DISEÑO DE UNA PLANTA DE DESAPONIFICADO Y SECADO DE QUINUA (ORIGINAL)

Diseño de una Planta de Desaponificado y Secado d e Quinua

DISEÑO DE UNA PLANTA DE DESAPONIFICADO Y SECADO DE QUINUA (Chenopodium quinoa willd) I.

INTRODUCCIÓN

La quinua ( chenopodium quinoa Will ) es un pseudocereal andino que actualmente está tomando atención mundial, considerado como un suplemento alimenticio no solamente por su contenido y calidad de proteína sino también por sus lípidos, vitaminas y minerales, contiene aminoácidos como la leucina, isoleucina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano y valina requeridos en la dieta alimenticia de los seres humanos. La concentración de la lisina en la proteína de la quinua es casi el doble en relación a otros cereales y gramíneas. No contiene colesterol, es decir es un grano de oro verdaderamente. La Quinua se cultiva en climas fríos desde los 1800 hasta los 4000 m.s.n.m. Este cereal en comparación con otros cultivos, no requiere condiciones especiales de cultivo, necesita menos agua y tolera mejor los cambios de temperatura, razón por la cual se hace atractiva a los agricultores y aumenta la probabilidad de éxito para cultivarse de forma orgánica. El departamento de Apurímac se encuentra dentro de uno de los productores de este cereal con 101 hectáreas de sembríos al año, es una región con con miras a una producción en potencia ya que posee las condiciones necesarias para la propagación de este grano. La quinua ofrece una amplia gama de productos derivados como: quinua perlada, harina de quinua cruda, tostada e instantánea, expandidos de quinua, hojuelas, quinua germinada, quinua extruida, panes, pastas, galletas, bebidas entre otros. Abancay capital de la región de Apurímac aprovecha y ofrece este sabroso alimento que él mismo produce pero no con las condiciones de calidad favorables, generalmente los mismos agricultores expenden sus productos sin darles un valor agregado o un tratamiento previo de calidad como el desaponificado lo cual limita su consumo ya que el consumidor debe utilizar métodos como el lavado con frotamiento que requieren largos periodos de tiempo hasta poder llegar a aprovecharlos, tras el lavado si la quinua no se consume instantáneamente esta requiere ser secada para evitar la germinación. Artesanalmente estos granos se secan a la exposición de los rayos solares y aire libre ello conlleva a la perdidas de nutrientes, contaminación con el polvo, se torna un producto vulnerable a los insectos, microorganismos y hay muchas perdidas por derramamiento. Además la comercialización es a granel y se realiza a la intemperie solo contenido por un un saco sin dar poca o ninguna ninguna oportunidad de elección al cliente. Una de las alternativas para mejorar la calidad del producto y darle valor agregado es aplicando algún método de desaponificado pudiendo ser el más ventajoso y utilizado una maquina escarificadora que realiza el raspado del episperma de la quinua donde se concentra el mayor contenido se saponina, posteriormente se lleva al lavado, centrifugado y por último se secan los granos a temperaturas de 50ºC aproximadamente hasta llegar de 13 a 14 % de humedad relativa en el producto, utilizando un secador de bandejas extendiendo la quinua en cada bandeja. Este proceso nos brinda una nueva oportunidad económica y rentable además de garantizar la salud y bienestar de las familias por el consumo de quinua perlada. Es por todas estas razones y conociendo de estos problemas más aun en nuestra región, se vio por conveniente diseñar una planta de Desaponificado y Secado de Quinua. Diseño de Plantas Agroindustriales

1


Variedad de Quinua Utilizada en el Diseño de Planta La variedad con mayor difusión y aceptación por el mercado, en el departamento departa mento es el grano de quinua blanca conocido como Blanca de Juli. Esta variedad se utilizara utiliz ara por su mayor producción y aceptabilidad. II. ESTUDIO DE LOCALIZACIÓN 2.1.Macrolocalización 2.1.1. Propuestas del Análisis Macrolocacional Las propuestas para el análisis de la macrolocalización de la Planta de Desaponificado y Secado de Quinua son cuatro Distritos de la Provincia de Abancay y Región de Apurímac:  A: ABANCAY  B: CURAHUASI  C: HUANIPACA  D: SAN PEDRO DE CACHORA  E: TAMBURCO Cuadro N° 02: Propuestas de macrolocalización OPCION OPCIONES ES REGI REGI N PROVI PROVINCI NCIA A APURIMAC ABANCAY I

DISTRI DISTRITO TO A. ABANCAY

II

APURIMAC

ABANCAY

B. CURAHUASI

III

APURIMAC

ABANCAY

C. HUANIPACA

IV

APURIMAC

ABANCAY

D. SAN PEDRO DE CACHORA

V

APURIMAC

ABANCAY

E. TAMBURCO

Figura Nº01: Mapa Geográfica de la Región de Apurímac.

Diseño de Plantas Agroindustriales

2


Figura Nº02: Localización de las Áreas Seleccionadas para la Macrolocalización

1 2

3

5

4

2.1.2. Identificación de Factores Locacionales: Los criterios a considerar para la macrolocalización de la Planta de Desaponificado y Secado de Quinua son mediante la identificación de factores locacionales tales como:

Factores a Tomar en Cuenta para la l a Localización de la Planta:            

F1=Disponibilidad de materia prima F2=Cercanía al mercado F3=Disponibilidad de mano de obra F4=Abastecimiento de energía F5=Abastecimiento de agua y desagüe F6=Servicios de transporte F7=Disponibilidad de terrenos F8=Condiciones climáticas ambientales F9=Eliminación de desechos F10=Reglamentaciones fiscales y legales F11=Condiciones de vida F12=Medios de comunicación

Nota: Se tuvo en consideración la siguiente calificación y puntaje para la localización:     

EXCELENTE= 5 BUENO = 4 REGULAR = 3 MALO = 2 DEFICIENTE= 1 Diseño de Plantas Agroindustriales

3


F1 = Disponibilidad de Materia Prima La producción de quinua en los distritos mostrados en el cuadro se da por Tn/año en el año 2008 en la cual el distrito de Curahuasi presenta la mayor producción con 39.5Tn/año, seguido de San Pedro de Cachora, Huanipaca, Abancay y por ultimo Tamburco esto se muestra en el cuadro Nº02. 

Cuadro N° 02: Producción de Quinua el Año 2008 Distritos Distritos

Producció Producciónn (tn/año) (tn/año)

Precio Ch.( / Kg Kg)

Puntajes

Abancay Curahuasi Huanipaca San pedro de cachora Tamburco

4.2 39.5 6 10.8 1.5

1.83 1.65 0.90 1.60 1.80

2 5 3 3 1

Fuente: MINAG - Abancay F2 = Cercanía al Mercado Abancay es la capital del departamento de Apurímac que cuenta con una población de 96064 Habitantes, lo cual indica que que existe un buen buen potencial potencial de consumidores de quinua escarificada, ya que es un u n producto rico en proteínas por lo tanto en aminoácidos esenciales esencia les y la población en general necesita de estos nutrientes para su alimentación diaria. Esta provincia además cuenta con grandes tiendas de abastecimientos locales que podrían ser nuestras surtidoras locales. 

Cuadro Nº 04: A Nivel Distrital (Distancia hacia Abancay) Ciudad Curahuasi Huanipaca S. P. de Cachora Tamburco

Distancia (Km) 70 69 55 5 Fuente: Provias Rural

Tiempo 2-3 hrs 2-3 hrs 2-3 hrs 10min

F3=Disponibilidad de Mano de Obra En los diferentes sectores contamos con personas desempleadas dispuestas a brindarnos sus servicios en cuanto al personal requerido en la planta. pla nta. 


4


Cuadro Nº 05: Población de Abancay según su sector se ctor P.E.A. Sector Puntaje Cifras absolutas Abancay 32571 5 Curahuasi 4386 4 Huanipaca 1100 2 San Pedro de Cachora 1116 2 Tamburco 2511 3 Fuente: INEI - Censos Nacionales 2007: XI de Población y VI de Vivienda F4 = Abastecimiento de Energía La empresa que suministra energía eléctrica al departamento de Apurímac es ELECTRO SUR ESTE S.A, que cuenta con suministros de energía eléctrica tanto monofásicos como trifásicos. Se muestra en la cuadro N°06. Lo cuál es la tarifa y con qué tipo de suministro cuenta cada distrito y el costo que se paga por este. 

Cuadro Nº 06: Suministros y Tarifas de Energía Eléctrica. Sector

Suministro- Sistema Costo Kw-h (S/.) Monofásico Trifásico Monofásico Trifásico Abancay si si 0.3927 0.3927 Curahuasi si si 0.4219 0.4232 Huanipaca si no 0.4219 --San Pedro de Cachora si no 0.4232 --Tamburco si si 0.3896 0.3896 Fuente: Electro sur este S.A. - Abancay F5 = Disponibilidad de Agua y Desagüe Las instalaciones apropiadas de agua y desagüe dentro de los distritos son un factor de vital importancia para el buen desarrollo de todo proceso productivo garantizando la limpieza e higiene del mismo. 


5


Cuadro Nº07: Calidad, Tarifa de Agua y Existencia de Desagüe. Distritos

Calidad de Agua

Costo( Costo( S./)

Desagüe

Puntaje

Abancay Abancay

Potable Potable

0.55 x m

si

4

Tamburco Tamburco

Entubada Entubada y Potable Potable

0.357 0.357 x m

si

3

Curahuasi

Agua de Rio Entubada

Por mes se paga S./3.00 Por mes se paga S./3.00 ---

si

S.P. de Cachora Huanipaca

Agua de Rio Entubada Manantial

3 Si, mas silos 3 No, si silos

2

Fuente: EMUSAP – Abancay. En el cuadro N°08 se muestra si en cada c ada distrito la población cuenta con pilón de agua dentro de sus viviendas, o si es de uso público.

Cuadro Nº08: Viviendas con Abastecimiento de Agua Variables Abancay Curahuasi Tamburco Cachora Huanipaca Red pública dentro de la vivienda

460

24

802

187

160

Red pública fuera de la vivienda pero dentro de la edificación

5240

71

795

50

35

367

28

79

48

25

Pilón de uso público

Fuente: INEI – Censos Nacionales 2007: XI de Población y VI de Vivienda La calificación según el cuadro Nº08 se muestra en el cuadro Nº9

Cuadro Nº9 Sectores Puntaje Abancay 5 Curahuasi 3 Tamburco 4 Huanipaca 2 San Pedro de Cachora 1 Diseño de Plantas Agroindustriales

6


En el cuadro N°10 se muestra si la población cuenta con desagüe en sus sus viviendas, fuera y si utiliza a un pozo ciego o letrina.

Cuadro Nº10: Viviendas con Servicios Higiénicos. Variables Abancay Curahuasi Tamburco S. P. de Cachora Red pública de desagüe dentro de 8567 106 691 111 la vivienda Red pública de desagüe fuera de la vivienda pero dentro de la edificación Pozo ciego o negro / letrina

Huanipaca 84

4877

648

514

34

20

5605

1572

200

388

150

Fuente: INEI - Censos Nacionales 2007: XI de Población y VI de Vivienda Resumen del cuadro Nº 10 con la calificación respectiva res pectiva que se muestra en el cuadro nº11. Cuadro Nº11

Sectores Abancay Curahuasi Tamburco Huanipaca San Pedro de Cachora

Puntaje 5 4 4 2 3

F6 = Servicios de Transporte El transporte es indispensable para el acopio de materia prima desde las zonas más alejadas hacia la planta y la posterior distribución del producto terminado en el mercado. 


7


Cuadro Nº12: Servicios de Transporte Sector

Carreteras Trocha

Abancay Tamburco

Asfaltado

Servicios de Servicio de transponte transporte de pasajeros Puntaje Terrestre Autobuses Camiones

X

X X

X X

Si Si

No Si

5 4

Curahuasi

X

X

X

Si

Si

4

S.P. de Cachora Huanipaca

X

X

No

Si

2

X

X

No

si

2

Fuente: Ministerio de Transportes y Comunicaciones. F7 = Disponibilidad de Terrenos. Los distritos seleccionados cuentan con extensiones de terrenos considerables y aptos para la construcción y la puesta en marcha de una planta agroindustrial, como se muestra a continuación en el cuadro N°13. 

Cuadro Nº13: Terrenos Sector

Altura sobre el nivel del mar (m.s.n.m) 2378

Puntaje

Abancay

costo (S/./m2) 120

Tamburco

100

2581

3

Curahuasi

60

2600

4

S.P. de Cachora

30

2903

4

Huanipaca

30

3240

5

3

Fuente: Encuesta directa F8 = Condiciones Climáticas Ambientales. En el cuadro Nº14 se muestra qué condiciones climáticas y ambientales presenta cada uno de los distritos en estudio, el que presenta mejores condiciones condiciones ambientales es el distrito de Abancay con una grandioso clima primaveral a una temperatura 11.9ºC - 26.2ºC, lluvias moderadas y un porcentaje de humedad humedad 88%. 


8


Cuadro Nº14: Condiciones Climáticas Distritos Abancay Curahuasi Tamburco S.P. de Cachora Huanipaca

Clima Clima caluroso y templado Templado, Lluvia Moderada, Vientos: normal Templado Vientos , normal Frío, lluvioso Vientos: fuertes Lluvias, vientos fuertes

Humedad Temperatura 88% 11.9ºC - 26.2ºC 88% 10 - 20ºC, 20 - 30ºC

Puntaje 5 4

87%

11.9ºC - 26.2ºC

4

86 %

10 - 22ºC

3

89%

10 - 20ºC

2

Fuente: SEHNAMI F9 = Eliminación de Desechos. Es muy importante el posterior tratamiento de los desechos del proceso para evitar contaminación medio ambiental y de la misma planta. 

Cuadro Nº15: Eliminación de Desechos. Sector

Abancay

Planta de tratamiento Ubicación No tiene

Tamburco

No tiene

Si

Quitasol

3

Curahuasi

No tiene

Si

---

3

San Pedro de Cachora

No tiene

Si

No tiene

2

Huanipaca

Sistema Vertederos Alcantarillado Ubicación Si Quitasol

Puntaje

4

No tiene Si No tiene 2 Fuente: Municipalidad de Abancay - Municipalidad de Tamburco.

F10 = Reglamentaciones Fiscales y Legales. Son referidos a las restricciones y reglamentos legales, leyes de compensación en cuanto respecta al terreno, seguros con los que puede contar nuestra planta y reglamentaciones de seguridad ciudadana. 


9


Cuadro Nº16: Reglamentaciones Fiscales y Legales. Sector

Abancay

Impuestos Seguros Legislación Puntaje Tasa de sobre Accidentes Incendios Depreciación Edificaciones X Si Si X 5

Tamburco X Si Si X 4 Curahuasi X Si Si X 3 S. P. de No No 2 Cachora Huanipaca No No 2 Fuente: MINSA, Municipalidad de Tamburco, Municipalidad de Abancay.

F11 = Condiciones de Vida. Este factor está dirigido a la sociedad en general, principalmente a la seguridad de los operarios que han de trabajar en nuestra planta, sus condiciones de vida. 

Sector

Abancay

Cuadro Nº17: Condiciones de Vida. Alimentación Hospitales y Escuelas y Postas Colegios Médicas buena 6 15

Puntaje

5

Tamburco

buena

2

5

4

Curahuasi S. P. de Cachora

buena regular

2 1

4 2

3 2

Huanipaca regular 1 2 1 Fuente: Ministerio de Salud MINSA, DREA, Ministerio de Educación - MINEDU. 

De acuerdo al censo 2007 se tiene el cuadro N° 18 se observa un resumen de la actual otras condiciones de vida que consideramos de cada distrito en estudio, donde el distrito de S.P. de Cachora presenta grandes carencias como: no cuenta con departamentos, escuelas privadas ni tiendas de expendio de grandes volúmenes de productos.


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Cuadro Nº18: Condiciones de Vida Distritos Vivienda

Variables

Pensiones Departamentos Escuelas y Privadas colegios Públicas

Tiendas

Abancay Curahuasi si si si si

si si si si

S.P. de Tamburco Cachora si si si si

Huanipaca

si

Si

Supermercados si Tiendas si si si si Si comerciales Tienda de si si si abarrotes Fuente: INEI - Censos Nacionales 2007: XI de Población y VI de Vivienda

F12 = Medios de Comunicación. Los distritos en estudio cuentan con servicios de telefonía (aparatos móviles y fijos), radio, tv e internet, pero el distrito de S. Cachora no cuenta con servicios de telefonía móviles como se detalla en el cuadro Nº19. 

Cuadro Nº19: Disposición de Medios de Comunicación Servicio de Abancay Curahuasi S.P. de Tamburco Huanipaca información y Cachora comunicación Dispone de servicio de 3038 47 4 186 1 teléfono fijo Dispone de servicio de 9024 693 787 1 telefonía celular Dispone de servicio de 634 7 2 35 --conexión a Internet Dispone de servicio de 2176 11 78 5 conexión a TV por cable Fuente: INEI - Censos Nacionales 2007: XI de Población y VI de Vivienda 2.1.3. Ponderación de cada uno de los Factores Locacionales. La ponderación de los factores locacionales consiste en asignar un valor de acuerdo al grado de importancia, la ponderación se realiza mediante el siguiente método:


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2.1.3.1. Método de Ponderación Para establecer la calificación entre factores se usa el siguiente criterio (como ejemplo tomaremos la comparación entre F1 y F2)   

Si F1 es más importante que F2 entonces se le califica con con 1 Si F1 es menos importante que F2 entonces se califica cal ifica como 0 Si F1 es de igual importancia que F2 entonces se califica como 1

Como se aprecia existe un factor evaluado con los demás factores, así de esta manera se evaluará a todos los factores, luego de lo cual se suman los puntajes y se le determina la ponderación respectiva.

Cuadro N°20 Cuadro de Resultados de la Ponderación de Factores Locacionales. De acuerdo a la metodología DELFY, se asigna la ponderación correspondiente como se muestra en el siguiente cuadro:

2.1.3.2. Calificación y Puntaje: Se asignara la calificación y el puntaje correspondiente a cada lugar escogido de acuerdo a los factores locacionales analizados, analiz ados, que serán como se muestra en la metodología a continuación:


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Cuadro N°21 Ponderación 5 4 3 2 1

Nivel Excelente Muy bueno Bueno Regular Deficiente

Análisis de factores locacionales para determinar la calificación y puntaje correspondiente a cada lugar considerado para el estudio de macrolocalización. macrolocaliz ación.     

A: ABANCAY B: CURAHUASI C: HUANIPACA D: SAN PEDRO DE CACHORA E: TAMBURCO

2.1.4. Descripción de cada Factor Locacional 2.1.4.1. Creación Creación de una Matriz Ponderada y Resultados del Análisis. Con los datos obtenidos en el cuadro Nº01 de ponderación y con las localidades l ocalidades de la parte A, y con las calificaciones y puntajes de la parte C, elaboramos la siguiente matriz, la que nos dará los resultados el lugar óptimos para la ubicación a nivel de macro localización de la planta agroindustrial.

Cuadro Nº22: Matriz Principal y Resumen de Calificación.

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12

A 2 5 5 5 5 5 3 5 4 5 5 5

B 5 4 4 3 3 4 4 4 3 3 3 3

C 3 3 2 2 2 2 5 2 2 2 1 1

D 3 3 2 2 2 2 4 4 2 2 2 2

E 1 4 3 4 4 4 3 4 3 4 4 4

POND. 14,1 14,1 11,54 11,54 11,54 8,97 7,69 3,85 5,13 5,13 3,85 2,56 100

A B 28,2 70,5 70,5 56,4 57,7 46,16 57,7 34,62 57,7 34,62 44,85 35,88 23,07 30,76 19,25 15,4 20,52 15,39 25,65 15,39 19,25 11,55 12,8 7,68 437,2 374,35

C D 42,3 42,3 42,3 42,3 23,08 23,08 23,08 23,08 23,08 23,08 17,94 17,94 38,45 30,76 7,7 15,4 10,26 10,26 10,26 10,26 3,85 7,7 2,56 5,12 244,9 251,28

E 14,1 56,4 34,62 46,16 46,16 35,88 23,07 15,4 15,39 20,52 15,4 10,24 333,3


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2.1.4.2. Conclusión: De acuerdo con el resultado del método DELPHY aplicado en la macrolocalización mac rolocalización de la Planta de Desaponificado y Secado de Quinua, se elegirá la ciudad A que corresponde al distrito de Abancay, como la más adecuada para la localización localizac ión de planta.

2.2. Microlocalización Para la localización exacta de la planta analizaremos los terrenos disponibles existentes en los siguientes sectores.

1.- CONDEBAMBA: Terreno de la familia Peña Pérez se encuentra ubicado al costado de la posta de salud de Condebamba en la MZ. “B”, con un área de 1500 m

2.

2.- ILLANYA: Terreno de la familia Saavedra Durand, se encuentra ubicado al costado de la capilla del Señor de Illanya lote Nº12, dicho terreno cuenta con un área de 7000 m 2. 3.- AMERICAS: Terreno de la Asociación Virgen del Carmen cuenta con un área de 1100 m2 queda ubicado en la Av. Manuel Escorza Arce, cuadra Nº6 MZ. “A” en el Altipuerto. 4.- PATIBAMBA: Terreno de la familia famili a Leguía, queda ubicado en Patibamba Baja en la Av. Sinchi Roca, cuadra Nº3, MZ. B, con un área de 2300 m 2. 2.2.1. Factores Locacionales 1. Disponibilidad de mano de obra 2. Saneamiento de terreno 3. Servicios de transporte 4. Disponibilidad de terrenos 5. Eliminación de desechos 6. Reglamentaciones fiscales y legales 1.- Disponibilidad de Mano de Obra: La mano de obra es muy muy importante en cada zona porque de de acuerdo a estos datos nos vamos a abastecer de trabajadores como también de los costos de de mano de obra en cada zona y como vemos en el siguiente cuadro Américas es donde hay mayor disponibilidad de mano de obra y Illanya es el más económico de acuerdo a los costos de mano de obra. Cuadro N°23: Disponibilidad de Mano de Obra. Sector Costo de mano de obra (S/.) Disponibilidad de mano de obra Américas 30 Excelente Patibamba 25 Bueno Condebamba 25 Bueno Illanya 20 Regular Fuente: Elaboración propia

Puntaje 3 4 4 3


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2.- Saneamiento de terreno:  Abastecimiento de Energía El abastecimiento de energía es muy importante porque vamos a determinar que costo tiene cada zona y en cuanto a los suministros de energía eléctrica tanto monofásicos como trifásicos si existen o no en cada zona. Cuadro N°24: Abastecimiento de Energía Sector Américas Patibamba Condebamba Illanya

Costo Kw/h. (S/.) Monofásico 0.4219 0.4219 0.4219 0.4219

Trifásico 0.3910 0.3910 0.3910

Disponibilidad de energía

Puntos

Bueno Bueno Bueno

4 4 4

Malo

2

Fuente: Electro sur este S.A. Abancay. Disponibilidad de Agua y Desagüe Las instalaciones apropiadas de agua y desagüe dentro de las zonas es un factor de vital importancia para el buen desarrollo de todo proceso productivo garantizando la limpieza e higiene del mismo. 

Cuadro N°25: Disponibilidad de Agua y desagüe . sector

Disponibilidad Agua potable (24 h.) Américas Deficiente Patibamba Deficiente Condebamba Regular Illanya Deficiente Fuente: EMUSAP – Abancay

Disponibilidad Desagüe Regular Deficiente Deficiente Deficiente

Costo / m3

Puntos

0.438 0.438 0.361 0.370

3 2 3 2

3.- Servicios de Transporte: El transporte, las vías de acceso son importantes para el acopio de las materias primas que serán provenientes de la ciudad de Andahuaylas y la ciudad de Abancay el principalmente. La distancia en kilómetros es con respecto desde la pista hasta el terreno disponible por cada sector.


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Cuadro N°26: Servicios de Transporte. Sector Américas

Asfaltado incompleto

Distancia en metros desde la pista 200

Patibamba


100

3

Condebamba


50

4

Illanya

vías de acceso

Puntaje 3

Sin asfaltado 400 Fuente: Ministerio de Transportes y comunicaciones.

2

4.- Disponibilidad de Terrenos: El terreno es un factor muy importante porque de acuerdo a este factor vamos a adquirir el terreno en donde vamos a instalar la planta y también vamos a determinar sus extensiones sus precios en cada zona.

sector

Cuadro N°27: Terrenos costo m (soles) (soles) Extensión Extensión del Condición de terreno terreno

Puntaje Total

Américas Américas

110-120 110-120

1100 m

Regular Regular

3

Patibamba

90-110

2300 m 2

Bueno

4

Condebamb Condebambaa

90-100 90-100

1500m 1500m

Regular Regular

3

Illanya Illanya

75-95

Bueno

4

7000m 7000m Fuente: Encuesta directa.

5.- Eliminación de Desechos: Es muy importante para evitar la contaminación del medio ambiente y de la misma manera de la planta y para ello en cada zona debe haber contenedores en donde vamos a reciclar los desechos como vemos vemos en el cuadro Illanya Illanya no posee de estos contenedores por ello habrá más contaminación. Cuadro N°28: Eliminación de Desechos. sector

contenedores

Sistema de alcantarillado Si Si Si

Américas Patibamba Condebamba

si si si

Illanya

no No Fuente: Elaboración propia.

condición

puntos

Bueno Bueno Regular

5 4 3

Malo

1


16


6.- Reglamentaciones Fiscales y Legales: La reglamentación es muy importante porque vamos a ver la seguridad, las legislaciones en cada zona mencionada. Cuadro N°29: Reglamentaciones Fiscales y Legales. sector Américas Patibamba Condebamba Illanya

Seguros (SOAT)

Terreno legalizado (apto)

Si Si Si si

puntos

Si Si Si Si

4 4 4 4

Fuente: Municipalidad de Abancay. Cuadro N°30: Factores para el micro localización Factores de localización 1.- Disponibilidad de mano de obra 2.Saneamiento de terreno 3.- Servicios de transporte 4.- Disponibilidad Terrenos 5.-Eliminación de desechos 6.- Reglamentaciones fiscales y legales Puntaje Total

Américas 3 4 3 3 5 4 25

Patibamba 4 4 3 4 4 4 25

Condebamba 4 4 4 3 3 4 28

Illanya 3 2 2 4 1 4 18

Conclusión: De acuerdo a los resultados de los factores analizados la Planta de Desaponificado y Secado de Quinua se instalara en el Departamento de Apurímac, Provincia de Abancay, Distrito de Abancay, en el sector las Américas Av. Manuel Escorza Arce, cuadra Nº6 MZ. “A” en el

Terreno de la Asociacion Virgen del Carmen, y cuenta con un área de 1100 m 2.


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Figura N°03: Ubicación grafica exacta de la planta Américas (altipuerto)

l

e

u

n

a

M

TERRENO DE 1100 m2 PARA LA INSTALACION DE PLANTA DE DESAPONIFICADO Y SECADO DE QUINUA SERA EN LA CUADRA Nº6 MZ. “A” EN LAS AMERICAS (ALTIPUERTO) a

rz

o

sc

E

CUADRA Nº 6 A rc e


18


III. ESTUDIOS DE TAMAÑO DE PLANTA 3.1.Análisis de las Relaciones: 3.1.1. Relación Tamaño Materia Prima La suma total de la producción de quinua en las provincia de Abancay, Andahuaylas y Chincheros en el año 2008 es de 930.75 Tn. Cuadro Nº31: Producción anual

Sector (Provincia) Abancay Andahuaylas Chincheros Total

Produce (Tn/año) (2008) 129.735 652.222 148.793 930.75

Fuente: MINAG-Abancay La producción total en los lugares seleccionados por año es de: 930.75 Tn. Entonces para el tamaño de planta tomaremos el 60% del total como excedente: 558.45 Tn./año, por mes nos abastecerán 46.5375 Kg y para procesar al día tendremos: 1530 Kg el cual se destinara para 6 Bach por día, entonces se procesaran 255 Kg/Bach. La materia prima es un factor limitante para la implementación y operación de la planta de desaponificado y secado ya que al ser abastecidos por todas estas provincias nos ocasionaran desventajas con respecto a su calidad cali dad y solo una provincia no abastecerá al mercado dirigido.

3.1.2. Relación Tamaño Mercado Según estudios realizados de la demanda de quinua, tanto en el mercado interno y externo, se da preferencia en un 80%, a la quinua de color blanco con bajo contenido de saponina saponina (quinua dulce a semidulce), y granos de tamaño mediano a grande (1.8 a 2.0 mm), y un 20% de la demanda requiere quinua de color. Es por esta razón que se eligió la variedad blanca de Juli para procesar. La demanda demanda de quinua quinua perlada a nivel nacional es de 55 260 Tm/año, en el ámbito local y regional la demanda de la quinua proviene de pequeñas y medianas empresas de transformación y por intermediarios que venden a éstas agroindustrias o a las industrias que se encuentran en la capital de Abancay. Las pequeñas empresas regionales demandan aproximadamente 1 000 Tm./año y los intermediarios mueven alrededor de 3 000 Tm. La producción por nuestra empresa de quinua perlada será dirigida al mercado provincial regional. En consecuencia el análisis expresa que el mercado no limita la elección del tamaño de la planta.


19


3.1.3. Relación Tamaño Tecnología La tecnología a usarse es una tecnología ya existente y se aplicara a nuestra planta una tecnología media acorde al tamaño de planta. La tecnología a construirse es de tamaño industrial, cuya tecnología empleada contemple diseños convencionales y sofisticadas, y este será un modelo para impulsar el desarrollo industrial de toda la zona que comprende el proyecto, con la cual se accederá a satisfacer la demanda existente en el mercado de la provincia de Abancay. Para este fin se emplearán maquinarias y equipos de procedencia internacional. En conclusión este factor no limita el tamaño de planta por que la tecnología internacional con que que se cuenta en la actualidad para la implementación de una planta que cubra estas expectativas es suficiente.

3.1.4. Relación Tamaño Financiamiento El financiamiento de este proyecto es concluyente, por ello es posible concretizar las expectativas del proyecto. Sin embargo nuestro proyecto será financiado por las entidades financieras nacionales y las ubicadas en la localidad, que sin lugar a duda realizan préstamos e invertirán en proyectos de esta naturaleza. Viendo estas posibilidades encontramos que este factor es determinante y a su vez no limita la viabilidad del proyecto ya que contamos con las garantías necesarias para acceder a préstamos que puedan culminar la totalidad de la planta procesadora en mención.

Cuadro N°32: Resumen de las Alternativas de Tamaño de Planta. Relación-Tamaño Materia prima Mercado Tecnología Financiamiento

Conclusión LIMITANTE No Limitante No Limitante No Limitante

3.2.Conclusión: Después de haber analizado cada factor para la determinación del tamaño de planta se determinó que el factor limitante es la materia prima por razones de que no se encuentra suficiente materia prima disponible para la producción de quinua perlada. En consecuencia nosotros acopiaremos la quinua de las provincias de Abancay, Andahuaylas y Chincheros por lo cual la capacidad productiva de la planta será 1530 Kg/día. Kg/día.


20


IV. INGENIERIA DEL PROYECTO I 4.1.Diagrama de Flujo Cualitativo Presentación del diagrama de flujo de Quinua Perlada el cual es el grano entero, obtenido del escarificado o desaponificado del grano de quinua.

MATERIA PRIMA RECEPCION Y ALMACENAMIENTO Materia extraña Merma: 2% DESPED DESPEDREG REGAD ADO, O, LIMPIEZ LIMPIEZA A Y PURIFI PURIFICAC CACII N Tamices de 2 y 1.2 mm Maquina pulidora DESAPONIFICADO VIA SECA Merma: 5%

TAMIZADO Quinua: Agua 1:10

LAVADO CENTRIFUGADO

T = 50°C Seleccionadora automática Bolsas de polietileno de baja densidad y 1kg de capacidad: 1% Bolsones de polipropileno y 19Kg de capacidad: 0.7%

Polvillo: 1% Agua residual: 95% Agua desprendida: 20%

SECADO HR Quinua: 13%

SELECCI N

Merma (Granos defectuosos): 1%

ENVASADO EMBALADO ALMACENADO


21


4.2.Diagrama de Flujo Lógico

Recepción y Almacenamiento de Materia Prima

Despedregado, Limpieza y Purificación

Leyenda almacenamiento Transporte Operación Operación combinada

Escarificado

Tamizado

inspección Lavado

Funciones

Nº de Operaciones 2

Centrifugado

4

Secado

5 Selección 1 Envasado

1

Total

13

Embalado

Transporte

Almacenamiento


22


4.3.Descripción del Proceso Productivo 1) Recepción y Almacenamiento de Materia Prima Para facilitar el manipuleo, transporte y almacenamiento de la quinua se utilizan generalmente sacos de polipropileno de 50 Kg de capacidad. Previo control del peso con una balanza y verificación de la materia prima recepcionada se procederá al almacenaje, hacer rumas encima de parihuelas, evitando contactos con el piso a fin de que la circulación del aire sea completa. Debe controlarse el grado de humedad del grano durante la recepción, pues poseen un alto poder germinativo. Las áreas de almacenamiento deberán tener instalaciones apropiadas, que permitan una buena ventilación, como de seguridad para impedir la entrada de roedores y evitar que la humedad se incremente especialmente en épocas de lluvia.

2) Despedregado, Limpieza y Purificación Tiene la finalidad de separar materiales extraños que comúnmente se encuentran en los granos de quinua, como son pajas, tierra, piedras, residuos vegetales, residuos de materiales ferrosos y otros materiales groseros. Se utilizan zarandas o mallas metálicas de 2 y 1.2 mm de diámetro de orificios, las cuales serán accionadas mecánicamente con una despedradora (mesa densitométrica). En esta operación se puede considerar no más de 2 % de pérdida de peso.

3) Desaponificación Vía Seca El desaponificado por vía seca consiste en la separación del pericarpio (descascarado) y segmentos secundarios del grano de quinua, donde se concentra el mayor contenido de saponinas, alcaloide - glucósido que le confiere el sabor amargo y astringente impropio para poder ser aprovechado en la alimentación. Esta fase se realiza a través de medios mecánicos abrasivos (máquinas peladoras y pulidoras en seco). La acción combinada de un tornillo sinfín y un cilindro estacionario, permite un constante raspado de los granos de quinua contra las paredes del cilindro, el polvillo desprendido de los granos pasa a través de la malla y es separado mediante el uso de de succionadores de aire.

4) Tamizado El proceso de escarificado ocasiona el rompimiento de un porcentaje de granos que deben ser separados, para lo cual se emplean tamices vibratorios de 1.2mm de diámetro, retirando los granos quebrados y el remanente del polvillo del grano escarificado; el polvillo es separado por acción de un ventilador y la fracción de granos partidos por gravedad. Diseño de Plantas Agroindustriales

23


5) Lavado Tiene por finalidad terminar de eliminar los residuos de saponina que pudieron haber quedado en el grano de quinua, quinua, se realiza con agua potable, utilizando tinas o lavadores de 10 Kg de de capacidad en forma manual. Mediante el lavado, se obtienen quinuas perladas enteras y brillantes, con muy bajo contenido de saponina menores a 0.11% (quinua dulce).

6) Centrifugado Esta operación es similar a un escurrido y oreado que tiene por finalidad retirar una cantidad representativa de agua para que así facilite el secado, se realiza con una centrifuga de acero inoxidable, girando en 1000 revoluciones por minuto.

7) Secado A consecuencia del lavado, los granos de quinua absorben una cantidad de agua y el tras el centrifugado aun queda humedad que debe eliminarse hasta un 13 % en base seca ya que si contiene mucha humedad se pueden originar fermentaciones que desmejoran la calidad del producto. Se utilizara un secador estático o discontinuo (secador de bandejas) que consiste en someter a los granos a la acción de una corriente de aire, previamente calentado este secado es artificial, necesario cuando se trabaja en condiciones atmosféricas desfavorables (zonas lluviosas o con alta humedad relativa), o cuando el proceso productivo exige el manejo de grandes cantidades de grano en un tiempo relativamente corto.

8) Selección Se realiza con la finalidad de separar los granos dañados dañados de los buenos tras las demás operaciones, utilizando una seleccionadora automática de granos.

9) Envasado Para su comercialización, la quinua perlada será envasada en bolsas de polietileno de baja densidad, celofán o polipropileno de 1/2 Kg y/o 1 Kg de peso en contenido; envasándose mecánicamente y cerrándose con selladoras de resistencia eléctrica, si los granos de quinua perlada serán utilizados en la elaboración de otros productos, se empacaran en bolsas de polipropileno de 50 Kg, o a granel en silos para su almacenamiento temporal.

10) Embalado Un empaque y embalaje adecuados contribuyen a la disminución de pérdidas debidas a factores físicos, químicos, biológicos y humanos.   

Las principales funciones del embalaje son las siguientes: Facilita la manipulación (manual o mecánica) Reduce las pérdidas por hurto o robo. Diseño de Plantas Agroindustriales

24


Protege al producto contra ataques de agentes exteriores (humedad, ( humedad, insectos, etc.) En cuanto a los envasados de 1 Kg se utilizaran esencialmente sacos de polipropileno para su embalaje. 

11) Almacenado Los granos se deben conservar en las condiciones apropiadas para garantizar su calidad sanitaria y organoléptica. La degradación de los granos en almacenamiento se ve afectada por la combinación de tres factores ambientales:   

Temperatura Humedad Contenido de oxígeno.

Los granos almacenados también son afectados por microorganismos, insectos, aves y roedores. Los factores que determinan la calidad de grano o semilla durante el almacenamiento son los siguientes: 



Contenido de Humedad del Grano: El grano es higroscópico, es decir que puede ganar o perder humedad del medio ambiente. Un alto contenido de agua, mayor de 14% no es deseable ni recomendable para almacenar grano de quinua. Humedad y Temperatura Ambiente: Son los factores que más afectan la calidad fisiológica de los granos durante el almacenamiento.

El almacenamiento de los granos debe hacerse en ambientes secos, frescos y bien aireados y teniendo como base parihuelas de madera.


25


4.4. Balance de Masa 1) Despedregado Limpieza y Purificación 255 Kg 2%

Despedregado

X X = 255 Kg - 2%(255 Kg) X = 249.9 Kg Mermas: 2%(255 Kg) = 5.1 Kg.

2) Desaponificado Vía Seca 249.9 Kg 5%

Desaponificado

X X= 249.9 Kg - 5%(249.9 Kg) X = 237.41 Kg Mermas: 5%(249.9 Kg) = 12.50 Kg.

3) Tamizado 237.41 Kg 1% Tamizado

X X = 237.41 Kg – 1% (237.41 Kg) X = 235.04 Kg Mermas: 1%(237.41 Kg) = 2.37 Kg.


26


4) Lavado X = 235.04 Kg Xh =15% Quinua: Agua potable 1:10 W = 2350.4 Kg de Agua

Lavado

Y = Agua residual: 95%

Z =? Zh =? Cantidad de agua de entrada: W = 10 (235.04 Kg) = 2350.4 Kg de agua Cantidad de agua residual: Y = 95% (2350.4 Kg) = 2232.88 Kg de agua Balance de masa: Cantidad de producto tras el lavado X+W=Y+Z Z = X + W – Y Z = 235.04 Kg + 2350.4 Kg - 2232.88 Kg Z = 352.56 Kg de quinua Balance de masa con respecto al contenido de agua X (Xh) + W (Wh) = Y (Yh) + Z (Zh) Zh = (235.04 (15%) + 2350.4 (100%) - 2232.88 (100%)) / 352.56 Zh = 0.433 = 43.3%   

Xh: Contenido de humedad de la quinua antes de ingresar al lavado = 15% Zh: contenido de humedad de la quinua después del lavado = 43.3% Wh = Yh: contenido de humedad del agua = 100%

5) Centrifugado Z = 352.56 Kg Zh = 43.3% Centrifugado

B = Agua Desprendida: 20%

A =? Ah =? Diseño de Plantas Agroindustriales

27


Cantidad de agua de entrada: Z” = Z (Zh) Z” = 352.56 Kg (43.3%) = 152.66 Kg de agua Cantidad de agua desprendida: B = 20% (Z”) B = 20% (152.66 Kg) = 30.53 Kg de agua Balance de masa: Cantidad de producto tras el centrifugado Z=A+B A=Z-B A = 352.56 Kg - 30.53 Kg A = 322 Kg de quinua Balance de masa con respecto al contenido del agua Z (Zh) = A (Ah) + B (Bh) 352.56 Kg (43.3%) = 322 Kg (Ah) + B (100%) Ah = (352.56 Kg (43.3%) - 30.53 Kg (100%)) / 322 Kg Ah = 0.379 = 37.9%   

Zh: contenido de humedad de la quinua antes de ingresar al centrifugado = 43.3% Ah: contenido de humedad de la quinua después del centrifugado = 37.9% Bh: contenido de humedad del agua = 100%

Nota: La cantidad de A = 322 Kg de quinua es muy alta para ingresar a un solo secador y se vio por conveniente trabajar con dos secadores secando simultáneamente y cada uno tendrá una capacidad de 161 Kg de quinua. El balance se hará para el ingreso a un secador: 6) Secado A = 161 Kg Ah = 37.9% Secado

D =?

B =? Bh = 13% Balance de masa con respecto al producto (quinua): A=B+D Diseño de Plantas Agroindustriales

28


161 Kg = B + D ..…(1) D = 161 Kg - B Balance de masa con respecto al contenido de agua A (Ah) = B (Bh) + D (Dh) 161 Kg (37.9%) = B (13%) + D (100%) ..…(2)

Hallamos la cantidad de producto (quinua) y contenido de agua a la salida del proceso por sistema de ecuaciones: 161 Kg = B + D ..…(1) (-) 161 Kg (37.9%) = B (13%) + D (100%) ..…(2) ----------------------------------------------------------------99.98 Kg = 0.87 * B B = 114.92 Kg de quinua

Reemplazando B en (1) 161 Kg = B + D D = 161 Kg - B D = 161 Kg – 114.92 Kg D = 46.08 Kg de agua La cantidad total de producto (quinua) obtenida tras el secado en los dos secadores será: 2 * B = 2 * 114.92 Kg de quinua = 229.84 Kg de quinua. 

La cantidad total de agua eliminada tras el secado en los dos secadores: 2 * D = 2 * 46.08 Kg de agua = 92.16 Kg de agua. 

 



Ah: contenido de humedad de la quinua antes de ingresar al secado = 37.9% Bh: contenido de humedad de la quinua después del secado s ecado (humedad a la que se quiere llegar) = 13% Dh: contenido de humedad del agua = 100%

7) Selección 229.84 Kg 1% Selección

X = 229.84 Kg – 1%(229.84 Kg) X = 227.54 Kg

X Diseño de Plantas Agroindustriales

29


Mermas: 1%(229.84 Kg) = 2.30 Kg. 8) Envasado 227.54 Kg

1%

Envasado

X X = 227.54 Kg + 1% (227.54 Kg) X = 229.82 Kg

9) Embalado 229.82 Kg 0.7% Embalado

X X = 229.82 Kg + 0.7% (229.82 Kg) X = 231.43 Kg

Resumen de Balance de Masa 1) Despedregado, Limpieza y Purificación: Entrada Producto 

Quinua cosechada

Kg

Salida %

Producto 

255

100 

Total

255

100

Kg

%

Quinua limpia

249.9

98

Merma

5.1

2

255

100

Total


30


2) Desaponificacion Vía Seca: Entrada Producto

Kg

Quinua limpia



Salida %

Producto

Quinua medianamente 237.41 desaponificada

%



249.9

100



Total

Kg

249.9

Merma

Total

100

95

12.50

5

249.9

100

3) Tamizado: Entrada Producto

Salida Kg

%

Quinua medianamente 237.41 desaponificada

Producto





100 

Total

237.41

Kg

Quinua tras el 235.04 tamizado Merma (polvillo)

Total

100

%

99

2.37

1

237.41

100

4) Lavado: Entrada Producto 



Kg

Salida %

Quinua tras el 235.04 tamizado HR = 15%

100

2350.4

100



Agua potable (1 : 10)

Producto 





Quinua lavada HR = 43.3% Agua residual

Kg

%

352.56

2232.88

95


31


5) Centrifugado: Entrada Producto Quinua lavada HR = 43.3%





Salida Kg

%

352.56

100

152.66

Producto 





Kg

%

Quinua oreada HR = 37.9%

322

91.33

Agua desprendida

30.53

20

6) Secado: Entrada Producto

Salida Kg

%

Quinua oreada 322 HR = 37.9% Caudal del 39.58 m3 /s aire caliente a T=50ºC y vel.=2m/s



 

Producto Producto

Quinua seca 229.84 HR = 13%



100

Kg



Cantidad de agua desprendida



% 71.38

92.16

7) Selección: Entrada Producto 

Quinua seca

Kg

Salida %

Producto 

229.84

100 

Total

229.84

100

Kg

%

Quinua selecta

227.54

99

Merma

2.30

1

229.84

100

Total


32


8) Envasado: Entrada Producto 



Salida

Kg

%

Quinua selecta

227.54

100

Envases

2.28

1

229.82

101

Total

Producto Quinua envasada



Total

Kg

%

229.82

101

229.82

101

9) Embalado: Entrada Producto 



Salida

Kg

%

Quinua envasada

229.82

100

Embalajes

1.61

0.7

231.43

100.7

Total

Producto 

Quinua embalada

Total

Kg

%

231.43

100.7

231.43

100.7

Conclusión: Según al balance de materia se necesitaran 255 Kg de quinua/Bach para obtener 231.43 Kg/ Bach de producto ya embalado y al día con 6 Bach se tendrá como producto final embalado 1388.58 Kg de quinua desaponificada y seca lista para ser distribuida.


33


4.5.Diagrama de Flujo Cuantitativo

MATERIA PRIMA 255 Kg RECEPCION Y ALMACENAMIENTO 255 Kg Merma: 2%

DESPED DESPEDREG REGAD ADO, O, LIMPIEZ LIMPIEZA A Y PURIFI PURIFICA CACI CI N 249.9 Kg

Merma: 5%

DESAPONIFICADO VIA SECA 237.41 Kg

M.P : Agua 1 : 10

Polvillo: 1% TAMIZADO 235.04 Kg, Xh =15% Agua residual: 95% LAVADO 352.56 Kg, Kg, Zh = 43.3% Agua desprendida: 20% CENTRIFUGADO 322Kg, Ah = 37.9%

T = 50°C

SECADO

92.160 Kg de H2O

229.84 Kg, Kg, Bh = 13%

SELECCIÓN 1%

Mermas (granos defectuosos): 1%

ENVASADO 229.82 Kg

0.7%

EMBALADO 231.43 Kg

ALMACENADO


34


4.6.Diseño de Equipo Seleccionado Diseño del secador de bandejas: De acuerdo al balance de masa se vio por conveniente trabajar con dos secadores secando simultáneamente y cada uno tendrá una capacidad de 161 Kg de quinua.

82cm

20cm

H = 200cm

10cm

.

10cm 158cm

. .

A = 134cm 10cm

L = 216cm

Dimensiones de la Bandeja

a = 50cm h = 1cm l = 80cm 

Calculo para un secador de bandejas



Tras la etapa de centrifugado se tiene ti ene 161 Kg de quinua a secar



Se dispondrá de 4 coches, dos delanteras y dos traseras en el secador.



Cada coche constara de 25 bandejas



Cada bandeja contendrá 1.61kg de quinua lavada.



El espacio a lo largo y ancho entre coche y coche será 10cm. Diseño de Plantas Agroindustriales

35




El espacio a lo largo entre coche y pared será 10cm.



El espacio a lo ancho entre coche y pared será 10cm.



El espacio entre bandeja y bandeja vertical es e s 5cm.



El grosor del material de cada bandeja será de 1cm.



Los espesores de las bandejas son 1cm.



La distancia de las llantas de la base del secador a la base del coche es de 10cm.

Realizando las medidas respectivas se tiene las dimensiones exactas del secador:   

Largo (L) = 216cm Ancho (A) = 134cm Altura (H) = 200cm

Área total del secador: A T = 2 (H*L + L*A + H*A) AT = 2 ((200cm * 216cm) + (216cm * 134cm) + (200cm ( 200cm * 134cm)) AT = 197888 cm2 = 19.79 m2

4.7.Balance de Energía Balance de energía en el secador de bandejas:

D = Aire Húmedo = 46.08 Kg de agua Ts = Tbh = 38ºC

C = Aire Caliente T=Tbs = 50 ºC Va = 2m/S SECADOR DE

A = Quinua Lavada (Kg) = 161 Kg % H2O = 37.9% % ms = 62.1%

BANDEJAS

B = Quinua seca (Kg) = 114.92 Kg Bms = 99.981 Kg BH2O = B - Bms = 14.939 Kg

Contenido de agua de la quinua antes de ingresar al secador: AH2O = 37.9% * (161 Kg) = 61.019 Kg de agua

Contenido de materia seca de la quinua antes de ingresar al secador: Ams = 62.1% * (161 Kg) = 99.981 Kg de materia seca Diseño de Plantas Agroindustriales

36


Donde: Ams = Bms = 99.981 Kg de materia seca

Condiciones del Aire Caliente Caudal del aire caliente a: Qa = Va * Área total del secador   

T = Tbs = 50ºC Va = 2m/s Área del secador = 19.79 m 2

Qa = 2m/s * 19.79 m 2 Qa = 39.58 m 3 /s = 142488 m3 /h

Según carta psicométrica a condiciones de: Presión =101.325 KPa T =Tbs = 50 ºC Humedad Relativa (HR) = 50% Se tiene:   

   

W = 0.04 Kg de vapor/Kg a.s. ve = 0.975 m3/Kg a.s. Ts = Tbh = 38ºC He = 155 KJ/Kg a.s.

Calculando la cantidad total de calor necesario para el secado de 161 Kg de quinua QT = (Q1 + Q2) * ((100%) + (10%))    

QT: calor total requerido para secar 161 Kg K g de quinua (KJ) Q1: calor necesario para calentar la quinua KJ Q2: calor necesario para evaporar el agua de la materia prima (quinua) (KJ) 10% Margen de seguridad para perdidas de material

a) Q1: calor necesario para calentar la quinua (KJ) Q1 = mq * Cpq * (Tf - Ti) ….(i)    

mq: masa de de quinua utilizada = 161 Kg Tf: Temperatura de secado = 50ºC Ti: Temperatura de entrada de quinua al secador = 18ºC Cpq: calor especifico a presión constante de la quinua =? Diseño de Plantas Agroindustriales

37


Hallar el Cp de la quinua mediante su composición Composición de la quinua blanca en 100g de porción comestible: Fracción en Peso Componentes

%

mm

Agua

10.1

mp

Proteínas

11.5

mf

Grasa

8.2

mc

Carbohidratos

66.7

ma

Ceniza

3.5

Fibra

5.1

Fórmula para hallar el Cp de alimentos con composición conocida: Cp = 1.424m c + 1.549mp + 1.675mf + 0.837ma + 4.187m m En este caso se hallara el Cp de la quinua: Cp = 1.424(66.7) + 1.549(11.5) + 1.675(8.2) + 0.837(3.5) + 4.187(10.1) Cp = 332.07 KJ/ Kg ºC

En (i) Q1 = 161 Kg * 332.07 KJ/ Kg ºC * (50 - 18) ºC Q1 = 1710824.64 KJ

b) Q2: Calor necesario para evaporar el agua de la quinua KJ Q2 = mH2O * λ …. (ii) mH2O = 46.08 Kg de agua Entalpia (λ ), ), por tablas termodinámicas de vapor saturado sat urado y del agua a Tbs = 50ºC:  

hf = 209.33KJ/Kg hg = 2592.1KJ/Kg

λ = hfg = hg – hf = 2382.77 KJ/Kg

En (ii) Q2 = 46.08 Kg * 2382.77 KJ/Kg Q2 = 109798.04 KJ Diseño de Plantas Agroindustriales

38


QT = (Q1 + Q2) * ((100%) + (10%)) QT = (1710824.64 KJ +109798.04 KJ) * (1.1) QT = 2002684.95 KJ

Calculando la cantidad total de tiempo necesario para el secado de 161 Kg de quinua tt = td + tc i) Tiempo de Secado a Velocidad Decreciente   



td =    * ln  Ls = % ms * (Kg quinua/ bandeja)



Ls = 62.1% * (1.61 Kg) Ls = 0.99 Kg de material seca

Área de transferencia de calor = área de cada bandeja = L * A



Área = 0.8m * 0.5m = 0.4 m 2

Hallando la velocidad critica (Rc)



Rc =

   ….(iii) 

Hallando el Coeficiente Convectivo para flujo paralelo del aire: h = 0.0204 * G 0.8 = 0.0204 * (7668 Kg/m 2*h)0.8 = 26.14 W/m 2*ºK Hallando el flujo másico del aire: G = v * ρ = 2m/s * 1.07 Kg/ m 3 = 2.13 Kg/m 2*S = 7668 Kg/m 2*h Densidad del aire caliente ρ=

         3 = = 1.07 Kg/ m  

Entalpia de vapor saturado ( λ ), ), por tabla termodinámica a Tbh = 38.5ºC. λ = hfg = hg – hf = 2410.27 KJ/Kg = 2410270 J/Kg

En (iii) Rc =

  ( –) –) -4 2 = 1.25*10 Kg H O/m *s 2 


39


Se hallara la humedad 

X = Tbs = 

Hallando humedad del producto con la que se s e iguala al medio ambiente Xc:





Xc =     

Xc = 0.18

Hallando humedad inicial del producto X1:





X1 =  X1 = 0.61

   

Hallando humedad final a la que se desea llegar X2:





X2 =  X2 = 0.15

   

  



td =    * ln    



td =    * ln  td = 649.79 Seg. = 0.18 h.

ii)

Tiempo de Secado a Velocidad Constante



tc =     

 tc =        tc = 9108 Seg. = 2.53 h.

tt = td + tc tt = 0.18 h + 2.53 h tt = 2.71 h.


40


Hallando el flujo de calor necesario para secar 161 Kg de quinua. QO =

 

QO =

   

QO = 205.28 KW

Obtención de costos de producción 

Cv =  Donde:   

Cv: Cantidad de combustible requerido (Kg) Qt: Calor total (KJ) Pc: Poder calorífico del combustible (KJ/Kg)

Poder calorífico del gas licuado 11000 Kcal/Kg = 22000 Kcal/m 3 = 12.79 KW-h/Kg = 46035 KJ/Kg.

Cv =

   

Cv = 43.5 Kg de gas licuado.

Costo de producción CP = C * Cv Donde:   

CP: Costo de producción (S/.) C: Costo del combustible (S/./ Kg) Cv: Cantidad de combustible requerido ( Kg)

Si 45 Kg de gas cuesta 140 soles, 1 Kg costara 3.11 soles. CP = 3.11 soles/Kg * 43.5 Kg CP = 135.33 nuevos soles.

Conclusión: De acuerdo al balance de energía se llegó a la conclusión que para secar 322 Kg de quinua/ Bach se empleara 2.71 horas y la cantidad de combustible (gas ( gas licuado de petroleo) a utilizar para dicha cantidad de materia prima es 87 Kg que tendrá un costo de 270.66 nuevos soles.


41


V. INGENIERIA DEL PROYECTO II 5.1.Análisis y Distribución de Áreas - Plan Layout Requerimiento de superficies para la planta de desaponificación y secado de quinua a) Área de Fabricación 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Sala de recepción y almacenamiento de materia prima Sala de proceso de escarificado Sala de proceso de secado Sala de envasado Almacén de envase y embalajes Almacén de producto terminado Área de control de calidad

b) Área de Administración 8. Servicios higiénicos para trabajadores de producción 9. Oficinas 10. Servicios higiénicos de administrativos

c) Área de Servicios 11. Vestidores 12. Guardianía 13. Sala de mantenimiento 14. Tanque de agua

Cuadro N°33: Valores y Razones para el Plan Layout VALORES

RAZONES

A: absolutamente importante

1: Continuidad

E: Especialmente importante

2: Control

I: Importante

3: Higiene

O: Normal

4: Seguridad

U: Sin importancia

5: Ruidos y vibraciones

X: Indeseable

6: Energía

XX: Muy indeseable

7: Circulación


42



43

Diseño de una Planta de Desaponificado y secado de quinua

Lista de Ambientes – Sistema Layout: Con este sistema se ve la proximidad de áreas si son adecuadas o no. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sala de recepción y almac. de M.P Sala de proceso de escarificado I

Sala de envasado

E

Oficinas SS.HH para administrativos

11

Vestidores Guardiania

E

2,7

1,7 3

I

E

X X

O

X

1,7

O I

O A

XX X

XX

3

3,7

13

Sala de manteniemiento

14

Tanque de agua

O

X

X

1,7

I

X

7

X3,5

3

3

O U

3

3

O XX

X X

X

3,7

U

U O

3

3,

I

I

3

3,7

U

X

U

O 4

1,3

3

U X

3 3,7

O

U

O

XX

O

3,7

O

XX

I

3

I

O

O

3,4

XX XX

3,4

XX3

O

O

O

3

O

U

X

U

3

U

O

XX

U

3

3

3

XX XX

X

XX

3

O

U O

I

U

3,3

U

XX

2

I

1,2

1,2

2,7

O

O

3

I I

1,2

X3

3

1,7

Almacén de producto terminado

SS.HH para trabajadores

O

1,7

Almacén de envases y embalajes

Área de control de calidad

1,7

1,2,7

Sala de proceso de secado

10

12

E

O O

O U

U

Fuente: Elaboración propia 2010


44

U


Diagrama Relacional o Recorrido de Actividades Cuadro Nº34: Agrupación de valores A 6 – 7

E 1 – 2 1 – 4 3 – 4 4 – 5

I 1 – 11 2 – 3 2 – 4 2 – 7 2 - 11 3 – 7 3 – 11 4 – 6 4 – 7 4 – 11 6 – 11 1-7

O 1 – 3 2 - 14 1 – 12 3 – 6 4 - 12 5 – 7 5 – 11 5 – 12 6 – 9 7 – 11 8 – 9 8 – 11 8 – 12 8 – 13 8 – 14 9 – 12 9 – 14 10 – 12 10 – 13 10 – 14 11 – 12 11 – 13 12 – 13 13 -14 3 – 5 5 – 6

U 1 – 9 1 – 14 2 – 12 3 – 12 3 – 14 4-9 5 – 9 5 – 14 6 – 12 7 – 9 7 – 12 7 – 14 9 – 10 9 – 11 10 – 11 11 – 14 12 – 14

X 1 – 5 1 – 6 1 – 13 2 – 5 2 – 6 2 – 9 3 – 9 3 – 13 4 – 13 4 – 14 5 – 13 6 – 13 6 – 14 7 – 13 8 – 10 9 – 13 3 – 9 3 – 13 4 – 13 4 – 14

XX 1 – 8 1 – 10 2 – 8 2 – 10 2 – 13 3 – 8 3 – 10 4 – 8 4 – 10 5 – 8 5 – 10 6 – 8 6 – 10 7 – 8 7 – 10


45


Cuadro N°35: Códigos de proximidades de áreas. C DIG DIGO

PROX PROXIM IMID IDAD AD

COLO COLOR R

A

Absolutamente importante

Azul

E

Especialmente importante

Negro

I

Importante

Verde

O

Normal

Rojo

U

Sin importancia

Negro

X

Indeseable

Azul

XX

Muy indeseable

Rojo

L NEAS NEAS

---------------------

5.2.Plano de la planta Figura Nº04: Plano la Planta de Desaponificado y Secado de Quinua

5.3.Cálculo del Dimensionamiento de la Planta por el Método de Gourchete Cuadro Nº37: Formulas de Metodo de Gourchete. La superficie Total ST Superficie Estática (Ss) Superficie de Gravitación (Sg) Superficie de Evolución (Se)

              Diseño de Plantas Agroindustriales

46


Cuadro Nº38: Cálculo de las Dimensiones de Área de Procesamiento

Conclusión: El área de procesamiento de Desaponificado y Secado de Quinua que se necesitara según los cálculos efectuados con el método de GOURCHETE es de 58.591m 2. VI.

CONCLUSIÓN GENERAL

Al desarrollar el presente trabajo Diseño de una Planta de Desaponificado y Secado de Quinua se llego a las siguientes conclusiones: De acuerdo a los resultados de los factores analizados la Planta de Desaponificado y Secado de Quinua se instalara en el Departamento de Apurímac, Provincia de Abancay, Distrito de Abancay, en el sector las Américas Av. Manuel Escorza Arce, Arce, cuadra Nº6 MZ. “A” en el Terreno de la Asociacion Virgen del Carmen, y cuenta con un área de 1100 m2.



De acuerdo a los resultados de los factores analizados, el lugar lugar exacto donde se instalara la Planta de Desaponificado y Secado de Quinua será en el Departamento de Apurímac, Provincia de Abancay, Distrito de Abancay, en el sector las Américas Américas

Av. Manuel Escorza Arce, cuadra cuadra Nº6 MZ. “A” en el

Terreno de la Asociacion Virgen del Carmen, y cuenta con un área ár ea de 1100 m 2. 

Después de haber analizado cada factor para la determinación del tamaño de planta se determino que el factor limitante es la materia prima en consecuencia nosotros acopiaremos la quinua de las provincias de Abancay, Andahuaylas y Chincheros por lo cual la capacidad productiva de la planta será ser á 1530 Kg/día. Diseño de Plantas Agroindustriales

47




Según al balance de materia se necesitaran 255 Kg de quinua/Bach para obtener 231.43 Kg/ Bach de producto embalado y al día se tendrá como producto final 1388.58 Kg de quinua desaponificada y secada listas para ser distribuidas.



De acuerdo al balance de energía se llegó a la conclusión que para secar 322 Kg de quinua/ Bach se empleara 2.71 horas y la cantidad de combustible (gas licuado de petroleo) a utilizar para dicha cantidad de materia prima es 87 Kg que tendrá un costo de 270.66 nuevos soles.



El área de procesamiento de Desaponificado y Secado de Quinua que se necesitara según los cálculos efectuados con el método de GOURCHETE es de 58.591m2.

VII.                

BIBLIOGRAFÍA

Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI), 2007. CIDIAP 2006, Ministerio del trabajo y promoción del empleo. www.osinerg.gob.pe Electro sur sur este S.A. Abancay Emusap – Abancay Ministerio de Transportes y Comunicaciones. Mapa Cartográfico de Abancay SENAMI Municipalidad de Abancay, Municipalidad de Tamburco MINSA Ministerio de Salud MINSA, DREA Ministerio de de educación MINEDU. Composición y Análisis Químico de la quinua (Tablas Peruanas de Composición de Alimentos. 1996) Introduccion a la Ingenieria de los Alimentos R.Paul Sing Dennis R. Heldman 2da edición edit. ACRIBIA S.A. España 1998


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DISEÑO DE UNA PLANTA DE DESAPONIFICADO Y SECADO DE QUINUA (ORIGINAL)

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