentro de los costos de cañerías, se incluyen los soportes, válvulas, accesorios, y demás elementos requeridos para el tendido de las mismas. Mientras que los costos de las instalaciones eléctricas se refieren a transformadores, tableros, iluminación, cableado, etc. La estimación del costo en ambos casos, se realiza en función de un factor de peso, correspondiente al 20% para el costo de instalaciones eléctricas y del Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 383 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos 10% para cañerías, los cuales están directamente relacionados con el costo total obtenido del apartado anterior es decir, el rubro II. Los resultados se resumen en las Tablas 15.4 y 15.5. Tabla 15.4: Costo de las Instalaciones Eléctricas Instalación Eléctrica Costo (miles de $) Rubro II 5.928,50 Factor 0,20 Total 1.185,7 Tabla 15.5: Costo de cañerías Costo (miles de $) Cañerías Rubro II 5.928,50 Factor 0,10 Total 592,85 El costo total en miles inherente al rubro III es de, $ 1.778,55. A.4 Rubro VII: Equipamiento de Oficinas, Muebles y Útiles A continuación, en la Tabla 15.6, se detallan los materiales necesarios para el correcto desempeño del personal administrativo y del equipo de oficina. Tabla 15.6 Equipamiento de oficinas, muebles y útiles Concepto Cantidad Costo (miles de $) Escritorios 7 7,00 Sillas 21 12,00 Computadoras 6 34,00 Impresoras 3 12,00 Teléfonos 10 2,00 Total 66,00 En este rubro, se incluirá también el equipamiento requerido por el personal, el cual se detalla en la Tabla 15.7. Tabla 15.7: Equipamiento para el personal Concepto Costo (miles de $) Elementos de cocina 13,00 Equipamiento de baños 4,00 Equipamiento vestuarios 6,00 Total 22,00 Es necesario también considerar las necesidades del laboratorio de la planta, el cual debe contar con los elementos detallados en la Tabla 15.8. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 384 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos Tabla 15.8: Equipamiento de laboratorio Concepto Cantidad Costo ($) Termómetro 2 350,00 pHímetro 2 1.570,00 Erlenmeyer 5 550,00 Probeta 5 750,00 Pipeta 10 700,00 Propipeta 10 700,00 Kit de bureta 2 850,00 Tubos de ensayo 30 120,00 Caja de Petri 30 120,00 Incubadora 1 950,00 Cámara de flujo laminar 1 58.000,00 Frízer 1 15.000,00 Balanza analítica 1 20.000,00 Reactivos 5.000,00 Accesorios descartables 3.500,00 Total 108.160,00 De lo detallado en las tablas pertinentes a este rubro, se concluye que el mismo tiene un costo en miles de $ 196,16. A.5 Rubro VIII: Rodados Como se indicó en el Capítulo 7 “Equipos Accesorios”, la planta contará con 2 apiladores hidráulicos para la elevación, apilamiento y movimiento de cargas y 2 carretillas hidráulicas. En la siguiente tabla se muestra el monto de la inversión correspondiente a la compra de los mismos. Se contara igualmente con un utilitario para el transporte exterior de materias primas y producto elaborado. El vehículo seleccionado es un Renault Master L1H1, que posee un volumen útil de 8m3. Tabla 15.9: Rodados Costo Unitario (miles de $) 50 20 563 Concepto Apilador Hidráulico Carretilla Hidráulica Utilitario Total Costo (miles de $) 100 40 563 703 A.6 Resumen de Activo Fijo La Tabla 15.10 resume los costos correspondientes a los rubros citados anteriormente. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 385 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos Tabla 15.10: Resumen de activos fijos Rubro Costo (miles de $) Terreno y edificios 5.674,40 Equipos y accesorios 5.928,50 Instalaciones eléctricas y de cañerías 1.778,55 Equipamiento de oficina, muebles y útiles 196,16 Rodados 703,00 Total 14.280,61 B. ACTIVOS DIFERIDOS Se entiende por activo intangible o diferido al conjunto de bienes propiedad de la empresa necesarios para su funcionamiento, y que incluyen, patentes de invención, marcas, diseños comerciales o industriales, nombres comerciales, asistencia técnica o transferencia de tecnología, gastos operativos, de instalación y puesta en marcha, contratos de servicios (luz, teléfono, agua, internet, corriente trifásica y servicios notariales), estudios que tiendan a mejorar en el presente o en el futuro el funcionamiento de la empresa, como estudios administrativos o de ingeniería, estudios de evaluación, capacitación del personal dentro y fuera de la empresa, etc. B.1 Rubro IV: Gastos de Organización En este rubro se incluyen los gastos del proyecto, los cuales se estiman como un 5% del total de los rubros I, II, III; y los gastos de constitución de la organización, estimados en un 3% del total de los rubros I, II y III. Tabla 15.11: Gastos de Organización Concepto Costo (miles de $) Gastos del Proyecto 669,07 Gastos de constitución 401,44 Total 1.070,51 B.2 Rubro V: Montaje El monto de las inversiones destinado a este rubro se estima a partir de un 5% sobre el total de los rubros I y II. Concepto Montaje Total Tabla 15.12: Costos de montaje Costo (miles de $) 580,14 580,14 B.3 Rubro VI: Gasto de Puesta en Marcha Se considera como costo de la puesta en marcha, el costo de la MP necesaria para un día de producción. La Tabla 15.13 resume la cantidad de MP necesaria, la cual surge del Capítulo 5 del presente Proyecto. Se considera $ Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 386 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos 27,80 por cada kg de alcohol etílico (dato proveído por revendedor de ATANOR vía consulta telefónica el día 01/11/2016), el precio del ácido acético se considerará de $ 39,50 por kilogramo (dato proveído por INDAQUIM SA por contacto telefónico el día 1/11/2016) y el precio de los bidones vacíos se obtuvo de consulta por internet dándose un valor promedio de $ 1,50 por cada uno. Materia Prima Alcohol etílico Ácido acético Bidones Plásticos Tabla 15.13: Gasto de puesta en marcha Cantidad Horas de Costo total (kg/d) producción ($) 237,79 6.610,56 112,95 16 4.461,52 80,00 120,00 Total 11.192,08 C. PRESUPUESTO TOTAL DE INVERSIÓN El presupuesto total de inversión se agrupa en activos fijos y activos diferidos, los cuales corresponden a todos los activos necesarios para operar la empresa desde los puntos de vista de producción, administración y ventas. A la suma de estos activos se le adiciona un 5% como medida de protección para el inversionista. A continuación se resume en la Tabla 15.14 el presupuesto total de inversión. Tabla 15.14: Presupuesto total de inversión Presupuesto Rubro (miles de $) I 5.674,40 II 5.928,50 Activos Fijos III 1.778,55 14.280,61 VII 196,16 VIII 703,00 IV 1.070,15 Activos Diferidos V 580,14 1.659,91 VI 9,62 Subtotal de inversión 15.940,52 Protección (%5) 797,03 Total de inversión 16.737,55 D. FINANCIAMIENTO DE LA INVERSIÓN Por política bancaria, actualmente los bancos financian hasta el 80% de los Proyectos de inversión de acuerdo a la viabilidad del Proyecto, el carácter de los socios y su desarrollo comercial y social, y además se tienen en cuenta las características del producto (si el mismo es vendible en el mercado interior y exterior). En este proyecto se utilizará una financiación del 20 % del monto total a invertir. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 387 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos De los $ 15.900,00 que se requieren de inversión fija y diferida, un 80% es absorbida por los dos socios que conforman la sociedad y el 20% restante es financiada a través de un crédito solicitado al Fondo Tecnológico Argentino (FONTAR), el cual otorga créditos a las empresas amortizables con garantía real (hipoteca o prenda), donde el producto planteado es reembolsado en 60 cuotas mensuales, bajo el método de amortización alemán (cuotas de amortización constantes). El plazo del crédito es a 60 meses, la financiación es en pesos, y la tasa fija nominal anual es del 9%. A esta tasa de interés se deberá agregar una inflación pronosticada promedio del 20%. La anualidad que se pagará se calcula como: 𝑖 (1 + 𝑖)5 ] 𝐴 = 𝑃𝑟 𝑥 [ (1 + 𝑖)5 − 1 Ecuación 15.1 Dónde: A: Anualidad (miles de $); Pr: Monto solicitado en el presente. I: Taza de interés; N: Cantidad de períodos o años necesarios para cubrir el préstamo. 𝐴 = (15.900.000 𝑥 0,20) 𝑥 ( 0,29 𝑥 (1+0,29)5 ) (1+0,29)5 − 1 = 1.240,00 La Tabla 15.15 detalla cómo se procede para el pago de la deuda. Tabla 15.15: Pago de la deuda Año 0 1 2 3 4 5 Interés I (miles de $) 0 872,32 765,69 628,14 450,70 221,81 Anualidad A (miles de $) 0 1.240,00 1.240,00 1.240,00 1.240,00 1.240,00 Pago de capital A-I (miles de $) 0 367,68 474,31 611,86 789,29 764,85 Deuda después del pago (miles de $) 3.008,00 2.640,32 2.166,01 1.554,15 764,85 0 E. CRONOGRAMA DE INVERSIONES Mediante un cronograma de trabajo se pueden estimar los tiempos en que se realizarán las inversiones y la adquisición del capital de trabajo. El Diagrama de Gantt permite organizar las diferentes actividades según un orden de prioridades, controlar el avance de dichas actividades y en caso de ser necesario, reprogramarlas. Al final del capítulo, se muestra el Diagrama de Gantt propuesto para la programación del presente Proyecto; en el cuál se ven las actividades a realizar y los plazos estimados para la realización de las mismas. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 388 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos F. DEPRECIACIONES Y AMORTIZACIONES El término depreciación tiene exactamente la misma connotación que amortización, pero el primero sólo se aplica al AF, ya que con el uso, estos bienes valen menos; es decir, se deprecian; en cambio, la amortización sólo se aplica a los AD, por lo tanto, amortización indica la cantidad de dinero que se ha recuperado de la inversión inicial con el paso de los años. Los cargos anuales se calculan en base a los porcentajes de depreciación permitidos por las leyes impositivas vigentes del gobierno argentino. Concepto Tabla 15.16 Amortizaciones y depreciaciones Valor % 1 2 3 4 5 (miles de $) Equipos y accesorios Equipamiento de oficina Rodados Construcción Activos diferidos Total VS* 5.924,00 10 592,4 592,4 592,4 592,4 592,4 2.962,00 196,16 10 19,62 19,62 19,62 19,62 19,62 98,10 140 20 28 28 28 28 28 0 4.874,47 8 389,96 389,96 389,96 389,96 389,96 2.924,91 1.656,71 10 165,67 165,67 165,67 165,67 165,67 828,35 1.195,65 1.195,65 1.195,65 1.195,65 1.195,65 6.813,36 12.791,34 *VS: Valor de Salvamento El valor de salvamento (VS) total de todos los activos se obtiene sumando al valor de salvamento hallado en la Tabla 15.16, la inversión del terreno (en miles de $). 𝑉𝑆 = $ 6.813,36 + $ 799,93 = $ 𝟕. 𝟔𝟏𝟑, 𝟐𝟗 COSTOS El análisis de los costos empresariales permite conocer qué, dónde, cuándo, en qué medida, el cómo y porqué sucedió, lo que posibilita una mejor administración del futuro. En otras palabras, el costo es el esfuerzo económico que se debe realizar para lograr un objetivo operativo (pago de salarios, compra de materiales, fabricación de un producto, obtención de fondos para la financiación, la administración de la empresa, entre otros). Tal como se menciona en el Capítulo 12, la planta operará en horario corrido desde las 06:00 horas de los días lunes hasta las 22:00 horas de los días viernes, abarcando 16 horas diarias de producción. Para los fines del cálculo de costos, se consideran 300 días de trabajo anual. Se realiza una producción anual de 790 t. A. COSTO DE PRODUCCIÓN (CP) Los costos de producción no son más que un reflejo de las determinaciones realizadas en el estudio técnico. Son el valor del conjunto de Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 389 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos bienes y esfuerzos en que se incurren para obtener un producto terminado en las condiciones necesarias para ser entregado al sector comercial. A.1 Materias primas El cálculo correspondiente al costo de las MP utilizadas para el proceso productivo es realizado a continuación por mes de funcionamiento. La Tabla 15.17, detalla las MP, el consumo diario, el costo unitario, el consumo anual y el costo total. Tabla 15.17: Costo anual de Materia Prima Consumo Costo Consumo Materia Consumo Costo total diario unitario anual Prima (kg/h) (miles de $) (kg/d) ($/kg) (kg) Alcohol 8,40 201,75 27,80 60.525,00 1.682,59 etílico Ácido 4,12 98,97 39,50 29.691,00 1.172,79 acético Total 2.855,38 Se concluye entonces un costo total anual de $3.855.380,00 con respecto a MP. A.2 Mano de obra directa (MOD) La MOD es la que interviene directamente en la transformación de la MP en un bien o producto terminado, y se caracteriza porque fácilmente puede asociarse al producto. Generalmente representa un costo importante en la producción, teniendo mayor incidencia en aquellos procesos poco automatizados. En la Tabla 12.1, correspondiente al Capítulo 12 de este proyecto, se puede ver la cantidad total de rubro de la empresa y quienes son los que constituyen la MOD. El cálculo del costo debido a MOD se realiza en función de las remuneraciones estipuladas por el Sindicato de Trabajadores de Industrias Alimentarias. Tabla 15.18: Costo anual de Mano de Obra Directa Sueldo Mensual Sueldo anual total Puesto Cantidad ($) (miles de $) Operarios 8 12.156,80 1.167,05 Auxiliar de Mantenimiento 1 12.156,80 145,88 Auxiliar de Control de 1 12.156,80 145,88 Calidad Personal de Limpieza 1 12.156,80 145,88 Total 1.604,69 El monto anual destinado al salario de la Mano de Obra es de $ 1.604.690,00. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 390 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos A.3 Mano de obra indirecta (MOI) Este apartado hace referencia a los costos de aquella mano de obra que hace soporte a la MOD, en lo que refiere a producción. Tabla 15.19: Costo anual de Mano de Obra Indirecta Sueldo Mensual Sueldo anual total Puesto Cantidad ($) (miles de $) Responsable de 2 30.419,24 730,06 Producción Responsable de 1 15.209,62 182,52 Mantenimiento Responsable de 1 15.209,62 182,52 Control de Calidad Responsable de Higiene y 1 15.209,62 182,52 Seguridad Jefe de 1 16.077,97 192,94 producción Total 1.470,56 El monto anual destinado al salario de la MOI, incluyendo las cargas sociales, es de $1.470.560,00. A.4 Gastos de fabricación A continuación se detallan los costos de los diferentes apartados que conforman los gastos de fabricación. A.4.1 Energía eléctrica El costo del kW-h para media tensión, con una demanda máxima superior a 300 kW en horario pico es de $ 0,58 por cada kW-h consumido. La siguiente tabla muestra el consumo anual de energía eléctrica y su costo, de acuerdo a lo calculado en el Capítulo 8. Concepto Fuerza Motriz Iluminación Tabla 15.20: Costo anual de electricidad Consumo diario Consumo anual Costo anual (kW/h) (kW/h) (miles de $) 284,32 78.472,32 45,52 273,96 75.612,96 43,86 Total 89,38 A.4.2 Combustible Se estima de acuerdo el cálculo de gas natural realizado en el Capítulo 8. El costo por metro cúbico es de $ 2,09. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 391 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos Tabla 15.21: Costo anual de gas natural Consumo diario Consumo anual Costo anual (m3/d) (m3) (miles de $) 43,30 12.990,0 27,15 Total 27,15 Concepto Gas natural A.4.3 Mantenimiento Este tipo de gasto se los puede clasificar en dos grupos, una de mantenimiento preventivo de los equipos de la planta y el otro de mantenimiento general de la planta. Para tal fin, se estima un 3% aplicable sobre los rubros I y II del presupuesto de inversión, el resultado del mismo es de $ 348.087,090. A.4.4 Agua En este apartado se considera el agua necesaria para el proceso productivo, la limpieza de las instalaciones y el consumo del personal. El costo de la misma es de $ 3,37 por metro cúbico. Solamente se contempla el agua potable para el cálculo del costo, la misma se suministra por red. Tabla 15.22: Consumo anual de agua Consumo diario Consumo anual Costo anual 3 3 (m /d) (m ) (miles de $) 31,76 9.528,00 32,11 Total 32,11 Concepto Agua potable A.4.5 Equipos para el personal La empresa proveerá a los empleados la indumentaria de trabajo correspondiente dos veces por año y los elementos de protección personal necesarios. Tabla 15.23: Costo anual de equipos para el personal Costo Concepto (miles de $) Indumentaria 25,00 Elementos de protección personal 20,00 Total 45,00 A.4.6 Refrigerio/almuerzo El personal contará con 45 min, en los cuales podrán almorzar o ingerir algún tipo de refrigerio. El costo de los mismos corre por parte del empleado. A.4.7 Seguros de equipos y construcciones Se estima para este apartado un 10% anual sobre costos de edificios, equipos e instalaciones de presupuesto de inversión (rubros I y II). El costo anual aproximado es de $ 1.160.290,00. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 392 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos A.4.8 Gastos de envase, embalaje y rotulación En el Capítulo 2 del presente Proyecto se encuentra el detalle de la elección del envase, el embalaje y la rotulación. En referencia a los costos, la siguiente Tabla 15.24 expone los mismos. Concepto Bidones Rótulos Tabla 15.24: Costo de envase y rotulación Consumo Costo Unitario Consumo Costo anual Diario ($) anual (miles de $) 80,00 1,50 22.080,00 33,12 160,00 0,50 44.160,00 22,08 Total 55,20 A.4.9 Servicios tercerizados Aquí se tienen en cuenta los costos ocasionados por los diferentes análisis que no son realizados en la empresa, tales como análisis microbiológicos, entre otros y las asesorías contratadas (Legal, MIP, Medicina laboral). Para tal finalidad, se estima un costo promedio anual de aproximadamente $ 90.000. A.4.10 Resumen de gastos de fabricación Tabla 15.25: Resumen de gastos de fabricación Concepto Costo anual (miles de $) Energía eléctrica 89,38 Combustible 27,15 Mantenimiento 348,09 Agua 32,11 Equipos para el personal 45,00 Refrigerio/almuerzo 0 Seguros de equipos y construcciones 1.160,29 Gastos de envase, embalaje y rotulación 55,20 Servicios tercerizados 90,00 Total 1.847,22 De la Tabla 15.25, se concluye entonces que los gastos correspondientes a la fabricación, se estiman en un total de $ 1.847.220,00. A.5 Amortización y depreciación Corresponde al total de la columna del año 1 de la Tabla 15.16, el cual es de $ 1.195.650,00. A.6 Gastos financieros Comprende el interés que se debe pagar como consecuencia de que la empresa es financiada con recursos que no son propios. Este valor corresponde al extraído de la suma de la primera columna de la Tabla 15.15, siendo igual a $ 2.938.660,00. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 393 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos A.7 Resumen de los costos de producción Tabla 15.26 Resumen de los costos de producción Costo anual Concepto (miles de $) Materias primas 2.855,38 Mano de obra directa 1.604,69 Mano de obra indirecta 1.470,56 Gastos de fabricación 1.847,22 Amortización y depreciación 1.195,65 Total 8.973,20 B. COSTO DE ADMINISTRACIÓN (CA) B.1 Personal Dentro de los gastos administrativos, se encuentran los salarios del personal administrativo y del gerente de la empresa. Puesto Director Gerente general Guardia Recepcionista Auxiliar Contable Jefe de Recursos Humanos Tabla 15.27 Costo personal administración Sueldo mensual Sueldo anual total Cantidad ($) (miles de $) 1 25.338,39 304,66 1 19.141,07 229,69 2 9.000,00 216,00 1 9.000,00 108,00 1 15.209,10 182,51 1 16.077,97 Total 192,94 1.233,80 B.2 Varios En este rubro se tienen en cuenta los gastos de oficina y la depreciación de los muebles y útiles, para tal fin de estima un 10% del valor del rubro denominado equipamientos de oficinas, muebles y útiles (rubro VII del proyecto de inversión). El costo anual de gastos varios es de $ 19.616,00. B.3 Resumen de costos administrativos Tabla 15.28 Costo administrativo Costo anual Concepto (miles de $) Personal 1.233,80 Varios 19,62 Total 1.253,42 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 394 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos C. COSTO DE VENTAS O COMERCIALIZACIÓN (CV) C.1 Personal Puesto Jefe de Compra-Venta Tabla 15.29 Costo del personal Sueldo mensual Sueldo anual total Cantidad ($) (miles de $) 1 16.077,97 192,94 Total 192,94 C.2 Publicidad El costo en éste rubro depende de la intensidad de la publicidad que se quiera realizar y a través de que medio (televisión, revistas, periódicos, radio). Para comenzar se decide optar por un nivel intermedio de publicidad y hacer uso de las redes sociales para reforzar la campaña publicitaria. Se considera como costo de venta a un 20% del gasto administrativo anual, es decir que anualmente se destina $ 250,68 en miles en publicidad. C.3 Resumen de costos de venta Tabla 15.30 Costo de venta Costo anual Concepto (miles de $) Personal 192,94 Publicidad 250,68 Total 443,62 D. COSTO TOTAL OPERATIVO (CTO) A continuación, mediante la suma de los costos antes calculados (CP, CA, CV), es posible conocer el costo total operativo anual que tiene la empresa. Tabla 15.31 Costo total operativo Costo anual Concepto (miles de $) CP 8.966,54 CA 1.253,42 CV 443,62 Total 10.663,58 COSTO UNITARIO Y RENTABILIDAD A. COSTO UNITARIO (CU) El costo unitario del producto se calcula en base al CTO y a la producción anual que realiza la empresa. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 395 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco 𝐶𝑈 = 𝐶𝑈 = Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos 𝐶𝑇𝑂 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 Ecuación 15.2 10.663.580,00 $ $ = 𝟏𝟑, 𝟓𝟏 789.300,00 𝑘𝑔 𝒌𝒈 Para la determinación del precio de venta unitario (PV), al CU se le adiciona un margen de ganancias, el cual por razones de competitividad (ser la única empresa nacional que lo produce) y precio en el mercado actual (basado en un 100% el valor de importación) será del 42%, resultando igualmente más barato que el encontrado en el mercado. 𝑃𝑉 = 𝐶𝑈 + (𝐶𝑈 𝑥 1) Ecuación 15.3 𝑃𝑉 = 13.51 + (13,51𝑥 0,42) = 𝟏𝟗, 𝟐𝟎 $⁄𝒌𝒈 B. RENTABILIDAD La rentabilidad relaciona el beneficio económico anual de la empresa con los recursos necesarios para obtener ese beneficio. El valor de este indicador puede calcularse a partir del beneficio anual y el capital propio, mediante la ecuación que se muestra a continuación. 𝑅𝑒𝑛𝑡𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝐵𝑒𝑛𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑥 100 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑝𝑖𝑜 Ecuación 15.4 En los siguientes apartados se procede a realizar los cálculos necesarios para hallar el beneficio anual y el capital propio, de manera tal de poder aplicar la ecuación anterior y así obtener el porcentaje de rentabilidad. B.1 Beneficio anual El beneficio anual es el resultado de la diferencia entre el precio de venta del producto y el costo unitario del mismo afectado por la producción. 𝐵𝑒𝑛𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 = (𝑃𝑉 − 𝐶𝑈) 𝑥 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 Ecuación 15.5 𝐵𝑒𝑛𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 = (19,20 − 13.51) $ 𝑘𝑔 𝑥 789.300,00 𝑘𝑔 𝑎ñ𝑜 𝐵𝑒𝑛𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 = 𝟒. 𝟒𝟗𝟏. 𝟏𝟏𝟕 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. $ 𝒂ñ𝒐 Página 396 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos B.2 Capital propio El capital propio surge de la diferencia entre el capital total y el capital de crédito. 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑝𝑖𝑜 = 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑟é𝑑𝑖𝑡𝑜 El capital total, surge de la suma entre el capital de inversión y el capital de trabajo. 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 + 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 El capital de inversión corresponde al subtotal de la inversión (Tabla 15.14) y es igual a $ 15.400.000,00 y el capital de trabajo es posible conocer mediante la siguiente ecuación. 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 = (𝑉 + 𝐼) + 𝐼𝑛 + 𝐶 𝑥 𝐶 Ecuación 15.6 Dónde: (V+I)= Dinero invertido a muy corto plazo con el fin de obtener efectivo para apoyar las operaciones de venta del producto. Se considera el equivalente a 45 días de costo de venta; In= Inventario, es el costo de almacenamiento de la MP para 30 días de producción. Se estima teniendo en cuenta el costo total de contar con la MP necesaria para producir durante 45 días; CxC= Cuentas por cobrar, se refiere a que inicialmente la empresa dará a crédito en la venta de sus primeros productos. Permiten calcular cuál es la inversión necesaria como consecuencia de vender a crédito, lo cual depende del período promedio de tiempo en que la empresa recuperará el capital. 𝑉+𝐼 = 𝐼𝑛 = 𝐶𝑥𝐶 = $ 443.620,00 𝑥 45 𝑑 = $ 65.043,00 300 𝑑 $ 2.855.380,00 𝑥 45 𝑑 = $2.481.921,50 300 𝑑 𝐶𝑇𝑂 $10.663.580,00 = = $ 888.631,67 12 12 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 = $(65.043,00 + 2.481.921,50 + 888.631,67) = $ 𝟑. 𝟒𝟑𝟓. 𝟓𝟗𝟔, 𝟏𝟕 Ahora, es posible calcular el capital total. 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = $ 3.435.596,17 + 3.008.000,00 = $ 𝟔. 𝟒𝟒𝟑. 𝟓𝟗𝟔, 𝟏𝟕 El valor del capital del crédito surge como consecuencia del monto solicitado a la entidad bancaria, y es igual a la anualidad del mismo es decir, $ 1.240.000,00. Por lo tanto, ahora es posible conocer la cifra correspondiente a capital propio. 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑖𝑜 = $ 6.443.596,17 − 1.240.000,00 = $ 5.203.596,17 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 397 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos B.3 Cálculo de la rentabilidad 𝑅𝑒𝑛𝑡𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 = 4.491.117,00 $⁄𝑎ñ𝑜 𝑥 100% = 90,91 % ≅ 𝟗𝟏 % $ 3.203.596,17 ÍNDICE DE INVERSIONES Y COSTOS A. DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EQUILIBRIO O PRODUCCIÓN MÍNIMA ECONÓMICA El análisis del punto de equilibro es una técnica útil para estudiar las relaciones entre los costos fijos, los costos variables y los beneficios. Si los costos de una empresa sólo fueran variables, no existiría problema para calcular el punto de equilibrio. El punto de equilibrio es el nivel de producción en el que los beneficios por ventas son exactamente iguales a la suma de los costos fijos y los variables. En primer lugar, es importante destacar que esta no es una técnica para evaluar la rentabilidad de una inversión, sino que sólo es una importante referencia a tomar en cuenta; además, tiene las siguientes desventajas: - Para su cálculo no se tiene en cuenta la inversión inicial que da origen a los beneficios proyectados, por lo que no es una herramienta de evaluación económica. - Es difícil delimitar con exactitud si ciertos costos se clasifican como fijos o como variables, y esto es muy importante, porque mientras los costos fijos sean menores, más rápido se alcanzará el punto de equilibrio. Por lo general, se entiende que los costos fijos son aquellos independientes del volumen de producción; aunque algunos costos, como salarios y gastos de oficina, pueden asignarse a ambas categorías. - Es flexible en el tiempo, esto es, el equilibrio se calcula con unos costos dados, pero si estos cambian, también lo hace el punto de equilibrio. Sin embargo, su utilidad general se debe a que es posible calcular con mucha facilidad el punto mínimo de producción al que debe operarse para no incurrir en pérdidas, sin que esto signifique que aunque haya ganancias éstas sean suficientes para hacer rentable el Proyecto. Los ingresos (P) se calculan suponiendo que se vende toda la producción anual (Q), sin considerar la inflación. A continuación, en la Tabla 15.32 se resumen los diferentes tipos de costos, tanto fijos como variables. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 398 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos Tabla 15.32: Costos fijos, variables y totales para la determinación del punto de equilibrio. Tipo de Subtotal Total Concepto costo (miles de $/t) (miles de $/t) Equipos para el 45,00 personal Seguros de equipos y 1.160,29 construcciones Amortización y 1.195,65 depreciación 3.008,00 Costos fijos Gastos financieros 9.159,77 Costos administrativos 1.398,56 Costos de ventas o 443,62 comercialización Mano de obra indirecta 1.470,56 Mantenimiento 348,09 Servicios tercerizados 90,00 Materia prima 2.855,38 Mano de obra directa 1.604,69 Energía eléctrica 89,38 Costos 4.656,94 Combustible 20,54 variables Agua 31,75 Gastos de envase, 55,20 embalaje y rotulación Costo total 13.816,71 Haciendo uso de la siguiente ecuación (ecuación 15.7) y mediante los datos extraídos de la Tabla 15.31 es posible hallar el punto de equilibrio del Proyecto. 𝐶𝐹 𝑄𝑒𝑞 = 𝑃𝑉 − 𝐶𝑉𝑢 Ecuación 15.7 Dónde: Qeq= Punto de equilibrio; CF= Costos fijos; PV= Precio de venta unitario del producto; CVU= Costo variable unitario del producto. 𝑄𝑒𝑞 = 9.159.770,00 $⁄𝑡 = 𝟒𝟕𝟕, 𝟐𝟐 𝒕 $⁄ 4.656.940,00 1000 𝑘𝑔 𝑡 )− (19,20 $⁄𝑘𝑔 𝑥 789,30 𝑡 1𝑡 De la ecuación anterior, es posible concluir, que la empresa debe asegurar una producción anual de 477,22 t para cubrir los costos totales de producción de dicho período. Por encima de este nivel de producción, la empresa obtiene ganancias. Una cantidad inferior, implica la necesidad de recurrir a fuentes externas para saldar los costos. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 399 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos B. DETERMINACIÓN DEL ESTADO DE RESULTADO PRO-FORMA Y DE LA TASA MÍNIMA ACEPTABLE DE RENDIMIENTO (TMAR) El estado de resultados pro-forma o proyectado es la base para calcular los Flujos Netos de Efectivo (FNE) con los cuales se realiza la evaluación económica. Se presentarán a continuación tres estados de resultados, para tal fin se considerará una producción constante a lo largo de 5 años y se evalúan diferentes situaciones. La TMAR (Tasa Mínima Aceptable de Rendimiento) sin inflación es la tasa de ganancia anual que solicita ganar el inversionista para llevar a cabo la instalación y operación de la empresa. Como no se considera inflación, la TMAR es la tasa decrecimiento real de la empresa por arriba de la inflación. Esta tasa también es conocida premio al riesgo, de forma que su valor debe reflejar el riesgo que corre el inversionista de no obtener las ganancias pronosticadas y que eventualmente la empresa quiebre. El valor que se le asigne depende básicamente de tres parámetros, de la estabilidad de la venta de productos similares, de la estabilidad o inestabilidad de las condiciones macroeconómicas del país y de las condiciones de competencia en el mercado. A mayor riesgo, mayor ganancia. Respecto a nuestra empresa, el riesgo que asume la inversión es intermedio, y se le asigna un premio al riesgo del 12% anual, lo cual equivale a la TMAR sin inflación. B.1 Estado de resultados sin inflación, sin financiamiento, y producción constante Este primer estado de resultados se forma de las cifras básicas obtenidas en el período cero, es decir, antes de realizar la inversión. Como la producción es constante, no se tiene en cuenta la inflación. Entonces la hipótesis es considerar que las cifras de los flujos netos de efectivo se repiten cada fin de año durante todo el horizonte de análisis del proyecto. Se considera un impuesto anual a las utilidades del 45%. Tabla 15.33 Estado de resultados sin inflación, sin financiamiento, y con producción constante Años 1 a 5 Concepto (miles de $) Producción: 789,30 t + ingreso 15.154,56 - Costo de producción 8.966,54 - Costo de administración 1.253,42 - Costo de ventas 443,62 = Utilidad antes de impuestos (UAI) 3.490,98 - Impuestos (45%) 1.570,94 = Utilidad después de impuestos 1.920,04 + Depreciación 1.195,65 =Flujo neto efectivo (FNE) 4.115,69 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 400 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos Al no considerar la inflación, la TMAR será el premio al riesgo de los inversionistas, considerado en un 15%. 𝑇𝑀𝐴𝑅 = 𝑖 + 𝑓 + 𝑖 𝑥 𝑓 Ecuación 15.8 Dónde: TMAR= Tasa mínima aceptable de rendimiento; i= Premio al riesgo (12 %); f= Inflación (0%). TMAR = (0,12 + 0,00 + (0,12x0,00) )x 100% = 𝟏𝟐% Se recuperará la inversión inicial de $15.400.000,00 entre el 3ro y 4to año. B.2 Estado de resultados con inflación, sin financiamiento, y producción constante Para la construcción de este segundo estado de resultados hay que considerar que las cifras investigadas sobre costos e ingresos realmente están determinadas en el período cero, es decir, antes de realizar la inversión. Si en realidad se instalara la planta, las ganancias, los costos y los flujos netos de efectivo, ya no serían los que se mostraron en la Tabla 15.33, si no que se verían afectados por la inflación. Por tal motivo, en la Tabla 15.34, aparece una columna llamada año cero, que corresponde a las mismas cifras de la tabla 15.33. Se considera una inflación anual promedio en los venideros 5 años de 20 % y un 45% de impuesto anual sobre las utilidades. Tabla 15.34 Estado de resultados con inflación, sin financiamiento y producción constante Concepto Producción (t) + Ingreso - Costo de producción - Costo de administración - Costo de ventas =Utilidad antes de los impuestos (UAI) - Impuestos (45%) =Utilidad después de los impuestos (UDI) + Depreciación =Flujo neto de efectivo (FNE) Año (miles de $) 2 3 789,30 789,30 21.822,57 26.187,08 12.911,82 15.494,18 0 789,30 15.154,56 8.966,54 1 789,30 18.185,47 10.759,85 4 789,30 31.424,50 18.593,92 5 789,30 37.709,39 22.311,62 1.253,42 1.504,10 1.804,92 2.165,91 2.599,09 3.118,91 443,62 532,34 638,81 766,57 919,89 1.103,87 3.490,98 5.389,18 6.467,02 7.760,42 9.311,60 11.174,99 1.570,94 2.425,13 2.910,16 3.492,19 4.190,22 5.028,74 1.920,04 2.964,05 3.556,86 4.268,23 5.121,38 6.146,24 1.195,65 1.434,78 1.721,74 2.066,08 2.479,30 2.975,16 4.115,69 4.398,83 5.278,60 6.334,31 7.600,68 9.121,40 Si los inversionistas deciden aportar todo el capital, es decir no recibir financiamiento, para una inflación anual del 20 %, la TMAR será la expresada en la ecuación siguiente: 𝑇𝑀𝐴𝑅𝑓 = 𝑖 + 𝑓 + 𝑖 𝑥 𝑓 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 401 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos 𝑇𝑀𝐴𝑅𝑓 = (0,12 + 0,20 + (0,20𝑥0,12) )𝑥 100% = 𝟑𝟒 % Se recuperará la inversión inicial entre el tercer y cuarto año. B.3 Estado de resultados con inflación, financiamiento, y producción constante En este tercer estado de resultados se considera el financiamiento del 20% del Proyecto de Inversión a pagar en 60 meses a una tasa nominal fija del 9% considerando la inflación. Para construir este estado de resultados, los datos de ingresos y costos deben considerar la inflación, ya que las cifras del préstamo también contienen inflación, es decir, deben ser congruentes en este sentido. Vale destacar que la tasa de interés del préstamo ya tiene incorporada la inflación. Tabla 15.35 Estado de resultados con inflación, financiamiento y producción constante Concepto Producción (t) + Ingreso - Costo de producción - Costo de administración - Costo de ventas - Costo financiero =Utilidad antes de los impuestos (UAI) - Impuestos (45%) =Utilidad después de los impuestos (UDI) + Depreciación - Pago de capital =Flujo neto de efectivo (FNE) Año (miles de $) 2 3 789,30 789,30 21.822,57 26.187,08 12.911,82 15.494,18 0 789,30 15.154,56 8.966,54 1 789,30 18.185,47 10.759,85 4 789,30 31.424,50 18.593,92 5 789,30 37.709,39 22.311,62 1.253,42 1.504,10 1.804,92 2.165,91 2.599,09 3.118,91 443,62 0 532,34 872,32 638,81 765,69 766,57 628,14 919,89 450,70 1.103,87 221,81 3.490,98 4.516,86 5.701,33 7.132,28 8.860,90 10.953,18 1.570,94 2.032,59 2.565,60 3.209,53 3.987,40 4.928,93 1.920,04 2.484,27 3.135,73 3.922,75 4.873,50 6.024,25 1.195,65 0 1.733,69 367,68 2.513,85 474,31 3.645,09 611,86 5.285,39 789,29 7.663,80 764,85 4.115,69 3.850,28 5.175,27 6.955,98 9.369,60 12.893,20 Para este tipo de situaciones, es necesario calcular la TMAR mixta, debido a que ahora se tiene una mezcla de dos capitales para realizar la inversión inicial; el capital de los accionistas, que tiene un 20% de inflación, y la institución financiera que tiene una tasa de interés del 9% anual. 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 − 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑟é𝑑𝑖𝑡𝑜 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑟é𝑑𝑖𝑡𝑜 𝑥 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟é𝑠 + ( 𝑇𝑀𝐴𝑅𝑀𝑖𝑥𝑡𝑎 = ⌊ ) 𝑥 𝑇𝑀𝐴𝑅𝑓 ⌋ 𝑥 100% 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 Ecuación 15.9 3.008.000,00 $12.392.000,00 − 3.008.000,00 𝑇𝑀𝐴𝑅𝑀𝑖𝑥𝑡𝑎 = ⌊ 𝑥 0,29 + ( ) 𝑥 0,38⌋ 𝑥 100% $ 12.392.000,00 $ 12.392.000,00 TMAR Mixta = 35,81 ≅ 𝟑𝟔% Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 402 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos El rendimiento mínimo que debe lograr la empresa para operar a los fines de cubrir el pago de los intereses es de aproximadamente 36%. Según los datos obtenidos, se recuperará la inversión inicial entre el segundo y el tercer año, siendo este modelo el más rápido para dicha necesidad. CONCLUSIÓN A lo largo del capítulo fueron detallados los costos, ingresos e inversiones necesarias para instalar una planta industrial de producción de ácido acético. También se ha determinado que el costo unitario del producto es de $13,51 por kilogramo, y su precio de venta es de $19,20 por kilogramo, valor más bajo que el encontrado en el mercado nacional. Por otro lado, se han realizado cálculos para la determinación de la rentabilidad, cuyo valor fue del 91%, con lo cual se puede decir que el proyecto resulta viable y atractivo económicamente. Además, según los casos analizados en cuanto a flujo neto de efectivo, la opción más apropiada resulta al recurrir a financiamiento en un escenario inflacionario. No obstante, en el próximo capítulo, haciendo uso de los indicadores aquí descriptos y calculados, será posible evaluar definitivamente la viabilidad del proyecto y su sustentabilidad a través del tiempo. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 403 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Inversiones y Costos Página 404 Inversión (miles de $) Rubro Concepto I Terreno y edificios 5.674,40 II Equipos y accesorios 5.928,50 III Instalaciones eléctricas y cañerías 1.778,55 IV Gastos de organización V Montaje VI Gasto de puesta en marcha VII Equipamiento de oficinas, muebles y útiles 196,16 VIII Rodados 703,00 1.070,15 580,14 9,62 Total Activos Fijos (AF) 13.717,61 Total Activos Diferidos (AD) Subtotal de la inversión AF + AD 5% Imprevistos Inversión Total AF + AD + 5% 1.659,91 15.377,52 768,88 16.146,40 UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma Controló Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Fecha Producción de Ácido acético por fermentación 10/03/2017 Escala Tabla de inversiones totales Lámina Nº 16 UTN Facultad Regional San Francisco PROYECTO Especialidad Ingeniería Química Realizó Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Firma Controló Ing. Qca. MSc. Susana Garnero. Fecha Producción de Ácido acético por fermentación 10/03/2017 Escala Plantilla de inversiones Lámina Nº 17 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Evaluación del Proyecto CAPITULO 16: EVALUACIÓN DEL PROYECTO - Introducción Métodos de evaluación económica Evaluación del proyecto Cálculo del precio mínimo Conclusión Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 409 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Evaluación del Proyecto Página 410 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Evaluación del Proyecto INTRODUCCIÓN En el presente capítulo se pretende determinar si el proyecto de instalación de una planta industrial para la producción de ácido acético, es económicamente viable a largo plazo. Se considera al estudio de evaluación económica como la parte final de toda secuencia de análisis de la factibilidad de un proyecto. Hasta este punto fue posible determinar la existencia de un mercado potencial atractivo, se determinaron el lugar óptimo para la localización del proyecto y el tamaño más adecuado para este, se definió el proceso de producción según los parámetros buscados, así como todos los costos en que se incurrirá en la etapa productiva; además, se calculó en el capítulo anterior, la inversión necesaria para llevar a cabo el proyecto. A fin de aumentar el grado de confianza en el proyecto, se proponen diferentes escenarios económicos, con sus consecuentes resultados financieros. El método deberá tener en cuenta el cambio de valor real del dinero a través del tiempo, marcado por los diferentes valores de inflación, impuestos y tasas correspondientes. MÉTODOS DE EVALUACIÓN ECONÓMICA A. VALOR PRESENTE NETO (VPN O VAN) El valor presente neto o valor actual neto es el valor monetario que resulta de restar la suma de flujos desconectados a la inversión inicial. En otras palabras, consiste en sumar los flujos desconectados en el presente y restar la inversión inicial que equivale a comparar todas las ganancias esperadas contra todos los desembolsos necesarios para producir esas ganancias, en términos de su valor equivalente en ese momento o tiempo cero. Es claro que para aceptar un proyecto, las ganancias deberán ser mayores que los desembolsos, lo cual dará como resultado que el VAN sea mayor que cero (VAN>0). Para calcular el VAN se utiliza el costo de capital o TMAR. Si la tasa de descuento o costo de capital (TMAR), aplicada en el cálculo del VAN fuera la tasa inflacionaria promedio pronosticada para los próximos cinco años, las ganancias de la empresa no sólo servirían para mantener el valor adquisitivo real que ésta tenía en el año cero, siempre y cuando se reinvirtieran todas las ganancias. Con un VAN igual a cero (VAN=0), no se aumenta el patrimonio de la empresa durante el horizonte de planeación estudiado, si el costo del capital o TMAR es igual al promedio de la inflación de ese período. Pero aunque VAN=0, habrá un aumento en el patrimonio de la empresa si la TMAR aplicada para calcularlo fuera superior a la tasa inflacionaria promedio para ese período. Por otro lado, si el VAN es mayor que cero (VAN>0), sin importar cuanto supere a cero ese valor, esto sólo implica una ganancia extra después de ganar la TMAR aplicada a lo largo del período considerado. Esto explica la gran importancia de seleccionar una TMAR adecuada. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 411 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Evaluación del Proyecto Si VAN es menor a cero (VAN<0), en este caso, se rechazaría el proyecto. La ecuación para calcular el VAN para el período de cinco años es: 𝑉𝐴𝑁 = −𝑃𝑖 + 𝐹𝑁𝐸1 𝐹𝑁𝐸2 𝐹𝑁𝐸3 𝐹𝑁𝐸4 𝐹𝑁𝐸5 + 𝑉𝑆 + + + + (1 + 𝑖𝑑 )1 (1 + 𝑖𝑑 )2 (1 + 𝑖𝑑 )3 (1 + 𝑖𝑑 )4 (1 + 𝑖𝑑 )5 Ecuación 16.1 Dónde: VAN= Valor actual neto; Pi= Inversión inicial; FNE= Flujo neto de efectivo correspondiente a cada año; VS= Valor de salvamento; 𝑖𝑑 = Tasa de descuento (equivalente a TMAR). B. TASA INTERNA DE RENDIMIENTO (TIR) Es la tasa de descuento por la cual el VPN es igual a cero. Esta tasa iguala la suma de los flujos desconectados a la inversión inicial. 𝑃𝑖 = 𝐹𝑁𝐸1 𝐹𝑁𝐸2 𝐹𝑁𝐸3 𝐹𝑁𝐸4 𝐹𝑁𝐸5 + 𝑉𝑆 + + + + 1 2 3 4 (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 )5 Ecuación 16.2 Dónde: Pi= Inversión inicial; FNE= Flujo neto de efectivo correspondiente a cada año; VS= Valor de salvamento; id= Tasa de descuento (equivalente a TIR) Se denomina tasa interna de rendimiento porque se supone que el dinero que se gana año a año se invierte en su totalidad en la empresa. Es una tasa generada en el interior de la empresa por medio de la reinversión. Como criterios de aceptación consiste en, si TIR es mayor que TMAR (TIR>TMAR), se acepta la inversión, debido a que el rendimiento de la empresa es mayor que el mínimo fijado como aceptable, es decir que la inversión es económicamente rentable. EVALUACIÓN DEL PROYECTO En este apartado, se hace uso de los estados de resultados calculados en el Capítulo 15 del presente Proyecto. - Caso 1: Sin inflación, sin financiamiento y producción constante. - Caso 2: Con inflación, sin financiamiento y producción constante. - Caso 3: Con inflación, con financiamiento y producción constante. A. Estado de resultados 1: cálculo de VAN y TIR Para realizar este cálculo se consideran los datos del estado de resultados con producción constante, sin inflación y sin financiamiento. Los datos son los siguientes (expresados en miles de $): - Inversión inicial: $ 15.940,00. - Flujo neto de efectivo (FNE): $ 4.115,69. - Valor de salvamento (VS) $ 6.813,36. Con los datos mencionados, se construye el siguiente diagrama de flujo: Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 412 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Evaluación del Proyecto Figura 16.1: Diagrama para la evaluación económica de resultados 1. Con una TMAR del 12%, el cálculo del VAN es (expresado en miles de $): 𝑉𝐴𝑁 = −𝑃𝑖 + 𝑉𝐴𝑁 = −15.940,00 + 𝐹𝑁𝐸2 𝐹𝑁𝐸3 𝐹𝑁𝐸4 𝐹𝑁𝐸5 + 𝑉𝑆 𝐹𝑁𝐸1 + + + + 2 3 4 1 (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 )5 (1 + 𝑖𝑑 ) 4.115,69 4.115,69 4.115,69 4.115,69 10.929,05 + + + + 1 2 3 4 (1 + 0,12) (1 + 0,12) (1 + 0,12) (1 + 0,12) (1 + 0,12)5 𝐕𝐀𝐍 = $ 𝟑. 𝟑𝟎𝟐, 𝟐𝟐 Haciendo el VAN=0, se calcula la TIR: 0 = −𝑃𝑖 + 𝐹𝑁𝐸1 𝐹𝑁𝐸2 𝐹𝑁𝐸3 𝐹𝑁𝐸4 𝐹𝑁𝐸5 + 𝑉𝑆 + + + + 1 2 3 4 (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 )5 15.940,00 = 4.115,69 4.115,69 4.115,69 4.115,69 10.929,05 + + + + 1 2 3 4 (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 )5 𝐓𝐈𝐑 = 𝒊𝒅 = 𝟏𝟗 % De los cálculos realizados, se decide la aceptar este proyecto bajo estas condiciones, debido a que el VAN es mayor a cero y además, el valor de la TIR es mayor al valor de la TMAR, lo cual refuerza esta decisión. B. ESTADO DE RESULTADOS 2: CÁLCULO DE VAN Y TIR De acuerdo a lo establecido en el Capítulo 15, los datos correspondientes a este estado de resultados son los siguientes (expresado en miles de $): Inversión inicial: $ 15.940,00. Flujos netos de efectivo (FNE): FNE1 = $ 4.398,83; FNE2= $ 5.278,60; FNE3= $ 6.334,31; FNE4= $ 7.600,68; FNE5= $ 9.121,40. Valor de salvamento= $ 6.813,36 x (1,20)5= 16.953,82 Inflación considerada, f= 20 % anual constante. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 413 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco - Producción de Ácido Acético por fermentación Evaluación del Proyecto TMARf = 34%. Con los datos mencionados, se construye el siguiente diagrama de flujo: Figura 16.2: Diagrama para la evaluación económica de resultados 2. 𝑉𝐴𝑁 = −15.940,00 + 15.940,00 = 4.398,83 5.278,60 6.334,31 7.600,68 26.075,22 + + + + (1 + 0,34)1 (1 + 0,34)2 (1 + 0,34)3 (1 + 0,34)4 (1 + 0,34)5 𝐕𝐀𝐍 = $ 𝟏. 𝟖𝟒𝟕, 𝟖𝟐 4.398,83 5.278,60 6.334,31 7.600,68 26.075,22 + + + + (1 + 𝑖𝑑 )5 (1 + 𝑖𝑑 )1 (1 + 𝑖𝑑 )2 (1 + 𝑖𝑑 )3 (1 + 𝑖𝑑 )4 𝐓𝐈𝐑 = 𝒊𝒅 = 𝟑𝟗% En resumen, para el caso económico 2, se obtuvo un VAN (en miles de $) de $ 1.847,82 y una TIR del 39%. Por lo tanto, se decide rechazar este proyecto bajo estas condiciones, debido a que el VAN es menor a cero y además, el valor de la TIR es menor al valor de la TMAR, lo cual refuerza esta decisión. C. ESTADO DE RESULTADOS 3: CÁLCULO DE VAN Y TIR De acuerdo a lo establecido en el Capítulo 15, los datos correspondientes a este estado de resultados son los siguientes (expresados en miles de $): Inversión inicial: $ 12.720,00 Flujos netos de efectivo (FNE): FNE1= $ 3.850,28; FNE2= $ 5.175,27; FNE3= $ 6.955,98; FNE4= $ 9.369,60; FNE5= $ 12.893,20. Valor de salvamento= $ 16.953,82. Inflación considerada, f= 20 % anual constante. TMARmixta= 36%. Con los datos arriba mencionados, se construye el siguiente diagrama de flujo: Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 414 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Evaluación del Proyecto Figura 16.3: Diagrama para la evaluación económica de resultados 3. 𝑉𝐴𝑁 = −12.720,00 + 12.720,00 = 3.850,28 5.175,27 6.955,98 9.369,60 29.847,02 + + + + 1 2 3 4 (1 + 0,36) (1 + 0,36) (1 + 0,36) (1 + 0,36) (1 + 0,36)5 𝑽𝑨𝑵 = $ 𝟓. 𝟏𝟓𝟔, 𝟒𝟏 3.850,28 5.175,27 6.955,98 9.369,60 29.847,02 + + + + 1 2 3 4 (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 ) (1 + 𝑖𝑑 )5 𝑻𝑰𝑹 = 𝒊𝒅 = 𝟓𝟏% Cómo conclusión, en este estudio se obtuvo un VAN (en miles de $) de $ 5.156,41 y una TIR del 51%. Por lo tanto, se decide la aceptación de este proyecto bajo estas condiciones, debido a que el VAN es mayor a cero y además, el valor de la TIR es mayor al valor de la TMAR, lo cual refuerza esta decisión. Cálculo de Precio Mínimo (PM) A fin de calcular el precio mínimo de venta en el cual se mantiene la rentabilidad del proyecto, debe usarse la siguiente ecuación: (1 + 𝑖𝑑 )5 − 1 𝑉𝑆 𝐼𝑛𝑣° = 𝐹𝑁𝐸𝑚𝑖𝑛 ( + ) 5 (1 + 𝑖𝑑 )5 𝑖𝑑 (1 + 𝑖𝑑 ) Ecuación 16.3 Dónde: Inv°= inversión inicial (según cálculo de inversiones); FNE mín= flujo neto efectivo; 𝑖𝑑 = Tasa de descuento (igual a TMAR inicial); VS= valor de salvamento total (según tabla de depreciaciones). (1 + 0,12)5 − 1 6.813,36 + ) 15.400,00 = 𝐹𝑁𝐸𝑚𝑖𝑛 ( 5 (1 + 0,12)5 0,12(1 + 0,12) 𝐹𝑁𝐸𝑚𝑖𝑛 = 𝟑. 𝟗𝟕𝟗, 𝟔𝟓 A fin de obtener el ingreso necesario, debe simularse un estudio de FNE con producción constante, sin inflación y sin financiamiento. Poniendo cómo necesario el FNE obtenido. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 415 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Evaluación del Proyecto Tabla 16.1: Cálculo de FNE para PM Años 1 a 5 Concepto (miles de $) Producción: 789,30 t + ingreso X - Costo de producción (CP) 8.966,54 - Costo de administración (CA) 1.253,42 - Costo de ventas (CV) 443,62 - Utilidad gravable (UG) = Utilidad antes de impuestos (UAI) 3.490,98 - Impuestos (45%) 1.570,94 = Utilidad después de impuestos 1.920,04 + Depreciación (D) 1.195,65 =Flujo neto efectivo (FNE) 3.979,65 El cálculo de utilidad gravable (UG) se considera cómo: 𝑈𝐺 = 𝑈𝐺 = (𝐹𝑁𝐸𝑚𝑖𝑛 − 𝐷) (1 − 0,45) Ecuación 16.3 (3.979,65−1.195,65) (1−0,45) = 𝟒. 𝟎𝟔𝟏, 𝟖𝟐 De la tabla 16.2, debemos entonces despejar el valor X, el cuál proviene de: 𝑋 = 𝐶𝑃 + 𝐶𝐴 + 𝐶𝑉 + 𝑈𝐺 𝑋 = 8.966,54 + 1.253,42 + 443,62 + 4.061,82 = 𝟏𝟒. 𝟕𝟐𝟓, 𝟒𝟎 De la ecuación para el cálculo de precio de venta podemos reemplazar por el monto deseado de ingreso y así obtener el precio de venta. 𝑃𝑉 = 𝐼𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑜 = 𝑃𝑉 𝑥 𝐾𝑔 14.725.400,00 $ = 𝟏𝟖, 𝟔𝟔 $⁄𝐾𝑔 789.300,00 𝑘𝑔 Por lo tanto, cómo conclusión el precio mínimo es de 18,66 $/Kg, frente a 19,20 $/Kg del precio de venta, lo que resulta en un precio 0,54 $/kg más barato. CONCLUSIÓN Luego de haber recopilado los datos y de haber realizado el análisis económico y la evaluación económica, se llega a la conclusión que el proyecto presentado resulta rentable siempre y cuanto se realice mediante la toma de préstamos financieros. Al momento de aceptar o rechazar el proyecto se tuvieron en cuenta los índices de evaluación económica, VPN y TIR. La inversión presentó Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 416 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Evaluación del Proyecto una rentabilidad económica (del 91 %) aceptable para los cuatro casos analizados ya que VAN>0 y la TIR>TMAR. Además se ha calculado el precio mínimo de venta, el cual es de 19,20 $/Kg, el cual es menor al precio de venta calculado en el capítulo anterior. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 417 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Evaluación del Proyecto Página 418 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Epílogo EPÍLOGO Durante este trabajo se utilizaron los conceptos que fueron adquiridos a lo largo de toda la carrera, y otros que fueron necesarios incorporarse a lo largo de la realización del mismo; aplicados en el desarrollo de los distintos puntos del mismo y evaluado según la cátedra de Integración V. La producción de ácido acético no es un proceso simple e incluye diferentes equipos, materias primas y parámetros, para obtener un producto uniforme y que tenga las características óptimas para cumplimentar con las normativas actuales y las expectativas de los compradores. En el ámbito económico, de inversión y de mercado, se destaca que si bien la inversión necesaria para comenzar con el proyecto es alta y el margen necesario para obtener rentabilidad económica es mayor al normal, el proyecto resulta rentable, viable y posible, en los escenarios calculados. A futuro, el estudio de mercado demuestra una evolución creciente para este producto, sobre todo en vistas de reemplazar la importación actual, por lo que la proyección es favorable y el proyecto se torna atractivo. Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 419 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Producción de Ácido Acético por fermentación Epílogo Página 419 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Bibliografía BIBLIOGRAFÍA REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS - Asociación Electrotécnica Argentina (Resolución N° 207/95). - Administración Nacional de Medicamentos, Alimentos y Tecnología Médica (ANMAT). - Bacca Urbina, G. “Evaluación de proyectos”. Cuarta edición. México. Editorial Mc Graw Hill. 383 p. - Bacca Urbina, G. “Fundamentos de ingeniería económica”. Segunda edición. México. Editorial Mc Graw Hill. 604 p. - BELITZ, H.D.; GROSCH, W. “Química de los alimentos”. Segunda edición. Zaragoza. Editorial Acribia. 1136 p. - Código Alimentario Argentino. Artículo 982. Artículo 1109 - (Resolución Conjunta SPReI y SAGPyA N° 86/2008 y N° 339/2008). 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Editorial Mc Graw Hill. 1189 p. - Norma AOAC (Comunidad Analítica Internacional) método oficial N° 991.14 y 997.02. - Normas IRAM 10.005 y 2302. - Norma Mexicana sobre alimentos y bebidas NMX-V-013-S-1980 y NMX-AA-072SCFI-2001. - Organización Internacional de Normalización “International Standarization Organization” ISO 9000 y 9001:2008. ISO 17025:2005. ISO/IEC 17025:2005. Guía ISO 34:2009. ISO 14.001. - Paul D. Cotter and Colin Hill, “Surviving the Acid Test: Responses of GramPositive Bacteria to Low pH”, National Center for Biotechnology Information Microbiology Molecular Biology Revue. Estados Unidos. 2003. - Principios Generales de Higiene de los Alimentos, CAC/VOL. 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Página 423 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Bibliografía - www.celeromics.com - www.constantinisa.com - www.compesoreszebra.com - www.directindustry.es - www.edelflex.com - www.eicsa.com - www.emaresa.cl - www.exportapymes.com - www.frings.com - www.frusso.com - www.gea.com.ar - www.gregoruttisa.com.ar - www.hbtorletti.com.ar - www.hindawi.com - www.indec.gov.ar - www.igaingenieria.com - www.ipa.org.ar - www.iprocomsa.com - www.kaeser.com - www.kruptos.com - www.mecon.gov.ar - www.medicalexpo.es - www.merckmillipore.com - www.norese.com - www.osram-latam.com - www.parkertransair.com - www.parqueindustrialsanfrancisco.com - www.parques.industria.gob.ar - www.preciolandia.com - www.quimiNet.com - www.sanfranciscodigital.com.ar - www.system.netsuite.com - www.thelabrat.com - www.tradefin.com.ar - www.uco.es - www.wikipedia.es - www.3m.com.ar Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 424 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice de Figuras INDICE DE FIGURAS Fig. 1.1 Oferta nacional pesimista y optimista proyectada………………………………….31 Fig 1.2 Importaciones pesimista y optimista proyectada…………………………………….33 Fig 1.3 Oferta total pesimista y optimista proyectada…………………………………………34 Fig 1.4 Demanda pesimista y optimista proyectada…………………………………………….36 Fig 1.5 Demanda potencial insatisfecha pesimista y optimista……………………………37 Fig 2.1 Esquema metabolización de alcohol…………………………………………………………48 Fig 2.2 Estructura química del ácido acético…………………………………………………………50 Fig 2.3 Diamante de materiales peligrosos………………………………………………………….52 Fig 2.4 Barril base rectangular de polietileno, capacidad 20 kg………………………….54 Fig 2.5 Rótulo de envase……………………………………………………………………………………….55 Fig 2.6 Símbolo de grado de reciclaje…………………………………………………………………..55 Fig 3.1 Mapa de los agrupamientos industriales en la prov de Bs.As….……………..64 Fig 3.2 Mapa distribución porcentual de terreno destinado para la instalación industrial en la provincia de Córdoba……………………………………………………………………65 Fig 3.3 Parques y áreas industriales actuales y propuesto en la provincia de Santa Fe año 2015…………………………………………………………………………………………………67 Fig 3.4 Localización final de la empresa en Argentina…………………………………………70 Fig 3.5 Localización final de la empresa dentro del Parque Industrial San Francisco…………………………………………………………………………………………………………………70 Fig 4.1 Reactor sumergido con intercambiador interno……………………………………….85 Fig 5.1 Esquema del balance de masa global……………………………………………………….95 Fig 5.2 Esquema de mezclado de materia primas………………………………..……………..97 Fig 5.3 Balance de masa de la primera etapa de laboratorio………………………………98 Fig 5.4 Balance de masa de la segunda etapa de laboratorio…………………………...99 Fig 5.5 Balance de masa de productos en el reactor…………………………………………101 Fig 5.6 Esquema de filtrado simplificado…………………………………………………………..103 Fig 6.1 Tanques de acero inoxidable marca FRUSSO………………………………………110 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 425 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice de Figuras Fig 6.2 Esquema de mezclador estándar……………………………………………………………113 Fig 6.3 Diagrama de proporciones de mezclador………………………………………………114 Fig 6.4 Curvas de operación de distintos agitadores con Número de Reynolds elevados……………………………………………………………………………………………………………….115 Fig 6.5 Mezclador tipo batch marca IKA…………………………………………………………….117 Fig 6.6 Esquema de un reactor estándar……………………………………………………………120 Fig 6.7 Curva de crecimiento bacteriano general……………………………………………….121 Fig 6.8 Acetificador estándar FRIGNS con conexiones pertinentes…………………..126 Fig 6.9 Equipos de prueba de laboratorio para ajustes de procesos…………………127 Fig 6.10 Tanque de acero inoxidable marca FRUSSO………………………………………130 Fig 6.11 Bombas impulsoras IOWARA……………………………………………………………….131 Fig 6.12 Comparación entre filtración estática y tangencial……………………………..132 Fig 6.13 Sistema de filtración Mobiys Flex Ready………………………………………………137 Fig 6.14 Casetes Pelicon 3 de MERCK…………………………………………………………………137 Fig 6.15 Tanque de acero inoxidable marca FRUSSO………………………………………..141 Fig 6.16 Bombas impulsoras marca IOWARA…………………………………………………….142 Fig 6.17 Llenadora de líquidos neumática………………………………………………………..142 Fig 6.18 Detalle de pico de llenado con PLC de control……………………………………143 Fig 7.1 Generador de oxígeno marca IGA………………………………………………………….148 Fig 7.2 Características del generador de oxígeno……………………………………………..149 Fig 7.3 Tanque de almacenamiento de aire………………………………………………………150 Fig 7.4 Compresor modular a tornillo marca ZEBRA…………………………………………152 Fig 7.5 Lavado y sanitización CIP……………………………………………………………………….153 Fig 7.6 Esquema de planta CIP…………………………………………………………………………..153 Fig 7.7 Sistema de limpieza CIP modular desplazable……………………………………..157 Fig 7.8 Ciclo de Carnot………………………………………………………………………………………..158 Fig 7.9 Chiller marca GEA……………………………………………………………………………………161 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 426 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice de Figuras Fig 7.10 Zorra hidráulica modelo Z3000…………………………………………………………...161 Fig 7.11 Apilador hidráulico manual……………………………………………………………………162 Fig 8.1 Red de aire comprimido típica………………………………………………………………..168 Fig 8.2 Diámetro de la cañería en función del caudal máximo y la longitud.....173 Fig 8.3 Compresor KAESER ASD60…………………………………………………………………….174 Fig 8.4 Tanque de almacenamiento de aire comprimido……………………………………175 Fig 8.5 Balance de calor para enfriador……………………………………………………………..181 Fig 8.6 Ablandador de agua BWA modelo ESD 525……………………………………………186 Fig 8.7 Tanques de almacenamiento FRUSSO……………………………………………………188 Fig 8.8 Modelos y capacidades de calderas………….…………………………………………..191 Fig 8.9 Dimensiones de la caldera………………………………………………………………….....191 Fig 8.10 Lámpara Lumilux OSRAM……………………………………………………………………..202 Fig 8.11 Lámpara Diadem OSRAM………………………………………………………………………202 Fig 8.12 Lámpara Powerball OSRAM……………………………………………………………………202 Fig 8.13 Lámpara Haloline OSRAM……………………………………………………………………..205 Fig 9.1 Esquema de la destilación……………………………………………………………………….231 Fig 9.2 Tabla de corrección de la alcoholimetría respecto a la temperatura…….232 Fig 9.3 Esquema de un cromatógrafo de gases………………………………………………..235 Fig 9.4 Placa pretrifilm de recuento total…………………………………………………………..244 Fig 9.5 Contador de colonias tipo Quebec………………………………………………………….245 Fig 9.6 Recuento de levaduras y hongos en la placa pretrifilm 3M………………..246 Fig 9.7 Cámara de Neubauer………………………………………………………………………………249 Fig 9.8 Cambios en la concentración de ácido acético durante la fermentación………………………………………………………………………………………………………..258 Fig 9.9 Variación tipo del pH durante la fermentación acética………………………….259 Fig 10.1 Características de agua apta para consumo humano………………………..267 Fig 10.2 Características de agua apta para consumo humano………………………..268 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 427 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice de Figuras Fig 10.3 Sistema de ventilación por depresión………………………………………………….269 Fig 10.4 Casco de seguridad………………………………………………………………………………276 Fig 10.5 Calzado de seguridad marca OMBU…………………………………………………….276 Fig 10.6 Antiparra de seguridad 16645 Lexa Splash clara para salpicaduras 3M…………………………………………………………………………………………………………………………277 Fig 10.7 Protección auditiva pasiva…………………………………………………………………..277 Fig 10.8 Guantes de protección de cloropreno………………………………………………..278 Fig 10.9 Máscara de protección respiratoria……………………………………………………..278 Fig 10.10 Diagrama de flujo del proceso…………………………………………………………..288 Fig 10.11 Diagrama de toma de decisiones APCC…………………………………………….290 Fig 10.12 Diagrama de flujo del proceso agregado de PCC…………………………….294 Fig 14.1 Escala salarial 2016-2017 para personal comprendido en Sindicato de Trabajadores de Industrias de la Alimentación…………………………………………………367 Fig 16.1 Diagrama para la evaluación económica del resultado 1……………………413 Fig 16.2 Diagrama para la evaluación económica del resultado 2…………………….414 Fig 16.3 Diagrama para la evaluación económica del resultado 3……………………415 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 428 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice de tablas INDICE DE TABLAS Tabla 1.1 Oferta nacional de ácido acético……………………………………………………………30 Tabla 1.2 Oferta nacional proyectada de ácido acético……………………………………….31 Tabla 1.3 Importación de ácido acético………………………………………………………………..32 Tabla 1.4 Importación proyectada en toneladas de ácido acético………………………33 Tabla 1.5 Oferta total proyectada en toneladas de ácido acético………………………34 Tabla 1.6 Demanda de ácido acético……………………………………………………………………35 Tabla 1.7 Proyección (t) de la demanda……………………………………………………………..36 Tabla 1.8 Demanda potencial (t), insatisfecha optimista…………………………………..37 Tabla 1.9 Demanda potencial (t), insatisfecha pesimista……………………………………37 Tabla 1.10 Demanda potencial insatisfecha promedio (t)……………………………………38 Tabla 1.11 Valor comercio exterior, en relación a las importaciones………………….39 Tabla 3.1 Factores de instalación ponderados……………………………………………………..68 Tabla 3.2 Estudio de factores ponderados entre las diferentes provincias…………68 Tabla 6.1 Listado de equipos necesarios en el proceso productivo…………………109 Tabla 6.2 Comparación entre filtración tangencial y el resto de los sistemas…132 Tabla 6.3 Descripción de equipo adoptado (Merck Mobius Flex-Ready TF-1)….138 Tabla 6.4 Descripción de equipos adoptados……………………………………………………..143 Tabla 7.1 Listado de equipos accesorios necesarios en el proceso productivo..147 Tabla 7.2 Equipos marca ZEBRA dentro del rango operativo.……………………………151 Tabla 7.3 Factores que afectan la limpieza CIP………………………………………………….154 Tabla 7.4 Descripción de unidades a utilizar……………………………………………………..154 Tabla 7.5 Relación entre el diámetro de la tubería y otros parámetros…………..155 Tabla 7.6 Unidades de medida a utilizar…………………………………………………………….158 Tabla 7.7 Unidades de medida a utilizar…………………………………………………………….159 Tabla 7.8 Características del chiller…………………………………………………………………….160 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 429 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice de tablas Tabla 7.9 Descripción de equipos adoptados……………………………………………………..163 Tabla 8.1 Longitud y caudal del aire en cada tramo………………………………………….171 Tabla 8.2 Resumen de medidas de cañerías de aire y materiales…………………….173 Tabla 8.3 Características requeridas para agua potable……………………………………177 Tabla 8.4 Características del agua de caldera……………………………………………………178 Tabla 8.5 Consumo del agua para higiene y consumo humano………………………..179 Tabla 8.6 Consumo de agua para limpieza de equipos e instalaciones…………….180 Tabla 8.7 Consumo de agua de proceso…………………………………………………………….180 Tabla 8.8 Consumo total de agua potable………………………………………………………….180 Tabla 8.9 Consumo de agua de refrigeración…………………………………………………..182 Tabla 8.10 Magnitudes de calor latente de vapor……………………………………………..183 Tabla 8.11 Consumo de agua para la generación de vapor………………………………184 Tabla 8.12 Consumo de agua industrial……………………………………………………………..184 Tabla 8.13 Consumo total de agua…………………………………………………………………….184 Tabla 8.14 Dimensiones y tolerancias en conductores eléctricos………………………195 Tabla 8.15 Descripción de motores empleados en diferentes procesos……………196 Tabla 8.16 Definición de tableros según sector………………………………………………….197 Tabla 8.17 Resumen de consumo……………………………………………………………………….197 Tabla 8.18 Descripción de necesidad lumínica según actividad realizada…………199 Tabla 8.19 Características de luminarias seleccionadas…………………………………….202 Tabla 8.20 Cálculo de consumo y cantidad de luminarias por sección……………..203 Tabla 8.21 Descripción de cantidad de luminarias por sector……………………………204 Tabla 8.22 Cálculo de consumo y cantidad de luminarias por sector……………….205 Tabla 8.23 Descripción de cañerías por sector…………………………………………………..208 Tabla 8.24 Descripción de cañerías de agua por equipo…………………………………..209 Tabla 8.25 Distribución general de cañerías……………………………………………………..212 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 430 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice de tablas Tabla 9.1 Resumen de los ensayos a realizar para el control de calidad..………228 Tabla 9.2 Determinación de alcohol, programa de la columna de cromatografía……………………………………………………………………………………………………….235 Tabla 9.3 Diferencias entre hongos y levaduras…………………………………………………246 Tabla 10.1 Realización de análisis de peligro…………………………………………………….289 Tabla 10.2 Análisis de peligro APCC……………………………………………………………………291 Tabla 10.3 Límites críticos, procedimientos de monitoreo y acciones correctivas……………………………………………………………………………………………………………291 Tabla 10.4 Verificación y registros……………………………………………………………………..292 Tabla 10.5 Plantilla maestra de APCC…………………………………………………………………293 Tabla 11.1 Dimensiones de sectores de la planta………………………………………………302 Tabla 13.1 Detalle de impacto ambiental……………………………………………………………344 Tabla 15.1 Costo de terreno y construcción……………………………………………………….382 Tabla 15.2 Detalle de costo de equipos productivos y accesorios…………………….383 Tabla 15.3 Implementos para producción………………………………………………………….383 Tabla 15.4 Costo de las instalaciones eléctricas…………………………………………………384 Tabla 15.5 Costo de las cañerías…………………………………………………………………………384 Tabla 15.6 Equipamiento de oficinas, muebles y útiles…………………………………….384 Tabla 15.7 Equipamiento para el personal…………………………………………………………384 Tabla 15.8 Equipamiento de laboratorio……………………………………………………………385 Tabla 15.9 Rodados…………………………………………………………………………………………….385 Tabla 15.10 Resumen de activos fijos…………………………………………………………………386 Tabla 15.11 Gastos de organización……………………………………………………………………386 Tabla 15.12 Costos de montaje………………………………………………………………………….386 Tabla 15.13 Gastos de puesta en marcha………………………………………………………….387 Tabla 15.14 Presupuesto total de inversión……………………………………………………….387 Tabla 15.15 Pago de la deuda……………………………………………………………………………388 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 431 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice de tablas Tabla 15.16 Amortización y depreciaciones……………………………………………………….389 Tabla 15.17 Costo anual de materia prima…………………………………………………………390 Tabla 15.18 Costo anual de mano de obra directa…………………………………………….390 Tabla 15.19 Costo anual de mano de obra indirecta………………………………………….391 Tabla 15.20 Costo anual de electricidad…………………………………………………………….391 Tabla 15.21 Costo anual de gas natural…………………………………………………………….392 Tabla 15.22 Consumo anual de agua………………………………………………………………….392 Tabla 15.23 Costo anual de equipos para el personal……………………………………….392 Tabla 15.24 Costo de envase y rotulación………………………………………………………….393 Tabla 15.25 Resumen de gastos de fabricación…………………………………………………393 Tabla 15.26 Resumen de los costos de producción……………………………………………394 Tabla 15.27 Costo personal administración……………………………………………………….394 Tabla 15.28 Costo administrativo………………………………………………………………………394 Tabla 15.29 Costo del personal…………………………………………………………………………..395 Tabla 15.30 Costo de venta…………………………………………………………………………………395 Tabla 15.31 Costo total operativo……………………………………………………………………….395 Tabla 15.32 Costos fijos variables y totales para la determinación del punto de equilibrio……………………………………………………………………………………………………………...399 Tabla 15.33 Estado de resultados sin inflación, sin financiamiento y con producción constante…………………………………………………………………………………………..400 Tabla 15.34 Estado de resultados con inflación, sin financiamiento y producción constante………………………………………………………………………………………………………………401 Tabla 15.35 Estado de resultados con inflación, financiamiento y producción constante………………………………………………………………………………………………………………402 Tabla 16.1 Cálculo de FNE para PM…………………………………………………………………….416 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 432 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice general INDICE GENERAL Portadilla………………………………………………………………………………………………………………..III Portada…………………………………………………………………………………………………………………..V Dedicatoria…………………………………………………………………………………………………………….VII Prólogo……………………………………………………………………………………………………………………IX Abreviaturas y siglas…………………………………………………………………………………………….XI Resumen……………………………………………………………………………………………………………….XIX Introducción………………………………………………………………………………………………………….XXI I Estudio de mercado……………………………………………………………………………………………27 Introducción…………………………………………………………………………………………………29 Definición del producto……………………………………………………………………………….29 Análisis de la oferta…………………………………………………………………………………….29 A. Análisis de la oferta nacional con fuentes secundarias………………29 B. Proyección optimista y pesimista de la oferta nacional………………30 C. Análisis de las importaciones……………………………………………………….31 D. Proyección optimista y pesimista de las importaciones……………..32 E. Proyección optimista y pesimista de la oferta total…………………….33 Análisis de la demanda……………………………………………………………………………….34 A. Análisis de la demanda con fuentes secundarias……………………….35 B. Proyección optimista y pesimista de la demanda……………………….35 C. Proyección de la demanda potencial insatisfecha optimista y pesimista………………………………………………………………………………………………………………..36 Análisis de precios……………………………………………………………………………………….38 Análisis de comercialización……………………………………………………………………….39 Conclusión……………………………………………………………………………………………………40 II Materias primas, producto, envase y rotulación………………………………………………43 Introducción…………………………………………………………………………………………………45 Materias primas……………………………………………………………………………………………46 A. Alcohol etílico……………………………………………………………………………….46 B. Bacterias acetoacéticas……………………………………………………………….47 Producto elaborado.…………………………………………………………………………………….50 Envase………………………………………………………………………………………………………….53 A. Elección de envase primario…………………………………………………………53 B. Rotulación…………………………………………………………………………………….54 C. El envase y el medio ambiente……………………………………………………55 Conclusión……………………………………………………………………………………………………56 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 433 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice general III Localización óptima de la planta………………………………………………………………………61 Introducción…………………………………………………………………………………………………63 Localización óptima de la planta…………………………………………………………………63 A. Provincia de Buenos Aires……………………………………………………………64 B. Provincia de Córdoba……………………………………………………………………65 C. Provincia de Santa Fe…………………………………………………………………..66 Método cualitativo por puntos…………………………………………………………………….68 Conclusión……………………………………………………………………………………………………71 IV Proceso de elaboración……………………………………………………………………………………79 Introducción……………………………………………………………………………………………….81 Proceso productivo………………………………………………………………………………………82 A. Recepción y almacenamiento de materias primas……………………..82 B. Dilución de etanol y preparación del inóculo selectivo……………..83 C. Fermentación oxidativa en tanque sumergido……………………………83 D. Microfiltración……………………………………………………………………………….86 E. Envasado……………………………………………………………………………………….87 Conclusión……………………………………………………………………………………………………87 V Balance de masa…………………………………………………………………………………………………93 Introducción…………………………………………………………………………………………………95 Balance de masa………………………………………………………………………………………….95 A. Balance de masa general…………………………………………………………….96 B. Balance de masa parcial………………………………………………………………96 C. Balance de masa de mezclado…………………………………………………….96 D. Balance de masa de fermentación………………………………………………97 E. Cálculo de los productos y reactivos………………………………………….100 F. Balance de masa del mezclador previo al reactor……………………102 G. Balance de masa en el filtrado…………………………………………………103 Conclusión…………………………………………………………………………………………………104 VI Cálculo y adopción de equipos………………………………………………………………………107 Introducción………………………………………………………………………………………………109 Listado de equipos principales…………………………………………………………………109 A. Depósito de materia prima………………………………………………………..109 B. Mezclador……………………………………………………………………………………111 C. Reactor/acetidificador…………………………………………………………………117 D. Tanque intermedio reactor-filtro………………………………………………127 E. Filtración tangencial……………………………………………………………………131 F. Tanque intermedio filtro-envasadora…………………………………………139 G. Envasadora…………………………………………………………………………………142 Resumen de equipos…………………………………………………………………………………143 Conclusión………………………………………………………………………………………………….143 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 434 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice general VII Equipos accesorios…………………………………………………………………………………………145 Introducción………………………………………………………………………………………………147 Listado de equipos accesorios………………………………………………………………….147 A. Generador de oxígeno……………………………………………………………….148 B. Equipos para el lavado CIP…………………………………………………………152 C. Enfriador…………………………………………………………………………………….157 Manipulador de carga hidráulica……………………………………………………………….161 Resumen de equipos…………………………………………………………………………………163 Conclusión…………………………………………………………………………………………………163 VIII Servicios auxiliares………………………………………………………………………………………165 Introducción………………………………………………………………………………………………167 Servicios…………………………………………………………………………………………………….167 A. Aire comprimido…………………………………………………………………………167 B. Agua……………………………………………………………………………………………175 C. Vapor………………………………………………………………………………………….188 D. Fuerza motriz……………………………………………………………………………..192 E. Iluminación…………………………………………………………………………………199 F. Cañerías………………………………………………………………………………………207 Conclusión………………………………………………………………………………………………….213 IX Control de calidad……………………………………………………………………………………………225 Introducción………………………………………………………………………………………………227 Control de calidad en materia prima………………………………………………………..230 A. Alcohol…………………………………………………………………………………………230 B. Ácido acético……………………………………………………………………………….239 C. Inóculo………………………………………………………………………………………..247 D. Cepas de trabajo………………………………………………………………………..248 Control de calidad del producto en proceso…………………………………………….252 A. Agua de proceso…………………………………………………………………………252 B. Vinagre de alcohol………………………………………………………………………257 Control de calidad del producto terminado………………………………………………260 A. Ácido acético como conservante alimentario…………………………….260 Conclusión………………………………………………………………………………………………….262 X Higiene y seguridad industrial………………………………………………………………………….263 Introducción………………………………………………………………………………………………265 Plan de Higiene y Seguridad industrial…………………………………………………….265 A. Ambiente de trabajo…………………………………………………………………..266 B. Suministro de agua potable……………………………………………………….266 C. Contaminantes ambientales………………………………………………………268 D. Ventilación………………………………………………………………………………….269 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 435 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice general E. Iluminación…………………………………………………………………………………270 F. Colores y señales de seguridad según norma IRAM 1005……….270 G. Colores e identificación de cañerías………………………………………….271 H. Ruido y vibraciones……………………………………………………………………272 I. Instalaciones eléctricas……….……………………………………………………..272 J. Máquinas y herramientas……………………………………………………………272 K. Aparatos que puedan desarrollar presión interna…………………….273 L. Trabajos con riesgos especiales…………………………………………………273 M. Protección contra incendios……………………………………………………….274 N. Equipos de protección personal…………………………………………………276 Higiene y seguridad alimentaria…………………………………………………………….…278 A. Buenas prácticas de manufactura…………..…………………………………279 B. Procedimientos operativos estandarizados de saneamiento…….282 C. Análisis de peligros y puntos críticos de control……………………….286 Conclusión………………………………………………………………………………………………….294 XI Planificación y edificación………………………………………………………………………………299 Introducción………………………………………………………………………………………………301 Planificación y edificación…………………………………………………………………………301 A. Diseño general de la planta……………………………………………………….301 Instalaciones………………………………………………………………………………………………301 A. Sector producción………………………………………………………………………303 B. Sector administrativo…………………………………………………………………308 C. Sector exterior……………………………………………………………………………311 Conclusión………………………………………………………………………………………………….314 XII Organización industrial………………………………………………………………………………….321 Introducción……………………………………………………………………………………………...323 Organización industrial………………………………………………………………………………323 A. Figura legal…………………………………………………………………………………323 B. Estructura organizacional………………………………………………………….324 C. Régimen laboral………………………………………………………………………….331 Conclusión………………………………………………………………………………………………….333 XIII Impacto ambiental y social………………………………………………………………………….339 Introducción………………………………………………………………………………………………341 Impacto ambiental y social……………………………………………………………………….341 A. Estudio del impacto ambiental…………………………………………………..341 B. Estudio del impacto social………………………………………………………….350 Conclusión………………………………………………………………………………………………….351 XIV Marco jurídico……………………………………………………………………………………………….353 Introducción………………………………………………………………………………………………355 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 436 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice general Marco jurídico…………………………………………………………………………………………….355 A. Normas respecto al mercado…………………………………………………….355 B. Normas respecto a la localización………………………………………………363 C. Normas respecto a la administración y organización……………….364 D. Normas para la gestión de calidad, medio ambiente y salud ocupacional………………………………………………………………………………………………………….370 E. Normas respecto al aspecto financiero y contable……………………372 Conclusión………………………………………………………………………………………………….373 XV Inversiones y costos………………………………………………………………………………………379 Introducción………………………………………………………………………………………………381 Presupuesto de inversión………………………………………………………………………….381 A. Activos fijos…………………………………………………………………………………381 B. Activos diferidos…………………………………………………………………………386 C. Presupuesto total de inversión………………………………………………….387 D. Financiamiento de la inversión………………………………………………….387 E. Cronograma de inversiones……………………………………………………….388 F. Depreciaciones y amortizaciones……………………………………………….389 Costos…………………………………………………………………………………………………………389 A. Costo de producción…………………………………………………………………..389 B. Costo de administración…………………………………………………………….394 C. Costo de ventas o comercialización…………………………………………..395 D. Costo total operativo………………………………………………………………….395 Costo unitario y rentabilidad…………………………………………………………………….395 A. Costo unitario……………………………………………………………………………..395 B. Rentabilidad………………………………………………………………………………..396 Índice de inversiones y costos………………………………………………………………….398 A. Determinación de punto de equilibrio o producción mínima económica……………………………………………………………………………………………………………398 B. Determinación de estado de resultado pro-forma y de la tasa mínima de rendimiento (TMAR)………………………………………………………………………….400 Conclusión………………………………………………………………………………………………….403 XVI Evaluación del proyecto……………………………………………………………………………….409 Introducción………………………………………………………………………………………………411 Métodos de evaluación económica……………………………………………………………411 A. Valor presente neto……………………………………………………………………411 B. Tasa interna de rendimiento………………………………………………………412 Evaluación del proyecto…………………………………………………………………………….412 A. Estados de resultados 1…………………………………………………………….412 B. Estados de resultados 2…………………………………………………………….413 C. Estados de resultados 3…………………………………………………………….414 Cálculo de precio mínimo………………………………………………………………………….415 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 437 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional San Francisco Producción de Ácido Acético por fermentación Índice general Conclusión………………………………………………………………………………………………….416 Epílogo………………………………………………………………………………………………………………….419 Bibliografía……………………………………………………………………………………………………………421 Referencias bibliográficas…………………………………………………………………………421 Referencias no bibliográficas……………………………………………………………………423 Páginas web……………………………………………………………………………………………….423 Índice de figuras………………………………………………………………………………………………….425 Índice de tablas……………………………………………………………………………………………………429 Índice general………………………………………………………………………………………………………433 Bertoneri, Nicolás E. Gioino Robman, Ariel G. Página 438