Planta De Alimentos Balanceados 3 Tn.docx

Ing. Industrial Instalaciones Industriales Planta de alimentos Balanceados 3000 kg/hora Grupo Nº7

Instalaciones industriales 2 Planta alimentos balanceados

Índice Índice ............................................................................................................................................. 2 Introducción .................................................................................................................................. 3 Diagrama de procesos ................................................................................................................... 3 Recepción de materia prima ......................................................................................................... 4 Toma de muestras..................................................................................................................... 4 Procedimiento ........................................................................................................................... 4 Análisis de la muestra ............................................................................................................... 4 Descarga ........................................................................................................................................ 5 Almacenamiento ........................................................................................................................... 6 Pesado ........................................................................................................................................... 6 Molienda ....................................................................................................................................... 7 Mezclado ....................................................................................................................................... 8 Prensado........................................................................................................................................ 8 Enfriado ......................................................................................................................................... 9 Quebrado – Tamizado ................................................................................................................. 10 Quebradores ........................................................................................................................... 10 Tamizado ................................................................................................................................. 11 Empaquetado .............................................................................................................................. 12 Balanza empaquetadora ......................................................................................................... 13 Cinta trasportadora ................................................................................................................. 14 Sistema eléctrico ......................................................................................................................... 15 Distribución de bandejas porta cables .................................................................................... 16 Instalación de vapor .................................................................................................................... 18 Planos ..............................................................................................Error! Bookmark not defined.

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Introducción La elaboración de alimentos balanceados para animales es de vital importancia, debido a que garantizar la cantidad suficiente de nutrientes en las diferentes etapas de crecimiento garantiza una buena producción, eficiencia y eficacia en el producto ofrecido. En este trabajo practico dimensionaremos una planta productora de alimentos balanceados con una producción de 3000 [kg/hora], con sus diferentes especificaciones, maquinas a utilizar, diseño de la instalación eléctrica, el consumo de vapor en las operaciones que lo requieran, y el diseño y cálculo de la instalaciones de aspiración de polvo. Al final de la presentación se encontraran los planos correspondientes a la fábrica presentada. Además se contemplara en el diseño y cálculo de las instalaciones auxiliares un incremento de producción del 25% y 50%.

Diagrama de procesos Recepción

Descarga

Almacenamiento en silos

Pesado

Molienda

Mezclado 3676 kg

Prensado 3357 kg prod ucto intermedio

Enfriado

r=90% 3000 kg producto intermedio

QuebradoTamizado

r=100% 3000 kg de Pf.

Empaquetado 3000 kg de Pf. empaquetado

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Recepción de materia prima Los cereales y subproductos a granel deben tener una carta donde figuren sus datos legales correspondientes, luego de realizar la verificación, si se cuenta con los requisitos legales, se procederá a la balanza, para realizar el pesado correspondiente. Antes de realizar la descarga de materia prima se tomaran diferentes muestras para la evaluación de la misma, siendo de fundamental importancia ya que hay una relación directa entre la calidad macroscópica y aportes nutricionales. La materia prima con la que debemos contar es de soja y maíz.

Toma de muestras La muestra es una pequeña parte o porción, con las mismas características, y debe ser representativa de todas las caladas y extracciones del camión.

Procedimiento En el caso que la materia prima se obtenga en bolsas la muestra (x) se la determina por la siguiente formula. x = √N = N° bolsas a muestrear Cuando se la obtiene a granel se realizan tres caladas como mínimo en el chasis y cinco en el acoplado. Las del chasis se efectúan formando una diagonal con los tres puntos, dos de los cuales se realizan en dos de los cuatro ángulos el chasis a 40 cm. de las paredes o barandas, y la tercera en el centro. En el acoplado se cala en los cuatro ángulos y en el centro, respetando los 40 cm. igual que en el chasis.

Tanto del chasis como acoplado se toma una pequeña cantidad que rondan en los 250 gr. Cada uno. Estas muestras se depositan sobre una mesa, donde se analiza la homogeneidad, temperatura, humedad, etc. Luego se juntan todas y se toma una única muestra denominada “muestra original” que siempre debe ser mayor a 2 kg. Con esta muestra se decide si la muestra es de recibo o rechazo. Luego de analizado se toma una muestra de 400 gr. La cual debe contar con fecha, producto nombre de vendedor, origen de la mercadería, número de contrato, muestras, toneladas trasportadas, etc. y lo restante se coloca en el camión sin alteraciones.

Análisis de la muestra Una vez obtenida la muestra representativa se procede a su evaluación que consiste en medir la humedad, hacer el visteo correspondiente.

Instalaciones industriales 5 Planta alimentos balanceados Visteo: este se realiza colocando 400 gr de muestra sobre una superficie de fondo blanco y se hace un cuarteo para trabajar sobre 100 gr de muestra y determinar el % de materia extraña, daños, quebrados, etc. Para medir la humedad se utilizan aparatos para tal fin siendo donde se coloca una cantidad de muestra generando un valor que luego se compara en una tabla que da la humedad. Existen tablas para los diferentes cereales. Esta última, posee requerimientos específicos, debe encontrarse entre un 12% y un 18%, si la materia prima no cuenta con estas condiciones entonces se multara al proveedor, porque será necesario exponerla a un posterior secado para llegar a la humedad deseada.

Los aparatos más modernos realizan la lectura directamente en un displey digital. Importancia: la humedad alta predispone a la proliferación de bacterias y hongos formadores de micotoxinas, disminuye la calidad nutricional por efecto de dilución y es fundamental para evitar alteraciones durante el almacenamiento de los mismos.

Descarga Si la materia prima es de recibo, se realiza el pesado necesario para colocarla directamente en los silos correspondientes, en caso contrario, se la transporta hasta la secadora para alcanzar la humedad deseada. La misma se la realiza con plataformas elevadoras como muestra en la figura.

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Almacenamiento Se utilizan silos cerrados conformados con planchas corrugadas galvanizadas, para evitar la entrada de animales y mantener la humedad deseada en todo momento. Los silos pueden ser de fondo plano o de fondo cónico elevado (imagen), para almacenar grandes cantidades de producto, se usan los silos de fondo plano. La inversión requerida para el almacenaje en silos es alta, comparada con el almacenaje a granel, que es la manera como inicialmente empiezan las operaciones la mayoría de productores de AABB. Otra forma de almacenar los ingredientes es en bodegas, sobre todo cuando estos se encuentran en sacos o costales. Si bien se presentaron varios tipos de almacenaje, a fines de nuestro proyecto se utilizara el almacenamiento en silos. Se contara con 4 silos de 5.20 [m] de diámetro por 7.50 [m] de alto, el cual posee una capacidad de 100 [tn]. Los mismos serán de producción nacional, fabricados por “Colonia Menonita” de la Pampa. Dos de estos se destinaran al almacenaje de soja y los restantes a maíz. Conociendo nuestro nivel de producción estos requerirán ser abastecidos cada 16 días hábiles.

Pesado Las balanzas se deben controlar periódicamente para asegurarnos su correcto funcionamiento. Es muy común ver que al cierre de un ejercicio hay grandes diferencias entre el stock teórico y el real y esto se debe en varias ocasiones al mal funcionamiento de las balanzas. El mal pesado de los ingredientes nos lleva a un efecto de dilución o concentración de los alimentos balanceados influyendo directamente en la calidad del mismo.

Instalaciones industriales 7 Planta alimentos balanceados Hay innumerables sistemas para el pesaje de materias primas en la producción de alimentos balanceados. Hay dos principios: pesar antes o después de la molienda. Los grandes molinos de alimentos normalmente pesan los ingredientes después de su moler. Este principio puede reducir el precio de los alimentos de un molino, pero no debe ser recomendado debido a flexibilidad reducida en la planta. En nuestro caso se realizara el pesado antes de la molienda, y como dicho anteriormente la materia prima se almacena en silos, por este motivo, para realizar la operación de utilizar una tolva balanza como se muestra en la siguiente imagen ilustrativa.

Molienda El propósito de la molienda es preparar y pulverizar el grano y las otras materias primas en una estructura óptima, de modo que el producto absorba tanto valor nutritivo como sea posible. Los principios de molienda de hoy con los molinos de martillo, los molinos del disco, y las trituradoras, se han desarrollado con el viejo método que machacaba el grano, las semillas, y las cañas entre dos piedras. Los diversos alimentos balanceados poseen distintas necesidades de estructura, por ello existen hoy varias máquinas para producir alimentos molidos. Para elaborar nuestro alimento balanceado utilizaremos el tipo de molino a martillo. Tienen como ventaja una baja inversión inicial, son fáciles de operar y no requieren mucho mantenimiento a comparación con los demás modelos. La máquina elegida es de la marca “Loyto”, la cual se adapta perfectamente a nuestro proyecto.

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Mezclado Considerando las necesidades de alimentos de los animales domésticos, no es suficiente con una sola materia molida. Diversos componentes se deben mezclar en una forma equilibrada y homogénea. En el mezclador horizontal se coloca el sinfín doble abierto. Las alas externas del sinfín tiran la mezcla hacia adentro en una dirección, y las alas internas del sinfín empujan hacia adentro en la otra dirección. El mezclador horizontal se equipa de un motor con transmisión a engranajes (no utiliza correas) que da la mezcla rápida y se vacía en muy poco tiempo. El hecho de que el mezclador tenga tres niveles (ante-compartimiento, mezclador y compartimiento de descarga), aumenta considerablemente su capacidad, ya que mientras el material se mezcla en el nivel medio, se va cargando y descargando por los otros niveles. La maquinaria utilizada es de la empresa “Giuliani”, esta ultima nos ofrece una línea de mezcladoras con cuerpo de relación 2:1 (largo-diámetro) 100% cilíndrica que evita zonas quietas durante el mezclado. El eje principal, palas y rayos son desmontable para operaciones de mantenimiento. Compuerta de descarga de vaciado (accionada por dos cilindros neumáticos) garantiza un funcionamiento exento de pérdidas y de apertura accidental. Su diseño posibilita la instalación de picos aspersores para adición de líquidos. Permite velocidades de mezclado hasta 12 batch/h. Capacidades de producción desde 3 a 80tn/hs. Particularmente para nuestro proyecto el modelo será la MPH 8000, con una potencia de 75 cv.

Prensado En esta etapa se realizó un balance de masa, como se muestra a continuación.

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Material solido Materia grasa Humedad

Prensado

Material solido Materia grasa Humedad

Entrada Prensado Entradas Humedad Materia grasa Solidos Total

Porcentaje [%] 11 % 18 % 71 % 100 %

Cantidad [Kg] 404Kg 662Kg 2610 Kg 3676 Kg

Salida Prensado Salidas Humedad Materia grasa Solidos Total

Porcentaje [%] 16 % 6,25 % 77,75 % 100 %

Cantidad [Kg] 537 Kg 210 Kg 2610 Kg 3357 Kg

Basándonos en lo anterior optamos por una pelletizadora que realiza los procesos de alimentación, acondicionamiento del producto y pelletizado final. La máquina completa tiene una potencia de 105 cv. Es de origen Chino marca “Zhng Chang”, el cual tiene un contacto en la ciudad de Santa Fe. Por razones que no encontramos en el mercado nacional una maquina con características similares, se eligió una del mercado internacional.

Enfriado La Maquinaria utilizada para esta operación es de la empresa “Giuliani” modelo ECF14.14. Más específicamente son enfriadores con grilla deslizante o pivotante, montada sobre rodamientos de esferas y accionada mediante cilindro hidráulico. Se provee panel con arrancador directo completo para el motor de la unidad de potencia hidráulica. Incluye dos sensores de nivel tipo mecánico a paleta para control de activación automática de grilla y PLC para comando de descarga manteniendo siempre un nivel constante y dos sensores inductivos utilizados para detección de posición de la grilla.

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Teniendo una potencia total de 13,75 cv.

Quebrado – Tamizado Quebradores Los quebradores de pellet, como en la mayoría de las maquinarias utilizadas serán de la empresa “Giuliani”, los cuales poseen dos rolos rayados con sistema de ajuste de separación de rolos manual y sistema de seguridad (separación de rolos mecánico) para evitar rotura por objetos extraños. El alimentador rotativo accionado mediante reductor regula la carga de producto y válvula de bypass para evitar el paso de los pellets a través del quebrantador en caso de ser necesario. El modelo solicitado será el QR 15.10 de 5,5 cv

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Tamizado El tamizado al igual que la maquinaria anterior será de la misma empresa, el modelo Zl 10.15 de 0,75 cv, tienen la característica de ser una zaranda de doble o simple tamiz para separación de finos de peletizado u otros productos tipo criba oscilante, con puertas de inspección que permiten verificar el estado del tamiz. Este último es de “malla tejida” con luz de malla de acuerdo al diámetro que se procesa.

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Empaquetado La tendencia a nivel global es manejar los alimentos a granel. Pero todavía existen lugares en el mundo donde se maneja el alimento embolsado. El embolsado tradicional de 40 a 60 kg la bolsa se puede diseñar con una automatización media. La solución correcta para cada planta se determina por la capacidad y el precio del trabajo manual en el lugar. Una línea semiautomatizada puede llegar a embolsar 5-6 t/h en bolsas de 50 kg. Una línea automatizada llega a 15 t/h (según modelo). La precisión de una balanza de embolsado normalmente es de 0,25 a 0,5%. Las balanzas para el embolsado vienen de dos tipos. Neto o bruto. La balanza bruto pesa el balanceado más la bolsa. La balanza neto solamente pesa el producto. Por otro lado es importante que la capacidad en el embolsado sea más grande que la capacidad de producción para evitar que la misma se transforme en un cuello de botella. Es aconsejable una capacidad de 15% mas en la línea de embolsado. El proceso de embolsado se detalla a continuación mediante una imagen ilustrativa adquirida del catalogo de productos “Giuliani”.

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Teniendo en cuenta todo lo detallado anteriormente, tanto la empaquetadora como la cinta transportadora serán de la misma empresa “Giuliani”.

Balanza empaquetadora Línea G65: Balanzas semiautomáticas de pesaje mecánico para bolsas de boca abierta de diferentes materiales con sistema de pesaje a través de contrapesos y cuchilla de corte accionada a través de manivela. Esta máquina supera ampliamente el nivel de producción de la planta, logrando lo esperado anteriormente. Con una potencia insignificante en relación a las demás máquinas de la empresa.

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Cinta trasportadora Linea CT3 la cual ademas de trasnportar cuenta con la caracteristica que se encarga de coser la bolsa mientras esta se transporta. Con una potencia de 1 HP.

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Sistema eléctrico En la siguiente tabla se detallan todos los motores utilizados en nuestra empresa, en su totalidad son trifásicos. Para los cálculos realizados se utilizaron los manuales brindados por la catedra, de igual manera, se colocaran a continuación las tablas y/o formulas en las que se basan nuestras decisiones. Para el cálculo de la corriente de circuito se tomó como tiempo 1 segundo. Para hallar la intensidad de arranque se coloco como 4 veces la intensidad nominal.

Item

Descripción 1 Elevador tipo chimango 2 Secadora 3 Elevador tipo chimango 4 Elevador tipo chimango 5 Elevador tipo chimango 6 Balanza 7 Elevador tipo chimango 8 Moledora de granos 9 Elevador tipo chimango 10 Mezcladora 11 Elevador tipo chimango 12 Peletizadora 13 Elevador tipo chimango 14 Enfriadora 15 Quebradora 16 Elevador tipo chimango 17 Zaranda 18 Elevador tipo chimango 19 Envasadora 20 Cinta transportadora

Total Potencia Potencia [CV] Potencia [KW] Energia [KWh] Energia Mensual [KWh]

Potencia [CV] Elevación 1,5 6 3 0,75 0,75 0,05 1,5 40 1,5 75 1,5 105 1,5 13,75 5,5 1,5 0,75 2 0,1 1

262,65 262,7 193,3 193,3 30929,7

3 9 2 2 2 2 2,5 2

2 4

Instalaciones industriales 16 Planta alimentos balanceados Descripción Elevador tipo chimango Secadora Elevador tipo chimango Elevador tipo chimango Elevador tipo chimango Balanza Elevador tipo chimango Moledora de granos Elevador tipo chimango Mezcladora Elevador tipo chimango Motor alimentador Motor acondicionador Motor peletizadora Elevador tipo chimango Ventilador enfriadora Enfriadora Quebradora Elevador tipo chimango Zaranda Elevador tipo chimango Envasadora Cinta transportadora TOTAL

Potencia [KW] Intensidad Nom [A] Intensidad Arranque [A] Sección Conductor [mm2] I Corto Circuito [A] 1,10 4,42 2,21 0,55 0,55 0,04 1,10 29,44 1,10 55,20 1,10 1,10 2,21 75,00 1,10 9,20 0,92 4,05 1,10 0,55 1,47 0,07 0,74 194,34

1,97 7,89 3,95 0,99 0,99 0,07 1,97 52,62 1,97 98,67 1,97 1,97 3,95 134,06 1,97 16,44 1,64 7,24 1,97 0,99 2,63 0,13 1,32

7,9 31,6 15,8 3,9 3,9 0,3 7,9 52,6 7,9 98,7 7,9 7,9 15,8 134,1 7,9 16,4 6,6 28,9 7,9 3,9 10,5 0,5 5,3 347,38

1,5 10 4 1,5 1,5 1,5 1,5 25 1,5 50 1,5 1,5 4 95 1,5 4 1,5 10 1,5 1,5 2,5 1,5 1,5 484,13

Distribución de bandejas porta cables Se realizó la distribución teniendo en cuenta la norma IRAM-2178. El ancho de la bandeja se tomara según el criterio de corriente admisible más el 20% libre. Se instalaran a una altura de 2,2 [m] en el interior y si es necesario en el exterior a una altura de 3,5 [m]. Las mismas serán de la marca “SAMET” teniendo en cuenta los diámetros de los cables anteriores y respetando las características dichas.

215 1430 572 215 215 215 215 3575 215 7150 215 215 572 13585 215 572 215 1430 215 215 358 215 215

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Modelo Bandeja Bandeja Curva 90° Curva 90°

Ancho [mm] 300 150 300 100

Largo [m] 12 11 1 1

Instalaciones industriales 18 Planta alimentos balanceados

Instalación de vapor