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DESARROLLO CONCEPTUAL DE INGENIERÍA Y ALCANCE FINANCIERO DE UN CONTROL AUTOMÁTICO PARA LA DUCHA DE GANADO EN PIE DEL FRIGORÍFICO GUADALUPE S.A.S
Cristie Hadilly PALOMO NAVARRO Julián Andrés DIÁZ OSSA
Fundación Universitaria Agraria de Colombia Programa de Ingeniería Mecatrónica Bogotá D.C. 2014
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DESARROLLO CONCEPTUAL DE INGENIERÍA Y ALCANCE FINANCIERO DE UN CONTROL AUTOMÁTICO PARA LA DUCHA DE GANADO EN PIE DEL FRIGORÍFICO GUADALUPE S.A.S
Cristie Hadilly PALOMO NAVARRO Julián Andrés DIÁZ OSSA
TESIS DE GRADO
Asesor Ingeniero Rodrigo Guarnizo Fundación Universitaria Agraria de Colombia Programa de Ingeniería Mecatrónica Bogotá D.C. 2014
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Nota de Aceptaci贸n
_______________________________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________
Firma jurado
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Dedicatoria
Dedicamos esta tesis a Dios que nos ha permitido tener la vida, salud y bendición de realizar nuestros estudios y culminarlos para hoy en día poderlos ejercer de la mejor manera, a nuestras familias por su apoyo incondicional, por formar antes que profesionales seres humanos capaces de ser, crecer y valorar todo lo que nos rodea, realizando actos de respeto y contribución para una mejor sociedad. A cada uno de los profesionales que han sido apoyo en nuestra formación como futuros Ingenieros Mecatrónicos y quienes entregan día a día a un país, profesionales capaces de planear, construir, y proponer alternativas que protejan el medio ambiente, ayuden al fortalecimiento y desarrollo humano, social y económico.
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Agradecimientos
Agradecemos a Dios por su infinita misericordia y amor que nos ayudó a culminar con una de nuestras metas, a nuestras familias Díaz Ossa y Palomo Navarro que han depositado en nosotros la confianza, la determinación y la excelente educación que nos permite día a día ser mejores teniendo el compromiso de ser personas integrales que creen firmemente en el crecimiento del país para ser parte importante de un cambio positivo que genere una mejor sociedad. Agradecimientos al Frigorífico Guadalupe S.A.S por permitirnos desarrollar una propuesta que presenta una mejora a sus procesos de producción contribuyendo en la disminución de impactos ambientales, reducción de costos en procesos y mejoramiento en la calidad. Agradecimientos a el Ingeniero Rodrigo Guarnizo por apoyar y direccionar este trabajo de grado, guiándonos con su gran experiencia, motivando la culminación de este proyecto dándonos los ánimos necesarios para realizarlo y tener excelentes resultados en el área técnica, financiera y personal.
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CONTENIDO
IMÁGENES --------------------------------------------------------------------------------------- 10 CUADROS------------------------------------------------------------------------------------------- 13 ANEXOS--------------------------------------------------------------------------------------------- 15 INTRODUCCIÓN---------------------------------------------------------------------------------- 16 RESUMEN ------------------------------------------------------------------------------------------ 18 1 INTRODUCCIÓN 1.1
Planteamiento del Problema-------------------------------------------------- 21
1.2
Objetivos--------------------------------------------------------------------------- 22 1.2.1
Objetivo General ------------------------------------------------------- 22
1.2.2
Objetivo Especifico ---------------------------------------------------- 22
1.3
Alcance del proyecto ---------------------------------------------------------- 23
1.4
Antecedentes -------------------------------------------------------------------- 24 1.4.1 Estrés animal --------------------------------------------------------- 25 1.4.2 Baño por inmersión y aspersión ---------------------------------- 25
2 MARCO TEORICO --------------------------------------------------------------------------- 29 2.1
Evaluación de proyectos ----------------------------------------------------- 29 2.1.1 Ciclo de vida de un proyecto --------------------------------------- 29 2.1.2 Periodo de recuperación -------------------------------------------- 30
2.2
Flujo Laminar -------------------------------------------------------------------
31
2.3
Flujo turbulento ----------------------------------------------------------------- 32
2.4
Turbulencia ---------------------------------------------------------------------- 33
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2.5
Tubos lisos ----------------------------------------------------------------------
34
2.6
Tubos rugosos------------------------------------------------------------------
34
2.7
Golpe de ariete-----------------------------------------------------------------
34
2.8
Corrosión------ ------------------------------------------------------------------
37
2.9
Acero galvanizado-------------------------------------------------------------
38
2.10 Corrosión del Acero Galvanizado en instalaciones hidráulicas---
39
2.11 Factores que favorecen la corrosión --------------------------------------- 39 2.11.1
Corrosión por esfuerzo o tensión (fisurante) ---------- 39
2.11.2
Por erosión ----------------------------------------------------- 40
2.11.3
Por cavitación -------------------------------------------------- 41
2.12 Importancia del agua en el proceso de corrosión ---------------------- 41 2.13 Tubería Polipropileno ---------------------------------------------------------- 42 2.14 Fricción en tuberías------------------------------------------------------------- 42 2.15 Coeficiente de fricción en tuberías ------------------------------------------ 43 2.16 Velocidad de flujo recomendable en tubería y ductos----------------- 44 3 REVISIÓN ACTUAL DE PROCESO------------------------------------------------------ 44 3.1.1 Ubicación ducha de ganado en pie------------------------------- 45 3.1.2 Zona almacenamiento del líquido----------------------------------- 47 3.1.3 Bomba de alimentación ----------------------------------------------- 48 3.1.4 Mando de control alámbrico a distancia -------------------------- 50 3.1.5 Control automático de funcionamiento eléctrico---------------- 52 3.1.6 Tubería alimentación--------------------------------------------------- 53 3.1.7 Perdida de presión ----------------------------------------------------- 59 4 PUNTOS CRÍTICOS Y COSTOS DE FUNCIONAMIENTO------------------------- 63
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4.1
Puntos críticos ----------------------------------------------------------- 63
4.2
Bomba de alimentación------------------------------------------------ 63
4.3
Cambio de tubería y reducción de diámetros PVCGalvanizado--------------------------------------------------------------- 64
4.4
Falta de un control automático-------------------------------------- 64
4.5
Aspersión deficiente---------------------------------------------------- 65
4.6
Mal direccionamiento del riego-------------------------------------- 66
4.7
Corrosión de tubería galvanizada----------------------------------- 67
4.8
Costos y consumo actuales de funcionamiento---------------- 69
4.8.1 Número de animales lavados ----- ---------------------------------- 72 4.9
Análisis de proyección de ahorro consumo de agua --------- 74
5 PROPUESTA DE CONTROL AUTOMÁTICO------------------------------------------ 79 5.1
Pérdida de presión en sistema actual ----------------------------- 81
5.2
Presión constante en el sistema------------------------------------- 81
5.3
Reestructuración hidráulica del sistema---------------------------- 83
5.4
Dirección y presión de agua para el animal ---------------------- 88
5.5
Detección de la presencia de animales para el proceso ----- 92
5.6
Control de proceso ------------------------------------------------------ 94
5.7
Descripción de proceso------------------------------------------------ 96
5.8
Cotización de elementos con especificaciones requeridas
6 EVALUACIÓN DE PROYECTO ------------------------------------------------------------ 99 6.1
Etapas del proyecto -------------------------------------------------- 100
6.2
La idea ------------------------------------------------------------------- 100
6.3
Identificación de alternativas --------------------------------------- 100
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6.3.1 Parcial ------------------------------------------------------------101 6.3.2 Integral -----------------------------------------------------------101 6.3.3 Listado de Materiales-----------------------------------------103 7 EVALUACIÓN FINANCIERA------------------------------------------------------------ 106 7.1
Costo directo----------------------------------------------------------- 106
7.2
Costo de oportunidad------------------------------------------------ 107
7.3
Costo marginal-------------------------------------------------------- 107
7.4
Impacto Socio –ambiental y económico------------------------ 107
7.5
Retorno de inversión ------------------------------------------------ 108
7.6
Inflación----------------------------------------------------------------- 109
7.7
Rendimiento sobre la inversión----------------------------------- 111
7.8
Valor presente neto-------------------------------------------------- 113
8 MANEJO DE RIESGO ---------------------------------------------------------------------- 107 8.1
Diagrama espina de pescado -------------------------------------- 111
9 CONCLUSIONES------------------------------------------------------------------------------ 112 10 BIBLIOGRAFIA ------------------------------------------------------------------------------ 113 11ANEXOS---------------------------------------------------------------------------------------- 115
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IMAGENES
Imagen 1 Baño por inmersion con plaguicidas en planta de sacrificio Argentina.--------------------------------------------------------------------------------------------------------------26 Imagen 2 Equipo de bombeo de una ducha de ganado en pie en fincas ganaderas Mexicanas.--------------------------------------------------------------------------------------------26 Imagen 3 Vista de ingreso a ducha de ganado en pie en fincas ganderas mexicanas.--------------------------------------------------------------------------------------------27 Imagen 4 Ducha portatil de ganado en pie.-------------------------------------------------28 Imagen 5 Propagacion de ondas en tuberias por golpe de ariete.--------------------37 Imagen 6 Efectos de la corrosion en uniones roscadas de tuberia galvanizada----------------------------------------------------------------------------------------------------------------39 Imagen 7 Vista satelital del Frigorífico Guadalupe S.A de la ciudad de Bogotá, Colombia.---------------------------------------------------------------------------------------------47 Imagen 8 Foto real Ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013------------------------------48 Imagen 9 Foto real del tanque de almacenamiento y la Bomba centrifuga de Alimentacion de la ducha de ganado del Frigorifo Guadalupe de la ciudad de Bogota, Colombia. Tomado en Agosto de 2013--------------------------------------------49 Imagen 10 Curva característica de trabajo de la bomba centrifuga instalada en un tanque de almacenamiento de agua recuperada.------------------------------------------51 Imagen 11 Foto real del control de mando a distancia de dos posiciones de puesta en marcha de la bomba de la ducha de ganado en pie del frigorifico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.------52 Imagen 12 Foto real y esquema eléctrico de la bomba de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. (I). Tomado en Agosto de 2013.-------------------------------------------------------------------------------------54 Imagen 13 Foto real Linea 3” PVC ducha de ganado en pie del Frigorifico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013-------55
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Imagen 14 Foto real reduccion tuberia 2” a 1” acero galvanizado ubicado en la ducha de ganado en pie del Frigorifico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.------------------------------------------------------55 Imagen 15 Foto real de la bomba centrifuga linea auxiliar de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.-------------------------------------------------------------------------------------56 Imagen 16 Foto real linea inferiro de aspercion ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.---------------------------------------------------------------------------------------------------58 Imagen 17 Foto real boquilla de aspersión linea superior de riego ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.---------------------------------------------------------------------59 Imagen 18 Foto real de una union roscada acero inoxidable linea inferiror de riego ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.------------------------------------------------------60 Imagen 19 Foto real manometro de presión instalado en tuberia de salida de 3`` ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.------------------------------------------------------61 Imagen 20 Foto real caja eléctrica de control de la bomba de alimentación ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.---------------------------------------------------------------------66 Imagen 21 Foto real déficit de cobertura del chorro de aspersion sobre la piel del animal de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.-------------------------------------------67 Imagen 22 Foto real perforación y boquilla de aspersión obstruida ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.---------------------------------------------------------------------68 Imagen 23. Foto real del chorro de aspersión en puntos de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.-------------------------------------------------------------------------------------68 Imagen 24 Foto real del estado de corrosión soportes tubería de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.---------------------------------------------------------------------69
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Imagen 25. Comportamiento de los costos de consumo de agua durante el 2013 del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia---------------------------71 Imagen 26. Comparación consumo m3 actual vs consumo estimado de agua para el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia-----------------------------78 Imagen 27. Comparación costo actual vs costo estimado por consumo de agua para el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia----------------------79 Imagen 28. Caída de presión de acuerdo a flujo en tubería Spraying systems Co de la ciudad de Bogotá, Colombia--------------------------------------------------------------80 Imagen 29. Curva funcionamiento de bomba Steadypress.-----------------------------82 Imagen 30. Diseño y dimensiones de cada sección de la ducha de ganado en pie.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------85 Imagen 31. Ventajas y Desventajas de acuerdo a las características de Acero galvanizado, acero inoxidable y polipropileno.----------------------------------------------88 Imagen 32. Clases de aspersores a instalar en el diseño de una ducha de ganado en pie.--------------------------------------------------------------------------------------------------90 Imagen 33. Patrón de aspersión de aspersores seleccionados.-----------------------90 Imagen 34. Cobertura teórica de la aspersión de la línea superior de acuerdo a tablas de Spraying systems Co de la ciudad de Bogotá, Colombia-------------------91 Imagen 35. Cobertura teórica d aspersión de la línea inferior de acuerdo a tablas de Spraying systems Co de la ciudad de Bogotá, Colombia----------------------------92 Imagen 36. Ventajas y desventajas de los tipos de control de proceso.-------------95 Imagen 37. Cantidad entradas y salidas requeridas para el controlador del proceso.-----------------------------------------------------------------------------------------------96 Imagen 38. Simulación de la programación del proceso de lavado del ganado en pie del Frigorífico Guadalupe S.A.S------------------------------------------------------------97 Imagen 39. Etapas del proyecto--------------------------------------------------------------101 Imagen 40. Primera propuesta Diseño red de tubería para la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.-----------------------------------102
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Imagen 41. Segunda propuesta diseño de la red de tuberia para la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.--------------------103 Imagen 42. Matriz espina de pescado para el análisis de identificación de puntos críticos para la implementación de un control automático en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.-------------------------------115
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CUADROS
Cuadro 1. Costos por número de reses, m3 y consumo de agua en la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia en el 2013. (K)----------------------------------------------------------------------------------------------70 Cuadro 2. Comparación Costos por consumo de agua y número de reses en la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia en el 2013. (K)--------------------------------------------------------------------------72 Cuadro 3. Promedio número de reses, m3 y costos por consumo de agua en la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia en el 2013. (K)--------------------------------------------------------------------------72 Cuadro 4. Estimado m3/tiempo y l/tiempo empleado en la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia en el 2013. (K)---------------------------------------------------------------------------------------------------------------73 Cuadro 5. Histórico Número de reses sacrificadas durante el año 2013 en el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. (J)---------------------------73 Cuadro 6. Estimado número de reses por tiempo sacrificadas durante el año 2013 en el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. (J)-------------------74 Cuadro 7. Estimado consumo/res, por capacidad de la ducha, por día, sacrificadas durante el año 2013 en el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. (J)------------------------------------------------------------------------------75 Cuadro 8. Estimado consumo por res, por capacidad de la ducha, por ciclos/día, garantizando una mejor operación en la manga de en el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. (J)-------------------------------------------------------------76 Cuadro 9. Comparación de bomba actual e instalación de bomba futura en área de proceso. ------------------------------------------------------------------------------------------82 Cuadro 10. Cálculos ajustados consumo por res, por capacidad de la ducha, por ciclos/día, garantizando una mejor operación en la manga de en el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia.---------------------------------------------84 Cuadro 11 Comparación de precios de los materiales para la estructura hidráulica de la manga de conducción.---------------------------------------------------------------------88
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Cuadro 12. Costos parciales de implementación para la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.----------------------------------------105 Cuadro 13. Costos integrales de implementación para la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.----------------------------------------106 Cuadro 14. Incremento porcentual en m3 de agua recuperada del Frigorífico
Guadalupe S.A.S.---------------------------------------------------------------------------------109 Cuadro 15. Proyección de incremento en costo de m3 agua recuperada Frigorífico Guadalupe S.A.S.---------------------------------------------------------------------------------109 Cuadro 16. Proyección de incremento y costo total por consumo de agua a 10 años del Frigorífico Guadalupe S.A.S-------------------------------------------------------110 Cuadro 17. Proyección del Valor presente neto (VPN) bajo el mínimo porcentaje de rendimiento exigido por el Frigorífico Guadalupe S.A.S ---------------------------112 Cuadro 18. Proyección del valor presente neto (VPN) por incremento porcentual según consumo anual.--------------------------------------------------------------------------112 Cuadro 19. Matriz de riesgos ambientales para la implementacion en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.--------------------112 Cuadro 20. Matriz de riesgos entorno para la implementación en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.--------------------112 Cuadro 21. Matriz de riesgos financieros para la implementación en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.--------------------113 Cuadro 22. Matriz de riesgos operacionales para la implementación en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.----------------113 Cuadro 23. Matriz de riesgos de sistema para la implementación en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.--------------------114 Cuadro 24. Matriz de riesgos para la implementación en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá------------------------------------114
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ANEXOS
01 --- Plano hidráulico y estructural actual 02 --- Esquema Multifilar futuro 03 --- Esquema conexionado PLC 04 --- Puerta caja de control 05 --- Plano estructural futuro 06 --- Visualización (Simulación proceso) 07 --- Esquema programación PLC 08 --- Cotización boquilla de aspersión 09 --- Cotización sensor Réflex 10 --- Cotización Bombas Steadypres 11 --- Cotización elementos de control (PLC, Fuente, Pulsadores). 12 --- Cotización tubería polipropileno y obra civil 12 --- Cotización insumos eléctricos 13 --- Cotización tubería y accesorios galvanizados 14 --- Cotización equipos SIEMENS 15 --- Esquema P&ID 16 --- Lista de precios – accesorios enacero galvanizado para agua, gas, EMT e IMC 17 --- Lista de precios – tubería en acero galvanizado para agua, gas, Conduit y EMT (Colmena) 18 --- Tabla cobertura teórica de aspersión 19 --- Tabla de flujo de agua a través de tubería cedula 40 20 --- Tabla identificación bomba SteadyPres
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21 --- Esquema unifilar de control. 22 --- Esquema unifilar de potencia 23 --- Esquema multifilar de potencia 24 --- Unifilar sistema de control y conexi贸n (1) 25 --- Unifilar sistema de control y conexi贸n (2) 26 --- Esquema armario interno 27 --- Esquema armario externo
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INTRODUCCION
El proceso de sacrifico de ganado en plantas de alimentos (Frigoríficos) es una práctica que involucra un consumo de carne permanente, demanda que debe ser soportada por plantas que cumplan con estándares medio ambientales y buenas prácticas de manipulación de este tipo de materia prima, entregando al mercado productos de calidad animal aptas para el consumo humano. El aumento en la demanda ha llevado a un constante mejoramiento de procesos, reduciendo tiempos de sacrificio, despacho y entrega al consumidor final, siendo esto, producto de implementaciones tecnológicas que automatizan la forma en que se manipula y procesa la materia prima. Los procesos que lleva el Frigorífico Guadalupe contempla etapas de presacrificio, sacrificio o beneficio y pos sacrificio; fases de producción que demarcan el uso de tecnología dentro de estándares de calidad reduciendo así problemas de contaminación generadas por contacto de residuos orgánicos con la carne, que conllevan al decomiso por parte de autoridades competentes (INVIMA), retrasos y/o no conformidades en las entregas a clientes. En estos tres estadios de producción se ha evaluado el proceso de pre-sacrificio que contempla un lavado de las reses antes de ingresar a sala. Este proceso de lavado actualmente no es lo suficientemente funcional incurriéndose así en consumos elevados de agua, mala calidad en el lavado y sobrecostos en el tratamiento de agua recuperada. Este proceso es realizado de manera manual en periodos de tiempo prestablecidos que aseguran el flujo por una red de tuberías diseñadas para cubrir la totalidad de la manga de conducción por la que circulan las reses, sin que ello conlleve a un lavado por impacto efectivo y uniforme que garantice la limpieza antes del proceso de beneficio. Adicionalmente la distribución de agujeros y boquillas en la tubería no conserva distancias equidistante, lo que reduce el área de incidencia sobre la piel del animal aumentando el desperdicio de agua. La evaluación de operatividad de esta sección permite obtener un ahorro en el consumo de agua, obteniendo una reducción significativa en los costos que este genera, a su vez, reestructurar el control de lavado de las reses. Para este propósito se contará con un conjunto de elementos que contribuyan a la reducción del desperdicio de agua y ofrezcan un mejor lavado de las reses con un
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mínimo de perdida por aspersión e independencia de operatividad por parte del personal que apoya esta área. El presente documento surge de la necesidad expuesta por el frigorífico Guadalupe S.A.S de estructurar e implementar un control automático para la ducha de Ganado en pie con el uso de equipos adecuados que tengan las condiciones de trabajo en campo y con un presupuesto limitado. La viabilidad del proyecto en el tiempo estará sujeta a los costos de los elementos que se plantean en la propuesta de implementación y a los costos por pago de servicios profesionales de instalación. Por lo anterior, se contempló el estado de funcionamiento/operatividad actual.
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RESUMEN
Los altos costos generados en la operación de duchas de ganado en pie en plantas de beneficio animal en Bogotá por consumo innecesario de agua y mala operación del proceso, caso puntual del Frigorífico Guadalupe S.A.S, se propone mediante la disminución de la incidencia del operario en el proceso de lavado de reses, un control automático del mismo mediado por equipos que controlen variables criticas del proceso y den respuesta rápida a situaciones que se presenten en la manga de conducción, mejorando el estado actual en el que se encuentra el proceso, generando ahorro en el consumo y costo de operación. Todo proceso de producción y un mejoramiento de los mismos involucran como objetivo principal la proyección en costo-beneficio de quien asigna presupuestos y quien espera un retorno de la inversión que no supere tiempos o expectativas. La presente propuesta contempla reducción porcentual significativa de agua en el proceso de lavado y un retorno de la inversión del 100% en menos de 3 años.
ABSTRACT The high cost incurred in the operation of showers cattle in plants benefit animals in Bogota for water waste and poor operation of processing specific case of Guadalupe Magnet SAS, is proposed by reducing the incidence of the operator in the cattle washing process, an automatic control of it mediated by computers that control critical process variables and give quick response to situations that arise in the sleeve of driving, improving the current state it is the process, generating savings consumption and operating cost.
All production processes and improving them involve projecting main objective cost-benefit estimates and assigns one who expects a return on investment or times not exceeding expectations. The proposal provides significant percentage reduction of water in the washing process and a return on investment of 100% in less than 3 years.
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1.1
Planteamiento del problema
En el proceso de sacrificio de bovinos debe realizarse un lavado previo para eliminación de suciedad que tenga el mismo y aumentar la circulación sanguínea que mejore el proceso de desangrado. Para esto, se realiza un riego por aspersión con agua recuperada en la totalidad del lote de animales que será sacrificado. Actualmente la operación se realiza de forma manual encendiendo la bomba por 40 seg., distribuyendo el agua por una tubería con perforaciones aún sin estar presente el ganado en cualquier sección de la manga de conducción, además, en algunos puntos no se realiza la aspersión correctamente al animal causando un mal lavado del mismo. Como resultado, ésta parte del proceso registra consumo de agua por encima de lo necesario, viéndose reflejado en los costos de operación mensual. Ante este tipo de problema operativo que se presenta, ¿Cómo se podría mejorar el proceso de lavado en la ducha de ganado en pie reduciendo el consumo de agua?, ¿Se reflejaría esta disminución en los costos de operación sin que se deban proyectar o gestionar cambios estructurales de fondo eligiendo las modificaciones necesarias?
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1.2
OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo General
Controlar el proceso de lavado por aspersión de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe S.A.S teniendo en cuenta costos e infraestructura de operación actual.
1.2.2 Objetivos Específicos
Identificar puntos críticos de funcionamiento que afecten la calidad del lavado e incrementen el consumo de agua y que afecten localidad del lavado. Conocer el tipo de materiales, equipos y accesorios que cumplen con las características específicas requeridas para un sistema de riego por aspersión en duchas de ganado en pie. Identificar las clases de riesgo que afectan el proceso de riego por aspersión a nivel ambiental, financiero, operacional y su grado de afectación tanto en la parte de desarrollo de las propuestas (Parcial e Integral) como el de una futura implementación. Generar tablas de presupuesto que reflejen los costos, retorno de la inversión y proyecciones de ahorro en las dos propuestas presentadas (Parcial e Integral). Emplear software de simulación que permita una aproximación al funcionamiento y lógica de operación del sistema de riego por aspersión de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe S.A.S
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1.3
Alcance del proyecto
El proyecto comprende dos propuestas (Parcial e Integral) para el control automático de dosificado en la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe, para lo cual se contará con equipos que controlan solamente la variables de esta sección del proceso de pre-sacrificio de bovinos. A su vez las propuestas se ajustarán al presupuesto asignado por parte del frigorífico, además de constituirse en una mejora totalmente innovadora para el proceso actual. El proyecto comprende la entrega documentada del estado actual de operación de la ducha y el desarrollo de las propuestas basado en datos históricos facilitados por el frigorífico y los registrados en campo. A esta documentación se adjuntará tablas de presupuestos, listado de materiales, equipos, soporte físico y digital de planos. El proyecto no comprende adecuaciones civiles, salvo aquellas que requiera para la instalación de tubería y las cuales se contemplan en cotizaciones y/o cuadros de costos.
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1.4
ANTECEDENTES
Frigorífico Guadalupe una empresa con más de 40 años de existencia, cuenta con la mayor planta de beneficio en Colombia y una de las de mayor volumen de sacrificio en Suramérica, la feria ganadera más importante del centro del país y la segunda en el ámbito nacional. Las acciones de Frigorífico Guadalupe, se encaminan a la renovación e implementación de los sistemas industriales, tecnologías, procedimientos y controles especiales para garantizar la inocuidad de los productos que se procesan en su planta, la conservación del medio ambiente, la salud, seguridad y calidad de vida de sus empleados directos e indirectos buscando siempre ofrecerles a los comerciantes e industriales del sector todas las facilidades para desarrollar y mejorar su negocio. En la actualidad Frigorífico Guadalupe, procesa más del 50% del ganado vacuno y porcino que consume la ciudad de Bogotá. El proceso de sacrificio de bovinos hace parte del conjunto de procesos industriales que permiten obtener el máximo provecho de cada una de las partes de este animal, dándole una utilidad en sectores del mercado como la marroquinería, alimentos, salud y el agro. La obtención de estos subproductos fomenta el desarrollo del mercado puntal de cada uno de estos, sujeto a esto, debe tener en cuenta parámetros, normas y procedimientos que garanticen la correcta manipulación y conservación de cada una de las partes, haciendo las idóneas para su comercialización. En el proceso de sacrificio se debe tener en cuenta que el recurso que más se emplea es el agua, debido a que esta ofrece facilidad para el lavado e inocuidad de la carne.
Dentro del marco legal y normativo, los establecimiento de sacrificio de reses, ovinos, porcinos, caprinos entre otras deben estar sujetas a artículo 12, 13, 14 y 16 De instalaciones, áreas de producción primaria y aseguramiento de la inocuidad que obligue al control sanitario y de calidad de proceso desde la recepción hasta la entrega final por parte del establecimiento comercial (Frigorífico)
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1.4.1 Estrés animal
La reducción del estrés animal durante los trabajos de manejo tiene la doble ventaja de aumentar la productividad animal y mantener la calidad de la carne. Trabajos realizados en laboratorios indican que el ganado que se pone agitado y nervioso en la manga de compresión tiene ganancias de peso significativamente menores, carne más dura y más cortes lindantes con la carne oscura. La agitación y la excitación del animal que está en la manga de compresión dependen tanto de factores genéticos como de las experiencias anteriores de manejo. Se ha observado que el ganado que tiene experiencias previas de manejo tranquilo será más calmo y más fácil de manejar en el futuro. [13] Es probable que el miedo sea la causa de gran parte de los efectos dañinos de del manejo estresante en el rendimiento y en la salud de los animales. Alain Boissy, del centro del INRA en Thieux, Francia, fue uno de los primeros en reconocer plenamente la importancia del miedo, tanto en la determinación del comportamiento del animal como en las reacciones fisiológicas frente a estímulos que suscitan temor (10, 11). La relevancia del miedo en el análisis del comportamiento animal durante los trabajos de manejo es clara. El miedo es una emoción universal (67, 79) que mueve a los animales a evitar a los predadores [13].
1.4.2 Baño por Inmersión y Aspersión.
En los mataderos Argentinos de exportación de emplea un procedimiento muy útil y digno de ser seguido. El ganado vacuno pasa en su camino al matadero por un estanque, que tiene que cruzar nadando, después de lo cual se ducha. Los cerdos se pasan por debajo de una ducha. Con estos procedimientos no solamente se consigue una limpieza de la superficie de los cuerpos de los animales de barro y una fijación de los gérmenes adheridos a la piel. Lo que disminuye la posibilidad de que se ensucie la carne al abrir los animales sacrificados, sino también se consigue tranquilizarlos, lo que tiene una influencia favorable al desangrarse y en la presentación y conservación de la carne. [3]
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Imagen 1. Baño por inmersion con plaguicidas en planta de sacrificio Argentina. (A)[3]
El concepto de duchado ha sido tomado de procesos de prevención en el control de plagas o parásitos sin llevar la res a inmersión en estanques, haciendo más versátil la eliminación de parásitos o plagas que se encuentren adheridos a la piel del animal, empleando agentes químicos para poder mantener la calidad y la integridad del animal, empelando el concepto de Baño Cooper
Imagen 2. Equipo de bombeo de una ducha de ganado en pie en fincas ganaderas Mexicanas. (B)[29]
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Imagen 3. Vista de ingreso a ducha de ganado en pie en fincas ganderas mexicanas. (C) [29]
Este baño Cooper debe estar ligado a una reducción del estrés del animal por situaciones de movilización de los corrales a la manga de conducción, ruidos, maltrato por parte de los corraleros, pero cuando el sacrificio se lleva a cabo de manera cuidadosa, los niveles de cortisol en el ganado pueden ser substancialmente menores en comparación con las condiciones de manejo en la granja. Tume y Shaw (1992) encontraron que los novillos y vaquillas sacrificados en un pequeño rastro con fines de investigación, tuvieron niveles de cortisol promedio de tan sólo 15 ng ml-1, mientras que el ganado sacrificado en rastros comerciales mostro niveles similares a los obtenidos durante el manejo en la granja. Los túneles o mangas de aspersión de construcción fija están muy extendidos para el control de garrapatas, moscas, sarna y piojos en hatos bovinos de tamaño medio. Para ovinos se utilizan baños de aspersión adaptados a su tamaño, para hatos de hasta varios miles de cabezas. En general, los túneles o mangas de aspersión permiten un manejo flexible (p.ej. en la elección o cambio de productos) que el de los bañaderos de inmersión, y la eliminación de desechos no suele ser problemática.[1] En los procesos de sacrificio, el animal debe ser duchado mediante chorros de agua fría a presión; esta práctica permite limpiar las suciedades de la piel, retirar
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algunos parásitos externos y posibilitar la concentración de sangre en los grandes vasos sanguíneos, lo cual favorece una sangría adecuada, un color atractivo de la carne y mayor posibilidad de conservación
Imagen 4. Ducha portatil de ganado en pie. (D) [31]
El manejo de un túnel de aspersión a alta presión exige capacitación y mantenimiento disciplinado. Es esencial que el sistema de tuberías y boquillas permanezca en buen estado (sin obturar, sin roturas ni fugas) y que la bomba de agua asegure la presión suficiente y constante, de lo contrario los animales no recibirán la cobertura necesaria, es útil para tratar grupos de animales pequeños o medianos (50-100). Hecha correctamente procura una cobertura aceptable de los animales con el producto. Es también menos trabajosa que la aspersión manual, lo que reduce el riesgo de aplicación incorrecta por simple cansancio del operador. Cualquier error de manejo fácilmente resulta en sub-dosificación del producto y, como consecuencia, en una eficacia o un poder residual insuficiente que, si es crónico, puede favorecer la aparición de resistencia en algunos parásitos (mosca de los cuernos, garrapatas Boophilus, etc.).
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2.
MARCO TEÓRICO
2.1
Evaluación de proyectos
Descrito en forma general, un proyecto es la búsqueda de una solución inteligente al planteamiento de un problema tendente a resolver, entre muchas, una necesidad humana. En esta forma, puede haber diferentes ideas, inversiones de diverso monto, tecnología y metodología con diversos enfoques, pero todas ellas destinadas a resolver las necesidades del ser humano en todas sus facetas, como pueden ser educación, alimentación, salud, ambiente, cultura, etc.. El proyecto de inversión se puede describir como un plan que, si se le asigna determinado monto de capital y se le proporcionan insumos de varios tipos, podrá producir, utilidades al ser humano o a la sociedad en general. La evaluación de proyectos de inversión, cualquiera que esta sea, tiene por objeto conocer su rentabilidad económica y social, cualquiera que esta sea, tiene por objeto conocer su rentabilidad económica, de tal manera que asegure resolver una necesidad humana en forma eficiente, segura y rentable. Solo así es posible asignar los recursos económicos a la mejor alternativa. [11]
2.1.1 Ciclo de vida de un proyecto
Existen muchas maneras de ver el cciclo de vida de un proyecto. Se definen cuatro etapas:
Formulación y selección Planeación Programación y control Implantación y terminación del proyecto
En la primera etapa (formulación y selección), los administradores definen y refinan) el proyecto y su alcance, y consideran su impacto en el plan estratégico de la organización. Suponiendo que el proyecto se elige para desarrollarlo, los administradores procederán a una planeación más detallada en la segunda etapa. En ella define las tareas específicas que constituirán el proyecto y estima los
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recursos (trabajadores, materiales, etcétera) que serán necesarios para terminar con éxito el proyecto. Como parte de la etapa de planeación, los administradores deciden que tareas se subcontrataran y definen las licitaciones para estas tareas. Las etapas de planeación es crítica; es aquí que se define la regla 5P de la administración de proyectos: Prior Planning Precludes Poor Performance (La planeación previa previene un pobre desempeño del proyecto) El trabajo en el proyecto es más intenso durante la tercera etapa; como se indica en la figura , los recursos asignados al proyecto alcanzan su máximo en esta etapa. Por último, en la cuarta etapa el proyecto se implanta y se entrega a los usuarios (esta es la etapa en la que los usuarios ocupan un nuevo edificio o en el que se inserta una nueva componente al proceso de ensamble). Como se indica en la figura en la etapa de planeación el equipo del proyecto determina un pronóstico base para el proyecto que sirve como punto de comparación o evaluación (Benchmark) del desempeño futuro. Después, conforme se realiza el proyecto, el equipo vigila las desviaciones de este plan de evaluación. El problema de controlar el proyecto se convierten un problema de determinar si estas variaciones son el resultado de fluctuaciones aleatorias o representar un problema estructural que debe ser atendido por el equipo del proyecto. Cuando ocurre esto último, el equipo del proyecto debe emprender las acciones necesarias para que el desempeño del proyecto puede de nuevo bajo control.[13]
2.1.2 Periodo de recuperación.
Las medidas numéricas se usan a menudo como ayuda en la selección de un proyecto. Aunque muchas veces se critica a estas medidas (se dice que se basan en valores pronosticados que están sujetos a una gran incertidumbre), pueden proporcionar una mejor comprensión de los costos y beneficios explícitos de un proyecto propuesto. La mayoría de las organizaciones usan estas medidas junto con otros elementos de juicio para validar sus decisiones de emprender o no un proyecto. El periodo de recuperación es el número de periodos (como año) necesarios para recuperar el costo del proyecto. Por ejemplo, un banco puede instalar un cajero automático (ATM, automatic teller machine) con un costo de $90.000; con este ATM puede reducir en uno el número de cajas en el banco. Suponiendo que
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cada cajero gana aproximadamente $30.000 al año, el periodo de recuperación estará definido por $90000/$30000 = 3 años; es decir, se necesitan tres años para que el banco recupere el costo inicial del cajero automático. En general, el periodo de recuperación se define como sigue: Período de recuperación (años) = Costo estimado del proyecto Ahorro anuales (o aumento de ingresos) Formula1.Retorno de la inversión en proyectos de inversión. Esta medida se puede ampliar si se considera los costos de operación del ATM, que se estiman en $4000/año. El ahorro anual realizado por el banco será entonces, $30000 - $4000= $26000, los que da como resultado un período de recuperación de 3.5 años. La medida del periodo de recuperación tiene muchas desventajas. Ignora el valor del dinero en el tiempo, incluyendo tasas de interés e inflación. Para ilustrar las limitaciones de esta medida se consideran los siguientes dos proyectos, A y B. Proyecto A: Costo = $75.000 Ganancias: $25.000 durante 4 años. Proyecto B: Costo = $75.000 Ganancias: $15.000 durante 8 años. El periodo de recuperación del proyecto A es ($75000/$25000) = 3 años; el periodo de recuperación del proyecto B es ($75000/$15000) = 5 años. Con base en el periodo de recuperación, la organización puede calificar mejor el proyecto A que el B, aun cuando el proyecto B producirá una ganancia de $120000; el proyecto A tendrá una ganancia de solo $1000.000. A pesar de estas limitaciones, el periodo de recuperación sigue siendo una medida popular; es relativamente fácil calcularlo y explicarlo, y puede ser útil para una organización preocupada por el flujo de efectivo y la rentabilidad a corto plazo.[12]
2.2
Flujo laminar
Cuando se visualiza un fluido bajo un flujo continuo, debe tenerse en cuenta el comportamiento del mismo. En este estudio, el fluido parecerá fluir en capas, de una manera uniforme y regular. Se puede observar este fenómeno cuando se abre una llave de agua lentamente, observándose que el chorro es uniforme y estable, las partículas se desplazan siguiendo trayectorias paralelas, formando así en conjunto de capas o láminas, el fluido se mueve sin que haya mezcla significativa de partículas de fluido vecinas.
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La viscosidad del fluido es la magnitud física predominante y su acción amortigua cualquier tendencia a ser turbulento.[15] La razón por la que un flujo llega a ser laminar o turbulento se liga a partir de pequeña perturbaciones o alteración del flujo, influyendo esta perturbación en los componentes de velocidad del líquido. Dicha alteración puede aumentar o disminuir. Cuando la perturbación en un flujo laminar aumenta cambiando un flujo inestable, este puede cambiar a turbulento y si dicha perturbación disminuye el flujo continua laminar. [15] Para este tipo de flujo es importante traer a colación la ley de newton de viscosidad la cual rige el comportamiento del flujo laminar. Esta ley establece la relación existente entre el esfuerzo cortante y la rapidez de deformación angular. La acción de la viscosidad puede amortiguar cualquier tendencia turbulenta que pueda ocurrir en el flujo laminar. En situaciones que involucren combinaciones de baja densidad, alta velocidad o grandes caudales, el flujo laminar no es estable, lo que hace que trasforme en flujo turbulento, en flujo laminar, la velocidad sigue esta distribución con su máximo en el centro y su mínimo (V=0) en las paredes de la tubería. Para realizar la evaluación de velocidades en tuberías circulares se toma en cuenta para establecer las diferencias entre los tipos de flujo y, por último, para establecer las ecuaciones de resistencia fluida, las cuales se utilizaran para el diseño de sistemas de tuberías.
2.3
Flujo turbulento
Este tipo de flujo se caracteriza por la dispersión de partículas en diversas direcciones. La presencia de esfuerzos cortantes en las fronteras de fluidos sólidos y entre diferentes capas de fluidos afecta la distribución de velocidades que, en principio, debería ser uniforme. En flujo turbulento, la presencia de la subcapa laminar modifica aún más dicha distribución, en este tipo de fluidos la viscosidad pierde su efecto y debido a la rotación, las partículas cambian de trayectoria generando colisiones entre las mismas y una energía de rotación apreciable al pasar de unas trayectorias a otras, las partículas cambian de rumbo en forma errática. Determinar si un flujo es turbulento o laminar es por medio del número de Reynolds. Si este valor adimensional es un número bajo, menor a 2200 el flujo es
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considerado laminar, pero si es mayor a 200000 será turbulento. Entre estos valores se lo considera un flujo de transición. Al entrar las partículas de fluido a capas de diferente velocidad, su momento lineal aumenta o disminuye, y el de las partículas vecina la hacen en forma contraria. En este caso, se emplea la fórmula empírica de Blasius válida para tubos lisos y para valores del número de Reynolds hasta 105.
Fórmula 2.Formula perdida de carga (mH2O) total en tuberías cerradas circulare. Hl: Pérdidas totales de carga (m) L: Longitud (m) R: Numero de Reynolds D: Diámetro (m) V: velocidad (m/s) Expresaremos según la Formula 2 HL en términos de las variables básicas en vez del número de Reynolds R. Las pérdidas Hl debidas a la entrada y salida del fluido por el tubo horizontal tienen la misma expresión en el régimen laminar y en el turbulento [17]
2.4
Turbulencia
Los movimientos turbulentos son muy comunes, tanto en la naturaleza (flujos atmosféricos, ríos, etc...) como en diferentes aplicaciones de interés tecnológico (flujos en conductos, turbo maquinaría, calderas, cámaras de combustión, equipos de intercambio de calor, aerodinámica de vehículos), hasta el punto en que la mayor parte de los flujos de interés tecnológico son turbulentos. La turbulencia modifica significativamente parámetros tales como la resistencia a la fricción, la transmisión de calor o la capacidad de mezcla, es necesario su comprensión y su caracterización.[18]
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Diferentes teorías han tratado de explicar el origen y la estructura de la turbulencia. Algunas explican que la turbulencia es debida a la formación de vórtices en la capa límite, como consecuencia de los disturbios que se generan por discontinuidades bruscas existentes en la pared; mientras que otras teorías atribuyen la turbulencia a la influencia del esfuerzo cortante, cuando se presenta un gradiente de velocidades con discontinuidades bruscas. Sin embargo a pesar de las múltiples investigaciones, los resultados obtenidos sobre el desarrollo de la turbulencia no son totalmente satisfactorios, ya que solo pueden estudiarse experimental y teóricamente como un fenómeno estadístico. Turbulencia de pared: generada por efectos viscosos debida a la existencia de paredes. Turbulencia libre: producida en la ausencia de pared y generada por el movimiento de capas de fluido a diferentes velocidades.
2.5
Tubos lisos:
Se presentan tres subcapas:
Subcapa viscosa: el movimiento es primariamente viscoso, aunque no es estrictamente laminar y la velocidad varía linealmente. Esta subcapa es muy difícil de observar bajo condiciones experimentales. Sin embargo su importancia es decisiva para la determinación de las fuerzas de arrastre. Capa de transición: el flujo es turbulento, pero la viscosidad todavía ejerce su influencia. Zona de turbulencia: se aplica la teoría de longitud de mezcla de Prandtl, asumiendo que el flujo turbulento en una tubería está fuertemente influenciado por el fenómeno del flujo cercano a la pared.
Factor de fricción para tubos lisos: donde los efectos de viscosidad predominan y el factor de fricción depende únicamente del número de Reynolds.
2.6
Tubos rugosos:
Se presentan dos casos, según que el tamaño de la rugosidad sea o no mayor que el espesor de las subcapas viscosas y de transición. [19]
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2.7
Golpe de ariete
Se define el fenómeno como la oscilación de presión por encima de lo normal a causa de las fluctuaciones de la velocidad y sobrepresiones debido al movimiento oscilatorio del agua en el interior de una tubería, siendo básicamente una variación de presión. Dado que el agua es casi incompresible, la energía del agua en movimiento no tiene donde disiparse si se cierra repentinamente una válvula. Esto puede resultar en una sobre presión que crea estrés en las tuberías, generando ruido y en algunos casos la destrucción de las tuberías.[20] Este fenómeno es un caso particular en el estudio de movimientos transitorios en las conducciones a presión. La diferencia se encuentra en que los transitorios implican variaciones de velocidad – y su correlación con la transformación en variaciones de presión de pequeña magnitud, mientras que el golpe de ariete implica grandes variaciones, de velocidad y presión. Las maniobras de detenimiento total, implican necesariamente los golpes de ariete de máxima intensidad puesto que se pone de manifiesto la transformación total de la energía de movimiento que se transforma en energía de presión. Cuando ocurre el golpe de ariete, la presión podría cambiar momentáneamente de manera abrupta por más de 10Mpa dentro de la tubería, este impacto puede dañar seriamente la tubería, equipo o cubierta de la maquinaria, resultando en daños no solo para las juntas en las uniones sino también en las bridas de válvulas o las válvulas mismas.[21] A este fenómeno se citan proceso en los que frecuentemente el golpe de ariete tiene fuerte influencia tales como
Cierre y Apertura de Válvulas. Arranque de Bombas. Detención de Bombas. Funcionamiento inestable de bombas. Llenado inicial de tuberías. Sistemas de Protección contra Incendios.
Movimiento de propagación de ondas en cierres súbitos.
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Imagen 5. Propagación de ondas en tuberias por golpe de ariete. (E)[30]
a) Válvula en posición abierta b) La válvula está cerrada. Una onda de presión se mueve agua arriba con velocidad ‘a’. Al mismo tiempo el agua aun entra a la tubería con velocidad V0 c) El frente de la onda continua agua arriba hasta que alcanza el final llamado un tiempo L/a para alcanzarlo. El tiempo 2L/a es conocido como el periodo de la tubería µ. d) Si la cantidad total de agua que entra a la tubería durante ese tiempo ½ µ es ΔV entonces debido a que esta se está moviendo con velocidad V0, ΔV = ½ V0Aµ. Este volumen total de agua está ocupando el espacio (AxL) donde A es la sección transversal de la tubería. El incremento de presión resultante a la presión del golpe de ariete es P=K x (ΔV/ΔL) K= Modulo elástico del fluido. P= Presión golpe de ariete V0=Velocidad Inicial ΔV=Velocidad del régimen de fluido ΔL=Longitud de tubería
Con base a la figura previamente mostrada muestra que la presión máxima que soporta la tubería, será la suma o resta del incremento del valor del golpe de ariete a la presión estática de dicha conducción. Tras el cierre de válvulas, unas depresiones y presiones debidas al movimiento ondulatorio de la columna líquida, hasta que se produzca el paro de toda la masa líquida. Las depresiones o
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sobrepresiones empiezan en un máximo al cierre de abrupto o rápido de válvulas o paros de motor, disminuyendo paulatinamente, quedando la conducción en régimen estático. [22] Dado que el agua es casi incompresible, la energía del agua en movimiento no tiene donde disiparse si se cierra repentinamente una válvula. Esto puede resultar en una sobre presión que crea estrés en las tuberías, generando ruido y en algunos casos la destrucción de las tuberías.[23] La presión máxima que se genera se calcula a partir de la fórmula de Joukowski: P=(C x V0)/g
Fórmula 3.Formula presión máxima generada por una onda en redes hidráulicas cerradas. Dónde: C =Aceleración de la onda (velocidad relativa de la onda respecto al fluido) de sobrepresión o depresión, m/s V0 =Velocidad media del flujo, en régimen g =Aceleración de la gravedad 9.81 m/s2 A su vez, la celeridad de la onda se calcula como: C = sqrt [(K / ρ) / (1+K*D / (E*e)] Fórmula 4. Aceleración de una onda en sobrepresiones o depresiones K = Modulo elasticidad del fluido, 2,074x109 N/m2 ρ = Densidad del fluido, 1000 Kg/m3 E = Módulo de elasticidad (módulo Young) de la tubería e = Espesor de la pared de la tubería, m D= Diámetro interno de la tubería, m
2.8
Corrosión
La mayor parte de los fenómenos de corrosión metálica son de naturaleza electroquímica. La corrosión se produce cuando los metales se encuentran en
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contacto con medios que tienen conductividad electrolítica, como son las disoluciones salinas, las aguas o la simple humedad ambiental. En estas circunstancias y debido a las diferencias de potencial electroquímico que se presentan entre diferentes puntos de la superficie de un mismo metal se producen pilas galvánicas de tamaño microscópico en las que unas zonas del metal actúan como ánodos y se corroen, otras como cátodos y no se corroen y el agua o la humedad es el electrolito que permite cerrar el circuito de la pila. La corrosión del cobre, el hierro y el zinc puede perforar la tubería, y los productos de corrosión de estos metales pueden causar la obstrucción de las líneas de agua. Como se explica en el párrafo anterior, la interacción de un metal con el medio que lo rodea, genera el deterioro físico como químico. Este fenómeno ocasiona regiones plenamente identificadas, llamadas anódicas y catódicas: una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal. Los enlaces metálicos tienden a convertirse en enlaces iónicos, los favorece que el material puede en cierto momento transferir y recibir electrones, creando zonas catódicas y zonas anódicas en su estructura.[25]
Imagen 6. Efectos de la corrosion en uniones roscadas de tuberia galvanizada (F) [33]
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La Corrosión es la causa general de la destrucción de la mayor parte de los materiales naturales o fabricados por el hombre. Si bien esta fuerza destructiva ha existido siempre, no se le ha prestado atención hasta los tiempos modernos, con el avance de la tecnología. El desarrollo de la industria y el uso de combustibles, en especial el petróleo, han cambiado la composición de la atmósfera de los centros industriales y grandes conglomerados urbanos, tornándola más corrosiva. La producción de acero y las mejoras de sus propiedades mecánicas, han hecho de él un material muy útil, junto con estas mejoras, se está pagando un tributo muy grande a la corrosión, ya que el 25% de la producción mundial anual del acero es destruida por la corrosión. [24]
2.9
Acero Galvanizado
Mientras el acero galvanizado provee de una protección excelente en la mayoría de aplicaciones, incluso en aplicaciones semicorrosivas, algunas de las siguientes condiciones del agua puede provocar daños o corrosión en el acero galvanizado en caliente: Agua salada (alta en sólidos disueltos y electro conductividad), Agua ácida o alcalina (con un ph inferior a 6,2 o superior a 6,5) Agua agresiva (con altas concentraciones de cloruros y/o sulfatos). Los principales agentes causantes de la corrosión externa de las tuberías son la humedad y ciertos materiales de construcción que son agresivos para el acero galvanizado y que actúan normalmente sólo en presencia de humedad. Por ello, se puede afirmar, que la prevención más segura de la corrosión por el exterior de las tuberías es impedir el acceso de la humedad a la superficie externa de las mismas.[26]
2.10 Corrosión del acero galvanizado en instalaciones hidráulicas
La tubería galvanizada es uno de los materiales de plomería más viejos y comunes que se usan para las instalaciones hidráulicas domésticas, aunque en general el cobre lo ha reemplazado. El recubrimiento de zinc sobre el acero reduce la corrosión de este, el impedir su contacto con el agua, y funciona como ánodo, corroyéndose en lugar del cátodo (acero). Numerosos factores, como el espesor y la porosidad de la capa de zinc, su adhesión al acero y la naturaleza de
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la capa de oxidación sobre la superficie del zinc, tienen una influencia notable sobre la eficacia del zinc para proteger al acero contra la corrosión. El tubo galvanizado debe tener un peso mínimo de 1.6 oz/ft 2 de zinc sobre el acero y un peso promedio de 1.8 oz/ft2 o más. Hay cinco fallas por las cuales preocuparse en la corrosión de la tubería galvanizada por el agua:
Corrosión general o uniforme. Liberación de metales a la solución. Picadura Corrosión galvánica o inducida por el cobre. Corrosión por celdas de concentración.
2.11 FACTORES QUE FAVORECEN O INDUCEN LA CORROSIÓN
2.11.1 Corrosión por esfuerzo o tensión (fisurante)
Este tipo de corrosión se produce cuando se combina un ambiente corrosivo con tensiones intensas que actúan sobre el metal. El ataque no parece muy intenso pero su gravedad radica en que se producen fisuras que se propagan a lo largo de la sección del metal. Los esfuerzos pueden estar originados por la presencia de metales con diferentes coeficientes de dilatación térmica, por diseños defectuosos, por transformaciones de una fase durante una soldadura, etc. La fisura comienza en general en una discontinuidad superficial y su frente avanza en forma perpendicular a las tensiones. Si se frena el esfuerzo o se inhibe la corrosión el avance de la grieta se frena. Por lo tanto, este tipo de corrosión se puede impedir eliminando o reduciendo la fuente de tensión, el ambiente corrosivo, cambiando el metal (ej.: acero inoxidable por titanio en presencia de agua de mar), por protección catódica o uso de inhibidores.
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2.11.2 Por erosión
Se produce por el desgaste de la superficie en contacto con un fluido cuyo movimiento es rápido. Se caracteriza por la aparición de surcos, valles, hoyos que en general se observan en la dirección del fluido. Por otra parte este desgaste también ocasiona la abrasión de las películas protectoras de óxidos o cubiertas que protegen la materia, favoreciendo la disolución metálica. Este tipo de corrosión por erosión se da en presencia de agua con disoluciones o agua tratada con agentes químicos que aumentan las zonas de erosión electroquímica y en especial a la presencia del oxígeno y cloro disuelto. Las variables más importantes que afectan a la corrosión por el agua de mar son:
Velocidad del agua Temperatura Contenido en oxígeno La corrosión aumenta con el contenido de oxígeno y con la temperatura. La corrosión del acero y del hierro se caracteriza por los siguientes factores: Temperatura: la velocidad de corrosión se duplica cada 30ºC de aumento de temperatura. Concentración de cloro y oxígeno: La velocidad de corrosión es proporcional al contenido de oxígeno y cloro. Contenido de carbonato cálcico (CaCO3) la presencia de esta sustancia reduce la velocidad de corrosión ya que la alcalinidad cálcica en el agua produce una protección sobre las paredes. pH del medio: La velocidad de corrosión se reduce con un pH fuertemente alcalino, mientras que con un pH fuertemente ácido avanza a gran velocidad [27]
2.11.3 Por cavitación
Es causada por burbujas de vapor originadas por cambios bruscos de presión que chocan contra la superficie del metal y pueden provocar severos daños sobre el mismo, ocasionando el desprendimiento de películas superficiales, disminuyendo el espesor en zonas localizadas, etc.[25]
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2.12 Importancia del agua en el proceso de corrosión
Los componentes del agua que inciden en la rapidez con que se corroen los metales en los sistemas de distribución son calcio, magnesio, sodio, cloruros, sulfatos, oxígeno disuelto, alcalinidad, pH, intensidad de amortiguación, cloro libre, cloramina, sólidos en suspensión y conductividad. Las aguas con las siguientes características tenderán a ser más corrosivas: 1. Aguas muy suaves. 2. Aguas muy bajas en pH y alcalinidad. La adición de calcio, alcalinidad, y productos químicos para ajustar el pH en aguas tratadas ha resultado eficaz para corregir la corrosividad de las aguas bajas en dureza y alcalinidad. 3. Aguas altas en cloruros o sulfatos, o en ambos (>150 mg/l). 4. Aguas que contengan cantidades apreciables de oxígeno disuelto. 5. Aguas con baja intensidad de amortiguación. Estas aguas tienden a ser más corrosivas, pues la falta intensidad de amortiguación para contrarrestar la producción local de ácido en la celda de corrosión, esta se mide como las moles por litro de OH-. Un agua con por lo menos 0.5 m equivalente de intensidad de amortiguación tendrá suficiente capacidad de amortiguación para neutralizar las concentraciones locales generadas por el cátodo. 6. Aguas con un bajo pH (< 6.0) y una cond 7. La presencia de cloro libre por encima de 1 mg/l y de cloramina arriba de 2 mg/l. 8. La presencia de sólidos suspendidos. Estos sólidos tienden a incrementar las tendencias a la corrosión por cavitación de un agua, y también proveen suciedad, un depósito de suciedad puede conducir a la corrosión por celdas de concentración. [24]
2.13 Tubería Polipropileno
El Polipropileno es un termoplástico que es obtenido por la polimerización del propileno, subproducto gaseoso de la refinación del petróleo, en presencia de un catalizador, bajo un cuidadoso control de temperatura y presión.
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El polipropileno se puede clasificar en tres tipos: homopolímero, copolímerorándomy, copolímero de alto impacto, los cuales pueden ser modificados y adaptados para determinados usos, a través de múltiples técnicas de aditivación. Históricamente el polipropileno ha sido una de las resinas de mayor crecimiento, alcanzando hoy en día, el mayor consumo a nivel mundial entre todos los termoplásticos. Además posee las siguientes características: -Alta estabilidad térmica, le permite trabajar durante mucho tiempo a una temperatura de 100°C en el aire.
- Resistente al agua hirviente pudiendo esterilizarse a temperaturas de hasta 140°C sin temor a la deformación. -
Ligero Alta resistencia a la tensión y a la compresión. Excelentes propiedades dieléctricas. Resistencia a la mayoría de los ácidos y álcalis. Bajo coeficiente de absorción de humedad
2.14 Fricción en tuberías
Por lo general en las líneas de conducción, la resistencia por fricción, ofrecida por el tubo es el elemento dominante en su diseño hidráulico. En esta sección se presentan las fórmulas que pueden utilizarse para calcular dicha resistencia. El ingeniero proyectista usará la fórmula con la que esté familiarizado y con la que haya tenido experiencia. Se deberá seleccionar en forma conservativa el valor del coeficiente para las fórmulas.[21] En un flujo incompresible permanente a través de un tubo, se presentan pérdidas que se expresan por medio de la caída de la línea de cargas piezométricas. Para el cálculo de la pérdida de carga o energía en tubería, se emplea generalmente la ecuación de Darcy-Weisbach:
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Fórmula 5. Perdida de carga en tuberia cerradas de Darcy-Weisbach Donde hf es la pérdida de energía o la caída en la línea de cargas piezométricas a lo largo de la longitud (L) en la tubería de diámetro D, de un flujo con velocidad promedio V, gravedad (g) y f es un factor de fricción adimensional.(22)
2.15 Coeficiente de fricción para régimen turbulento
En el caso de régimen turbulento, existen varias fórmulas para la obtención del factor f, como las de Colebrook-White, Prandtl-Von Karman o Nikuradse, que describen f según la rugosidad de la tubería.[23] La fricción en una tubería recta y larga es solamente fricción superficial (skin friction). La ecuación general para el cálculo de la caída de presión se conoce como ecuación de DarcyWeissback y se expresa como:
Fórmula 6. Perdida presión en función de la densidad de fluido de DarcyWeissback ΔP=Caída de presión(mH2o) ρ =Densidad (Kg/m3) La pérdida de energía por fricción, Hfs, se puede expresar de cualquiera de las siguientes formas:
Fórmula 7. Configuraciones entre fórmulas para el hallazgo de pérdidas de carga en tuberías circulares.
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D = Diámetro interno de la tubería (m) f = Factor de fricción G= Masa velocidad g = Aceleración de la gravedad (m/s2) gc= Constante gravitacional Hfs=Perdida de energía por fricción (m) L= Longitud tubería (L) v= Velocidad (m/s) W=Gasto másico
2.16 Velocidad de flujo recomendable en tubería y ductos
Son muchos los factores que influyen para lograr una velocidad de flujo satisfactoria en los sistemas de fluido. Los importantes son el tipo de fluido, la longitud del sistema de flujo, el tipo de tubería o tubo, la caída de presión que puede tolerarse, los dispositivos (bomba, válvulas y otros más) que han de conectarse a la tubería o tubo, temperatura, presión y ruido. El revisar la ecuación de Bernoulli se infiere que la velocidad de flujo se incrementa conforme disminuye el área en la trayectoria del flujo. Por tanto, los tubos más pequeños generan velocidades elevadas, y los tubos más grandes proveerán velocidades bajas. Por esta es razón es deseable mantener bajas las velocidades. Sin embargo, debido a que los ductos t tubos más grandes san más caros, es necesario establecer algunos límites. En general, en las líneas de succión que abastecen una bomba se mantiene baja la velocidad, con objeto de garantizar un llenado apropiado de los pasajes en la entrada de la succión. La velocidad baja también ayuda a limitar las pérdidas de energía en la línea de succión, lo que mantiene relativamente elevada la presión en la entrada de la bomba, y permite que ingrese liquido puro a esta. Las presiones bajas pueden provocar un daño conocido como cavitación, que origina ruido excesivo, rendimiento muy degradado y erosión acelerada de la bomba y superficies impulsoras.
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3
REVISION ACTUAL DE PROCESO.
El desarrollo conceptual de ingeniería para el mejoramiento de la ducha de ganado en pie se basa desde la revisión, descripción detalla del estado actual del proceso, su funcionamiento, puntos críticos, hasta costos alusivos a la operatividad del sistema de riego que muestren un comportamiento real con soportes tales como datos tomados en campo e históricos registrados por el frigorífico llevándolos al análisis, gráficos y tablas pertinentes. Este tipo de información brindará una visión del comportamiento operativo y la identificación de puntos críticos que justifiquen los cambios propuestos, las características de los elementos y equipos requeridos de la propuesta entregada.
3.1.1 Ubicación ducha de Ganado en pie
Imagen 7. Vista satelital del Frigorífico Guadalupe S.A de la ciudad de Bogotá, Colombia. (G)
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La imagen muestra una vista satelital de la ubicación de la planta y el flujo que llevan las reses desde su ingreso a corrales hasta la manga de conducción donde se da el lavado de aspersión. Esta manga de conducción se encuentra ubicada en la parte posterior de la planta colindando al oriente con el rio Tunjuelito, al costado Occidental con la caldera de carbón, al Norte con la planta de sacrificio vacuno y al sur con el rio Tunjuelito.
Imagen 8. Foto real Ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013
En base a esta imagen se muestra la ubicación y estructura actual de la ducha, observando la vía por la cual circulan vehículos de carga (lado izquierdo de la imagen) y detrás de esta el muro que limita la planta con la zona inundable del rio Tunjuelito. Esta ducha de ganado es el tramo final por el cual circulan las reses a nivel del suelo antes de ingresar al puente que las conduce a la sala de sacrificio, donde el ingreso se da en la parte final de la ducha (lado izquierdo de la imagen) y la salida al puente (lado derecho de la imagen).
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3.1.2 Zona de almacenamiento del líquido. Para garantizar el suministro de agua recuperada, debe disponerse de un área de almacenamiento ubicado a 40 metros de distancia del punto de alimentación de la línea de riego manteniéndose en este punto por la no disponibilidad de espacio para su reubicación, esto no solo por motivos de espacio si no por motivos legales al quedar por fuera de la ronda del rio Tunjuelito lo que obligaría a una demolición por estar fuera de los límites del lote de la planta ante catastro.
Imagen 9. Foto real del tanque de almacenamiento y la Bomba centrifuga de Alimentación de la ducha de ganado del Frigorifo Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013 Este tanque que se muestra en la Imagen 9 está elaborado en concreto y una capacidad de almacenamiento de 20.3m 3 de agua, este material de concreto obedece a las necesidades de tipo de líquido que almacena, ya que contiene cantidades determinadas de cloro, soda caustica y que proviene de la planta de agua recuperada (PETAREC), planta que se alimenta de tres procesos, dos internos que proviene de la ducha de canales ubicado al final de la línea de beneficio en la sala de sacrificio, el segundo de las áreas de almacenamiento y despacho de producto terminado en la planta de desposte y transformación, y el tercero proviene del agua empleada en el lavado de la ducha de ganado luego de culminar faena. La bomba actualmente instalada se encuentra ubicado en la parte superior de la ducha a 2 m. de altura y un sistema mecánico de control tipo flotador que controla
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el nivel le líquido y evitando rebosamiento del tanque. Esta bomba se encuentra cubierta por una lámina curva metálica que la protege de cambios climáticos que afecten recubrimientos, corto circuito de conexiones eléctricas y la oxidación de partes fijas o móviles aumentado el riesgo rotura de sellos por aumento en la fricción ente rodamientos que pierden lubricación.
3.1.3 Bomba de alimentación.
La bomba instalada se encuentra protegida por una cubierta metálica que la protege de corto circuito y posible corrosión por fluidos de tanques circundantes, exposición a la lluvia y exposición al sol que acelere el desgaste mecánico de parte móviles. La bomba comprende las siguientes especificaciones:
Tipo: Centrifuga monoblock HY-FLO Modelo: 40ª-10 Versión: Sello Mecánico Rotor: Variable Potencia: Trifásico 15 HP Succión-Descarga: 4” – 3”, Presión: 3.2 Bar (58Psi) y un Volumen de descarga de 300 GPM. Bomba de Caudal
Esta bomba posee un sistema de temporizado que se activa al mando de un control alámbrico a telemecanique, con un tiempo de funcionamiento de 40 segundos, entregando un volumen de caudal de 150 galones durante este tiempo. Las características de esta bomba están referenciadas en curvas de funcionamiento las cuales suministra el proveedor de esta marca y quien realiza la visita en campo para su evaluación según sus características físicas al no tener placa de identificación.
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Imagen 10. Curva caracteistica de trabajo de la bomba centrifuga instalada en un tanque de almacenamiento de agua recuperada. (H) Para obtener los valores de presión, caudal y potencia de esta bomba, el proveedor relaciona la siguiente formula:
P= Fórmula 8. Cálculo presión de descarga bomba centrifuga IHM P = Presión (metros de agua) Ad = Altura dinámica (m/ft)
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C = Constante (0.7) La altura dinámica o carga dinámica total de la bomba como la altura total equivalente que un fluido se bombea, teniendo en cuenta las pérdidas por fricción en la tubería y su expresión matemática para el cálculo de este tipo de carga dinámica se da en metros de columna de agua
3.1.4 Mando de control alámbrico a distancia.
El control lo compone una botonera con dos pulsadores, uno de color verde (Start) y otro de color rojo (Stop) y un Paro de Emergencia que se encuentra deshabilitado. El Start habilita el funcionamiento de bombeo durante un tiempo de 40 segundos, energizando un contactor y temporizador eléctrico encargados de maniobrar la bomba respectiva, según el control eléctrico el funcionamiento debe detenerse cuando se pulse el Stop o se deje de accionar el Start. Esta botonera se encuentra a una distancia de 6 metros de la ducha y es operada por personal encargado (corraleros) quienes conducen las reses desde los corrales hasta la salida de la ducha para el siguiente proceso. Se encuentra la botonera en un deterioro acelerado del recubrimiento plástico que aísla los componentes mecánicos de accionamiento incrementando así la posibilidad de generar corto circuito por humedad o condensación a causa de cambios climáticos constantes y mala operación de los encargados.
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Imagen 11. Foto real del control de mando a distancia de dos posiciones de puesta en marcha de la bomba de la ducha de ganado en pie del frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogota, Colombia. Tomado en Agosto de 2013. En este proceso los operarios encargados realizan una mala práctica para evitar que se apague la bomba y tener el trabajo de pulsar nuevamente el Start cada 40 segundos, por tal motivo ponen un objeto ya sea cinta o un elemento sólido para mantener la señal del pulsador acelerando de esta manera el fallo en los terminales de contacto del pulsador y al mismo tiempo desperdiciando el agua que sale por la tubería cuando no está pasando ganado por la manga de conducción, ya que la tubería no cuenta con elementos que indiquen la presencia de los animales y sigue realizando el proceso de riego.
3.1.5 Sistema de control de funcionamiento eléctrico
Actualmente el proceso de lavado de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe S.A.S cuenta con ciertos elementos para el funcionamiento del proceso tales son:
-
Bomba de Caudal Contacto Eléctrico Guardamotor Breaker totalizador Termo magnético bipolar Temporizador a la Conexión Eléctrico 2 Pulsadores NO y NC (Start, Stop respectivamente)
Su funcionamiento inicia cuando se presiona el pulsador Start, una vez pulsado la bomba se energiza habilitando el paso de agua por la tubería encargada de realizar el lavado al ganado, al mismo instante se activa un temporizador eléctrico que hará que la bomba de desenergice después de cumplido el tiempo. Ver Imagen 12.
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Imagen 12. Foto real y esquema eléctrico de la bomba de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. (I). Tomado en Agosto de 2013.
3.1.6 Tubería de alimentación
La red de tubería comprende tramos de PVC de 3” color azul, con una longitud equivalente de 40 metros lineales de este tipo de material. Esta red de tubería de PVC se observa luego de cruzar una vía vehicular de 6 metros de longitud, saliendo del suelo hasta una altura de 2.50m con uniones en PVC de 3”. Esta línea de tres pulgadas se extiende por el aire a una distancia de 2.80m sufriendo un cambio de tubería de 3” a 2” y un cambio en el material de la tubería de PVC a acero galvanizado. La red en acero galvanizado conecta con una T que dividen el flujo del líquido a la línea derecha e izquierda, esta última es la línea de suministro o alimentación para la totalidad de la ducha y una unión bridada en Y para efectos de corte en el flujo por danos en la totalidad de la línea o para cumplir con protocolos de mantenimiento. La tubería actualmente presenta un proceso de corrosión de la capa externa debido a los cambios por el contacto constante de líquidos tales como agua lluvia,
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agua recuperada, exposición al sol y residuos orgánicos que proviene de los animales que se depositan en la superficie y debido a un proceso de degradación y liberación de elementos químicos con diversas concentraciones deterioran al punto de fractura por golpes o fatiga del material.
Imagen 13. Foto real Linea 3¨ PVC ducha de ganado en pie del Frigorifico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.
Imagen 14. Foto real reduccion tuberia 2’’a 1’’ acero galvanizado ubicado en la ducha de ganado en pie del Frigorifico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.
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Como se puede observar en la Imagen (14) la línea de distribución o alimentación de la ducha entra en etapa de reducción de 2”a 1”, este diámetro de tubería será constante a lo largo de la ducha tanto en la línea superior como la línea inferior. La segunda línea ubicada al costado derecho de la Imagen(14) pertenece a un sistema de alimentación sellado que proviene de tanques que complementaban el duchado, este línea sellada se da por la ineficiencia de la bomba que se encuentra instalada a un costado de la ducha como lo muestra la imagen 13 ya que los dos tanques de almacenamiento se alimentan de la bomba principal que se muestra en la Figura 1 antes mostrada; la cual cumple la función de llenar el tanque principal y los tanque de complemento, llevando a desgaste y alto consumo energético por parte de la bomba principal, a su vez, la bomba ubicada en estos tanques auxiliares se encuentra deshabilitada debido a su baja capacidad de mover volúmenes de agua.
Imagen 15. Foto real de la bomba centrífuga línea auxiliar de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013. La tubería que se extiende a lo largo de la ducha mantendrá un diámetro de 1” en acero galvanizado. Esta tubería se ubica en cuatro secciones, dos de 23 metros en la parte superior y dos en la parte inferior de 18 metros como se muestra en la Imagen (16).
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Las líneas de la parte superior se encuentran a una altura de 1.60 y soportes en la mitad de cada sección que disminuyan problemas a causa del doblado de la tubería por el peso de la misma y la dilatación por los cambios climáticos que fatiguen llevando a la rotura de la misma La línea inferior se encuentra expuesta al paso de los animales, presencia de empozamiento de agua recuperada, agua lluvia y residuos orgánicos de los animales que obstruyen las perforaciones de la tubería y conlleva a un menor número de chorros directos al animal. Por estas líneas circula el agua que proviene del tanque principal, estas líneas cuentan con perforaciones por las cuales sale el líquido en dirección de la res. Estas perforaciones tiene un diámetro irregular y algunos de estos cuentan con boquillas de aspersión, unas en buen estado de funcionamiento y otras se encuentran obstruidas producto de residuos sólidos no retirados u otros.
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Imagen 16. Foto real linea inferior de asperciรณn ducha de ganado en pie del Frigorifico Guadalupe de la ciudad de Bogotรก, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.
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Imagen 17. Foto real boquilla de aspersion línea superior de riego ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013 Como se observa en la imagen, a lo largo de las líneas superiores de la ducha se presentan perforaciones o boquillas de aspersión que no manejan el mismo diámetro entre sí o que han sido reducidas de diámetro con el uso de soldadura, cambiando la uniformidad del líquido que es expulsado. Las boquillas instaladas presentan taponamiento o variaciones de riego al cambiar el ángulo y alcance efectivo de lavado de la res que afecta la calidad de la operación e incrementa la posibilidad de residuos orgánicos en la carne en sala de sacrificio. La línea de aspersión superior cuenta con 42 perforaciones repartidas en 21 de lado izquierdo y 21 de lado derecho, de las cuales 9 tienen instalado boquillas y 5 perforaciones se encuentran obstruidas afectando el área de lavado.
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Imagen 18. Foto real de una union roscada acero inoxidable línea inferior de riego ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013 Las líneas de aspersión ubicadas en el piso se encuentran dentro de canales que evitan el tropiezo de los animales, esta línea tiene uniones roscadas en secciones determinadas a fin de retirar tubería que deba ser cambiada o entrar en mantenimiento para luego ser instalada sin dificultades. Estas líneas inferiores no tienen la longitud y distribución que las líneas aéreas, siendo estas líneas las más significativas ya que hace un lavado ventral del animal el cual contempla la mayor cantidad de residuos adheridos. Esta línea tiene 30 perforaciones las cuales son insuficientes para una correcta aspersión, presentan diámetros diferentes y algunos muestran bloqueo lo que contribuye a un mal riego del animal.
3.1.7 Pérdidas de Presión
Luego de haber obtenido la presión de descarga de la bomba se dispone a estimar la presión que llega a la ducha, para esto se procede a instalar un manómetro a la salida de la tubería que ingresa a la ducha antes de las reducciones de diámetro
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de la tubería lo que genera un fenómeno de reducción de la presión y un aumento en la velocidad del fluido a través de esta tubería.
Imagen 19. Foto real manometro de presión instalado en tuberia de salida de 3`` ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.
Como se observa en la imagen la presión de líquido registra una presión de 2 Bar, siendo la presión de salida de la bomba de 3.2 Bar según las tablas del proveedor y características constructivas de la bomba, presentando una pérdida de presión de 1.2 Bar con una longitud de tubería de 50 metros lineales, distancia que contempla la longitud lineal de accesorios. Esta pérdida de presión es unos de los problemas críticos para analizar en el desarrollo de la propuesta, ya que es necesario mantener en la manga de conducción 3 bar como un mínimo de presión para cumplir el objetivo de lavado en los animales. Para determinar las pérdidas de presión en una sección de 50 metros se plantean aquellos elementos que lo componen y sus características para ser luego reemplazadas en fórmulas que muestren está perdida de presión.
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3.1.8 Variables del sistema.
Fórmula 10. Velocidad de fluido en tubería circulares V= Velocidad (m/s) Q= Caudal (68.12m2/h de acuerdo a tabla de Bomba) D= Diámetro de Tubería (3” = 0,07m)
Como primer paso se identifica variables como caudal, el cual viene dado por el fabricante quien suministra tablas o curvas de funcionamiento según el tipo de especificación de la misma en campo, para este caso, la bomba actualmente maneja un volumen de descarga de 300 GPM con una potencia de 10 HP, con estos datos se busca el punto de intersección de la curva para determinar la altura dinámica total que permite establecer la capacidad que tiene de elevar un fluido a determinada altura, esta interpolación arroja una altura dinámica de 31 metros que equivale a 3.04 Bar de presión. El diámetro de la boca de descarga de la bomba se mide en terreno y se verifica con la información de la hoja de identificación de la bomba, coincidiendo en un diámetro de 3”. Bajo estos parámetros y valores constantes como Pi y 4 se procede a determinar la velocidad del fluido en esta sección de tubería, obteniendo una velocidad de 17,700 m/h o 4.91m/s, bajo este parámetro de velocidad se podrá determinar el tipo de régimen o tipo de fluido.
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Formula 11. Calculo numero de Reynolds en tuberia Re= Número de Reynolds V= Velocidad característica del fluido D= Diámetro de la tubería (3” = 0,07m) g= Viscosidad cinemática del fluido (Agua= 1.007E-6)
Se procede a encontrar el número de Reynolds, identificando el rango en el que el número se ubica, bien sea un flujo laminar, en transición o turbulento. El tipo de formula usada requiere la velocidad que fue hallada, el diámetro de la tubería que es de 3” y la viscosidad dinámica (μ) como la resistencia que un líquido opone a su deformación, o dicho de otro modo, a que las láminas de fluido deslicen entre sus inmediatas. Este número de Reynolds se encuentra en un régimen turbulento incrementando las perdidas por fricción.
Fórmula 12. Calculo coeficiente de fricción en tuberías bajo régimen turbulento. F= Fricción Re= Numero de Reynolds
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Luego de obtener el número de Reynolds se determina el tipo de fluido y el tipo de superficie de contacto del fluido, esto con el fin de encontrar el factor de fricción como parámetro adimensional utilizado para calcular la pérdida de carga en una tubería debida a la fricción. Esta ecuación se le atribuye a Blasius que determina el factor de fricción en función únicamente del número de Reynolds y no de otro tipo de características del fluido.
Fórmula 13. Calculo perdida de presión en tuberías de sección circular en función de la velocidad del fluido. P= Diferencia de Presión F= Fricción L=Longitud de tubería (50 m) D=Diámetro de tubería (3” = 0,07m) V=Velocidad del fluido g= Gravedad atmosférica
La variación de la presión en una sección de tubería recta, va en función de la velocidad, longitud, diámetro y constantes como 2 veces la gravedad. Esta ecuación muestra las pérdidas de carga en metros de agua 11.42m que al realizar la conversión nos da un presión de 1.1 Bar. Luego de estos datos obtenidos, se justifica la perdida de presión desde la bomba hasta el ingreso de la ducha, donde la bomba entrega 3.2 Bar de presión y una pérdida de 1.2 Bar con una lectura de ingreso como se muestra en la Imagen 19 del equipo de medición de presión (manómetro) de 2 Bar, mostrando numéricamente el comportamiento y las condiciones de transporte del líquido por esta línea inicial de 50 metros.
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4
PUNTOS CRÍTICOS Y COSTOS DE FUNCIONAMIENTO.
Luego de hacer una descripción del estado actual de la ducha, se determinan puntos críticos y costos de funcionamiento según registros tomados en campo e información suministrada por parte del frigorífico, información que se consolida y se lleva a tablas que permitan analizar temas económicos y cuantificar el consumo en periodos de tiempo. 4.1
Puntos críticos
A continuación se citan puntos críticos a ser evaluados en la proyección futura de funcionamiento de la ducha.
4.2
Bomba de alimentación inapropiada, se cuenta con bomba de caudal. Cambio de tubería y reducción de diámetros PVC – Galvanizado Perdidas de presión Falta de un control automático (automatización) Aspersión deficiente (perforaciones sin boquillas de aspersión) Mal direccionamiento del riego Corrosión de tubería galvanizada Cobertura línea inferior de aspersión
Bomba de alimentación.
La bomba instalada actualmente presenta el inconveniente de no ser la adecuada para el proceso, debido a que es un equipo que mueve volúmenes altos de líquido (caudal (Q)) pero a una baja presión, reduciendo el alcance efectivo de líquido en el proceso de aspersión, esto, debido a la gran longitud, cambios de altura, dirección, accesorios, cambio de material en la tubería, reducción de diámetros y perdidas asociadas por fricción. Las variable que más cuidado requiere el sistema son la presión y el caudal.
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4.3
Cambio de tubería y reducción de diámetros PVC – Galvanizado.
Esta red de flujo presenta el inconveniente de tener cambios de material en la tubería como lo son PVC y Acero galvanizado, ocasionando alteraciones del fluido con respecto a la fricción y cambios de dirección que disminuyen la presión del líquido. El cambio y reducciones de la tubería aumentan las pérdidas de presión e incremento de la fricción del líquido con la tubería galvanizada afectado la cobertura total de la ducha y el evidente deterioro por concepto de corrosión. Se observa en Imagen (13) que la distribución de la red de tubería en la manga de conducción superior aumenta el riesgo de rotura por golpe de las reses, corrosión y obstrucción. Las líneas de riego aéreo se encuentran expuestas a golpes directos de las reses debido a su baja altura respecto al suelo y mala cobertura de aspersión de animales que sean más grandes. Además la red desde bombeo hasta la alimentación de la manga de conducción no es la más adecuada pudiendo tener recorridos más cortos evitando perdidas de presión y caudal.
4.4
Falta de un control automático
Imagen 20. Foto real caja eléctrica de control de la bomba de alimentación de ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.
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No se tiene un control óptimo que tome decisiones correctas en la situación que se encuentra la manga de conducción con respecto a los animales, donde bombea agua por 40 segundos a toda la línea de lavado con la total o parcial presencia de ellos incurriendo en desperdicio de agua y uso inadecuado de la bomba ya que se prende y apaga cada vez que el operario requiere el paso del líquido a toda la línea.
4.5
Aspersión Deficiente
Imagen 21. Foto real del déficit de cobertura del chorro de aspersion sobre la piel del animal de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.
Como se puede observar en la Imagen (21), no existe uniformidad en los chorros de riego, siendo variables según la ubicación a lo largo de la ducha, en los puntos de tubería más cercanas al centro de distribución de agua presentan mayor volumen y presión variando según el diámetro de las perforaciones, ocasionando que la incidencia del chorro no tenga la mejor cobertura en el animal ya que no todos tienen el mismo impacto para apuntar a las regiones estratégicas de lavado del ganado.
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Imagen 22. Foto real perforación y boquilla de aspersión obstruida ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.
4.6
Mal direccionamiento del riego.
Imagen 23. Foto real del chorro de aspersión en puntos de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.
La línea en toda su extensión presenta perforaciones y boquillas de aspersión instaladas que funcionan o algunas que se encuentran obstruidas, además de un proceso avanzado de oxidación lo que provoca taponamiento de los orificios de
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salida, algunas no presentan obstrucción total, pero ocasionan menor caudal en el punto, por todas estas situaciones en la manga de conducción se presenta la no uniformidad de presión ya que todos los puntos no tienen aspersores lo que garantizaría una presión y dirección puntual al animal, por todo esto no hay un direccionamiento correcto en el ganado que satisfaga las necesidades de limpieza en el animal. Como se puede observar en la Imagen (23) hay puntos de riego que no apuntan a la superficie del ganado, siendo chorros débiles y sin fuerza que solo humedecen la piel del animal
4.7
Corrosión tubería galvanizada
Imagen 24. Foto real del estado de corrosión en los soportes de tubería de la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Tomado en Agosto de 2013.
A lo largo de la tubería se presenta un proceso avanzado de oxidación y corrosión, al igual en los soporte que se ubican en la mitad de los tramos de línea de alimentación teniendo material oxidado que ocasiona fragilidad en este ocasionando rotura del mismo por golpes o por efectos de esfuerzos a causa del peso de la tubería, choques del animal y cambios de clima, además que puede afectar la piel de los animales que ingresan a la manga de conducción. La tubería de la línea inferior a pesar de ser acero inoxidable está sujeta a daños en las uniones roscadas Imagen (18) en tramos de la tubería, mientras que las líneas aéreas presentan un color cobrizo y un desprendimiento de material al paso contacto o fricción de telas que dejan marcas de esta que indican fallas y deterioro de este.
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4.8
Costos y consumo actuales de funcionamiento
Actualmente el Frigorífico Guadalupe tiene un costo por m3 de agua recuperada de $851 pesos (Según historial entregado por la empresa Cuadro 1), precio que se incrementa por ser agua previamente tratada en proceso internos de la planta y empleada para esta ducha de ganado, con base en estos datos se calcula el consumo diario, mensual y anual de esta ducha de acuerdo al número de animales que sacrifican.
Cuadro 1. Costos por número de reses, m3 y consumo de agua en la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia en el 2013. (K) Se toma como muestra el mes de Diciembre para realizar el cálculo del costo de 1m3.
X= ($2.181.964 * 1m3) / 2564m3 X= $851 (Este es el costo por 1m3 de Agua)
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En el Cuadro 1 se observan los costos por consumo de agua recuperada durante el 2013,valor que asciende a los $22’681.703, contemplando un análisis del proceso de ingreso, lavado y salida de la reses, dando seguimiento en tiempo y movimientos durante el sacrificio analizando los puntos críticos y aspectos logísticos del área. Con los valores de precio y número de m3 de agua por mes que se emplearon en el lavado de los animales se determina el costo del agua empleada en este proceso durante el año 2013 a través del precio del m3 de agua y el número de reses que se sacrificaron obteniendo así
Imagen 25. Comportamiento de los costos de consumo de agua durante el 2013 del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia
Con base al Cuadro 1 en el mes de Enero se observa un menor ingreso de reses con un elevado consumo de agua con respecto al mes de Octubre que demanda la mitad de agua empleada en este proceso debido a factores como: gasto innecesario de agua, un mal lavado del ganado al permitirle pasar rápidamente por la manga de conducción sin que permanezca el tiempo mínimo requerido en el proceso de lavado.
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Cuadro 2. Comparación Costos por consumo de agua y número de reses en la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia en el 2013. (K)
La información consignada en el Cuadro 1 permite estimar el consumo de agua por res. La obtención de estos valores se realiza con base al promedio de datos de todo el año, tomando la media de m3/mes dividido en el promedio de número de reses/mes para así conocer el consumo de m3/res.
Cuadro 3. Promedio número de reses, m3 y costos por consumo de agua en la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia en el 2013. (K) X= (2221,08 m3 * 1res) / 27332,58 res X= 0,0812 m3 X= 81,2 l (Esta es la cantidad de agua en Litros que consume actualmente 1 res)
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El horario de sacrificio del Frigorífico es de 16 horas/día con dos turnos y espacios de tiempo entre inicios de faena para el lavado de las áreas de proceso, además los días sábados no se realiza proceso de sacrificio, esto es 26 días al mes. De acuerdo al Cuadro 1 se calcula el consumo de agua que se presenta en cada mes, día, hora, minutos y segundos.
Cuadro 4. Estimado m3/tiempo y l/tiempo empleado en la ducha de ganado en pie del Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia en el 2013. (K)
Se calcula 1,48Lt/seg por tanto se procede a calcular cuánto tiempo demora la res en la manga de conducción ya que tiene un consumo de 81,2 l, así que: X = (81, 2 Lt * 1seg) / 1, 48 Lt X = 54,86 seg (Tiempo que permanece la res en la manga de conducción)
4.8.1 Número de animales lavados.
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Cuadro 5. Histórico Número de reses sacrificadas durante el año 2013 en el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. (J) Esta tabla muestra el número de animales sacrificados por mes, estos registros históricos del frigorífico permiten conocer la carga que se tiene en el proceso cada mes, día y horas y, así tener una mejor visión del rendimiento del proceso para diseñar un sistema que mejore lo que se tiene actualmente.
Cuadro 6. Estimado número de reses por tiempo sacrificadas durante el año 2013 en el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. (J) Según los datos del Cuadro 6 se obtiene un total de 66 reses por hora, con una capacidad máxima de la manga de conduccion es de 12 a 14 reses de acuerdo a su tamaño. Deacuerdo a lo anterior se tendra un promedio de 13 reses, lo que indicaría que cada hora se llenaria la línea con un total de 5 veces la capacidad maxima. Teniendo encuenta que la res permanece 54,86 segundos en el proceso de lavado, se plantea lo siguiente: -
Si el proceso se ejecutará correctamente, es decir, se llenará la manga de conducción completa, se emplearía menos tiempo ya que cada animal requiere 54,86 segundos * 5 veces que entraría un lote con un total de 4,57 minutos estimando un tiempo adicional de ingreso y salida de los animales que no superaria 1 hora.
Lo anterior indica que: -
-
La manga de conduccion no se encuentra siempre llena, como debería ser. Se presenta desperdecio de agua en espacios de la línea donde no se encuentran animales, debido a distanciamiento entre estos o áreas de confinamiento, a causa de un retroceso en partes específicas de la ducha. Lo anterior ocasiona que el estimado de 81.2 l/res del proceso que se está llevando actualmente no se emplee en su totalidad por la imprecisión de incidencia del chorro sobre la piel del animal. El proceso no se cumple correctamente debido a tiempos muertos y mala operación por parte del personal encargado del sistema de lavado.
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De acuerdo a los estimados obtenidos se identificaron las fallas no solo de funcionamiento si no las de operación por parte del personal que controla el proceso, el cual no cuenta con instructivos de operación de la ducha, lo que conlleva al libre accionamiento del sistema e incremento en el gasto de agua, por tanto el frigorifico requiere mejorar este proceso y su operación.
4.9
Análisis proyección ahorro de consumo de agua.
Se analizan los datos actuales considerando capacidad instalada y operación diaria en el proceso de lavado, compilándolo en este cuadro.
Cuadro 7. Estimado consumo/res, por capacidad de la ducha, por día, sacrificadas durante el año 2013 en el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. (J) Se establece que para una sola res (ver cuadro 7) se tiene un consumo de 81,2Lt por 54,86 segundos de lavado y conociendo el precio de m3 a $851 anteriormente calculado, se obtiene un total de $69,1 pesos por res lavada. La manga de conducción tiene una capacidad de 13 reses promedio, por tanto en el Cuadro 7 se considera el consumo en m3 que tiene cada res que entra en el proceso, es decir, si 1 res consume 81,2 l, 13 reses consumirán (81,2Lt * 13) = 1055,6 l, así mismo se realiza el cálculo tanto para el tiempo como para el costo. De igual forma se presentan los cálculos para el total de reses que se lavan en el día que son un promedio de 1051 tomando como referencia lo empleado en una sola res. Luego de realizar varias indagaciones sobre la cantidad de agua que requería una res para ser lavada, el señor Albeiro Zambrano, Ganadero de Boyacá, quien cuenta con experiencia en el manejo de ganado, estipula un consumo de 8 galones=30.24 litros/res.
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German rocha, ganadero y comercializador de subproductos de la res (sacrificando un promedio de 130 reses por día), posee terrenos en el Meta y un área de lavado de reses quienes reciben periódicamente baños con bactericidas, estima que emplea aproximadamente 38Litros/animal. Ancizar Varón oriundo de Boyacá y quien mantiene una actividad en el sacrificio y comercialización de ganado (sacrificando un promedio de 80 reses por día) posee alrededor de 800 cabezas de ganado (lechero y propósito cárnico), argumenta que para dar un baño a las reses con plaguicida y bactericidas emplea por un promedio de 30 a 40 litros por animal, atribuyendo la diferencia al tamaño del animal y la cantidad de residuos que tenga adherido a su piel adicional del tipo de clima que se presente si es clima seco o invierno. El Servicio Nacional de Sanidad Animal (SENASA) es el organismo del estado argentino encargado de ejecutar las políticas nacionales en materia de sanidad y calidad animal y vegetal y verificar el cumplimiento de la normativa vigente en la materia establece mediante el decreto 4238/68 la cantidad de agua y la presión mínima de (2) atmosferas (2 Bar) para el lavado de reses en centros de beneficio animal. [36] La siguiente tabla muestra una proyección de ahorro con una mejora en la operación del proceso y control de variables como el tiempo y el caudal.
Cuadro 8. Estimado consumo por res, por capacidad de la ducha, por ciclos/día, garantizando una mejor operación en la manga de en el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. (J) El Cuadro 8 presenta los requerimientos por res en costos por m3 de ($25,7) y consumo de agua (30,24 Litros/minuto). Se considera que 13 reses consumirán la misma cantidad de agua en un mismo periodo de tiempo, es decir, en promedio de 60 segundos, considerando un total de 81 ciclos por día (Se lavan 1051 reses por día dividido la capacidad promedio de la línea de conducción de 13 (1051/13) =
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81). El ahorro obtenido podría ser empleado en otros procesos o actividades según lo requiera la empresa, Del cuadro anterior se infiere: 1. Cada res consumirá un máximo de 8 galones por minuto. 2. La manga de conducción no deberá entregar el agua hasta que se encuentre completamente llena la línea, es decir, con 13 reses, que serán lavadas en un tiempo no mayor a 1 minuto, consumiendo 393,12 litros que equivalen a 104 galones. 3. Según el ritmo de producción se considera un lavado por hora de 104 reses, dando un espacio entre lotes de 8 minutos, donde se estima el tiempo de ingreso, de lavado y salida al siguiente proceso, por tanto el tiempo empleado en el lavado de las reses será: Ciclos = 81 Tiempo Ciclo = 8min = 480 seg X = 81 * 480 seg X = 38.880 seg = 10,8 horas
Se proyecta, si se cumple lo calculado anteriormente:
1. Un ahorro de tiempo que pasaría de 16 horas actuales a 10,8 horas. 2. Menor consumo de caudal de 31,84272 m3 al día.
85,3412 m3 actual con lo proyectado a
Tendrá un rendimiento de: X= (31,84272 m3 * 100) / 85,3412 m3 X= 37,31 X= 100 – 37,31 X= 62,69% (Ahorro de agua, objetivo del proyecto)
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Consumo estimado por día: 31,84272 m3 Consumo estimado por mes: X= 31,84272 m3 * 26(Días) X= 827,91 m3 Consumo estimado por año: X= 827,91 m3 * 12 (Meses) X=9.934,92 m3
Imagen 26. Comparación consumo m3 actual vs consumo estimado de agua para el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia
3. Si se cumple lo citado en el numeral 2 el costo diario de la línea será: Costo Actual: $72.625,4
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Costo Estimado: $27.098,2 X= ($27.098,2* 100) / $72.625,4 X= 37,31 X= 100 – 37,31 X= 62,69% (Ahorro financiero) Costo estimado por día: $27.098,2 Costo estimado por mes X= $27.098,2 * 26(Días) X= $704.553,2 Costo estimado por año X= $704.553,2 * 12 (Meses) X=$8.454.638,4
Imagen 27. Comparación costo actual vs costo estimado por consumo de agua para el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia
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5 PROPUESTA DE CONTROL AUTOMÁTICO
De acuerdo a los análisis y cálculos anteriormente presentados de los puntos críticos y el funcionamiento del proceso de lavado de ganado en pie del frigorífico Guadalupe S.A.S, se presenta la siguiente propuesta dando solución a la problemática generada con limitantes de presupuesto por parte de la empresa, mediante la utilización de componentes existentes en proceso y trabajo sobre la estructura actual de la ducha.
5.1 Pérdida de presión en sistema actual
Actualmente el proceso tiene 2 bar de presión a la llegada de alimentación en la manga de conducción, presentando perdidas de presión en los orificios de riego a medida que se alejan del punto de alimentación, según la Imagen 28, la perdida de presión que tendría esta línea para los 88,99 l/min con la tubería de 2” será de 0.01 bar por cada 10m, sin estimar las perdidas por accesorios que serán de un 5%.
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Imagen 28. Caída de presión de acuerdo a flujo en tubería Spraying systems Co de la ciudad de Bogotá, Colombia [28] La manga de conducción mide un total de 23,89m lo que indicaría: Pérdida por longitud: 10 m = 0,1 bar (Perdida presión) X= (23,89 m * 0,1 bar) / 10m X= 0,24 bar (Pérdida de presión por longitud) Pérdida por accesorios. Presión de alimentación 2 bar, menos 5% con los accesorios. X= 2 bar * 5% X= 0,1bar Pérdida total en Manga de conducción X= Pérdida por longitud + Pérdida por accesorios X= 0, 24 bar + 0, 1 bar X= 0, 34 bar
Los cálculos anteriores indican que el proceso de lavado tiene una presión de 2 bar – 0,34bar de perdida = 1,66 bar, presión que no es la ideal para un correcto lavado de las reses ya que no se obtiene el impacto suficiente en el cuerpo del animal y así un desprendimiento inadecuado de partículas de suciedad. Por esta razón el sistema requiere que la presión sea constante en cada punto de la línea y todas las reses que ingresan a la manga de conducción estén bajo una presión de lavado constante y cobertura total de la piel cumpliendo con el objetivo del proceso.
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5.2 Presión constante en el sistema
La bomba de alimentación actual tiene una capacidad de 300GPM y 3,2 bar entregando una presión de 2 bar al punto de alimentación y 1,66 bar efectivo en el proceso, de acuerdo a la proyección presentada en el Cuadro 8, se requiere una bomba con capacidad aproximada de 393,12l/min y 3 bar efectivos en toda la manga de conducción, se propone:
Cuadro 9. Comparación de bomba actual e instalación de bomba futura en área de proceso. 1. Se reutiliza la bomba actual para garantizar el caudal requerido en la manga de conducción, también evitando costos de tendido de red y una nueva bomba de caudal. 2. La bomba que garantizará la presión en el sistema es una SteadyPres que tiene las siguientes características: -
Presión de trabajo 1 - 9 bar
-
IP65
-
Variador de presión
-
Max 200l/min (Lo que implicaría usar 2 para soportar el caudal total requerido 393,2l/min).
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Imagen 29. Curva funcionamiento de bomba Steadypress. [32]
Mantendrá el set point establecido variando la frecuencia del motor garantizando la misma presión en toda la línea de riego.
3. Se requiere seccionar la manga de conducción en dos, maniobrando cada sección con una bomba de presión SteadyPres, garantizando en el proceso presión y caudal. Este seccionamiento también permitirá el encendido selectivo de las bombas que entran en funcionamiento según número de animales y ubicación de cada uno en la línea de conducción ahorrando costos en válvulas manuales o electroválvulas que podrían hacer parte de otras propuestas de funcionamiento y seccionamiento en más de dos área de la ducha. Para esta división se presenta el inconveniente de la cantidad de ganado promedio por la manga de conducción que son 13 reses, si se divide quedarían 7 reses en la primera y 6 reses en la segunda sección, lo que daría una carga de 211,68 l/min y 181,44 l/min para el total de 393,12 por lote, lo que mostraría una sobrecarga en la primera bomba ya que está establecida para máximo 200l/min, la solución que se da es reducir la línea para esta cantidad de reses.
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Medida actual de la manga 23,89m para 13 reses. X= (23,89m * 12reses) / 13 reses X= 22,05m Esta nueva medida se hará posible moviendo la puerta de salida al siguiente proceso 1,84 m garantizando la capacidad para las 12 reses en toda la línea del proceso, por tanto se afectaría los cálculos en el (Cuadro 8) mostrando más cantidad de ciclos ya que el lote estará reducido de 13 a 12 reses.
Cuadro 10. Cálculos ajustados consumo por res, por capacidad de la ducha, por ciclos/día, garantizando una mejor operación en la manga de conducción en el Frigorífico Guadalupe de la ciudad de Bogotá, Colombia. Cantidad de reses al día 1051, reses por lote 12 X= 1051 / 12 X= 87,5 Ciclos ~ 88 Ciclos
5.3 Reestructuración hidráulica del sistema
Actualmente la estructura hidráulica (tubería) no se encuentra seccionada y un diámetro de 2” bajo un estado avanzado de deterioro con perforaciones no uniformes, corrosión y sin soportes, por tanto no es conveniente su reutilización. Según lo analizado anteriormente se pretende seccionar la ducha en dos partes con una longitud total de 22,05 m garantizando el caudal, la presión y condiciones de operación, para esto se requiere seleccionar el tipo de material que se trabajará en la tubería con su costo y características técnicas de acuerdo al ambiente de
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trabajo. Las tres clases de materiales posibles son acero galvanizado, acero inoxidable y polipropileno. Se define un diámetro de 1½” dimensión adecuada según proveedor para trabajar el caudal y la presión requerida en el sistema, se estudia sobre las tres clases de materiales, teniendo en cuenta los siguientes datos: Longitud total de la ducha 22,05 m Ancho de la manga de conducción 1,68 m Se disponen de dos laterales para lavar la parte superior y otras dos laterales en la parte inferior que cubre la parte ventral de la vaca, en total 4 tubos que permiten lavar la superficie total del animal, para unir las líneas de riego laterales se conectan tramos de tubería a nivel de la tubería inferior. Proponiendo el diseño para cada sección, considerando las líneas laterales del piso y una menor distancia para impactar de manera efectiva la parte inferior del animal.
Imagen 30. Diseño y dimensiones de cada sección de la ducha de ganado en pie.
Por tanto se debe analizar la siguiente cantidad de tubería por sección: X= (22,05 m / 2) X= 11,025 m por sección X= 11,025 m * 4 X= 44,01 m longitud de tubería
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Tubería total por sección: X= Longitud + Ancho de manga X= 44,01 m + 1,68 X= 45,69 m (Total tubería por sección) Total accesorios por sección: Codos 90°= 2 TEE= 4 Tubería total por las dos secciones en la manga de conducción: X= 45,69 m * 2 secciones X= 91,38 m Total accesorios por las dos secciones: Codos 90°= 4 TEE= 8 Tubería requerida desde los tanques a la línea de alimentación Distancia desde tanque hasta el centro de la ducha: 7 m * 4 m * 4 m X= 7m + 4m + 4m X=15m por cada bomba Dos bombas por toda la ducha de lavado X=15m * 2 X=30m Total accesorios por bombas de alimentación: Codos 90°= 6 Total tubería por toda la estructura hidráulica: X= Tubería de Secciones + Tubería de Bombas
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X=91,38 m + 30 m X=121,38 m + 10% Reserva X=133,518 m Total accesorios por toda la estructura hidráulica: X= Accesorios de Secciones + Accesorios de Bombas Codos 90° X= 4 + 6 X=10 + 2 Reserva X= 12 TEE = 8 + 2 Reserva TEE = 10
Las ventajas y desventajas de los posibles materiales son:
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Imagen 31. Ventajas y Desventajas de acuerdo a las características del Acero galvanizado, acero inoxidable y polipropileno.
Los costos por la cantidad de tubería y accesorios serán:
Cuadro 11 Comparación de precios de los materiales para la estructura hidráulica de la manga de conducción. De los cuadros anteriores se analiza características de cada material y el costo de cada uno, se observa que el acero galvanizado presenta un bajo costo y tiene buenas propiedades, pero no es resistente a la corrosión ni a las bacterias, lo que hace que sea un material no apropiado para la estructura, con respecto al acero inoxidable es un material bastante apropiado, resistente, con altas características mecánicas, pero su costo es demasiado elevado factor por el cual se descarta de la propuesta dando lugar al polipropileno que tiene gran resistencia a la corrosión y bacterias, además de un buen costo para toda la estructura hidráulica, presentando estas condiciones de trabajo: Presión de trabajo permitida: 22.4 bar Vida Útil: 25 Años Temperatura Máxima: 30°C Caudal: 8 l/s Condiciones que son ideales para el trabajo continúo en la ducha de ganado en pie.
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5.4 Dirección y presión de agua para el animal
Identificando los puntos críticos entre ellos la presión constante en la tubería, se requiere direccionar el fluido y mantener la presión en la totalidad dela superficie del animal. La tubería actual tiene pocos aspersores que se encuentran oxidados, mal ubicados y obstruidos por lo que no pueden ser reubicados ni reutilizados en la totalidad de las líneas de riego.
Imagen 32. Clases de aspersores a instalar en el diseño de una ducha de ganado en pie. Se requiere un fluido en la parte superior del animal que abarque más superficie y sea uniforme, del cuadro de la Imagen 32 se selecciona el aspersor de cono lleno para la tubería que irá a la altura de la res. Para la parte inferior es necesaria una distribución uniforme y un mayor impacto ya que es la parte donde se encuentra la mayor suciedad en el animal, seleccionado una aspersión plana.
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Imagen 33. Patrón de aspersión de aspersores seleccionados. [28]
De acuerdo al ángulo cada aspersor tendrán una cobertura, cobertura que se muestra en la tabla de la Imagen 33 con una equivalencia de acuerdo a la distancia de impacto, así se calculará la cantidad de boquillas que requiere toda la manga de conducción. Para los aspersores superiores con un ángulo de 15° a 125°; para un óptimo riego se calcula con 100°, indicando una distancia de impacto de 40cm y una cobertura efectiva de 95,3
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Imagen 34. Cobertura teórica de la aspersión de la línea superior de acuerdo a tablas de Spraying systems Co de la ciudad de Bogotá, Colombia [28]
Longitud Total de manga de conducción= 22.05 m Se divide la longitud total sobre la cobertura que tiene un aspersor de acuerdo a la Imagen 34. Cobertura Aspersor = 95.03 cm = 0.9503 m X= Longitud Manga / Cobertura Aspersor X= 22.05 m / 0.9503 m X= 23.20 Aspersores ~ 24 Se estableció un total de 12 reses por toda la manga de conducción, para dejar en equilibrio el sistema se aproximan los aspersores a 24 garantizando 2 por cada res en una tubería, según la estructura hay dos tuberías en la parte superior por tanto se requieren: X= 24 * 2 X= 48 Total aspersores para tubería superior. Se instalarán a una distancia por cada tubería de: X= 22.05m / 24 X= 0,918 m en cada tubería superior. Para los aspersores inferiores con un ángulo de 25° a 65°; para hacer más óptimo el riego se calcula con 50°, indicando según la tabla con una distancia de impacto de 50 cm una cobertura efectiva de 46,6 cm.
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Imagen 35. Cobertura teórica de aspersión de la línea inferior de acuerdo a tablas de Spraying systems Co de la ciudad de Bogotá, Colombia [28]
Longitud Total de manga de conducción= 22.05 m Se divide la longitud total sobre la cobertura que tiene un aspersor de acuerdo a la tabla anterior. Cobertura Aspersor = 46.6 cm = 0.466 m X= Longitud Manga / Cobertura Aspersor X= 22.05 m / 0.466 m X= 47.31 Aspersores ~ 48 Se aproximan estiman 48 aspersores garantizando 4 por cada res en una sección de tubería, según la estructura hay dos tramos de tuberías en la parte inferior por tanto se requieren: X= 48 * 2 X= 96 Total aspersores para tubería inferior.
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Se instalarán a una distancia por cada tubería de: X= 22.05m / 48 X= 0,459 m en cada tubería inferior. El material de los aspersores será polipropileno de acuerdo al material de la estructura hidráulica diseñada, el aspersor de cono lleno tiene capacidad de 87 l/min a una presión de nominal de trabajo de 2.8 bar y, el de aspersión plana un caudal nominal de 38 l/min, características que están sujetos a los cálculos realizados previamente, donde por animal se debe entregar 30,24 l/min y se dispondrán de 4 aspersores en la línea superior y 8 en la línea inferior que dividirán el caudal para una sola res, por tanto los elementos están acordes a la operación estimada.
5.5 Detección de la presencia de animales para el proceso.
Actualmente el proceso no cuenta con equipos de censado en la manga de conducción que indiquen la presencia de animales para la respectiva dosificación de agua. Para tener control en este sistema es necesaria una señal que indique la presencia de animales evitando desperdicios por riegos innecesarios. Los sensores útiles en la ducha son ultrasónicos o réflex, descartándose el primer tipo de sensor ya que tienen elevado costo y tratamiento de la señal a través del PLC, además, la ducha está ubicada en un punto donde se presentan niveles altos de ruido y movimientos impredecibles por parte del animal, por tanto se selecciona los sensores tipo réflex con una protección adecuada para el proceso, ajuste de detección y velocidad de respuesta. Se calcula un sensor por res de acuerdo al total de reses por toda la manga de conducción, siendo 12 sensores dispuestos a lo largo de la ducha, cada uno instalado a una distancia de: Longitud total de la manga = 22.05 m X= 22.05m / 12 sensores X=1,837 m
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El primer sensor se conectará a 0,918 m desde la puerta de salida aprovechando la detección del ultimo sensor que estaría ubicado a 0,918 m de la puerta de ingreso, ya que si el primer sensor se conecta a partir de los 1,837 m el ultimo sensor quedaría sobre la puerta de ingreso y no sería útil para la detección de animales. Según lo estipulado anteriormente se requiere que toda la manga de conducción este con las 12 reses y las puertas cerradas, para garantizar que esto se cumpla es necesario instalar 2 sensores que detecten las puertas, entre las opciones los equipos de censado adecuados serian finales de carrera, sensores capacitivos o inductivos, de las tres opciones se selecciona el inductivo ya que: 1. Los finales de carrera no serían óptimos para el ambiente de trabajo, no cuentan con la protección adecuada y pueden ser manipulados fácilmente por el operario. 2. Los sensores capacitivos serían una opción, pero al igual que los finales de carrera pueden ser manipulados fácilmente por el operario. 3. Los sensores inductivos no pueden ser manipulados con facilidad. Las características que deben tener sistema son: -
Protección IP67
-
Alcance máximo de 3m
-
Ajuste de sensibilidad
los sensores Réflex requeridos para el
Las características que deben tener los sensores inductivos requeridos para el sistema son: -
Protección IP67
-
Ajuste de sensibilidad
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5.6 Control del proceso.
Se referencian dos formas de controlar el proceso a travĂŠs del siguiente cuadro.
Imagen 36. Ventajas y desventajas de los tipos de control de proceso.
De acuerdo a la Imagen 36 se evidencia la ventaja que poseen los dispositivo de control tipo PLC para automatizar el proceso de acuerdo a los requerimientos y comportamientos del sistema. El PLC que controlarĂĄ el sistema debe tener la capacidad de maniobrar las siguientes entradas y salidas, de acuerdo a los requerimientos de proceso.
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Imagen 37. Cantidad de entradas y salidas requeridas para el controlador del proceso. Se dispondrá de una baliza con color Verde, Amarillo y Rojo que indicará el estado del proceso, además de los respectivos pulsadores de control Start para arranque del sistema y Stop que termina el ciclo del proceso, paro de Emergencia el cual detiene el proceso en cualquier momento junto a los sensores de detección de animales y puertas, además de los flotadores que garantizan que los tanques tengan el nivel de líquido requerido para ser bombeado. Se presenta una imagen de la simulación del proceso, con una vista superior.
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Imagen 38. Simulación de la programación del proceso de lavado del ganado en pie del Frigorífico Guadalupe S.A.S
5.7 Descripción operación futura del proceso
Como se mencionó en los ítems anteriores es necesario que el proceso se ejecute correctamente, de acuerdo a los requerimientos establecidos y el control automático que se implementaría, teniendo en cuenta que la baliza con color verde, amarillo y rojo, permitirán al personal ubicado en esta área observar en qué situación se encuentra la operación.
a. Condiciones iniciales -
Bombas apagadas, baliza apagada.
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b. Condiciones de funcionamiento Para iniciar el proceso, el encargado de la línea debe: 1. Accionar el Pulsador Start (S1), inmediatamente se energiza baliza_rojo (V3) con una intermitencia, indicando que bomba de caudal se energiza para llenar los tanques (_M1). 2. Cuando se han llenado los tanques, flotador 1 y 2, inmediatamente se energiza baliza_amarillo (V2), indicando que está esperando las condiciones de arranque, se apaga bomba de caudal.
Condiciones de arranque.
Primero: Cerrar puerta de salida Segundo: Ingresar reses estimadas, hasta que todos los sensores estén detectando. Tercero: Cerrar puerta de ingreso. Si no se hace la operación secuencial el sistema no iniciará el lavado.
3. Cuando están las condiciones de arranque, se energiza baliza_verde (V1) intermitente indicando al operario que debe pulsar nuevamente Start (S1), para iniciar el lavado de las reses por 1 minuto encendiendo las dos bombas de presión. De lo contrario la baliza_amarillo (V2) sigue energizada esperando señal de arranque. -
Si en algún momento se abren las puertas, mientras está realizando el lavado, el proceso se detiene guardando el tiempo de lavado, así lo terminará cuando encuentre las condiciones de arranque, además vuelve baliza_verde (V1) intermitente.
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NOTA: El tiempo de lavado será 1 minuto, y el encargado tendrá 7 minutos para ingresar y empujar las reses al siguiente proceso., durante este tiempo la bomba se energiza llenando nuevamente los tanques.
Si los animales han terminado el proceso y requieren salir de la manga de conducción, el encargado deberá:
Condiciones de salida.
Primero: Abrir puerta de salida. Segundo: Cuando no se encuentre ningún animal en la línea, ningún sensor detectando, se cierra puerta de salida. Tercero: Si la puerta de salida se encuentra cerrada y no hay presencia de animales en la manga, se abre puerta de ingresa para un nuevo lote. -
Si no se cumple este paso a paso el sistema indicará que hay una mala operación en el sistema energizando baliza_amarillo (V2) con intermitencia.
-
En caso de no estar completo el lote de las 12 reses, se garantiza el ingreso mínimo de 6 reses al sistema habilitando únicamente la sección 2 de la ducha.
c. Stop en el sistema -
Al accionar el pulsador el sistema termina el proceso en el que se encuentra, volviendo a un estado inicial, donde espera un nuevo pulso del Start para llenar los tanques en caso de no tener el agua suficiente para el lavado, indicándolo con baliza_rojo (V3) con intermitencia.
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d. Paro de Emergencia -
Al accionar el interruptor se detiene todo el sistema, des energizando las bombas e indicando baliza_rojo (V3) con una mayor intermitencia, después de desaccionarlo se energiza baliza_verde (V1) con intermitencia indicando pulsar nuevamente Start para continuar con el lavado, si el sistema estaba en proceso se guarda el tiempo recorrido para continuarlo después de un nuevo arranque.
5.8 Cotización de elementos con especificaciones requeridas.
Se realizó la respectiva cotización de los elementos que involucrarán el proceso de acuerdo a las características especiales en los ítems anteriores, con el fin de conocer precios y tener el soporte para el estudio financiero, dando a conocer el presupuesto requerido y el retorno de la inversión, mostrando al Frigorífico Guadalupe la viabilidad del proyecto para su futura implementación. Estas cotizaciones se encuentran adjuntas en los anexos 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20.
6 EVALUACIÓN DE PROYECTO
Muchos procesos existentes en la industria presentan una evolución secuencial con el tiempo; es decir, el estado actual en que esta el proceso depende del estado en que se encontraba en el instante anterior. Estos procesos pueden automatizarse y a su vez realizar procesos de evaluación para su pertinencia y correcto dimensionamiento, cubriendo las necesidades y evitando incurrir en sobre costos que perjudiquen el retronó de la inversión. En el proceso de evaluación de este proyecto debe evaluarse temas como retorno de la inversión, riesgos del proyecto, impacto ambiental o del entorno, riesgos alusivos al manejo del proceso de operación, al igual que la identificación de las partes del proyecto para poder desglosar y delimitar los alcances del mismo.
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6.1
Etapas del proyecto
Imagen 39. Etapas del proyecto Este proyecto tuvo las etapas anteriores iniciando con una lluvia de ideas para lograr tener una base de la propuesta a presentar, identificando alternativas, ventajas y desventajas que podrían tener cada una de ellas, para así escoger la más óptima para el proceso y la empresa, teniendo el concepto claro para realizar la etapa de diseño y construcción dejando con cálculos, análisis y criterios detallados la propuesta a implementar.
6.2
La idea.
La idea surge en el proceso de lavado de reses en el Frigorífico Guadalupe, en este proceso se incurre a un gasto excesivo de agua y al mismo tiempo un mal lavado en los animales, esta idea pasa a ser una necesidad que busca la mejor operación a un menor costo, reduciendo perdidas por consumo de agua y mejorando la calidad del proceso.
6.3
Identificación de alternativas.
Las alternativas se evalúan de la siguiente manera: Parcial Integral
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6.3.1 Parcial
La primera opción se muestra en la siguiente imagen, donde se realiza el cambio de tubería a polipropileno, instalando aspersores con la cobertura necesaria, lo que lograría un mejor lavado en los animales, pero no el ideal, además seguiría con el mismo consumo de agua ya que no existiría control del proceso, por tanto no supliría la prioridad del Frigorífico Guadalupe.
Imagen 40. Primera propuesta Diseño red de tubería para la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.
En esta propuesta no se instalan elementos de control, además la dosificación inicial está dada por la bomba de cauda que llega al inicio con 2 bar de presión y tiene perdida a lo largo de la línea, presentando los mismos problemas de baja presión y por ende menos impacto a las áreas críticas de las reses.
6.3.2 Integral
La evaluación integral se da posterior a una revisión de puntos críticos y cambios que mejoren las condiciones de operación, se determina un seccionamiento de la ducha incorporando una redistribución de la tubería, cambio en el material de acuerdo a las características de la tubería, control mediante equipos digitales tales
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como sensores réflex y un control gobernado por un PLC que reduce la incidencia de operación por parte del personal de la ducha, haciendo un proceso más controlado y limpio, que reduce el desperdicio.
Imagen 41. Segunda propuesta diseño de la red de tuberia para la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.
En esta propuesta se controla cada sección con una bomba que mantiene la presión y caudal requerido en toda la tubería, utilizando los tanques que serán alimentados por la bomba de caudal actual, el proceso de operación cambia completamente ya que el sistema no iniciará hasta que la manga este con la cantidad de reses establecida para la línea, esta supervisión la harán los sensores que indicarán que el sistema se encuentra en condiciones de arranque.
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6.3.3 Listado de Materiales
Luego de evaluar las dos alternativas se estima mediante un listado, las cantidades de materiales necesario para el cambio de la tubería y obras civiles. En esta propuesta parcial, se presenta el cambio de tubería y la instalación de boquillas de aspersión, tubería de una sola referencia sin que esto cumpla con el objetivo de reducir el consumo de agua, ya que seguirá funcionando la totalidad de la ducha y no se verá un riego seccionado, manteniendo el mismo consumo de agua pero con una mejor distribución del riego al permitir las boquillas cubrir mayor área de la superficie de la piel del animal, indicando que no será con la suficiente presión de impacto. Longitud total de la ducha actual= 23,89 m Laterales= 4 X = 23,89 m * 4 X = 95,56 m (Total de la ducha) Distancia bomba de caudal a ducha = 30 m Total Tubería requerida = 95,56 m + 30 m + 10% Reserva X= 125,56 m + 10% Reserva X=138,11 m Cantidad de aspersores con base a la propuesta parcial: 6 Aspersores de cono lleno, tubería superior. Cobertura Aspersor = 95.03 cm = 0.9503 m Longitud Manga=23.89 m X= Longitud Manga / Cobertura Aspersor X= 23.89 m / 0.9503 m X= 25.13 Aspersores ~ 25 por tubería
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Dos líneas de tubería X= 25 * 2 X= 50 Total aspersores para tubería superior. -
Aspersor plano, tubería inferior.
Cobertura Aspersor = 46.6 cm = 0.466 m Longitud Manga=23.89 m X= Longitud Manga / Cobertura Aspersor X= 23.89 m / 0.466 m X= 51.26 Aspersores ~ 51 por tubería Dos líneas de tubería X= 51 * 2 X= 102 Total aspersores para tubería inferior. En el siguiente cuadro se estipulan los costos de los accesorios requeridos para la tubería y los demás elementos para esta propuesta.
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Cuadro 12. Costos parciales de implementación para la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá. La evaluación integral permite establecer las cantidades de equipos y materiales requeridos para el diseño mostrado en la Imagen 29 basados en los análisis y cálculos anteriormente elaborados.
Cuadro 13. Costos integrales de implementación para la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.
Según el Cuadro13 se especifican los costos pertinentes que se requieren para la mejora del proceso, teniendo en cuenta elementos, mano de obra e ingeniería para la ejecución del proyecto.
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7 EVALUACION FINANCIERA La evaluación financiera de proyectos tiene por objetivo identificar las ventajas y desventajas asociadas a la inversión en un proyecto antes de la implementación del mismo, es un método de análisis útil para adoptar decisiones racionales ante diferentes alternativas, es el análisis comparativo de las acciones alternativas tanto en términos de costos como de beneficios. En esta evaluación financiera se considera únicamente la vertiente monetaria de un proyecto con el objetivo de considerar su rentabilidad en términos de flujos de dinero. Mientras que la evaluación económica integra en su análisis tanto de los costes monetarios como los beneficios expresados en otras unidades relacionadas con las mejoras en las condiciones de vida de un grupo. Podemos hablar entonces de rentabilidad o beneficios de tipo social. [11]
La evaluación financiera se basa esencialmente en asignar precios a los equipos y servicios ofrecidos por cada una de las empresas que ofrecen servicios y que participan en el proyecto en calidad de oferentes de servicios profesionales y suministro de materiales para la ejecución en una implementación. Los precios que han sido consignados en tablas presupuestales dependen de la orientación con que se quiere adelantar esta evaluación, principalmente, considerar los "precios actuales del mercado" encaminando y estimando las ventajas y desventajas desde el punto de vista de una unidad económica y monetarias, a su vez, tener en cuenta los "precios económicos" cuando la evaluación se hace en términos del interés de la comunidad nacional 7.1
Costos directos
Los costos directos parten de los equipos, accesorios y personal calificado que intervendrá en la obra, ya que afectan directamente la determinación del precio de la propuesta, el cual tiene que ser recuperado, estos costos se enumeran en la Cuadro 13, mencionando uno a uno los elementos y procesos requeridos para mejorar la operación de la ducha de ganado en pie.
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7.2
Costos de oportunidad
Hace referencia al costo de inversión con los recursos disponibles, Frigorífico Guadalupe solicita una primera revisión sobre los cambios que se deben hacer en la ducha, especificando solo el cambio de tubería y redistribución de los puntos de aspersión con la instalación de boquillas adecuadas para este proceso, propuesta que no es viable ya que mejora en parte el lavado de las reses por los aspersores Y una tubería adecuada para las condiciones químicas del agua, sin que se tenga control de la cantidad de agua empleada en el proceso, lo que indica que el costo seguirá siendo el mismo, por tanto, no habrá un retorno de inversión, además la estructura actual no ofrece ningún elemento a reutilizar o recuperar ya que se presenta un avanzado estado de oxidación.
7.3
Costo marginal
Este es el incremento que sufre el costo cuando se incrementa la producción en una unidad o un determinado bien, actualmente el proceso ocupa 16 horas para un total de 1051 reses aproximadamente al día, con la nueva implementación se lavan los mismos animales en un tiempo de 11,7 horas lo que también genera en el proyecto ganancia en unidad de tiempo para lavar más reses en el tiempo que actualmente se tiene establecido en la línea, en este caso la propuesta brinda mayor capacidad y el costo que demandaría sería el uso de los componentes y el gasto de la vida útil de cada uno de ellos en su operación.
7.4
Impacto socio-ambiental y económico
Este beneficio se enfoca a la reducción del consumo de agua, recurso que requiere el cuidado y la preocupación de todos los ciudadanos, como parte vital del desarrollo y supervivencia de la sociedad. El agua actualmente genera empozamiento por los residuos del animal alrededor de la ducha lo que produce con los cambios de clima evaporación y aspiración de estos gases por parte de los operarios en esta área lo que generan afecciones a la salud y enfermedades profesionales, al mismo tiempo propaga olores al medio en un radio de 10 metros a la redonda, razón por la cual requiere control continuo. Reducir los desplazamientos de los operarios por concepto de movilización al punto de activación de la ducha, reducir los costos por limpieza de la ducha luego de cada turno de sacrificio y evitar posibles accidentes por perdida de equilibrio al
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estar el terreno resbaloso y reducción en los costos de productos químicos para el tratamiento del agua en la Planta de tratamiento de agua recuperada (PETAREC). Según nuestra propuesta habrá un gran ahorro de consumo de agua, económico y cambio en el lavado de las reses mejorando estos dos aspectos en el proceso de la manga de conducción. Según el Cuadro 10 se estima un consumo total de 31.93344 m3 por día. Por tanto los cálculos corresponderían a: Mensual (26 días de operación) X= 31.93344 m3 * 26 = 830.26944 m3 Anual (12 Meses) X= 830.26944 m3 * 12 = 9.963,233 m3
Actualmente según Cuadro 1 se tiene un consumo de 26.653 m3 anual, lo que nos indica que el ahorro anual sería: X=Consumo anual actual – Consumo anual futuro X=26.653 m3 – 9.963,233 m3 X=16.689,76 m3
7.5
Inflación
La inflación es el incremento generalizado de los precios de los bienes y servicios producidos por la economía de un país, lo que conlleva a la pérdida de poder adquisitivo de la moneda. La inflación tiene causas muy complejas, siendo la más importante el aumento del dinero circulante sin un aumento equivalente de la producción de bienes y servicios. Al aumentar la cantidad de moneda en circulación la gente tendrá más dinero en su poder para consumir y la tendencia será gastarlo. Se aplica sobre el precio inmediatamente anterior y por esta razón opera como una tasa de interés compuesto. [33]
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Cuadro 14 Incremento porcentual en m3 de agua recuperada del Frigorífico Guadalupe S.A.S
Para el Frigorífico Guadalupe S.A.S. se asocia un incremento porcentual del 9.1% como se muestra en el Cuadro 14, este porcentaje obedece a dos incrementos, uno por parte de la empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá (EEAA) y la Comisión de regulación de Agua (CRA) al sector industrial y un porcentaje por concepto de insumos usados en el tratamiento y operatividad de la planta de agua recuperada (PETAREC). Este incremento porcentual mantendrá será positivo a medida que factores como el IPC aumenten Teniendo en cuenta que la inflación anual en Colombia varía según las proyecciones económicas del año inmediatamente anterior o en curso, este incremento porcentual referenciado en el Cuadro 14 se verá afectado en mayor o menor medida. Para establecer el incremento año a año durante de 10 años de uso del Control Automático se presenta un estimado del incremento del precio en el tiempo del m3 de agua recuperada.
Cuadro 15 Proyección de incremento en costo de m3 agua recuperada Frigorífico Guadalupe S.A.S. 7.6
Rendimiento Sobre la Inversión
ROI
Utilidad Neta Inversión
Formula12. Rendimiento sobre la inversión en proyectos Con base a esta fórmula se establece dos etapas del proyecto, una será el porcentaje antes del tiempo cero que será el momento en que la utilidad (horro) cubre la inversión inicial y la segunda como la utilidad (ahorro) hace parte de una
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ganancia neta mensual que pasara a una proyección a un término definido en tiempo. La proyección de utilidad al no ser un valor conocido por estar sujeto a cambios del estado económico general de la región o del país.
Cuadro 16. Proyección de incremento y costo total por consumo de agua a 10 años del Frigorífico Guadalupe S.A.S Como se muestra en la proyección del Cuadro 16 el incremento de los costos del agua en el tiempo (inflación) establecen un incremento proporcional del monto en dinero a pagar por parte del frigorífico por el uso y tratamiento del agua recuperada en la sección de la ducha de ganado en pie. Para la proyección mostrada en el Cuadro 16 se estima un consumo y número de reses sacrificadas constantes al no conocerse de manera precisa el incremento o decremento del volumen de sacrificio y volumen de agua en el proceso de lavado, por esta razón se establece el porcentaje de 62.90% de ahorro al mantenerse constante estos valores y estimar este ahorro en monto de dinero durante 10 años.
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El rendimiento sobre la inversión Formula12 relaciona la utilidad que se atribuye en este caso al dinero ahorrado sobre la inversión relacionada en la Cuadro 13 como el costo total del proyecto como cambio integral. Este rendimiento muestra un comportamiento positivo y de crecimiento constante en el tiempo, lo que indica que la inversión al proyecto es rentable. En el proceso de inversión se tiene en cuenta el periodo de tiempo que la utilidad deberá cubrir el monto inicial de inversión, este valor en tiempo será de 2.46 años siendo a partir del tercer año se presentara una ganancia del 100% para el Frigorífico libre de obligaciones sobre el pago del proyecto.
7.7
Valor presente neto (VPN)
El valor presente neto es uno de los métodos básicos que toma en cuenta la importancia de los flujos de efectivo en función del tiempo. Consiste en encontrar la diferencia entre el valor actualizado de los flujos de beneficio y el valor, también actualizado, de las inversiones y otros egresos de efectivo. La tasa que se utiliza para descontar los flujos incluye un premio por el riesgo asumido por el proyecto, por debajo del cual la inversión no sebe efectuarse. El valor presente neto de una propuesta de inversión se puede presentar por la siguiente igualdad. [35]
Formula13. Valor presente neto (VPR) para aprobación de proyectos de inversión. Dónde: I0 = Inversión Inicial Rn = Flujos de Efectivo por periodo k = Rendimiento mínimo aceptable n = número de periodos (Años) Conforme el concepto de valor presente neto se hace mención al rendimiento mínimo aceptable el cual ha fijado el Frigorífico Guadalupe entre el 25%y el 30% como porcentaje en utilidad (Ahorro) y un tiempo no superior a los tres años en el retorno de la inversión, por este motivo se presenta el comportamiento del valor
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presente neto bajo los requerimientos del Frigorífico y el VPN proyectado conforme el Cuadro 15 en el que se evidencia un rendimiento positivo y por ende una previa aprobación de la propuesta.
Cuadro 17 Proyección del Valor presente neto (VPN) bajo el mínimo porcentaje de rendimiento exigido por el Frigorífico Guadalupe S.A.S El Cuadro 17 relaciona el porcentaje en monto de dinero anual que se ahorraría (Utilidad) si las condiciones se mantuvieran constantes en el tiempo a fin de tener una aproximación a un comportamiento que no se encuentra definido por el desconocimiento de la cantidad de agua a emplear y el número de reses a sacrificar, por esta razón el cálculo toma los valores ubicados en la columna de m3 de agua y número de reses, también se toma como referencia el porcentaje mínimo de rentabilidad establecido por parte del frigorífico. En el desarrollo de cálculo del valor presente neto y luego de haber restado el valor inicial de la inversión se obtiene un valor positivo que indica que al ser diferente de 0 el proyecto es viable, mostrando un ahorro a un término de 10anos de $197.341.102 por concepto de ahorro (utilidad) en el consumo de agua.
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Cuadro 18 Proyección del valor presente neto (VPN) por incremento porcentual según consumo anual. En el Cuadro 18 se establece un cambio en el porcentaje de la rentabilidad ya que al existir un incremento en el ahorro ano a ano y de estimar un incremento del 9.1% sobre el costo de agua recuperada, porcentaje que está sujeto al incremento en los insumos utilizados para el tratamiento del agua, la instalación de una nueva planta de agua recuperada (mayor capacidad de tratamiento) y el incremento sujeto a los indicies de crecimiento económico los cuales no se pueden precisar y tener así una proyección exacta. En el caso del año 4 por ejemplo se marca un incremento porcentual de 48% al 52% del ano numero 5 esto ayuda a establecer el monto en dinero el ahorro que servida como numerador para la fórmula del valor presente neto (VPN) y que marcara una rentabilidad que sumado a los demás años que se han proyectado mostrarán la viabilidad del proyecto que arroja un monto de $182.802.276 de ahorro.
7.8 Retorno de Inversión
El retorno de la inversión es el cociente del costo del proyecto integral y el costo del ahorro de agua, de acuerdo al Cuadro 10 se analiza la proyección de ahorro que tendrá la propuesta, estimándose en un total de $27.175,4 por día, con un consumo de agua de 31,93344 m3 y un total de reses lavadas (88*12) = 1056 promedio. Por tanto los cálculos corresponderían a: Mensual (26 días de operación) X= $27.175,4 * 26 = $706.560,4 Anual (12 Meses) X= $706.560,4 * 12 = $8.478.724,8 Actualmente según el Cuadro 1 se tiene un costo de $22.681.703 anual, lo que nos indica una utilidad anual de:
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X=Costo anual actual – Costo anual futuro X=$22.681.703 - $8.478.724,8 X=$14.202.978,2 El retorno de la inversión será: Costo integral del proyecto: $34.983.513 Utilidad anual futura: $14.202.978,2 RI= $34.983.513 / $14.202.978,2 RI=2.46 Años X= 2.46 * 12 (meses) X= 29.52 meses (tiempo de retorno de la inversión).
El periodo de recuperación no contempla variaciones, salvo aquellas que se deriven de sobrecostos por demoras o retrasos en la entrega del proyecto superior a tiempos estipulados y cotizados. El Frigorífico Guadalupe S.A.S asigna un presupuesto de 35 millones de pesos, recurso que se sujeta a la capacidad de inversión de este proyecto y posibles demoras que incrementen el costo total del proyecto.
8.
MANEJO DE RIESGOS.
Una parte critica al administrar cualquier proyecto es definir, analizar y administrar el riesgo del proyecto, donde se definen dos elementos como la probabilidad de un evento adverso y la severidad o costo de ese evento o resultado. La posibilidad de la mayoría de los eventos está influida por factores exógenos como endógeno: por ejemplo, el mal tiempo o una mala administración pueden igualmente retrasar la terminación del proyecto. En general, las fuentes de incertidumbre exógena incluyen:
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Cambio de tecnología Reglamento o políticas gubernamentales Perdidas inesperadas debidas a deterioro, robos, etc. Fluctuación de los precios y suministros Asuntos legales o contractuales Riesgos naturales como cambios ambientales, terremotos y otros.
Para la identificación de los riesgos se procede a calificarlos y estimar los riesgos asociados a cada área de desarrollo del proyecto a fin de identificar, prevenir, corregir y cambiar para reducir el impacto en la ejecución del proyecto que afecte los tiempos, presupuestos y personal que estará realizando actividades de construcción y control. El funcionamiento de las boquillas extendidas a lo largo de la tuberías es fundamental dentro del proceso de lavado. La presencia de residuos sólidos producto del excremento de las reses, la acumulación de partículas dispersas en el agua y un pobre mantenimiento de los filtros entorpecerían el proceso y debería ser mitigados mediante el mantenimiento permanente, definido por necesidad, que involucre limpieza de las boquillas y la realización de un seguimiento continuo de límites de sólidos en suspensión en el agua tratada. Este último aspecto junto a la presencia de químicos de limpieza y sellado tienen una relevancia marcada dado que aunque el proceso de lavado tiene como finalidad eliminar material particulado de la piel del animal, una tendencia hacia el límite superior y mayores, contrario a lo que se busca, conllevaría a un problema de contaminación en la piel del animal. Por lo anterior, es de importancia que la periodicidad con la que se toman las muestras para la evaluación de estos niveles tenga una periodicidad que permita mitigar esta posibilidad.
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Cuadro 19. Matriz de riesgos ambientales para la implementacion en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá. La inclusion del proyecto dentro del presupuesto de gastos del año del frigorifico Guadalupe es la mejor manera de disminuir la probabiliad de que actos administrativos modifiquen el calendario y su implementacion. Esto debe estar acompañado de acuerdos claros con los proveedores calificados que pongan de manifiesto tiempos de entregas de servicios y equipos; y cronogramas de mantenimiento, capacitaciones al personal evitando de esta manera la necesidad de búsqueda dentro del mercado que eleven los costos. De igual manera se debe contemplar la implementación de estrategias que permitan el suministro de energia hacia el sistema una vez se presenten fallos o cortes en la energia; esto es, contar con plantas generadoras de energía o mecanismos de aspersion de agua mediante mangueras independientes de consumo de energia.
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Cuadro 20. Matriz de riesgos entorno para la implementación en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.
Cuadro 21. Matriz de riesgos financieros para la implementación en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.
Cuadro 22. Matriz de riesgos operacionales para la implementación en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.
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Cuadro 23. Matriz de riesgos de sistema para la implementación en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.
Cuadro 24. Matriz de riesgos para la implementación en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá
Dentro de la red de tuberias la ubicación de los sensores es fundamental para evitar no solo el daño de los mismos sino la pertinencia de su lectura. Dado el tamaño y la clase de animales que transitaran la manga de conduccion se protegeran los sensores dentro de cajas en acero inoxidable que reduzcan la posibilidad de ruptura por golpes y se dejaran en la parte intermedia baja de las columnas donde se presenta menor probabilidad de golpes por las reses. El funcionamiento correcto tanto de sensores y bombas, asi como de la tuberia debe poder ser monitoreado en un sistema provisto de alertas como caidas de presion que puedan evidenciar daños y poder solventar la contigencia. Aún a esto es
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necesario establecer protocolos para el manejo de desviaciones o alarmas, que permitan que el personal tenga claro la conducta a seguir evitando retrasos y errores que empeoren la situación. Debe realizarse un seguimiento continuo al cumplimiento del cronograma de implementacion planeado para asegurar el control de puntos criticos y la oportunidad en su solución.
8.1.1 Diagrama espina de pescado
Imagen 42. Matriz espina de pescado para el análisis de identificación de puntos críticos para la implementación de un control autoático en la ducha de ganado en pie Frigorífico de Guadalupe de la ciudad de Bogotá.
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9 CONCLUSIONES
1. Las pérdidas por fricción debido a la rugosidad de las paredes de una tubería en contacto con el fluido definitivamente deben tomarse en cuenta en el diseño de una instalación de tuberías. Estas pérdidas además pueden ser cuantiosas debido a la oxidación interna o al depósito de sustancias dentro de los conductos, por lo que se deben contemplar en el planeamiento inicial aumentando el diámetro de las tuberías o plantear estrategias para limpiarlas. De esta forma se evitarán caídas de presión no deseadas. 2. Se puede advertir que la pérdida de presión por accesorios es considerable y depende primordialmente de la geometría de los mismos a pesar de que estos no ocupen gran espacio. Al diseñar instalaciones se debe restringir el uso de accesorios a lo estrictamente necesario y en ángulos no mayores a 45 grados. 3. Para encontrar el coeficiente de pérdidas real de una tubería o de un accesorio es muy importante el caudal. Con distintos caudales varía el coeficiente de pérdidas. Sin embargo, para velocidades normales (del orden de 2 a 3 m/s) es práctico hablar de un solo coeficiente de pérdidas en tuberías y un solo coeficiente para cada tipo de accesorio. 4. Conforme a los valores obtenidos por concepto de consumo de agua (m 3) y el numero promedio de animales lavados por unidad de tiempo (h), se precisa la instalación de una red de tubería en polipropileno, boquillas de aspersión, sensores y un control del tiempo de riego gobernado por PLC que garantizarán el ahorro estimado. 5. Conforme le avaluación de puntos críticos, se establece el cambio de la red de tubería de acero galvanizado a tubería en polipropileno, debido a que posee bajo coeficiente de rugosidad, mayor resistencia a los cambios por temperatura, una resistencia al impacto, no permite corrosión por líquidos ácidos o básicos, en este caso agua con un PH de 7, uniones por termo fusión que aumenta la resistencia a sobre presiones de hasta de 10MPa y un menor costo que el acero inoxidable. 6. Los sistemas de aspersión (boquillas) deberán ser en polipropileno el mismo material de la tubería, garantizado la no corrosión u oxidación del cuerpo de la misma, taponamiento o cambio del ángulo de riego e incidencia en la piel del animal, evitando este fenómeno químico garantiza que el tipo de gota que es expulsada del aspersor conserve la misma
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energía cinética con la que impacta la piel del animal ejerciendo mayor remoción de suciedad de la piel del mismo. 7. La evaluación integral permite un ahorro considerable del consumo agua en esta ducha, basado en tiempos de funcionamiento y el control de variables, tales como, presión y caudal, frente a la evaluación parcial que establece el cambio de tubería y boquillas de aspersión que mantiene las condiciones actuales de funcionamiento y consumo igual o mayor al actual. 8. La revisión económica bajo un modelo integral muestra un retorno de la inversión de 29.56 meses, una reducción de $14.202.978 millones de pesos anuales por concepto de consumo de agua y una disminución de costos por insumos químicos para tratamiento de ésta en la Planta de agua recuperada (PETAREC). 9. Durante la implementación los riesgos deberán ser mitigados mediante la adopción de modelos de contrato que comprometan a las empresas contactadas a garantizar antes durante y después de cualquier tipo de montaje la calidad y la confiabilidad tanto de los materiales empleados como de las técnicas empleadas para su puesta en marcha esto en aras de promover las buenas prácticas y evitar sobrecostos del proyecto que lleven a retrasos o, el no alcanzar las proyecciones de ahorro obtenidos en tiempo y costos de operación. Adjunto a esto el Frigorífico Guadalupe mantendrá un control sobre los cronogramas de sacrificio a fin de evitar posibles riesgos a la integridad del personal que se encuentre trabajando en el área y garantizar el cumplimiento de los costos cotizados previamente por parte de las empresas contratadas.
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ANEXO 1
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ANEXO 2
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ANEXO 3
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ANEXO 4
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ANEXO 5
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ANEXO 6
Visualizaci贸n del Programa
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ANEXO 7 Programación Manga de Conducción Ducha de Lavado para Ganado en Pie Se ha simulado el proceso con el software Codesys v2.3 con los elementos requeridos para un control automático, se ha diseñado en lenguaje ladder de acuerdo a la norma IEC 61131‐3. Adjunto se encuentra el archivo .pro Se ha ejecutado un programa principal encargado de los pulsadores (Start, Stop, Paro de Emergencia) al igual que del llamado de los subprogramas Sensores y Beneficio. En el subprograma Sensores se encuentra toda la lógica Mientras la puerta derecha está cerrada hasta que la manga de conducción Este con todo el ganado, se ejecutará el subprograma Beneficio luego de Cerrar la puerta Izquierda y Abrir la derecha para darle pasó a los animales al Siguiente proceso de Beneficio. Programación Manga de Conducción Ducha de Lavado para Ganado en Pie. Se ha simulado el proceso con el software Codesys v2.3 de acuerdo al control automático propuesto y la descripción de operación futura, se ha programado en lenguaje ladder (LD) de acuerdo a la norma IEC 61131‐3.
VARIABLES DEL SISTEMA
VAR_GLOBAL S1: BOOL; S2:BOOL; S3:BOOL; S4:BOOL; S5:BOOL; B1:BOOL; B2:BOOL; B3:BOOL; B4:BOOL; B5:BOOL; B6:BOOL; B7:BOOL; B8:BOOL; B9:BOOL; B10:BOOL;
(*PULSADOR DE INICIO*) (*PULSADOR DE STOP*) (*PULSADOR DE PARO DE EMERGENCIA*) (*SENSOR PRIMER TANQUE*) (*SENSOR SEGUNDO TANQUE*) (*SENSOR PUERTA DE ENTRADA*) (*SENSOR PUERTA DE SALIDA*) (*SENSOR DETECCIÓN GANADO*) (*SENSOR DETECCIÓN GANADO*) (*SENSOR DETECCIÓN GANADO*) (*SENSOR DETECCIÓN GANADO*) (*SENSOR DETECCIÓN GANADO*) (*SENSOR DETECCIÓN GANADO*) (*SENSOR DETECCIÓN GANADO*) (*SENSOR DETECCIÓN GANADO*)
P á g i n a | 138
B11:BOOL; B12:BOOL; B13:BOOL; B14:BOOL; M_1:BOOL; M_2:BOOL; M_3:BOOL; V1:BOOL; V2:BOOL; V3:BOOL;
(*SENSOR DETECCIÓN GANADO*) (*SENSOR DETECCIÓN GANADO*) (*SENSOR DETECCIÓN GANADO*) (*SENSOR DETECCIÓN GANADO*) (*BOMBA PRINCIPAL*) (*BOMBA PRIMER TANQUE*) (*BOMBA SEGUNDO TANQUE*) (*BALIZA ROJO*) (*BALIZA AMARILLO*) (*BALIZA VERDE*)
K0: BOOL; BLINKV3: BLINK; (*INDICADOR PARA INICIAR BOMBEO*) BLINKV1: BLINK; (*SEÑAL FINALIZO LAVADO*) K01: BOOL; (*MEMORIA DE LLENADO*) K02: BOOL; (*CONDICION PARA INICIO DE LAVADO*) K03: BOOL; (*CONDICION PARA INICIO DE LAVAR*) TIEMPO_DE_LAVADO: TON; (*REGISTRO DE TIEMPO PARA LAVAR GANADO*) MEMORIA_TIME: TIME; (*MEMORIZACION PARA TIEMPO*) K1: BOOL; (*MEMORIA DE STOP (S2)*) K04: BOOL; (*FINALIZO TIEMPO DE LAVADO*) K05: BOOL; (*FINALIZO LAVADO (REBOMBEO A TANQUES*) K06: BOOL; (*MEMORIA PARA UN NUEVO COMIENZO*) K07: BOOL; (*INICIO_AUTOMATICO*) ALARMA: BLINK; ALARMA_PUERTA_INCORRECTA: BLINK; K00: BOOL; V22: BOOL; V11: BOOL; PARO_DE_EMERGENCIA: BLINK; K2: BOOL; (*INDICADOR PARA START*) START_LUEGO_DE_P_E: BLINK; K4: BOOL; (*VARIABLE PARA CICLO CONTINUO*) V33: BOOL; (*BALIZA_V3*) K5: BOOL; (*MEMORIA DE INICIO*) TIEMPO: TIME; (*TIEMPO MEMORIA DE LAVADO*) END_VAR
P รก g i n a | 139
PROGRAMA PRINCIPAL: PLC_PRG
P รก g i n a | 140
P รก g i n a | 141
PROGRAMA SECUENCIAL: PROCESO
P รก g i n a | 142
P รก g i n a | 143
P รก g i n a | 144
ANEXO 8
P รก g i n a | 145
ANEXO 9
P รก g i n a | 146
P รก g i n a | 147
ANEXO 10
P รก g i n a | 148
P รก g i n a | 149
ANEXO 11
P รก g i n a | 150
ANEXO 12
P á g i n a | 151
ANEXO 13 Cotización tubería y accesorios galvanizados
P รก g i n a | 152
P 谩 g i n a | 153
ANEXO 14 Cotizaci贸n equipos SIEMENS
P รก g i n a | 154
P รก g i n a | 155
P รก g i n a | 156
P รก g i n a | 157
ANEXO 15 Esquema P&ID
P รก g i n a | 158
P ĂĄ g i n a | 159
ANEXO 16 Lista de precios â&#x20AC;&#x201C; accesorios enacero galvanizado para agua, gas, EMT e IMC
P รก g i n a | 160
P รก g i n a | 161
P á g i n a | 162
ANEXO 17 Lista de precios – tubería enacero galvanizado para agua, gas, Conduit y EMT (Colmena)
P 谩 g i n a | 163
ANEXO 18 Tabla cobertura te贸rica de aspersi贸n
P รก g i n a | 164
P á g i n a | 165
ANEXO 19 Tabla de flujo de agua a través de tubería cedula 40
P 谩 g i n a | 166
ANEXO 20 Tabla identificaci贸n bomba SteadyPres
P รก g i n a | 167
P รก g i n a | 168
ANEXO 21 Esquema unifilar de control.
P รก g i n a | 169
ANEXO 22 Esquema unifilar de potencia
P รก g i n a | 170
ANEXO 23 Esquema multifilar de potencia
ANEXO 24
P 谩 g i n a | 171
Unifilar sistema de control y conexi贸n
ANEXO 25
P รก g i n a | 172
P รก g i n a | 173
ANEXO 26 Esquema armario interno
P รก g i n a | 174
ANEXO 27 Esquema armario externo