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147836 him :asa abierta a i tiempo.
U N I V E R S I D A D AUTONOMA M E T R O P O L I T A N A 12 TAPA LA PA
CI ENC I A S B A S I C A S E I N G E N I E R I A
LABORATORIO DE PROCESOS Y DISENO
ESTUDIO D E P R E F A C T I B I L I D A D Y D I S E N O D E UNA P L A N T A I N D U S T R I A L F 'ARA L A E X T R A C C I O N D E L C O L O R A N T E D E R I V A D O D E L A S F M I L L A DEL ACHIOTE ( B I X A O R E L L A N A L INN) . ' I
P R O Y E C T O P R E S E N T A D O A L A
DE L A U A M - I Z T A P A L . A P A , E N
P A R C I A L DE L O S R E Q U I S I T O S
E L T I T U L O DE :
I N G E N I E R O
D I V I S I O N D E C.8.1.
C U M P L I M I E N T O
P A R A O B T E N E R
QUIMICO.
P R E S E N T A N :
FRANCISCO JAVIER ( G U Z M A N M E J I A .
M A R T I N S A L t N A S C A S T E L L A N O S . c
w c r m M A N U E L Q U I R O Z S O S A .
ILQ. M E X I C O D.F. 1992
147836
COMO UN HUMILDE HOMENAJE A TODAS
L A S PERSONAS QUE NOS APOYARON,
PERO ESPECIALMENTE A:
NUESTROS PADRES.
1
AGRADECEMOS SINCERAMENTE AL
Di-. JAIME E. VERNON CARTER
POR SU AYUDA INCONDICIONAL
PARA L A REALIZACION DE
ESTE PROYECTO.
I NDI CE GENERAL
OBJETIVOS.
RESUMEN.
I NTRODUCCI ON.
CAP1 TUL0 I .
CAPITULO I1
CAPITULO I11
CAPITULO I V .
CAPITULO V
CAPITULO V I
EL PRODUCTO Y SUS CARACTERI STI CAS.
ESTUDIO DE MERCADO.
ELABORACI ON DEL 111 SER0 EXPERI MENTAL.
DISERO DE L A PLANTA INDUSTRIAL.
MANUALES REQUERI [>OS.
I NVERSI ON.
B I BL I OGRAFI A.
APENDI CES. Y PLANOS
7
19
37
52
69
76
88
QZ
o
OB J ET1 VOS
OBJETIVO GENERAL:
PROYECTAR Y DI SENAR UNA PLANTA I NDUSTRI AL PARA OBTENER
COLORANTE EiERIVADO DE L A SEMILLA DEL ACHIOTE CBIXA ORELLANA,
L I NN3
OBJETI VOS ESPECI F I COS:
SUSTITUCION DEL COLAOR ART IF IC IAL AMARILLO NUMERO 5 POR LA
B IX INA , COLOR NATURAL EXTRAIDO DE L A SEMILLA DEL ACHIOTE.
SELECCIONAR UN METOtO PARA L A EXTRACCI ON DEL COLORANTE.
ELABORAR Y APLICAR UN DI SENO EXPERI MENTAL ADECUADO PARA
OPTIMIZAR EL METODO DE EXTRACCION.
1
RESUMEN
En l a r e a l i z a c i ón de l presente es tud io e x i s t i e r o n r e s t r i c c i one s
que es conveniente mencionar y que son:
1. - Obtención de resul tados exper i mental es basados exc l u s i vamente
en l a s emi l l a proveniente d e una reg ión. s iendo necesar io anal i zar
muestras de los d i f e r en t e s crxltivos ex i s t en t es en el pa i s , así como de
d iversas temporadas, para poder estimar con ce r t e za l a s c a r a c t e r f s t i c a s
de l a ch i o t e y de l a materia ex t ra ida .
2.- No se r ea l i za ron pruebas de ap l i cac ión de l producto obtenido
en los bienes en que se emplearía, no pudiendo comparar s u poder
c o l o r i d o con el de sustancias que actualmente se usan.
3.- Fa l t a de información per t inente del mercado e n que se
encuentra el co lo rante estudiado, c o n l a consiguiente incertidumbre que
esto provoca.
N o obstante l o anter io r expuesto en este t raba j o se puede
conc lu ir :
1. - En México e x i s t en condiciones adecuadas para l a siembra de l a
s emi l l a de ach io te , s iendo necesar io fomentar una estructura organizada
de s u c u l t i v o y reco lecc ión .
2.- Se puede extraer un c o l o r a n t e a m a r i l l o de l a s e m i l l a de
a c h i o t e q u e es i n o c u o a la s a l u d C l a b i x i n a 3 , y por l o t a n t o , se puede
usa r p a r a p r o d u c t o s a l i m e n t i c i o s , como son los derivados l á c t e o s .
3.- E l d i s e ñ o de un proceso para l a o b t e n c i ó n de c o l o r a n t e mues t ra
q u e 1 as concii c i o n e s de oper ac i á n s o n s e n c i 11 as, n o r e q u i r i é n d o s e e q u i p0
n i materiales complejos, r e s u l t a n d o muy s imple lograr l a e x t r a c c i á n del
compues to mencionado.
4 . - C r e a c i ó n de una a l t e r n a t i v a de i n v e r s i ó n q u e promete
r e s u l t a d o s muy r e n t a b l e s , c o n el a p r o v e c h a m i e n t o de l a p o l í t i c a
e c onóm i ca e x i s t e n t e a c t u a l m e n t e e n el país .
5 . - Aprov e cham i en t o de un r e c u r s o vegetal poco e m p l eado , 1 ogr ando
i nc rementa r s u val or.
Es por esto q u e se cree n e c e s a r i o r ea l i z a r nuevas i n v e s t i g a c i o n e s
buscando e n f o q u e s n o v e d o s o s y practicas e n t o r n o a l a c h i o t e , n o solo e n
c u a n t o a s u s u s o s como c o l o r a n t e s i n o e s t u d i a n d o otras a p l i c a c i o n e s y
propiedades m e d i c i n a l e s q u e se le a t r i b u y e n , de t a l manera q u e se
a n a l i c e l a pos ib i l idad de crear una i n d u s t r i a n a c i o n a l q u e emplee’ este
y otros b i e n e s n a t u r a l e s , dacio el enorme p o t e n c i a l t é c n i c o y e conóm i co
q u e poseen .
3
I NTRODUCCI ON
En los Ú l t i m o s años, el aspecto re lac ionado con l a obtención
de co lo rantes naturales ha c:obrado espec ia l i n t e r é s en l a indust r ia
a l imentar ia , ya que l a FDA CFood and Drug Administration) de los E.U .A .
en b e n e f i c i o y protecc ión de l a salud públ ica ha i d o suspendiendo el
uso de d iversos co lo rantes s i n t é t i c o s a t r avés de l tiempo.
E s t o demuestra que el concepto de “ co lo res c e r t i f i c a d o s ”
Ccolores anal izados y aprobados por los l abo ra to r i o s de l a FDA3 para l a
indust r ia de al imentos es1-á continuamente ba j o r e v i s i ones como
resul tad0 de nuevos estándares t o x i c o l ó g i c o s es tab lec idos que cada vez
s on mas @xi gentes s i n embar g o 1 os avances ci en t í f i cos y tecnol ógi cos ,
y los estudios r e c i en t es r ea l i z ados en l a década de los setentas han
mostrado un enorme carácter potenc ia l de efectos carcinogénicos,
mirtagénicos y t e r a t o l ó g i c o s de va r i as sustancias co lorantes que
actualmente se emplean, t a l es el caso de l a t a r t r a z i na CFDC amar i l l o
N o 53 que causa reacciones a . lérg icas en los pacientes s ens i t i v o s a l a
asp i r ina y ocasiona un comportamiento h ipe rc iné t i co e n los niños.
Como resul tado de l a proh ib ic ión completa o parc ia l de l o s
co lo rantes s i n t é t i c o s , se ha incrementado el i n t e r& por los pigmentos
de l a s plantas en v i r tud de que están presentes en productos
comest ibles y por cons iderarse no p e r jud i c i a l e s a l a salud.
E n t r e los pigmentcvs naturales que t i enen mayor consumo y
va lo r comercial c o m o co lo rantes de al imentos se encuentran l o s
carotenoi des, 1 as antoc i ani nas , 1 as be ta l a i nas , 1 os f 1 avonoi des y 1 a
c u r cumi na.
4
Los caroteno i des, son compuestos i sopr enoi des amar i 11 os y
rojos solubles en agua y grasa encontrados e n plantas y animales. En
México se cuenta con un enorme potenc ia l en plantas que poseen es tas
materias co lo rantes ,ent re los mas importantes se encuentran los a l f a y
beta carotenos de l a s zanahorias, espinacas, zernpaxGchit.1, l a
c roce t ina de l azafrán, los l i cópenos de l j i t omate y sandía y l a b ix ina
de l a ch i o t e , todos estos co lo rantes Únicamente son de t i p o regional,
l k u e s t o que cas i no existe alquna indust r ia que aproveche s u r iqueza en
toda su capacidad. Es por esto que el presente es tud io t r a t a de ver l a
po s i b l e u t i l i z a c i ó n indust r ia l y rac ional de estos productos, tomando
como ejemplo el ach io t e pero esperando q u e los resul tados que se
obtengan respec to a s u f a c t i b i 1 i dad econ6mi ca , se puedan gener a l i zar a
los demás productos v ege ta l e s con que cuenta n u e s t r o pa ís .
5
CAPITULO L
EL PRODUCTO Sus CARACTERISTICAS
GENERAL1 DADES.
PLANTA
E l nombre botánico de l a ch i o t e es B IXA ORELLANA LINN, -
pertenece a l a f a m i l i a de l a s bixaceas, es un árbol silvestre de ráp ido
crec imiento o r i g i n a r i o de América t r op i c a l . Alcanza una a l tu ra de 3 a 5
metros y t i e n e de 20 a 40 c m . de diámetro y en l a base de l t a l l o
dependiendo de l a r eg i ón de o r i g e n y edad de l a planta, sus hojas son
ovales externas y terminales sostenidas por un l a r g o p e c i o l o , el f r u t o
cons i s t e de una cápsula que c:ontiene de 30 a 60 semi l l a s cubier tas por
una pulpa cerosa r o j i z a que const i tuye el co lo rante y produce f l o r e s
b l ancas y rosadas agrupadas en r ac i mos ter m i nal es.
SEMILLA
Cuando l a s cápsulas han madurado, se desprenden l a s semi l l as
del i n t e r i o r l a s cuales son parecidas en forma y tamaño a l a s de l a s
uvas.
Estas s emi l l a s está.n cub ie r tas por una capa resinosa delgada
color rojo amar i l l en to o anaranjado b r i l l a n t e . Esta es la par te mas
u t i l i z a d a de la s em i l l a , s i n embargo también se u t i l i z a s u a c e i t e y en
algunos casos l a s ho jas de l a planta.
La capa externa representa el 10% de l peso t o t a l de l a
s emi l l a y cont iene en t r e otrcs componentes de 4 a 6 % de s u peso de
pigmentos. De este porcenta je el 70 a 80 % se ref iere a l a b ix ina y el
resto a otros compuestos co l o r idos en s u mayoría amar i l l o Core l l i na l
que t i e n e ba j o va lo r de pigmentación.
A l peso de l a s e m i l La madura corresponde un 10% a l a cubier ta
externa, un 22% a l a co r t e za ,y un 68% a l i n t e r i o r .
ESTANDARES DE CALIDAD PARA LAS SEMILLAS DE ACHIOTE
La ca l idad de l a s semi l l as siempre es el cr i ter io para
obtener mejores va lo res en el mercado y mejores prec ios e ingresos. Las
s emi l l a s de ach io t e de buena ca l idad generalmente se obt i ene de los
frutos b ien maduros y secos. Las s emi l l a s que están secas y duras pero
no gruesas de color rojizo b r i l l a n t e y que t i enen un olor
c a r a c t e r í s t i c o f u e r t e se consideran de buena ca l i dad co lo rante y
comercia l . Cuando se toma un puño de semi l l as de a l t a ca l idad es tas
co lorean l a palma de l a mano adheriéndose un po lvo f i n o a l a p i e l que
se pega y es d i f i c i l de e l i m i n a r . Cuando se vierte agua sobre l a mano
aparece un col or r o j i zo segu.i do por una p i gmentaci ón amar i 1 1 ent a. Por
el con t ra r i o , si l a s s emi l l a s se cosechan antes de alcanzar l a madurez
adecuada o s i e s tas son de pobre ca l idad , generalmente pierden s u co l o r
o r i g i n a l e r i un per íodo corto de tiempo y l a sustancia co l o r ida cuando
se pone en 1.a palma de la mano no se adhiere y se desprende fac i lmente
c on un lavado de agua.
8
I Ya ca l i dad de l a s s emi l l a s de ach io t e se disminuye algunas
veces por el mal manejo o adulteracibn. La adul terac ión se l l e v a a
cabo con p iedras de l tamaño de l a s s emi l l a s para aumentar el peso de l
producto de 5 a 10 % e n el mercado. Las semi l l a s de ach io t e algunas
veces s o n guar dadas húmedas por a l gunos productor es deshonestos par a
ganar peso e n el mercado.
COMPOSICION B IX INA
La BIXINA t i e n e una estructura química s im i l a r a l núcleo de l
caroteno con un grupo c a r b o x í l i c o l i b r e y otro e s t e r i f i c a d o e n los
extremos de l a molécula. Estcl da a l a b ix ina l a s c a r a c t e r i s t i c a s de un
ác ido orgánico y los dobles en laces conjugados forman una estructura
quimica con una a l t a resonancia dándole una e s t ab i l i d ad excepcional y
un a l to poder co lo rante .
/
La fórmula condensada de l a b ix ina es C H O y s u peso
molecular es de 394.49. La b ix ina es un caroteno ide , e s t e r monometálico
de l á c ido d i c a rbox í l i c o . Presenta dos isómeros, la forma c i s que es
i n e s t ab l e y l a t rans que es e s t ab l e y se l e conoce como i sob i x ina o
(3-bi xi na.
2 5 3 0 4
La b ix ina es s o l u b l e e n cloroformo y etanol c a l i e n t e y es
l i geramente s o lub l e en etano.1 f r í o , eter, s u l f u r 0 de carbono y ác ido
a c é t i c o ; es s o l u b l e e n agua pero s o l u b l e en so luc iones a l c a l i na s Csodio
y po tas i o l e n l a s que forma l a s s a l e s correspondientes. Es ópticamente
i n a c t i v o y t i e n e una absorbancia máxima a 523 nm.
9
La b ix ina es so lub l e en a c e i t e s y grasas comest ibles
v ege ta l e s e i nso lub l e e n agua.
La so lub i l i dad de l pigmento aumenta con el grado de
insaturación del a c e i t e .
Otros compuestos qu.imicos de l a b ix ina son:
Eater d ime tá l i c o CC H O > monometálico CC H O 3 y el e t i l i c o o el
et i l b ix ina CC H O 3 .
22 28 4 2 6 32 4
27 32 4
FORMULA ESTRUCTURAL B IX INA CSOLUBLE EN GRASA3
l l l l l l l i H H H H H C H H CH3
3
DESCRIPCION NORBIXINA
La NORBIXINA es l a forma so lub l e e n agua de l a bix ina. Su
fármula condensada es C H O , s u peso molecular es de 385.0. 2 4 2 8 4
La saponi f i cac i án C h i dr o1 i si s al ca l i na3 del e s t e r par a for mar
el ác ido d i c a r b o x í l i c o s imé t r i co , da l a forma so lub l e de l a b ix ina que
es l a norbixina.
10
Es so lub l e en agua a va lo res de pH básicos y l igeramente
so lub l e en alcohol e inso lub le e n grasas y a c e i t e s . Dependiendo que l a
h i d r ó l i s i s a l c a l i na se l l eve a cabo con NaOH o KOH se formarán l a sal
de s od i o de norbix ina o l a call de po tas i o de l a norbix ina.
FORMULA ESTRUCTURAL DE L A NORBIXINA
CSOLUBLE EN AGUA A pH ALCALINOSD
H CH3 H CH3 H H H H H
c c c c l l l l l l l l l H--C\ A A 2\ ./ \ 4 \ d \ ./ \ k \c k k \c \c k k ~ H C O O H
1 1 1 1 1 1 1 1 H H H H H CH3 H CHa
METODOS DE EXTRACCI'DJ D L COLORANTE DE LA SEMILLA DE ACHIOTE
Los métodos de exLracción ex i s t en t es estan basados e n l a
so lub i l i dad de l a s a l i ón i c a formada e n agua o en l a so lub i l i dad de l
ester en el a c e i t e o grasa v ege ta l .
EXTRACTOS HI DROSOLUBLES Y L I POSOLUBLES
ESTABI L I DAD
LUZ.- Como los carotenos, el ach io te se deco lora cuando se
expone por tiempo prolongada a l a l u z f u e r t e . E l efecto se reduce
cuando el color se ha incorporado a l al imento, no se recomienda
empaques transparentes para al imentos coloreados con ex t rac tos de
ac h i ot e .
11
TEMPERATURA.- Los co l o r e s de ach io t e son muy es tab l e s a l a
temperatura que no sobrepasen los 100 C , s o n l igeramente e s tab l e s a 125
C y a temperaturas mayores se puede esperar una descomposición térmica
rápida.
Si es necesar io ap l i ca r un tratamiento térmico d rá s t i c o , l a
cant idad de co lo rantes adicionados a l a fórmula debe incrementarse
después de l proceso térmico.
ACIDOS Y ALCAL1S.- Los ex t rac tos son e s tab l e s e n productos n o
ác idos ya que a pH bajos l a b.ixina se p r e c i p i t a .
OXIDACION. - Son resistentes a l a oxidación.
MICROORGANISMOS. - 121 proceso térmico i n i c i a l asegura una
cuenta bacter iana t o t a l i n i c i . a l ba ja de microorganismos.
METODOS EXTRACCI ~&í C OBTENCI ON Y ANAL1 SI S3
Dentro de los procesos indus t r i a l e s reportados para l a
obtención de l co l o ran te , l a cual es básicamente una ex t racc ión de l
pigmento a p a r t i r de l a s emi l l a , se pueden reportar los s igu ientes :
EXTRACCION CON AGUA.
EXTRACCI ON ALCALI NA.
EXTRACCI ON CON SOLVENTES.
EXTRACCI ON ENZI MAT1 CA.
Una descr ipc ión general de estos procesos es la s igu iente :
12
EXTRACCION CON AGUA
E s t e es el método mas antiguo y t rad i c i ona l que se conoce
para obtener el pigmento de l achiote . Consiste en un lavado de l a s
s emi l l a s con agua c a l i e n t e o l ’ r ía ba j o condiciones de ag i tac ión .
La pulpa remojada es decantada y pasa despues a un evaporador
con exceso de agua, donde la pasta de ach io t e es reco lectada.
Finalmente l a pasta se de j a st- =car.
En este proceso se presentan l a s s i gu ientes desventajas:
* Rendimiento muy bajoC5-8 %>
I Tiempo excesivo de proceso.
* Puede causar d e t e r i o r o de l pigmento.
* No da lugar a un producto uniforme que sea aceptado
internacionalmente.
EXTRACCI ON ALCALI NA
En este método las semi l l a s son lavadas con una so luc ión
a l c a l i na de NaOH o KOH, seguida por un lavado con agua, hasta dar una
so luc ión de color rojo obscura, l a cual es f i l t r a d a y ac id i f i cada .
A l agregar ácido, el pigmento se p r e c i p i t a y luego, se
separa, se l a v a y se seca. E s t e método t i e n e l a venta ja de extraer una
buena porción de l pigmento cie l a s emi l l a , es dec i r presenta un buen
rendi m i ento.
1 3
Sus d e s v e n t a j a s son:
* Al emplear s o l u c . i ó n a l c a l i n a n e c e s i t a m o s f o r z o s a m e n t e un
paso de n e u t r a l i z a c i ó n p a r a p r e c i p i t a r el p i g m e n t o sólido.
/ * La semi l l a tratada c o n a l c a l i no puede u s a r s e d i r e c t a m e n t e
c o m o a l i m e n t o ; primero debe ser tratada c o n ácido para ajust.ar e1 pH a
un p u n t o aceptable.
EXTRACCI ON CON SOLVENTE
E x i s t e una g r a n variedad de s o l v e n t e s q u e pueden extraer
d i r e c t a m e n t e el p i g m e n t o de l a semi l la del a c h i o t e . S o l v e n t e s como
aceites vegetales, gl icoles a l c a l i n o s o s o l v e n t e s volátiles e n t r e l o s
q u e d e s t a c a n el e t a n o l , a c e t o n a , t r i c l o r o e t i l e n o , etc. se ponen e n
c o n t a c t o s c o n l a s emi l l a p a r a extraer el p i gmen to c o n s u s r e s p e c t i v o s
r e n d i m i e n t o s .
/ Despues de l a e x t r , a c c i ó n c o m p l e t a , el s o l v e n t e se r e c u p e r a
por d e s t i l a c i ó n . E s t o s métodos de e x t r a c c i ó n por s o l v e n t e s s o n costosos
por el voli-rmen de s o l v e n t e u t i l i z a d o y el e q u i p o n e c e s a r i o p a r a
r e c u p e r a r 1 o.
EXTRACCI ON EN21 MAT1 CA
E s t e es el proceso mas r e c i e n t e q u e se ha d e s c u b i e r t o C 1 9 7 9 1 .
C o n s i s t e e n pone r e n c o n t a c L o l a s semi l las de a c h i o t e c o n agua q u e
c o n t e n g a una o ma's enz imas de t i p o "a l fa " por un periodo de tiempo y a
una c o n c e n t r a c i ó n s u f i c i e n t e para extraer l a to ta l idad del p i gmento .
1 4
Las s emi l l a s se separan de l a d ispers ibn acuosa de l pigmento.
Finalmente se seca y el pigmento en po l vo queda l i s t o para empacar.
E s t e proceso presenta venta jas considerables. Un rendimiento
exce l ente , un procedimiento de ex t racc ión simple: Después de l contacto
e n t r e s emi l l a s , agua y enzimas, solo dos pasos de separación f í s i c a se
requieren para dar un colorani-e de a l t a ca l idad.
Las s emi l l a s ya sin pigmento, pueden ser usadas s i n ningún
p e l i g r o como a l i mento para ganado.
ESTANDARES CAL1D.a PARA LOS EXTRACTOS
Los métodos de a n á l i s i s necesar ios para evaluar l a ca l idad de
estos ex t rac tos son:
MEDICION DE pH
Es necesar io medir el pH a los ex t rac tos a l c a l i no s ya que
este i n t e r f i e r e directamente en su so lub i l i dad
FUERZA TI NTOREA
Esta prueba es in i c ia lmente l a fund mental p r a eva l r un
e x t r a c t o ya que ind i ca l a pot.encia de l color o bien l a cantidad que es
necesar ia usar de l co l o ran te para co lo rear un al imento cuyo co l o r f i n a l
se ha es tab l e c ido in ic ia lmente .
1 5
CAPA EXTERNA
La prueba de l a capa externa que es ex t ra ida ind i ca cual de
los tratamientos experimentados es el mas d rá s t i c o en l a ex t racc ión de l
co lorante .
COEFI C I ENTE DE EXTI NCI ON
Mediante este métcldo es pos i b l e obtener e1 contenido de
b ix ina y norbix ina.
CONTENIDO TOTAL DE PIGMENTOS Y B IX INA EN COLORES DE ACHIOTE
SOLUBLES EN ACEITE.
E s t e método descr ibe l a s transformaciones de l a b ix ina e n
a c e i t e de maiz a 125 C y ana l i za el contenido de b ix ina e n a c e i t e y
pigmentos t o t a l e s en preparaciones de achiote .
CRITERIOS DE S E L E C C W
Consi der ando 1 os procesos i ndustr i a l es que se han
experimentado actualmente; ex t racc ión con agua, so l ventes , a l c a l i na y
enz i mat i ca.
Tenemos que l a extracc ión con agua y c o n so l ventes no son
prác t i cas , l a primera por el rendimiento tan ba j o que se obt i ene y la
segunda por l o costoso de l a operación de recuperación de l so l vente .
La ex t racc ión enzimática presenta muy buenos rendimientos,
pero se t i e n e que debido a que es un proceso r e c i en t e , se carece de
l a su f i c i en t e información al. r espec to Cal menos en MéxicoI, por l o
tanto se descartó.
1 6
La extracción a lca l ina presenta muy buen rendimiento, además
de ser el mbs empleado en México y en el mundo para l a obtención de
extractos hidrosolubles, por :LO tanto se decidió trabajar con este.
1 7
CAP1 TUL0 II
ESTUDIO MERCADO
CULTIVO COSECHA
E l a ch i o t e se c u l t i v a en c l imas c á l i d o s y s u e l o s húmedos,
pudiendose c u l t i v a r desde los 50 m. sobre el n i v e l de l mat- hasta
a l t i t u d e s de 1250 mr siempre y cuando se este p r o v i s t o de una buena
d i s t r i buc i ón p luv i a l . Crece en cualquier t e r r eno que no sea pantanoso,
pero alcanza s u mejor d e sa r r o l l o en l a s vegas de los r íos y en los
sue1 os a l u v i a l es per meabl es, y 1 a temper a t ur a adecuada par a s u
d e sa r r o l l o debe var ia r ent ro 21 y 27 C . E s t e arbusto puede ser
cosechado en t i e r r a s agotadas por el c u l t i v o de l c a f é .
/
E l t e r r eno debe ser preparado abriendo hoyos de 50x50~50 cm.
y preparándolos con abono.
La Bixa @rel iana L. se propaga por semi l l as , en almácigos,
proveni entes de cosechas maduras y f r escas . Las s e m i 11 as se humedecen
para ablandar l a s u p e r f i c i e externa y f a c i l i t a r l a germinación, a
continuación se cava a una profundidad de 2 . 5 c m , y se depos i ta l a
s emi l l a , con una d i s tanc ia de 10 c m j en t r e cada semi l l a y de 25 c m
en t r e surcos. E l almácigo se es tab l e ce en un lugar fresco y sombreado;
el crec imiento de l a planta es rápido y en 4 meses miden de 15 a 30 c m
de a l t o y son transplantadas; a l t e r r eno d e f i n i t i v o , empleándose d í as
lluviosos y nublados para e s t a acción. La d i s tanc ia en t r e l os arbustos
va r i a con respecto a l s u e l o , e n co l inas de t i e r r a s pobres es de 1 .80 m.
y e n l a s t i e r r a s r i c a s de los bajos es de 3.5 a 5 m.
r
1 9
Otra forma de c u l t i v o cons i s t e en poner 3 ó 4 semi l las en el
lugar d e f i n i t i v o y cuando lar , p lantas alcanzan una a l tu ra de 25.5 cm.
se arrancan l a s d éb i l e s y se dejan l a s v igorosas.
Las labores de c u l t i v o están reducidas a una l impieza y poda
per iód ica de l á rbo l , de 2 a 4 co r t e s en l a época l l u v i o sa , no
requir iendo mayor cuidado. Estas plantas f lorecen e n f e b r e r o y agosto ,
obteni endose dos cosechas por año. /
La primera cosecha de l a ch i o t e comienza desde los quince
meses, exi s t i endo apr oxi madamente un r endi m i en to de 1 12 k i 1 ogr amos por
hectárea, el cual va aumentando en los años subsecuentes alcanzando s u
mejor producción a l cabo de t r e s o cuatro años.
La cosecha de los f ru tos se r e a l i z a cuando poseen un co l o r
ro j i zo y l a s cápsulas empiezan a ab r i r s e . Son cortadas con instrumentos
punzantes en t r e el primer nodo y el manojo de f r u t o s , de e s t a forma es
pos i b l e co l e c ta r una segunda cosecha en el m i s m o año.
Los f r u t o s obtenidos se colocan en es t e ras o t e l a s , se secan
a l sol, se pro te j en de l a l l u v i a y de l a humedad. De cuatro a d i e z d í as
son su f i c i en t es para completar el secado y que l a s va lvas se abran
totalmente; l a s cápsulas se colocan en sacos y sun golpeados con un
bastón para l i b e r a r l a s semi l las . Posteriormente se separan l a s
s emi l l a s de l a s cápsulas vac ías por medio de un tamiz de 1/4 de
pulgada. Lac s emi l l a s se pueden volver a c l a s i f i c a r por un tamiz o un
medio mecánico para e l iminar l a basura y desechos que contienen.
En caso de ser t r i l l a d a s el color de l a s semi l l as puede
estropearse por l o que hay que tener cuidado.
20
Una vez ex t ra ídas Las s emi l l a s se depositan e n bar r i cas o
sacos, los cuales deben sex- impermeabilizados para e v i t a r que el
producto se enmohezca, se fermente y permi t i r que conserven el c o l o r .
Su e n v í o debe ser ráp ido tratando que l a s semi l l as posean un color
b r i l l a n t e , una vez secas s u color es marrón, dado que el contenido de
color es des t ru ido por l a l u z y almacenaje prolongado.
PRODUCCI ON
E l rendimiento anual de s emi l l a s secas por árbol es va r i ab l e
dependiendo de l c l ima, s u e l o , etc. , pero s u va lo r medio es estimado
e n t r e 4 . 5 y 5 . 0 K g . De acuerdo a l número de árbo les por hectárea y
otros f a c t o r e s , un rendimiento de 350 a 700 Kg de s emi l l a por hectárea
puede ser esperado.
Otros va l o r es que han s i d o reportados e n kilogramos por
hectáreas, son:
I ndi a
C o l ombi a
I ndonesi a
Kenya
600
2,000. En rendimiento ind iv idua l de 5 . 5 a
9. O K g e n á rbo les de tres aKos de edad.
Producción ind iv idua l de 1. O a 2.9 Kg e n
árbo les con cuatro años de edad.
1,100 a 2,200.
21
Otros pa íses que l o cu l t i van , pero de los cuales se
desconocen datos son: B o l i vi a , Brasi 1 , Cey l án, Repúbl i ca Domi n i cana,
Ecuador, Guayana, Jamaica, Perú, F i l i p i n a s , Java y México. En menor
e sca la se produce en c i e r t a s partes de l A f r i c a , como Angola y Tanzania,
y se ha hecho el i n t en t o de adaptar la a N i ge r i a , E l Salvador y Hawai ,
con resul tados s a t i sf actor i os.
La semi l l a de l ach io te es exportada de Jamaica, Ecuador,
Bras i l y pa íses co l indantes , tambikn de l a Ind ia y Java. Los países que
l a importan son: I n g l a t e r r a , Estados Unidos, Dinamarca, Nueva ze land ia ,
Pa íses Bajos y otros pa íses que poseen enormes indust r ias de productos
l á c t eos .
- -
Eri MI-xico el rend.imiento de s emi l l a s es de 112 Kg por
hectárea e n el primer aKo de c u l t i v o y los estados donde crece en forma
planta silvestre son: Yuca.tán. Campeche, Quintana Roo , Chiapas,
Tabasco, Veracruz, Oaxaca, Puebla, Ja l i s co , Michoacán, Nayar i t ,
Guerrero e i n c l u s i v e se l l e g a n a mencionar los estados de Sinaloa y
Morelos como zonas de c u l t i v o . Desafortunadamente no ex i s t en datos
sobre una produccidn organizada de e s t a planta e n el pa ís y l a s
i nves t i gac i ones r e a l i zadas e n este campo se pueden consi derar nul as.
22
USOS APLICACIONES
Las ap l i cac iones que t i e n e el co lo rante del ach io t e son
numerosas. En un p r i n c i p i o fui& empleado en cosméticos y como t in tura de
t e x t i l e s , cuero, l a cas , madera, ma r f i l , huesos, etc., en v i s t a de que
t i ñ e directamente, por e jemplo el algodón, l a lana y l a seda con tonos
rojo anaranjados r e s i s t en t e s a ác idos , cloro, jabones, e t c . , pero que
son ines tab l e s a l a l u z y que actualmente han s i d o reemplazados de
estos u s o s por pigmentos sintéticos.
Los indígenas de l Amazonas l o emplean para co lo rear a l f a r e r í a
y como protecc ión cutánea contra rad iac iones so l a r es e insec tos ;
algunos autores le atr ibuyen propiedades cura t i vas aún contra l a l ep ra ,
pero no existe ningún t raba j o documentado sobre estos usos .
Eri América Lat ina y en México es usado como condimento para
el a r ro z , es to fados , guisos L íp i cos de carne, e t c . , por s u g ra to sabor
y vivo color, además de l a s propiedades d i g e s t i v a s que se le atribuyen.
En l a s F i l i p i n a s se emplea como cera de p i sos , t i n t e para
maderas. l a ca para l a t ón , a c e i t e para pe l o , ce ra para zapatos c a f é s y
de color semejante y esmalte de uñas.
En Europa y Estados Unidos se emplea este pigmento como
co l o ran te de productos l á c t e o s y de margarina. Además e n el ú l t i m o se
usa en helados, a c e i t e s comest ibles, dulces y productos de panadería;
l a margarina es blanca por l o que se l a agrega un co lo rante amar i l l o o
anaranjado, so lub l e en grasas: y que sea inodoro, i ns íp ido , inocuo a l a
salud e inso lub l e en agua, esto Ú l t i m o con el f i n de que l a s g o t i t a s de
agua que aparezcan sean incol.oras. De aquí l a importancia de l pigmento
de ach io t e para ser empleado como co lo rante de la margarina y el queso,
23
usándose para este ú l t i m o nor'bixina ex t ra ída e n forma a l c a l i na o l a s
s a l e s de po tas i o de l a b ix ina Cse sug i e r e usar de 10 a 15 m l de
co l o ran te de ach io t e , 1% e n peso, por cada 100 Its. de l e c h e empleada
e n producir quesos u otros a l imentos l . Cuando el color presentado por
l a l e c h e es inadecuado, este pigmento se agrega para impa r t i r l e una
mayor col o rac i ón , pudi endo hacerse d i ver sas mezcl as par a que el
producto l á c t e o sea uniforme. E l pigmento a l c a l i n o e x t r a í do debe
a jus ta r se a un pH de 6.6 a 7 .4 y combinarle con a c e i t e sulfonado o
pa r t l cu las grasosas, l a mezcla obtenida de e s t a forma, sea s ó l i d a o
l í q u i d a , se adic iona a l a l eche . crema, mantequi l la , queso o margarina,
antes o durante s u preparación.
Si el pH de estos productos es bás ico se reduce con ác ido
n i t r í c o , ác ido fosfórico, Acid0 c í t r i c o o ác ido l á c t i c o , l o que
preserva el producto y mantiene el color. Cuando l a s o l u c i ó n de
co l o ran te t i e n e un pH sup'orior a 8.6 se mezcla con pa r t í cu las
c o l o i d a l e s como prote lnas de l e c h e , para reducir s u a l ca l in idad y
obtener un color natura l , ta.mbién se puede usar microorganismos para
obtener cierto grado de ác idez .
También se ha inves t i gado s u s usos farmaceúticos,
encontrándose que se puede emplear como ant i espasmódico,
t r anqu i l i z an t e , etc. Rec ientes estudios han demostrado que l a harina de
ach io t e posee propiedades pigmentadoras cuando se agrega a l a l imento de
aves ; la harina de ach io t e es el producto obtenido despues de l a
ex t rac i ón de l a b ix ina , por otro l ado l a s s emi l l a s de ach io t e , como
complemento a l iment i c i o , i n t ens i f i c an el color rojo-anaranjado de l a s
yemas de los huevos.
24
E l co l o ran te de ac'niote también se emplea s i n r i e s g o para
co lo rear c i e r t a s bebidas suaves, mezclas i n g e r i b l e s y productos de
cosmetología.
Otras ap l i cac iones para l o que se puede u t i l i z a r el ach io te
son l a s que a continuación se describen: como an t id i s en t é r i co y
f e b r í f u go , con una pasta formada con l a s semi l l as de l achiote . Las
hojas picadas y maceradas con poca agua crean un compuesto gomoso de
propiedades d iu ré t i cas y ant igonorre ícas . De l a s ramas se obt i ene una
goma semejante a l a arábiga y de su co r t e za una f i b r a que puede
empl ear se par a cor de l er í a. Como se puede observar 1 os usos pot enci a l es
de e s t a p lanta son enormes, por l o cual es conveniente el es tud io de
s u s d i ve rsas ap l icac iones .
REGLAMENTACIONES E C N I CAS COMERCIALES
E l área indus t r i a l de los co lorantes ha experimentado
constantes modi f icaciones según se han i d o rea l i zando nuevas pruebas
t o x i c o l ó g i c a s c o n los compues,tos que forman par t e de e l l a ; asimismo es
necesar io notar l a aprobación de l a t a r t r a z i na Camari l lo No. 53 por
todos los países s iendo que ex i s t en datos de que e s t a sustancia es
dañina a l a salud y con l a cual se están pract icando nuevas
inves t i gac iones .
Con respecto a l extracto de a c h i o t e , l a "Food and Drug
A d m i n i s t r a t i o n " establece normas para s u empleo e n s o l u c i ó n acuosa
a l cal i na o combinada con pr opi 1 e n g l i col 6 a l coho1 etí 1 i co , pudi endo
agregarse a grasas o aceites vegetales comestibles, e s t a n d o s u u s o
r e s t r i n g i d o Ún i camente por l a práct ica comercial, n o r e q u i r i e n d o
c e r t i f i c a c i ó n , aunque l a s e t i q u e t a s deben i n f o r m a r de s u a d i c i ó n . P a r a
su u t i l i z a c i ó n e n drogas s e l e puede emplear c o n los d i l u y e n t e s
aprobados por l a s e s p e c i f i c a c i o n e s de l a s mezclas i n g e r i b l e s o de
cosméticos.
En México, el "Reg lamento de A d i t i v o s p a r a a l i m e n t o s " e n s u s
a r t í c u l o s 11 y 12 establece el empleo de los s i g u i e n t e s c o l o r a n t e s
amari 11 os:
A c h i o t e o Anna t t o : Semi l la de B i x a O r e l l a L. CMateria
col or a n t e : b i xi n a l .
C a r o t e n o i d e s : CMat.eria c o l o r a n t e q u e se e n c u e n t r a en
numaer osos o r gan i smos vegetal es y ani mal esl.
Car ame1 o.
Otros de menor i m p o r t a n c i a y d i f e r e n t e c o l o r a c i ó n .
A s í como l a s s u s t a n c i a s s i n t é t i c a s : A m a r i l l o número 5
C T a r t r a z i n a 3 y A m a r i l l o número 6 CSunset FCF3. E l m i s m o r e g l a m e n t o e n
s u a r t i c u l o 13 a c l a r a que 10s c o l o r a n t e s empleados deben e n c o n t r a r s e
1 i br es de s u s t a n c i as i mpr opi a s a l or gani s m o humano, debi endo con fo rmar
l a s s i g u i e n t e s e s p e c i f i c a c i o n e s :
26
Plomo: n o más de O. 001% Ccomo Pb> .
A r s é n i c o :
O t r o s metales pesados: solo h u e l l a s por p r e c i p i t a c i ó n de sus
s u l f u r o s .
n o 6 s de 0.00014% C c o m o As2051).
Cuando se usan los d i s o l v e n t e s permitidos, s u r e s i d u o e n el
extracto d e b e c o r r e s p o n d e r a l a s l i m i t a c i o n e s e x i s t e n t e s para el
s o l v e n t e c o r r e s p o n d i e n t e . C
E l "Reg lamento de! P r o d u c t o s Derivados de l a L e c h e y
S u s t i t u t o s de E l l o s " establece c l a r a m e n t e el empleo del a c h i o t e ó
annat&, a l a vez q u e otras su , = t anc i a s p r e v i a m e n t e aprobadas por l a SSA, x
como c o l o r a n t e de cremas q u e s o s , m a n t e q u i l l a s , h e l a d o s y s u s t i t u t o s de
estos, as í como margar i n a s y o1 eomar gar i n a s , pudi e n d o empl ear se sol o ó
c o m o componentes de m e z c l a s de c o l o r a n t e s , r e q u i r i e n d o ún i camente su
n o t i f i c a c i ó n e n l a e t i q u e t a comercial. E l mismo c r i t e r i o impera e n s u
a d i c i ó n a bebidas s u a v e s y p r o d u c t o s comestibles. P a r a p r o d u c t o s
f a r m a c é u t i c o s r e q u i e r e c e r t i f i c a c i ó n por parte d e l a S A .
FACTI B I LI DAD ECONOMICA
Las i n d u s t r i a s f r a c a s a n por n o c u m p l i r los objetivos
fundamen ta l e s de toda empresa q u e son : sobrevivir, crecer y c o n t r i b u i r .
La n e c e s i d a d de q u e una compañia sea e f i c i e n t e se debe c u e s t i o n a r desde
s u o r i g e n ya q u e cambios posteriores pueden o c a s i o n a r f u e r t e s
e r o g a c i o n e s y h a c e r i n c o s t e a b l e s s u s o p e r a c i o n e s e n d e t e r m i n a d a s
c i r c u n s t a n c i a s -
27
E n t r e l a s dec i s iones inadecuadas, ante l a carenc ia de un
es tud io de fundamentación, que se toman en l a creac ión de una indust r ia
f iguran:
a9 Inconveniente p l aneación de l a producción.
b3 Inapropiada se l e cc i ón y adaptación del proceso y de los
equi pos de pr oduci ón.
c 3 I nadecuada 1 oca1 i zación de 1 as p l antas.
d3 Uso inco r r ec to de recursos f inanc ie ros .
Estas s on l a s razories por l a s que en el presente t r aba j o se
consideran los aspectos técn:tco-económicos pre l iminares para tomar la
dec i s i ón de si es conveniente ó no l a pos ib l e r e a l i z a c i ón de un
proyecto sobre este mater ia l , dada l a s i tuac i ón que impera e n el país .
Dado que se t r a t a cie e laborar un proceso para crear ex t rac to
de ach io t e no existe alguna l im i tac i ón de t i p o gubernamental ó l e g a l
Cpatente o registro de tecnologfa3 que permita l a comerc ia l i zac ión de l
producto, pero por l a misma razón s e r í a convenie te l a creac ión de un
departamento de asesorf a t écn ica que ind icará l a adaptación de l nuevo
producto a l a s peculariedades y demandas de los consumidores.
in
Respecto a los competidores e x i s t en alrededor de 70 compañias
que f ab r i can concentrados, Jarabes y co lorantes para al imentos. Los
competidores ex i s t en t es en este mercado son va r i o s y cuentan con gran
p r e s t i g i o comercia l , pero no hay que perder de v i s t a que s u s productos
son s i n t é t i c o s en s u t o t a l i d ad , n i tampoco hay que descartar l a s
importaciones de co lo rantes r ea l i z adas c on carotenos, l o cual
Únicamente reaf irma l a necesidad de crear empresas que empleen l o s
productos vege ta l es exi s t en t es -
28
En v i s t a de q u e el p r o d u c t o q u e nos i n t e r e s a es un b i e n de
consumo i n t e r m e d i o , es decir , q u e c o n s t i t u y e un insumo de otro, s u
demanda d epende de l a dema.nda del b i e n f i n a l a cuya p r o d u c c i ó n
c o n t r i b u y e . P o r l o t a n t o , P a r a proyectar s u s r e q u e r i m i e n t o s es
n e c e s a r i o d e t e r m i n a r los b i e n e s f i n a l e s q u e se e n c u e n t r a n l igados a él
y c u a n t a s un idades se r e q u i e r e n por un idad de p r o d u c t o f i n a l ,
p o s t e r i o r m e n t e se o b t i e n e el p r o n ó s t i c o de l a demanda u t i l i z a n d o la
ser ie h i s t ó r i c a de demada del b i e n f i n a l d u r a n t e un período
r e p r e s e n t a t i v o de compo r t am i en t o r e g u l a r .
Es por l o a n t e r i o r q u e se p i e n s a q u e una i n d u s t r i a a pa r t i r
del a c h i o t e poseería grandes perspectivas. primero p o r q u e 1 a b i x i n a es
un p r o d u c t o c o n característ icas muy versátiles e n el campo de los
col or a n t e s a l i ment i c i os, e n segundo 1 ugar .' 1 a posi bi 1 i dad de exportar 1 a
a países q u e ya l o consumen CU. S. A. y P a í s e s B a j o s , p r i n c i p a l m e n t e > y
q u e c u e n t a n c o n i n d u s t r i a s p r o p i a s de esta s u s t a n c i a pero q u e se
e n c u e n t r a n l imitadas por no poder c u l t i v a r l a materia prima. Y por
Ú l t i m o , la c o n t i n g e n c i a de una f u t u r a r e s t r i c c i ó n de compuestos
s i n t é t i c o s q u e c r e a r í a n un mercado q u e d e b e r í a ser c u b i e r t o y en el q u e
a c t u a l m e n t e existe demanda.
TAMAfQ DE LA PLANTA PROCESADORA
E l tamaño de una planta indus t r i a l se ent iende como l a
capaci dad i ns t a l ada de pr oducci ón , pudi endo expresar se en f unci ón de l
producto generado c5 de l volumen de materia que ent ra a l proceso, por
unidad de tiempo. Los f a c t o r e s que in f luyen en e s t a se l ecc ibn son l a s
c a r a c t e r í s t i c a s de l mercado de consumo y abastecimiento, l a s
economí as de esca l a , 1 os recursos f i nanci er os asequi bl es, 1 as
pecul iar idades de l a mano de obra, l a t ecno log fa de produccidn y l a
pol í ti ca económica.
Por l a f a l t a de información per t inente de l mercado del cual
forma pa r t e nuestro producto,no f u e p o s i b l e es tab lecer cual s e r í a l a
demanda requerida. Pero por indagación d i r e c t a se l l e g ó a l a c o n c l u s i ó n
de que l a capacidad de la nueva planta deber ía procesar 144 Ton.
de s emi l l a de ach io t e por año. En base a e s t a sugerencia se diseñó el
proceso y se e s t r u c t u r ó l a empresa que se descr ibe en el presente
estudio , la cual cuenta con f l e x i b i l i d a d para incrementar s u
pr oducci ón.
30
1 4 7 8 3 6
LACALIZACION DE LA 1'LANTA.
A pesar de que l a s emi l l a de Achiote se puede cu l t i v a r en
va r i o s estados de l a Repúb1ic:a Mexicana, s i n lugar a dudas Yucatán es
el estado cuyo t e r r eno es el inás apto para el d e sa r r o l l o de l Achiote.
En base a l a rApida u t i l i z a c i ó n de l f r u t o de l a ch i o t e r e c i én
cu l t i vado para s u mejor rendimiento y e v i t a r de t e r i o ros de l a s emi l l a
Cataque de humedad, c a l o r , l u z , e t c . l , es necesar io que l a planta
indus t r i a l se l o c a l i c e cerca de los centros de recolección de l a s
vainas de achiote . E l procesct se lecc ionado se presta a una ins ta l ac i ón
de l a Planta en un medio rura l o semi-urbano l o ca l i z ado
estratégicamente por cercanlas con los centros de reco lecc ión de
materia prima y d i s t r i buc i ón de producto terminado.
Se debe tomar en cuenta que el producto terminado es mucho
más e s t ab l e que l a materia prima p r inc ipa l . Es ahí donde predomina 1 a
importancia de tener ce rca los centros de r e co l e cc i ón más que los de
d is t r ibuc ión . Además, Yucatán es una zona muy bien ubicada para l a
exportación a l mercado Europeo y Norteamericano. Cuenta con servicios
aereos en Mkrida y en estados cercanos como Campeche CCd. de l Carmen],
4 Quinta Roo CCozumel , Cancún:), e t c . Aún más impotante cuenta con l a
in f raes t ruc tura p e t r o l e r a de d i s t r ibuc i6n por medio marítimo a
cualquier pa r t e de l mundo. La zona s u r e s t e del pa l s t i e n e l a s
f a c i l i d a d e s de d i s t r i buc i ón adecuadas hacia el mercado e x t e r i o r más
i mpor t ante.
Los servicios necesar ios para l a operación de l a planta
requieren de una energ ía e l é c t r i c a aceptable . E l agua y el combustible
no t i enen problemas de escasé's en aque l la zona.
31
A continuación se enumerán los pr inc ipa l e s f a c t o r e s
económicos, sociales y p o l í t i c ~ z ~ s que favorecen l a región s u r de Yucatán
para el es tab lec imiento de l a :planta.
SUPERFICIE AGRICOLA DE L A REGION SUR DE YUCATAN
MUNI C I P I O
AKI L
CHACSI NKI N
OXKUTZCAB
PETO
TAHDZI U
TEKAX
T I XMEHUAC
TZUCACAB
TOTAL
SUPERFICIE
TOTALC Has3
481 3
15840
51 223
31 3600
5365
177342
251 69
1 13049
706397 ~~ _-
SUPERFI C I E
AGRIC. CHas3
1068.3
1065.3
3593.2
18298 - 9
461.3
44249.6
10745.5
28897.7
108378.8
%
22.2
E;. 8
7.1
5.9
8.6
11.8
42. 8
25.6
LOCAL1 ZACI ON
Se l o c a l i z a en t r e los para l e l o s 1Q030" y 20°20" de
l a t i t u d no r t e y 88°20" 89O46" de l a t i t u d oeste.
32
CL I MA
Húmedo y t e m p e r a t u r a promedio 18OC , posee r égi men de
l l u v i a s b i e n d e f i n i d o , a l i g u a l q u e época de s e c a s , l a p r e c i p i t a c i ó n
o s c i l a e n t r e 900 y 1200 mm.
POBLACI ON
2 80 142 hab i t an ' t e s ; 10.56 hab/Km
ACTI V I DAD FUNDAMENTAL
La a g r i c u l t u r a ocupa a l 74% de l a p o b l a c i ó n
economicamente ac t i va .
SALAR1 O M I N I MO
$ 11500.00
SALUD
MUY
g a s t r o i n t e s t i n a l es.
pr ecar .i a y pr edomi nan 1 as en f e rmedades
ACTI V I DAD I NDUSTRI AL
C a s i nu l a, predominan 1 os establ eci m i e n t o s pequeños ,
como fábr icas de c a l z a d o , huaraches y a r t e s a n i a s .
CONFEDERACIONES CAMPES1 NAS
E x i s t e n 4 o r g a n i z a c i o n e s c a m p e s i n a s , y se podría decir
q u e s o n muy "pacíf icas".
33
dedican 275 hectareas de productores e j i d a l e s a l c u l t i v o de dicha
s e m i 1 1 a , y 183 hect ar eas de pequeños product or es.
Aproximadamente se producen 400 Ton/aFío, o sea 800
Kg/Has, l a producción es a n i v e l p a t i o o in te rca lado con otros
cu l t i v o s .
PRESENTACI ON DE VENTA
Se comercia l iza. en sacos de henequén, con peso promedio
de 40 y 50 Kg. ,el p r e c i o por kilogramo es de $2000.
PUNTO OPTIMO DE LOCALIZACION DE PLANTA
A l cabo de ana l i zar todas los f a c t o r e s a r r i ba
mencionados se e l i g i ó como punto óptimo de localization, el poblado de
Oxkutzcab, a pa r t e de ser el punto intermedio en t r e los poblados
productores de achiote .
MANO DE OBRA
En este aspectc~ no hay l im i t an t e
PRODUCCI ON OPT1 MA A PROCESAR
144 TONELADAS/AMO
EPQCAS DE PRODUCCION
En primavera y en verano.
35
CAPITULO
ELABORACI ON DEL D s F @ EXPERIMENTAL
Como se mencionó anteriormente Cal f i n a l de l cap i tu l o 13. el
mptodo de ex t racc ión que se u t i l i z a r á , se rá el de ex t racc ión a l c a l i na , r
por l o que en e s t a pa r t e se desa r ro l l a el método experimental empleado.
Muchas si tuac i ones exper i mental es requieren el examen de 1 os
e f e c t o s que se obt ienen a l var ia r dos o más f ac to r es . Es b ien conocido
que para hacer una explorac ión completa de una s i tuac ión dada no es
s u f i c i e n t e var ia r un f a c t o r a l a vez s i n o deben ana l i za r se todas l a s
combinaciones de los d i f e r en t e s n i v e l e s f a c t o r i a l e s con el ob j e t o de
esc la recer los efectos de cada f a c t o r y l a s formas pos ib l es en l a s que
deber ía ser modif icado por l a var iac ión de o t r os . En el a n á l i s i s de los
resul tados experimentales el efecto de cada f a c t o r puede determinarse
con l a misma exac t i tud si s d o hubiera var iado un f a c t o r a l a vez y
también pueden ser evaluados los efectos de in te racc ión e n t r e los
f a c t o r es.
En el presente es tud io cada f a c t o r f u é probado a tres niveles
por l o que se l e l lamó diseña f a c t o r i a l completo de tres n ive l e s .
37
Se tomaron los siguientes valores para estudiar los efectos
de los tres factores.
Temperatura
c c>
50
65
80
Concentracion de l a
solucion alcal ina CX3
4. o
5.5
7. o
Cantidad de
semilla cgJ-s
1 O0
175
250
Los factores dependientes o respuestas son los resultados
numéricos de un ensayo basado en un tratamiento dado. En este caso los
factores dependientes o expresiones cuantitativas son: RENDIMIENTO,
Y ABSORBANCI A.
38
DIAGRAMA DE FLUJO EXPERIMENTAL
i-..'I.I 71 Sol uci ón A l cal í na
1 I M+q I
I Filtrado t
I S e m i l l a 1 Li mpi a
i
1
Almacén
39
DESCRI PC I ON D a PROCESO
1 . - Se pesa l a cantidad de s emi l l a necesar ia , dependiendo
de l experimento,C 100 a 250 g 3 y se co loca en un reac tor de v i d r i o de
1000 m l d e capacidad.
2.- Se adicionan a l r eac tor 500 ml de so luc ión a l c a l i na , c o n
l a concentración requerida. C 4 a 7% 3
3.- E l r eac tor se depos i ta en un baño de temperatura
O controlada, a l a temperatura correspondiente. C50 a 80 C3
4 . - Una vez alcanzada l a temperatura deseada, a g i t a r durante
60 min, C ag i tador mecánico de propelas 3
5.- F i l t r a r l a scAución para separar l a s emi l l a de el
ex t rac to .
6 . - A l a s o l u c i ó n . r esu l tante se l e miden los s igu ientes
parámetros:
Rendimiento en m l .
Fuerza t in tó r ea . C absorbancia 3
40
i41836
7. - Almacenar los extractos e n frascos de color ámbar, lejos
d e l a luz del sol y b i e n cerrados para evitar el contacto con el
oxígeno del a i r e .
E I ~ U ~ PO EMPLEADO
APARATOS.
Eapectofotómetro Ba.usch and Lomb, Spectronic 20 Digital con
celdas d e vidrio. Región v i s i b l e .
Baño de temperatura controlada Cole-Palmer de O a llO°C.
A g i tador mecánico con pr ope1 a s Col e-Pal mer.
Bal anza gr anatar i a OHAUS.
41
MATER1 AL
Reactor de v idr io P'YREX. 1000 m l de capacidad.
Cristalizadores
Matraces aforados ' 50 , 100, 1000 m l .
Embudos de v idr io y embudos para sólidos.
Vasos de precipitado de 100, 500, 1000 m l .
Pipetas de 5, 10, 1 5 m l .
Probetas de 50, 100, 500 m l .
Termómetros de O a 100°C.
Espátula de acero inoxidable.
Cápsul a de por cel ana.
Guantes de hule y asbesto.
42
P i zetas.
Tami z .
F r a s c o s de color ambar.
SELECCION EVALUACI ON MATER1 A PRI MA
METODOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DE SEMILLA.
METODO NUMERO 1.
E s t e método es c o n o c i d o como el método de P f i z e r ó como el
mdtodo de l a d e n s i d a d ópt ica de l h i d r ó x i d o de potasio.
/ E s t e es el método e s t a n d a r usado para el c o n t r o l de ca l idad
I IF e n l a s fábr i cas dejdte;;j;-donde se extrae el c o l o r a n t e a l a c h i o t e .
1. - Tomar un peso c o n o c i d o de semi l l a Cgene ra lmen t e se toman
50 g3 y se ponen e n un matraz de 400 m l .
2. - A d i c i o n a r KOH al 3% e n una c a n t i d a d q u e sea el doble del
peso de l a s semi l las .
43
3.- Ag i ta r con un mezclador mecánico con propelas a una
ve loc idad de 300 rpm por 30 m.in.
4. - Colocar el e x t r a c t o e n un matraz de 250 m l . previamente
pesado, colando l a s s emi l l a s ten un tamiz para drenar todo el co lorante .
C 1 5 min l E s t e paso es c r í t i c o ya que cualquier re tenc ión e n el
mecanismo de co lado se r e f l e j a e n l a cant idad de c o l o r . Se puede usar
mallas grandes para detener l a s semi l l a s , i n c l u s o t e l a de alambre.
5. - Hacer una segunda ex t racc ión a l a s s emi l l a s y mezclar
con el primer ex t rac to .
6.- Tomar el peso del e x t r a c t o y reportar como peso del
e x t r a c t o número 1.
7.- Calentar el e x t r a c t o número 1 por una hora e n una es tu fa
a . 85 - 90 C. Adicionar agua si es necesar io 6 si el volumen es muy
bajo.
O
8.- En f r ia r el e x t r a c t o a temperatura ambiente.
9.- L l evar el ex t r a c t o a s u peso o r i g i n a l con agua des t i l ad ,\
par a compensar 1 a pér d i da por evapor a c i ón.
10. - Adicionar 5% d e c e l i t - 6 a l e x t r a c t o y a g i t a r b i en .
44
11.- F i l t r a r el exLracto en un embudo buchner a t ravés de
papel f i l t r o Whatman No. 2 ba jo succión. Es Necesar io f i l t r a r l o
s u f i c i e n t e para obtener una muestra que pueda dar s u densidad ópt i ca .
12 . - Tomar l a densidad óp t i c a a 452 nm con l a d i luc i ón de:
1 /1 o , O00
13. - Extraer l a s semi l l as nuevamente con l a misma cantidad de
KOH como en el paso 2 y s i g a hasta el paso 11 en l a misma forma que se
ha indicado.
14. - Tomar l a densidad óp t i c a a 452 nm con l a d i luc i ón de:
1 /1 o, O00
15. - Cálculos:
Peso e s p e c í f i c o de l KOH a l 3% = 1.03 CChemical Handbook3.
Promedio de l a gravedad e s p e c í f i c a de l color estandar /
obtenido = 104 g/lOO m l . = 1.04 g/ml .
1 ga l = 3785 m l x 1 .04 g/ml = 3936.4 g
lb/gal = Factcx- A / Factor B + Factor C
45
Donde
Factor A = 0 .44 x 3!33€3.4 x peso de l a s s emi l l a s Cen gramos]
Factor B = 454 Cpeso de l primer ex t rac to x densidad dpt i ca
de l pr i m e r ext r a c t o>
Factor C = Peso de.1 segundo e x t r a c t o x densidad óp t i ca de l
segundo ex t rac to .
METODO NUMERO 2.
En este m&todo se c.alculan los gramos de co lo rante presentes
en l a semi l l a .
Tomar una cantidad conocida de s emi l l a Cde 1 a 5 g> ,
co l oca r l as en un tubo de ensayo con 10 m l . de cloroformo. Se tapan los
tubos y se dejan reposar por 24 horas. Vaciar los tubos en una cápsula
de porcelana pesada anteriormente, separando l a s semi l l as con un
col ador.
Se de j a evaporar el. cloroformo y por d i f e r enc i a de pesos se
obt i ene l a cantidad de co l o ran te por gramo de muestra.
46
Una v a r i a n t e d e este método es, hacer e x t r a c c i o n e s con
cloroformo hasta dejar i n c o l o r a una muestra d e semillas d e peso
conocido, dejar secar a temperatura ambiente y por d i f e r e n c i a de pesos
se o b t i e n e el p o r c e n t a j e de l a capa e x t e r n a .
Se s i g u e l a fórmula:
% de c o l o r a n t e = P e s o del c o l o r a n t e obtenido/ peso d e l a s
semil las x 100.
METODO NUMERO 3.
En este m é t o d o se determina l a f u e r z a t i n t ó r e a del e x t r a c t o .
Tomar una c a n t i d a d conocida de semilla C 1 0 g3 y e x t r a e r l e s el
color t o t a l m e n t e usando una c a n t i d a d conocida de cloroformo. Mezclar
los e x t r a c t o s y medir l a absorbancia a una d i l u c i ó n conocida y a 475
nm, tomando como r e f e r e n c i a a l cloroformo.
La muestra que de una mayor a b s o r b a n c i a a una d i l u c i ó n
conocida es l a que se c o n s i d e r a de mejor c a l i d a d .
47
METODO NUMERO 4
PRUEBAS F I S I C A S ' 1.- Un olor f u e r t e c a r a c t e r í s t i c o ind ica que l a semi l l a es
de buena ca l i dad.
2.- Si se toma un pufio de semi l l as , es tas co lorean l a p i e l
de la palma de l a mano y el Icolor se adhiere a l a p i e l s iendo d i f í c i l
de e l iminar con agua, s i g n i f i c a que son semi l l a s de buena ca l idad.
SELECCI ON DE Z'ARAMETROS DE PROCESAMI ENTO
3 A cada uno de los 27 C 3 3 ex t rac tos obtenidos se l e determinó
s u ca l i dad de acuerdo con los s i g u i e n t e s parámetros.
1 . - El pH de l exti-acto debe es tar en t r e 12 y 1 3 para ser
so lub l e en agua.
2 . - Fuerza t in td rea . Se t o m ó una muestra de 0 .1 m l de l
e x t r a c t o y se d i l u yó con agua des t i l ada a 500 ml., de e s t a so luc ión se
tomaron 10 ml. y se a foraron a 100 m l con agua des t i l ada .
Con e s t a so luc ión se leyó en el espectrofotómetro a 448 nm.,
considerando l a absorbancia proporcional a l a fuerza t in tó r ea .
48
3. - Rendimiento. En todos l o s casos se u t i l i z a r o n 500 ml. de
so luc ión a l c a l i n a CKOH3, partfs se evaporó durante l a ex t racc ión y pa r t e
f u e absor b i da por 1 a s e m i 11 a dando si empr e volúmenes d i f e r e n t e s .
CONCLUSIONES ALCANCES
Se tomaron como muestras de r e f e r enc i a t r e s ex t rac tos ,
procedente uno, de los Estados Unidos de N o r t e América Cestandar 13, y ,/
los otros dos de origen nacional €estandares 2 y 3 3 .
A l comparar nuestrlc, va lo r de fuerza t i n t ó r e a Cabsorbancia]
alcanzado con los estandares de r e f e r enc i a tenemos que:
Es de 74% c o n respec to a l estandar 1
Es de 89% con respec to a l estandar 2.
Es de 166% con respecto a l estandar 3.
Estos va l o r es ind ican que se superó ampliamente a l estandar 3
de f ab r i cac i ón nacional . Pera no se pudieron alcanzar los estandares 1
y 2, t a l vez por que en l a época que se h i z o l a experimentación no se
contaba con s em i l l a f r e s ca .
Al. hacer l a s comparaciones sobre l a ca l i dad de los ex t rac tos ,
para obtener un proceso óptimo, se debe considerar aquel que
proporcione además de mayor absorbancia, el mayor rendimiento y menor
costo.
49
Por este motivo, para opt imizar el método de extracc idn
a l c a l i n a se de c i d i ó que el niétodo experimental adecuado debía ser un
d iseño f a c t o r i a l de tres f a c t o r e s y t r e s n i v e l e s , C 3 3 resultando 27
experimentos .
3
Mediante este t i p o de d iseño l o que se consigue básicamente
es aportar l a e s t r a t e g i a de producción para e l e g i r el mejor proceso
según l a s c i rcunstanc ias dadas por l a indust r ia e n pa r t i cu la r .
E s t o s i g n i f i c a que de los resul tados se pueden desprender
v a r i o s procesos óptimos que pueden ser: E l que proporcione el mayor
rendimiento, menor cos to o mayor fuerza t i n t ó r ea . De manera ind iv idua l
y sac r i f i cando alguna va r i ab l e .
Por e s t a razón n o se dan conclusiones genera les , s i n o
recomendaciones según el t i p o de producto que se desee obtener.
Para obtener ex t rac tos con gran fuerza t i n t ó r ea se recomienda
O so luc ión a l c a l i n a de 4%, 225 g. de s em i l l a y una temperatura de 55 C.
Para obtener un e x t r a c t o con fuerza cons iderable , buen
rendimiento se recomienda 172 g. de s em i l l a , so luc ión a l c a l i n a a l 4% y
temperatura de 55OC.
50
CAPITULO IJ
DISEFIO El PLANTA INDUSTRIAL
En este c a p i t u l o se mos t r a r án los cr i ter ios empleados para
s e l e c c i o n a r el e q u i p o r e q u e r i . d o por e1 proceso, as i como el d i s e ñ o de
los más i m p o r t a n t e s e n forma g e n e r a l , n o a d e n t r a n d o s e e n los
cor r e s p o n d i e n t e s a ser vi c i os, menci onándose sol amente a l gunas
r ecomendac i o n e s q u e o f r e c e n a l gunos a u t o r es
P a r a f a c i l i t a r los c á l c u l o s se decidió c l a s i f i c a r l o s e n base
a l t r a n s p o r t e de l a s propiedades.
SELECCION DISERQ DE EQUIPO
TRANSFERENCIA DE MASA
D e n t r o de esta categoría quedan i n v o l ucr adas dos
o p e r a c i o n e s : e x t r a c c i ó n y f i l t r a c i ó n . S i e n d o el primero el n ú c l e o
p r i n c i p a l de l proceso, por l o q u e se e n f o c a r á l a a t e n c i ó n sobre este.
La e x t r a c c i ó n se puede d e f i n i r como l a o p e r a c i ó n u n i t a r i a
c u y a f u n c i ó n es separar un s o l u t o o s o l u t o s c o n t e n i d o s e n un sólido por
medio del c o n t a c t o de un s o l v e n t e l i q u i d o adecuado a l s o l u t o , e x i s t e n
varios e q u i p o s para r ea l i z a r d i c h a ac t i v idad y e s t a n e n f u n c i ó n de l a
n a t u r a l e z a de los solidos y del t i p o de o p e r a c i ó n deseada.
52
Considerando todos los f a c t o r e s anteriormente mencionados, se
optó por el equipo de extrac:ción por perco lac ión, a t r áves de lechos
e s tac i onar i os de s ó l i d o s . Ekte es empleado con s ó l i d o s de tamaño
intermedio que son colocados e n tanques que cuentan con un fondo f a l s o
per forado, el cual s i r v e para sos tener los y permite que el l í q u i d o
e x t r a i do pueda f l u i r a una cañer ia r e c o l e c t o r a que s a l e de l fondo del
r e c i p i en t e . E l procedimiento para r e a l i z a r e s t a operación cons i s t e e n
que una vez l l e n o el tanque con l o s só l i d o s , se añada solvente
s u f i c i e n t e para sumergir los de t a l forma que s u masa se empape un
c i e r t o per iodo de tiempo, e n ese lapso el l í q u i d o puede ser c i r cu lado
por bombeo, se puede emplear uno o va r i o s tanques, en este ú l t i m o caso
se denomina como ba t e r í a de ex t rac to r es , los cuales cuando son operados
con presión para f a c i l i t a r el paso de l so l v en t e a t r avés de los
f i l t r o s , r ec iben el nombre de ba t e r í as de d i fus ión .
De acuerdo a l a s condic iones óptimas encontradas e n l a pa r t e
experimental y escalando a lcls requerimientos de l a p lanta , tenemos que
1 as condi c i ones de oper a c i ó n serán:
Al. - ALIMENTACION DE SEMILLA FRESCA
B3. -CANTIDAD DE SOLVENTE
200 Kg/
600 L{/
60 Min/ C 3 . - TIEMPO DE REACCION
53
DI. - TEMPERATURA DE OPERACION 55 c
E l . - PRESION DE TRABAJO 1 At"/
DI E N S I ONES DEL EXTRACTOR
A p a r t e del u s o del extractor, se empleará para hace r l a
d e c a n t a c i ó n , l a q u e dadas 1a:s característ icas de l o s sólidos t i e n d e a
r ea l i z a r se r á p i d a m e n t e , n o o b s t a n t e l o c u a l se s e l e c c i o n ó un tiempo
mínimo de 60 minutos para d i c h a f u n c i ó n . As imismo para ev i tar el
pos ib l e arrastre de semi l l as y d e s e c h o s sólidos a l c u e r p o de l a bomba,
q u e c a u s a r í a t r a s t o r n o s , se d e c i d i ó colocar f i l t r o s c a n a s t a s a n t e s de
l a s u c c i ó n de d i c h o s e q u i p o s .
P a r a favorecer l a d e c a n t a c i ó n el f o n d o del t a n q u e poseerá
forma c ó n i c a , l o q u e a s u v e z f a c i l i t a r á l a descarga de los sólidos
agotados por medio de una vA1vu l a q u e t e n d r á un ramal i n c l i n a d o a 45
grados, c o n respecto a l vásf-ago de la v á 1 v u l a . E l c a b e z a l del t a n q u e
t e n d r á forma e l í p t i c a c o n el f i n de q u e s u espesor sea menor del q u e
t e n d r í a si f u e r a p l a n o , v i e n d o esto del l ado e conóm i co , además de
estar v e n t e a d o .
Las d i m e n s i o n e s del t a n q u e s e r á n :
-VOLUMEN DEL TANQUE 1000 L{
54
-DI AMETRO MAY OR
-DI AMETRO MENOR
1 A' p"
0.1 y.
-ALTURA 1 .7 M.
De los d i ve r sos malaeriales existentes para el manejo de KOH
d i 1 u i do, a 1 as condi c i ones de operación r equer i das, se deci d i ó escoger
el acero a l carbón basandose pr incipalmente e n su r e s i s t enc i a a l a
cor ros ión , así como e n los cos tos , l a s c a r a c t e r í s t i c a s de l material
se lecc ionado son :
-COMPOST C I ON NOMI NAL
-CLAsI F I CASI ON
-TI PO
-RESISTENCIA A L A
DEFORMACI ON
RESISTENCIA A L A
TENSI ON
0.45 Mn, 0.25 S i , 0.2 C, 0.04 P
0.05 S, t r a zas de Fe.
A I S I - SAE 1020
RECOCI DO
2.672 E 7 Kgf/m*m
4.57 E 7 Kgf/m*m
-DUREZA
-DENSI DAD
-FACTOR DE CORROS1 ON
130 GRADOS BRINELL
4.59 Kg/m*m*m
O. O51 Cm/aFío
TRANSFERENCI A DE CALOR
Para l a s e l e c c i ó n del medio de c a l e n t a m i e n t o del t a n q u e de
e x t r a c c i ó n , se d i s p o n e de varios métodos , los c u a l e s s on :
1. - I n t e r c a m b i a d o r de calor e x t e r n o para el s o l v e n t e
2 * - I n t e r c a m b i a d o r de calor e x t e r n o para el t a n q u e
3. - Con h o r n o e n el t a n q u e
4 . - Tubos i n t e r n o s e n el tanq:ue
5. - Enchaque tamien to del tanq:ue
6.- S e r p e n t i n e s i n t e r n o s e n el t a n q u e
/
7. - R e s i s t e n c i a s e lectr icas e n el t a n q u e
Analizando l a s venta jas y desventajas de todos l o s
d i spos i t i v o s , e n cuanto a mantenimiento,costo y v e r sa t i l i d ad , se
i n c l i n a por el de enchaquetamiento, por que es el que ofrece mayor
adaptabi l idad para el proceso que se e s t a diseñando, por o f r e ce r
menores costos y dado que el área de t rans fe renc ia de ca l o r es reducida
para l a s condic iones de operaci6n que se manejan. E l material de l a
chaqueta sera el m i s m o que el de l r e c i p i en t e , dadas l a s c a r a c t e r í s t i c a s
de l vapor que se neces i ta .
Para determinar l a temperatura y l a cantidad de vapor
requerido, a s í como el tiempo de calentamiento, se apl icarán los
cr i ter ios y cor re lac iones dados en cualquier t e x t o de t rans fe renc ia de
c a l o r . Siguiendo esos cr i ter ios , se es tab l e ce el s i gu i en t e orden de
cá l cu lo :
AI. -Determinación de cantidad de ca lo r requer ido para el proceso
B3. -Cantidad de vapor neces i tado
C I . -Determinar el c o e f i c i e n t e de ca l o r de l l ado f r í o
D3. -Evaluar el coef iciente de transmisión de ca l o r para el lado
c a l i en t e
E3.-Estimar el coef iciente t o t a l de t ran fe renc ia de ca lo r s i n
considerar i. ncrustaci ones
F I . - Determinar el f a c t o r de obstrucción
GI.- Calcular el c o e f i c i e n t e t o t a l de transmisión de ca l o r
HI.- Estimar el área de t rans fe renc ia de calor
57
1 3 . - Determinar el tiempo necesar io para ca lentar l a so luc ión a l a
temperatura de operación
Una vez alcanzada l a temperatura f i n a l de l lote,el suministro
de vapor cesa automaticamente, e s t a vá l vu la e s tá regulada por un
contro lador .
Todos los cá l cu l os se c i t a n en el apéndice correspondiente,
a l cabo de estos tenemos que los requerimientos son:
- CANTIDADAD DE CALOR NECESARIA
-CANTIDAD DE VAPOR
-COEFI C I ENTE CONVECTI VO
DEL LADO FR IO
-COEFI C I ENTE CONVECTI VO
DEL LADO CALIENTE
-COEFI C I ENTE DE TRANSMI SI ON
DE CALOR S/I NCRUSTACI ONES
-COEFI C I ENTE TOTAL DE TRANSMI SI ON
DE CALOR
17413.97 Kcal
32.48 kg
3396.16 Kcal /m*m*h c
7320. O Kcal/m*m*h c
2319.85 ' *
,I 698.78
58
-AREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR 2 3.14 m
- TIEMPO NECESARIO PARA LLEGAR
A L A TEMPERATURA DE OPERACION
1425.32 s
POI- l o t an to el f l u j o másico de vapor será de O. 023 Kg/s
Dadas 1 as condic iones de operación no es
necesar io el a is lamiento de l a chaqueta, pero por seguridad y
minimizar las pardidas de. ca l o r se pondrá una capa a i s l an t e .
TRANSFERENCI A DE MSENTUM
A q u í se considera el t ransporte de los f l u i d o s que
empleados en el proceso, estos son t r e s , so luc ión de h idróx ido de
po tas io ,de materia co lo rante y agua.
Para el manejo de soluciones de h idróx ido de po tas i o se
recomienda el uso de mater ia les como el acero a l carbón, acero a l
cromo, acero aus t en í t i c o 18-8, etc, . Considerando los costos de cada uno
de estos mater ia les se se l ecc ionb el acero a l carbón de l t i p o ASTM A53.
Debido a que no se manejaran f l u j o s muy grandes, se dec i d i ó
emplear tuber ía de una pulgada cedula 40.
CALCULO DE POTENI= DE BOMBAS
E l t i p o de bombas que se usarán son cent r i fugas con impulsor
a b i e r t o , se se lecc ionaron estas por l a s impl ic idad de s u uso,bajo
cos to , poco mantenimiento y gran f l e x i b i l i d a d de uso , el impulsor debe
ser a b i e r t o debido a un pos ib l e a r r a s t r e de semi l l as , que pudiera
ocasionar obstrucciones.
Para el c á l cu l o de l a potencia requerida , se emplea l a
ecuación de B e r n o u l l i C los cá lcu los se c i t a n en el apkndice 3 ,
arrojando va l o r es pequeños de! energ ía requeridos, por l o que se dec ide
emplear bombas de 1/2 Hp, en todas l a s l i n ea s ; de l mezclador a l tanque
de so l v en t e , de l tanque de so l v en t e a l e x t rac to r , y del ex t rac tor a l
tanque de ex t rac tos , se sel .eccionó esa potencia por que además de
s a t i sf acer 1 a demanda r equer i da, o f r e c e un mar gen par a posi b l es
ampliaciones en cuanto a producción, el material de l a s bombas sera de
h ie r ro .
E l t ransporte de co lo rante de l área de almacenamiento a l a de
envasado, se hará por gravedad.
SERVICIOS AUXI L I ARES
E s t e t i p o de s e r v i c i o s son d i v i d i do s a s u vez en servicios
pr i mar i os y secundar i os.
Los ser vi c i os pr i mari os son aquel 1 os i ndi spensabl es par a el
funcionamiento de una planta, y estos son:
60
A3. - AGUA
E l agua es empleada para d i ve rsos f i n e s , por l o tanto s u s
c a r a c t e r í s t i c a s dependen de l uso que se l e vaya a dar.
-AGUA DE PROCESO
E s t e t i p o es empleada como medio ex t rac tor de l a materia
co lo rante , y por l o t an to requ ie re un a l t o grado de pureza, para 10
cual se puede usar el agua obtenida por evaporación, o apl icandole un
proceso químico de pur i f i cas i ón , también puede u t i l i z a r s e el condensado
no contaminado de vapor, en caso de manejar f l u j o s a l t o s de vapor, pero
para n u e s t r o proceso s e r í a i n su f i c i en t e , ya que se trabajan f l u j o s de
vapor re la t ivamente bajos. .
-AGUA PARA ALIMENTACION DE LAS CALDERAS
E l agua debe es tar desgas i f i cado y el método que debe ser
empleado para este f i n depende de l t i p o de ca ldera que se vaya a
emplear, a s u vez debera contener un mínimo de c a l c i o , s í l i c e ,
magnesio, a c e i t e , de manera que se prevenga l a s pos ib l es incrustaciones
en l a s supe r f i c i e s de calentamiento, c o r r o s i ó n , ~ f r a g i l i z a c i ó n .
- AGUA DE USOS SANITARIOS
E s t e t i p o de agua por l o general l o proporciona el municipio
a t r avés de l a red l o c a l , donde se ha es tab l e c ido l a planta,
teoricamente e s t a agua es l i k l r e de bac te r ias patógenas, o sea potable ,
l a s presiones recomendadas para los sistemas de uso s an i t a r i o son de
1.4-2.1 Kgf/cmem, requir iendose un tanque e levado de almacenamiento o
una c i s t e rna , l a e l e c c i ón depende de l d iseño de l a s planta.
- AGUA CONTRA INCENDIOS
C o n s i d e r a n d o el poco riesgo q u e ofrece e1 proceso, y el
elevado costo de l o s dispositivos a u t o m á t i c o s a n t i - i n c e n d i o s , se
c o n t a r á c o n otros sistemas e n caso de s i n i e s t r o s .
B l . - COMBUSTIBLE
E l combus t i b l e se va. emplear par a g e n e r a r vapor, g e n e r a l mente
se usan dos t i p o s : combustó l .eo y gas n a t u r a l , el segundo es el mas
adecuado dado q u e se s u m i n i s t r a a través de g a s e o d u c t o s , n o s i e n d o
n e c e s a r i o c o n t a r c o n t a n q u e s de a lmacenamien to , s i n o un i camente
e s t a b l e c i e n d o c o n t r a t o c o n una compañia l o c a l , por l o c o n t r a r i o el
c o m b u s t ó l e o r e q u i e r e de t a n q u e s de a l m a c e n a j e y el riesgo de un pos ib l e
s i n i e s t r o , e s ta l a t e n t e , aun q u e el c o m b u s t ó l e o p r e s e n t a enormes
pr opi edades cal or í f i cas.
C3,. - ENERGIA ELECTRICA
P a r a el e s t a b l e c i m i e n t o de este servicio se n e c e s i t a e laborar
un p r e v i o c o n t r a t o c o n l a empresa respectiva, as í como adaptarse a los
s u m i n i s t r o s q u e p r o p o r c i o n a n , voltajes , registros, etc , .
E s t a f u e r z a es r e q u e r i d a para a c c i o n a r l a s bombas, los
agitadores, el alumbrado,^ los i n s t r u m e n t o s de c o n t r o l . La e s t a c i ó n de
s u m i n i s t r o se u b i c a r á e n el á r e a se servicios.
Anal i zando el ti po de proceso empleado, heur í st i camente se
recomienda r e c i b i r un v o l t a j e de 5000 volts y r educ i r l o a 400 volts
para el u s o de l a s bombas, y a 220-110 volts para alumbrado y usos
var i os.
E l medio de conducci-ón se hace de l a manera convencional, a
t r avés de tubos metá l icas s i se t r a t a de u s o s internos e n el e d i f i c i o
de l a planta.
D I . - VAPOR
La cantidad de vapoi- necesi tado es poca e intermitente , por
l o que se empleará una ca ldera pequeña, e s t a podrá ser sugerida por el
proveedor, en base a l a s c a r a c t e r i s t i c a s y necesidades de l proceso.
E3 . - ALMACENAMI ENTO Y DI STRI BUCI ON DE MATER1 AS PR I MAS Y PRODUCTOS
E s t e servicio const i tuye una de l a s operaciones escenc ia l es
en todas l a s plantas, s u sumirtistro in te rno y externo es l o que permite
s u subs is tenc ia .
Par a el a l macenami ento de 1 f qui dos se empl ear án r e c i p i entes
c i l í n d r i c o s con techo cónico , medidor de n i v e l , boca de acceso, entrada
para l imp ieza , y venteo para mantener a l a pres ión atmosfér ica.
Par a el al macenami er i to de sól i d o s , 1 as s e m i 1 1 as deberán es tar
colocadas en sacos y sobre supe r f i c i e s a i s l an t e s de l s u e l o , ev i tando
que l a l u z s o l a r ca i ga sobre e l l a s e impidiendo una atmosfera húmeda
que pudiera causar de t e r i o ros en l a materia co lo rante , por l o tanto el
almacen deberá es tar cub ie r to , de l a misma manera se guardaran los
envases de producto terminado.
63
Para el movimiento de materias primas y productos, se
es tab lecerá un puente de embarque e n caso de requer i r cargar una pipa
con l a s o l u c i ó n co l o ran te , e l almacén contará con un sistema de poleas y
accesor ios móviles como montargas, d iab los , etc. , para el acomodo de
1 os mater i a l es .
Los ser vi c i os secundar i os 1 o componen:
A I . -MANTEN1 M I ENTO
E s t e departamento debe de contar con el equipo necesar io para
hacer r epar ac i ones r ápi das dle bombas, equi po el éc t r i cot t u b e r i as y
accesor ios .
B I . -OF1 C I NAS
Para de l imi tar e s t a area se tomara en cuenta el personal que
1 abor a en el 1 as , y 1 a independencia de 1 os departamentos que ex i s tan ,
esto esto con l a f i n a l i d a d de e v i t a r i n e f i c a c i a y molest ias a los
empleados.
CI . - VESTIDORES Y BAROS
Dado el numero de personas que laboren , se diseñan l a s
dimensiones de estos inmuebles;, se aconseja según algunos autores tener
una a l tu ra de 3.6 prt , para tener una adecuada ven t i l a c i ón , se fl. :
empl ear an separ ador es en 1 os baños .
64
D3 COMEDOR
Se contará c o n ins ta l ac i ón de p a r r i l l a s que permitan el
calentamiento de al imentos previamente elaborados, s i l l a s p legadizas ,
así como mesas.
E3. - ENFERMERIA
La función de es ta área es de proporcionar l o s primeros
a u x i l i o s en caso de un acc idente de t r aba j o , no se dará aquí servicio
médico, por l o que el espac io que ocupe será pequeño.
F3 . - SISTEMAS DE DRENAJE Y ELIMI NACION DE DESECHOS
De acuerdo a zona dls ubicación de p lanta , se considerara el
sistema de drenaje , aunque es conveniente l o c a l i z a r l o abajo de l a
calzada pr inc ipa l de l a p lanta , l a pendiente de l a s tuber ías
proporcionará 1 a vel oci dad iiecesari a par a e v i t a r asentami e n t o s de
s ó l i d o s , l a s l i n ea s serán cas i en s u t o t a l i d ad r ec tas , para que de e s t a
manera se pueda r e a l i zar una 1 i mpi eza per i c5di ca , evi tando posi b l es
t aponadur as.
Debido a que no se manejan sustancias v o l á t i l e s ni t óx i cas ,
los r e g i s t r o s de l drenaje serAn construidos de concreto y L a s r e j a s de
h i e r r o fundido, l o m i s m o que l a s tuber ías , que i r á n por debajo de l a s
calzadas.
Los desechos que podrían ex i s t i r de l proceso no s on
pe l i g rosos y están tan di luicios que pueden descargarse a l sistema de
dr ena j e si n pel i gro de contami naci ón.
Los desechos san i t a r i o s , serán el iminados directamente e n el
sistema de drenaje , a t r avés de tuber ía de h i e r o negro
Los só l i d o s agotados que se obt ienen a l cabo de l a
ex t racc ión , opci onal mente se emplearán par a m o l er 1 os y empaquetar 1 os ya
que se pueden emplear como al imento av í co l a .
G3. - PRO'IECCI ON CONTRA I NCENDI OS
La planta no contará con d i spos i t i v o s automáticos de agua
contra incendios, por motivos anteriormente mencionados, pero poseerá
ext inguidores de 20 y 30 Kg. colocados e n zonas en l a s que pudiera
ex i s t i r r i e s g o de fuego. A s u vez l a s va lvulas de operación se
l o c a l i z a r án de manera que puedan ser operadas aun en caso de fuego.
En l a s o f i c i n a s haklrá ext inguidores p o r t á t i l e s , además de
es tab lecer cursos permanentes de capac i tac ión para que puedan
reaccionar en caso de s i n i e s t r o s .
E l sistema de alarma contra f u e g o e s ta rá ba jo l a
responsabi 1 i dad de l super vi sor.
La planta además de todos los sistemas anti- incendios
menci onados , est ab1 ecer á contr a t o con alguna compañf a asegurador a , par a
e v i t a r perdidas t o t a l e s en caso de un s i n i e s t r o devastador.
H I . -SEGUR1 DAD
Los pr inc ipa l e s r i e s go s e n cualquier planta s on : incendios,
y exp los iones , por l o cual l a seguridad se conv i e r t e e n un f a c t o r muy
i mpor t an t e e n el desar r o1 1 o de l proceso. A l gunas consi der ac i ones que
deben hacerse para s u planeación son:
66
- D i v i s i ó n de l a p lanta e n areas para e v i t a r propagación de incendios y
expl osi ones.
-Distr ibución adecuada de l equipo y c a l zadas par a i mpedi r alguna
condic ión insegura de t raba j o , esto impl i ca t ene r separaciones mínimas
e n t r e unidades de proceso y maquinaria empleada
-Ubicar l a zona de servicios l o mas lejos pos ib l e .
-La zona de o f i c i n a s a l e j ada d e l area de proceso, de pre f e renc ia que de
a l a c a l l e .
-Contar con s a l i da s de emergencia en todas l a s áreas
-Mantener l a s ins ta l ac i ones perfectamente l imp ias , ya que de e s t a
manera se e v i t a n acumulaciones, que podrían ser obtaculo e n caso de
algún s i n i e s t r o .
Para que l a construcción sea segura, l o s proyectos mecánicos
estarán de acuerdo a l a reglamentación f e d e r a l , manuales y cód igos
r e spec t i vos a l a i n s t a l a c i ón cle cada equipo.
Por l o que t oca a 1.a seguridad personal de l t rabajador , se
ins ta larán regaderas a pres ión para el caso e n que algún trabajador sea
sa lp i cado por el solvente o ba.Fíado por algun l í q u i d o c a l i e n t e .
a7
CAPITULO y
MANUALES
P a r a el adecuado f u n c i o n a m i e n t o de una i n d u s t r i a es n e c e s a r i o
q u e desde s u o r i g e n se e s t a b l e z c a n l a s bases de s u a d m i n i s t r a c i ó n , es
decir l a p l a n e a c i ó n , o r g a n i z a c i ó n , i n t e g r a c i b n , d i r e c c i ó n y c o n t r o l de
l a s act iv idades de otros a f i n de a l c a n z a r l o s objetivos acordados. En
el caso de una nueva compania , es mayor l a n e c e s i d a d de c o n t a r c o n
c r i t e r i os q u e e s t a b l e z c a n l a s f u n c i o n e s de l a empresa , as í como l a
i n f o r m a c i ó n p e r t i n e n t e q u e p r o p o r c i o n e l o s medios p a r a l a r e s o l u c i ó n de
problemas t é c n i c o s o f i n a n c i e r o s q u e se p r e s e n t e n .
Uno de los r e c u r s o s mas empleados para proveer este t i p o d e
i n f o r m a c i ó n l o c o n s t i t u y e n los, manuales .
MANUAL PROCESO
En este manual e s t . a c o n t e n i da 1 a i n f or maci ó n fundamenta l
sobre el proceso, o p e r a c i ó n , man t en im i en t o y servicios de l a p l a n t a ,
comprend i e n d o todos a q u e l 1 os datos g e n e r a l es y t é c n i cos n e c e s a r i o s pa r a
el desar r o1 1 o adecuado de l pr c>ceso . Deber A ser r evi zado per i tidi cament e,
par a amp1 i ar 1 o c o n f o r m e s u r j ark nuevos y mas compl etos c o n o c i m i e n t o s .
E l formato de este documento sera:
I NTRODUCCI ON. P r o p u e s t a del proceso, f i rmas q u e par ti c i pan en
s u c o n s t r u c c i ó n y el t i p o de o p e r a c i ó n q u e se establece.
69
DESCRIPCION DEL PR(XES0. Aquí se debe i n d i c a r e n forma
g e n e r a l 1 a c o n s t i t u c i ó n del proceso, rea l i z a n d o una descr i pci ó n
deta l lada de l a s bases de d i s e ñ o , ciclos de o p e r a c i ó n , el e q u i p o e
i n s t r u m e n t a c i ó n r e q u e r i d a y s u s p a r t i c u l a r i d a d e s Cd imens i ones ,
capacidad, materiales de c o n s t r u c c i ó n , etc. 3 , Las c o n d i c i o n e s de
o p e r a c i ó n y l o s r e q u e r i m i e n t o s de servicios.
CONTROL DE PROCESO. Deberá i n c l u i r l a forma de operar cada
e q u i p o y el proceso como un todo C s e c u e n c i a de a r r a n q u e , p a r o ,
man t en im i en t o correctivo y p r e v e n t i v o > , i n d i c a n d o a q u e l l o s factores
claves para l a p l a n t a , l a s e g u r i d a d o p e r a c i o n a l q u e debe ex i s t i r y l a s
formas de l l evar un registro sobre s u f u n c i o n a m i e n t o . Es r e c omendab l e
1 a el abor aci ó n de c u a d r o s s i riópti cos q u e descr i ban 1 os pr ob1 emas q u e
p e d i e r a n p r e s e n t a r s e , los t r a s t o r n o s q u e o c a s i o n a n , l a s causas q u e l o s
or i g i nan y sus posi bl es sol u c i one s .
MANTEN1 M I ENTO. Se d e b e r á n p r e s e n t a r 1 as no r mas g e n e r a l es pa r a
1 a c o n s e r vaci ó n y manteni m i ent-o del e q u i po , i n f or maci ó n de apoyo sobre
h e r r a m i e n t a s , r e f a c c i o n e s y t & c n i c a s r e q u e r i d a s por l a p l a n t a .
APENDICES. En esta s e c c i ó n d e b e r á n ser i n c l u i d o s todos l o s
p l a n o s y d i a g r a m a s , t a n t o l o s de d i s e ñ o y c o n s t r u c c i ó n como los de la
p l a n t a ya i n s t a l a d a c o n l a s m o d i f i c a c i o n e s q u e se hayan t e n i d o q u e
r ea1 i zar, tab1 as de c o n d i c i ones de oper aci ó n , pr opi edades f í si cas y
q u í m i c a s de l a s s u s t a n c i a s empleadas, e s p e c i f i c a c i o n e s de m a t e r i a
prima, insumos y p r o d u c t o s , b a l a n c e s de materia y e n e r g í a , y e n g e n e r a l
toda l a i n f o r m a c i ó n n e s e s a r i a para l a o p e r a c i ó n del proceso.
MANUAL DE SEGURIDAD.
E s t e deberá p r o p o r c i o n a r l o s c o n o c i m i e n t o s a l p e r s o n a l de
pr o d u c c i ó n pa r a pr e v e n i r 1 os acci d e n t e s de traba j o, p romov i endo el
desarrol lo de l a c o n c i e n c i a de s e g u r i d a d e n los t r a b a j a d o r e s para q u e
ellos s e a n l o s más i n t e r e s a d o s e n e v i t a r daFíos f fs icos y materiales. se
s u g i e r e n los s i g u i e n t e s puntos .
I NTRODUCCI ON. Def i n:L r á 1 os c o n c e p t o s de riesgo , r i esgo de
t rabajo , a c c i ó n i n s e g u r a , c o n d i c i ó n i n s e g u r a y l a r e l a c i ó n que existe
e n t r e estos t é r m i n o s y l a s act iv idades de l o s trabajadores.
PREVENCION DE ACCIDENTES. En base a l a c d i s p o s i c i o n e s dadas
a n t e r i o r m e n t e se i n d i c a r á l a i m p o r t a n c i a y n e c e s i d a d de usar el e q u i p o
de s e g u r i d a d e n l a s labores, as í como emplear l a s h e r r a m i e n t a s
adecuadas para cada s i t u a c i ó n de t r a b a j o . Tambi é n es i n d i s p e n s a b l e q u e
el p e r s o n a l de p r o d u c c i ó n posea un buen c o n o c i m i e n t o a c e r c a de l a
toxicidad de l a s s u s t a n c i a s empleadas.
Deberán s ena1 ar se 1. os m o t i vos q u e f r e c u e n t e m e n t e or i g i nan
a c c i d e n t e s , h a c i e n d o i n c a p i é e n l o s c o n c e p t o s de acto y c o n d i c i ó n
i n s e g u r a . Se i n d i c a r á el t i p o de i n f o r m e , q u e e n caso de a c c i d e n t e , se
e l a b o r a r á para f i j a r s u s c ausas y l a manera de s u p r i m i r l a s .
H I GI ENE I NDUSTRI AL. Descr i b i r á 1 as c o n d i c i o n e s m i n i mas q u e
debe poseer l a p l a n t a para permitir el adecuado desarro l lo de l a s
labores, p a r a l o c u a l es n e c e s a r i o establecer y e j e c u t a r programas de
h i g i e n e e n los c u a l e s se i n v i t e a l o s trabajadores a p a r t i c i p a r
71
activamente, para e v i t a r s i tuac iones insalubres t a l e s c o m o : Acumulación
de desperd ic ios en l a s áreas de t raba j o , el consumo de al imentos e n l a s
mismas, el mal u s o de ves t idores y baños, e t c .
I NCENDI OS. Sena1 ami ento de posi b l es f u e n t e s de i ncendi o, s u s
f a c t o r e s , medidas prevent ivas que deben imperar, información sobre
1 u c e s o soni dos de a l arma, tel. éf onos i nter nos de emer genci a , ubi cac i ón
y manejo de ext inguidores , e t c . Es importante que el personal comprenda
el riesgo que este t i p o de siniestros ocasionan y sepa cual debe ser l a
acc ión que t i e n e que r e a l i z a r , ya sea evacuar l a p lanta o combatir el
incendio. Para esto es necesar io el es tab lecer responsabi l idades para
cada trabajador y dar adiestra.miento a los m i s m o s .
PRI MEROS AUXI L I OS. Conoci m i en t o por par te de 1 os super vi sor es
de l a s medidas de socor ro que deban a p l i c á r s e l e a cualquier persona que
su f ra un acc idente e n el área de t rabajo . E l enfoque de este i n c i s o
s e rá hacia los acc identes que pudieran suc i t a r ce en l a planta c o m o son:
e lec trocutados , f rac turas , hemorragias, in tox icac iones , quemaduras, etc
y saber en casos de gravedad cuales son l a s d i spos ic iones ex i s t en t es
para l a reso luc ión de este t i p o de problemas.
MANUAL ORGAN1 ZACI ON.
Es necesar io que desde l a formulación de un proyecto
indus t r i a l se cuente con un organigrama t en t a t i v o , que permita
v i sua l i za r el personal necesar io requer ido y el costo que impl ica a l a
empresa, y es tab lezca l a s unidades funcionales que l a componen y l a s
r e l ac i ones que poseerán en t r e e l l a s . E s t e esquema deberá ser
mod i f i cab le de acuerdo a los cambios en l a s necesidades de l a empresa,
y los recursos humanos y económicos con que se c u e n t e .
E l informe comprenderá:
POLITICAS. DefiniciCin de los ob j e t i v o s de l a compañía y l a s
d i r ectr i ces que poseerá par a s u pr opi o i mpul so, si endo conveni ente
es tab lecer los d e t a l l e s de s u s operaciones, con el f i n de l ograr una
unidad de acción en t r e l a s d i f e r en t e s labores que se r ea l i c en .
ESTABLECIMIENTO DE LAAS ESTRUCTURAS. Bási camente e s t á f o r mado
por el organigrama de l a empresa y como s u mombre l o ind i ca cons i s t e e n
l a creac ión de los componentes de l sistema para l a e j e c u c i ó n de l
sistema para l a e j ecuc ión de los ob j e t i v o s .
DELI NEAMI ENTO DE ESTRUCTURAS. Estrechamente re1 ac i onado con
el i n c i s o an t e r i o r , este profundiza en cuanto a l a creac ión de un
ca tá l ogo de l a s funciones y responsabi l idades asignadas a cada una de
l a s unidades de d i r e cc i ón , contro l y superv is ión de l a sociedad
indus t r i a l que permitan operar la de manera e f i c i e n t e .
Para obtener l o anter io r es necesar io poseer métodos para l a
r e cop i l a c i ón y registro de datos , t écn icos y documentación para el
a n á l i s i s de los m i s m o s , disieño y cont ro l de formas, manuales de
pr ocedi m i e n t o s , etc .
ANAL IS IS DE PUESTOS. S u o b j e t i v o es motivar a l personal para
el buen desempeño de s u s cargos, promoviendo s u c r ea t i v i dad y
d e sa r r o l l o e in tegrándolo a l a . compañía. Por l o cual es necesar io crear
una descr ipc ión de puestos en los cuales establezcan s u s funciones,
r esponsabi 1 i dades, autor i dad, dependenci a , etc . , as í m i s m o es
conveniente contar con estandares de actuación y formas de evaluación
de los empleados.
73
1 4 7 8 3 6
FORMACION DE EQUIPOS DE TRABAJO. Aunado a l i n c i s o an t e r i o r ,
este t r a t a de i n s t i t u i r l a s bases de coordinación para un mejor
aprovechamiento de los recursos mater ia les , económicos, t écn icos y
humanos, para l o cual es necesar io l a planeación y organización del
t r aba j o en s u s r e spec t i vas áreas , l o cual impidiera l a ex i s t enc ia de
dupl i c i dad de mandos, fuga de ob1 i gac i ones, e t c .
74
CAPITULO V I
I NVERSI ON
En este c a p i t u l o se d e t e r m i n a r á l a c a n t i d a d de efectivo
q u e t e ó r i c a m e n t e se n e c e s i t a p a r a i n s t a l a r y poner a p r o d u c i r a l a
p l a n t a.
P a r a c o n c r e t i z a r un proyecto i n d u s t r i a l es n e c e s a r i o
c o n t a r c o n una c i e r t a c a n t i d a d de r e c u r s o s q u e se ag rupan en :
A3. -I NVERSI ON F I JA: Son 1 os r e c u r s o s r e q u e r i d o s par a 1 a a d q u i s i c i ó n de
los e q u i p o s q u e s e r á n n e c e s a r i o s para el proceso.
B3. - CAPITAL DE TRABAJO: E s t o s s o n los r e c u r s o s r e q u e r i d o s p a r a l a
o p e r a c i ó n de l a p l a n t a .
L a suma de estos r e n g l o n e s c o n s t i t u y e l a i n v e r s i ó n de
cap i t a l de c u a l q u i e r proyecto i n d u s t r i a l .
Para d e t e r m i n a r l a i n v e r s i ó n f i j a , e x i s t e n diversas
formas de h a c e r l o , esto depende del n i v e l de e x a c t i t u d r e q u e r i d o , p a r a
el objetivo del p r e s e n t e proyecto, se emplesó una c u a n t i f i c a c i ó n
semidetal lada basada e n el costo del e q u i p o .
Los demás componentes de l a p l a n t a , asf como todo l o
r e f e r e n t e a l a n á l i s i s e c onóm i co del proyecto, se e v a l u a r o n como un
p o r c e n t a j e e q u i v a l e n t e a l costo del e q u i p o , materias p r imas y mano de
78
obra d i r e c t a , esto se r e a l i z ó s iguiendo los l ineamientos que marca
VILBRANDT Y DRYDEN C Ver b i b l i o g r a f i a 3 , todas l a s c i f r a s se manejan e n
moneda nacional .
VENTAS
CAPACIDAD TOTAL DE VENTAS
PRECIO COMPETIDORC e x t r a c t o a l 1%3
PRECIO CALCULADO COMPETITIVO C a l 3%3
VENTAS
1 3 . - INVERSION
A l . -CAPITAL F I J O C CF 3
COSTO DE EQUIPO DE PROCESO C CEP 3
CANT1 DAD CONCEPTO
1
245375 L t col. /año
14000/Lt
28000/Lt
6 870 528 000. O0
PRECIO UNIT.
Tanque enchaquet-ado
de acero a l carbón, 36 391 304.46
con capacidad de 1 rn3
TOTAL
36391 304.36
77
3
2
3
COSTO TOTAL
Tanques c i 1 i ndr i cos
de almac. de KOH,de 16 780 434.78
acero al carbón con
capacidad de 7 bí
50 341 304. 34
3
Tanques c i 1 í ndr i cos
de almac. de so luc ión
co l o ran te de acero 15 163 043.48 30 326 086.96
Bombas de hierrct de
1/2 Hp con una c:apa- 606 521.74
cidad mínima de
30.28 Lt/min
a l carbón con catpa
c idad de 6 M3
Por l o t an to CFP = 118 878 260.9
COSTO DE INSTALACION C C I 3
1 819 565.22
118 878 260.9
CI = 0.43 C CEP 3 = 51 117 852.19
78
COSTO DE EQUIPO YA INSTALADO C CEI 3
CEI = CEP + C I = 169 995 913.1
COSTO DE TUBERIAS C CT 3
CT = 0. 25 C CEI 3 = 424 989 978.28
COSTOS DE INSTRUMENTACION C CN >
CN = 0.09 C CEI > = 15 299 6352.19
COSTO DE CONSTRUCCION Y TERRENO C CCT 3
CCT = 0.4 C CEI 3 = 67 998 365.24
COSTO DE EQUIPOS DE SERVICIO C CES 3
CES = 0.2 C CEI > = 33 999 182.62
COSTO DE CANALES DE DESAGUE C CCD 3
CCD = 0.03 CCEI 3 = Es 099 877.39
7a
COSTO TOTAL DE LA PLANTA F I S I C A C CTPF 3
CTPF = CEI + CT + CN + CCT + C:ES + CCD = 717 382 948.7
COSTO DE INGENIERIA Y CONSTRUCCION C C I C 3
C I C = 0.25 C CTPF 3 = 179 345 737.2
COSTO DE CONTINGENCIAS C CC 3
CC = 0 . 2 C CTPF 3 = 143 476 589.7
COSTO TOTAL DE L A PLANTA C CTF’ 3
CTP = CTPF + C I C + CC = 1 O40 205 276.00
Por l o t a n t o el CAPITAL F I J O =: 1 040 205 276.00
B> . - CAPITAL DE TRABAJO C CT 3
CT = 0.12 C CF 3 = 124 824 633.1
E n t o n c e s l a INVERSION TOTAL C I T 3 = CF + CT = 1 165 029 909.00
23. - COSTOS DE PRODUCCION
A>. - COSTO DE MANUFACTURA C CM >
COSTO DE MATERIA PRIMA C CMP >
CONCEPTO $ / K g
Semi l l a de achiote
KOH
TOTAL
2000
1 7 200
Por l o t an t o CMP = 644 400 O00
COSTO DE SERVICIOS C CS >
CS = 0.05 C CM >
COSTO DE EMPAQUE Y TRANSPORTE C CEF 1
CEF = 0.05 C CM 1
COSTO DE MANO DE OBRA DIRECTA C CMOD >
TOTAL ANUAL
288 O00 O 0 0
356 400 O00
644 400 O 0 0
En este rubro se considera solamente a l a s personas que
realmente crean l a s r iquezas cie cualquier empresa , o sea l o s obreros,
de acuerdo a l a s necesidades de l a planta se requer i rá de l s i g u i e n t e
per sonal
NUMERO
" I
1
2
SEXO
M
M
F
PUESTO
cibr er o
cibr e r o
cibr er o
SALARIO PROMEDIO D IAR IO = 20 000.00
SALARIO PROMEDIO MENSUAL = 2 400 O 0 0
SALARIO PROMEDIO ANUAL = 28 800 O00
Por l o t an to CMOD = 28 O00 000
COSTO DE MANO DE OBRA INDIRECTA C CMOI 1
FUNCI ON
carga y descarga de l
ex t rac tor
empaquetado y a l mace-
na j e
l l enado y e t iquetado
La mano de obra i nd i r e c t a contempla el personal de
supervis ibn, de mantenimiento, adminis trat ivo en general y v i g i l anc i a .
CMOI = O. 5 C CMOD 3 = 14 O00 C>OO
COSTO TOTAL DE MANO DE OBRA C CMOT 3,
CMOT = CMOD + CMOI + C O. 15 C CMOD + CMOI 3 3 = 48 300 O00
En este r u b r o se c o n s i d e r a n l a s p r e s t a c i o n e s q u e por
d e r e c h o t i e n e n los t r a b a j a d o r e s , como es el s e g u r o s o c i a l , i n f o n a v i t ,
I SPT, a g u i n a l do, pr i m a v a c a c i cinal y a l gunas bon i f i casi ones .
COSTO DE MANTENIMIENTO C CMI >
CMI = O. 05 C CEI 3 = 8 499 793.65
COSTOS POR DEPRECIACION C CDP >
10 AROS DE VIDA DEL EQUIPO= 0.1 C CEP 3 = 11 887 826.09
25 ANOS DE VIDA DE INSTALACIONES = O. 04 C C I 3 = 2 044 706.08
COSTOS VARIOS C CV 3
cv = o.o;-ic I'r 3 + 0 . 0 1 ~ CEI 3 + o . 5 ~ CMOT 3 = 49 150 557.31
Por l o t a n t o los costos por manufac tura son :
CM = CMP + CS + CEF + CMOT + CMI + CDP + CV = 849 203 205.7
B3 . - GASTOS ADMI N I STRATI VOS
ADMINISTRACION GENERAL C CAG >
CAG = 0.02 C V 3 = 137 410 56Ci.00
COSTOS POR CONCEPTO DE VENTAS C CVE 3
CVE = 0.06 C V 3 = 412 231 680
Por l o tanto el COSTO TOTAL DE: PRODUCCION C CTP > = CM + CAG + CVE =
= 1 398 845 446
S . - RETORNO DE LA INVERSION
UTILIDAD NETA ANTES DEL IMPUESTO C UNAI 3
UNAI = V - CTP = 5 471 682 554
UTIL IDAD NETA DESPUES DEL IMPUESTO C UNDI 3
En México, l a l e y del impuesto sobre l a renta señala que
l a empresa con ingresos netos mayores de 500 000, esta obligada a
pagar un impuesto de 42%, l a misma l e y señala que el reparto de
uti l idades a los trabajadores debera ser de lo%, por lo que el impuesto
total que se pagara es de 52%.
UNDI = . 4 8 C UNA1 3 = 2 626 407 626.00
TASA DE RETORNO PORCENTUAL DESPUES DEL IMPUESTO C T IP 3
T IP = C UNDI/IT 3 C 100 3 = 225.4%
O SEA QUE EL TIEMPO DE RECUPERACION DE CAPITAL INVERTIDO SERA
TRC = C IT/UNDI 3 = O. 44 Años o en aproximadamente 6 meses.
CONCLUSIONES
Analizando l a tasa. de retorno obtenida e n el a n a l i s i s
económico, r e f l e j a claramente l a f a c t i b i l i d a d de l proyecto
desarro l lado , si se comparan ].as ganancias que se obtendrán anualmente
con respec to a l o s gastos cie invers ión , nos damos cuenta que s on
mínimos l o s gastos , ya que e:, i n v e r s i n i s t a recuperarfa s u cap i t a l en
aproximadamente E3 meses, obteniendo mejores ganancias que s i l o
depos i tara en una cuenta bancaria.
A l g o que es importante mencionar, es l a pos ib i l i dad de
abaratar los gastos por concepto de materias primas, que es realmente
l o que determina el costo de l a producción. Si l a empresa que montara
l a p lanta abarca el c u l t i v o de l a s emi l l a , se e l e v a r f a l a rentab i l idad
de l a indust r ia ya que se e v i t a r í a el intermediarismo.
En l o s proximos años se espera que l a demanda de co lorantes
aumente de manera s ens ib l e , 10 que ocas ionar ía una revaluación bastante
a t r a c t i v a en l a s ganancias de los i nve r s i on i s tas .
Def in i t ivamente l a v i s i ón de l o s i nve r s i on i s tas debe es tar
enfocada a l a exportación ahora mas que nunca, debido a l a inminente
entrada de México a un t ra tado t r i l a t e r a l de l i b r e comercio,y que mejor
manera que estab lec iendo indust r ias en zonas habitualmente marginadas
como l o es l a reg ión sures te , y comenzar a descent ra l i zar l a indust r ia
de reg iones como el D. f. , Edci. de M e x . ,Monterrey y Guadalajara, y s i a
esto l e aunamos los tremendos problemas eco l óg i cos que ya comienzan a
\
86
presentar dichas r eg i ones , hac:e urgente l a reubicación indust r ia l
E l proyecto de p r e f aLc t i b i l i dad propuesto, como todos presenta
s u n i v e l de r i e s g o , debido a que se habla de una materia prima que se
ob t i ene de l campo Mexicano, y como es b ien sabido e n nuestro pa í s no se
goza de plena seguridad en materia ag ra r i a , además de que e n l a
actual idad l a producción de ach io t e es baja , razón de mas para que l a
propia empresa se dedique a l c u l t i v o de s u materia prima y de e s ta
manera, indirectamente se impulsa a l sec tor pr imario de l pa is .
Por l o que toca a l aspecto i n g en i e r i l , se considera un tanto
pr el i m i nar , ya que h i zo f a l La def i n i ti vamente exper i mentar con 1 as
d i ve rsas variedades de s emi l l a que hay, para de e s t a manera sacar el
verdadero dptimo de procesamionto,en el cual habría que considerar el
máximo aprovechamiento de todos y cada uno de l o s servicios empleados,
además de d a r l e algun uso a l a semi l l a ex t ra ida , a pa r t e de l a c l á s i c a
canal i zac i ón como a l i mento ávi col a , para a s í m i n i m i zar 1 os costos.
En resumen y de manera g loba l se pretendió diseñar una planta
pequeña, o sea no de dimensiones g igantescas n i tampoco n i v e l p i l o t o ,
por l o que se cumplió el ob je t , i vo .
Con esto se concluye el es tud io , esperando que e n un tiempo
no muy l a r g o a lgu ien se decida por exp lo tar n o solo l a s emi l l a de
ach io t e , si no la enorme r iqueza natural que poseemos.
BI BL I OGRAFI A
C 1 3 . - PHI P I P , T. COLORANTES NATURALES PARA AL1 MENTOS, FOOD PRODUCT
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1 EDIC. , MACGRAW-HILL BOOK CO. ,1955.
C173. -ULRICH GAEL D. DISENQ ]L ECONOMIA DE PROCESOS DE INGENIERIA
QUI M I CA I PRI MERA ED1 C EN ESPAFlOL , ED1 T. I NTERAMERI CANA, 1896.
C 183 . - DI CCI ONARI O DE LAS ESF’ECI AL1 DADES DE LA I NDUSTRI A AL1 MENTAR1 A,
SEGUNDA EDICION, ED. PLM, 1990.
C l Q 3 . -COMUNICACION PERSONAL GC EMPRESA H. KONHSTAMM DE MEXICO S. A.
DE C.V.
C203. -COMUNICACION PERSONAL GC EMPRESA CUAMEX S. A. DE C. V.
C 2 1 3 . -COMUNICACION PERSONAL SERVICIO NACIONAL DE MERCADOS, Te1 6
94 O0 20 EXT 2040.
an
APENDI CE DE CALCULO. -
CALCULO DE FrEQUERI M I ENTOS DE CALOR.
VAPOR SATURADO
17 Ps ia - P r e s i ó n -
Temper a t ur a - - 104.13OC.
h C C a l o r l a t e n t e
536 Kcal/mol - de Vapor i zaci ó r d -
SOLUCION DE KOH AL 4%
Tempe ra tu ra i n i c i a l - - 25OC.
Temper a t ur a F i r ial - - 55OC.
3 1017.29 K g / m
O. 985 Cp.
0.951 cal/g C.
O. 55 Kcal/ h m C
- p CDensidadl) -
p C V i scosi dad3 -
CP -
K Ccond. t e r m . 2 1 -
-
O -
O -
O o Q = O. 6 m3 * 1017.29 Kg./m3 * O. 951 Kcal/Kg C. * C55-251 C.
1741 3.97 K c a l _. -< Q
Masa de vapcr = 17413.97 k c a l / k
Mv = 32.48 Ks.
CALCULO DEL COEFICIENTE DE TRANSMISION DE CALOR
C)EL LADO FR IO
h j = 0.4 K í d t * FA * FB * FC
2 2/3 Con FA = [da N p / p 1
1 /3 FB = CCp p’/K 1
FC = Cp’/pw 1 O. 14
Donde:
d t = diámetro i n t e r n o de l t a n q u e = 1 m.
da = diámetro ciel agitador = O. 3 m.
K = c o n d u c t i v i d a d teSrmica del l í q u i d o .
N = Número de rev/min = 3000.
p = d e n s i d a d de1 l í q u i d o .
p ’ = viscosidad del l í q u i d o a s u t e m p e r a t u r a .
p w = viscosidad del l í q u i d o a l a t e m p e r a t u r a de l a
chaque t a .
Sus t i t uyendo t enemos q u e :
h j = 3396.16 Kcal/C m2 h OC.3
CALCULO DEL COEFI C:I ENTE DE TRANSMI SI ON DE CALOR
DEL. LADO CALIENTE
P a r a el vapor de agua e n l a c h a q u e t a se r e c o m i e n d a un valor de:
ho = 7320. O K c a l / Cm2 h OC3
CALCULO DEL COEFI C I E:NTE DE CALOR S I N I NCRUSTACI ONES
-1 Uc = 1: l/h j + l/ho 3
Uc = 2319. 85
CALCULO DEL COEFI C I EZNTE DE CALOR CON I NCRUSTACI ONES
O Rd = c o e f i c i e n t e de i n c r u s t a c i ó n = 0.01 rn' h C / Kcal
C P e r r y and C h i l t o n l
2 0 = 698.78 Kcal/Cm C3, -1 UD = Cl/Uc + R d l
QA
CALCULO DEL AREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR
A = íi dt h’
h ’ = a l L u r a de l a c h a q u e t a
A = 3.14 m 2
CALCULO DEL TIEMPO PAFlA LLEGAR A L A TEMPERATURA DESEADA
8 = p Cp /CUD3 1.n CCTvap - tll / CTvap -t2ll
8 = 0.396 h = 23.75 = 1425.32 seg
. . . el flujo másico (de vapor Q = Mv/8 = 0.023 Kg/seg
CALCULO DE LA POTENCIA DE LA BOMBA
DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO AL EXTRACTOR
Hac i endo un b a l a n c e g lobal de los t a n q u e s de a lmacenamien to
a l extractor, t enemos :
2 z1 g/gc + W f ' = 22 g/gc + v2 /C2agcI + v22fxL/c2 gc DI
CALCULANDO EL
C o n c e p t o
Tubo R e c t o hor i z o n t a l
Tubo recto vert ical
Codos de 90°
"T" f 1 u j o c o n v e n c i ona l
"T" f 1 u j o t r a n s v e r sa l
Va l vu1 a de compuer La
V a l v u l a de globo
No
16
9
5
1
1
2
1
L e q L e q T
1 10
1 9
30 150 U
20 20 D
20 20 D
13 26 D
340 340 D
191.58 - ZL -
4 NRE = p \7 D /p = 1.62 * 10
de l a s tab las de l F a u s t f = O. 03
S u s t i t u y e n d o los valores e n el b a l a n c e g lobal
Wf = 5.5 113 f t / l bm = 1.015 lbm/s
Por l o q u e l a p o t e n c i a de l a bomba es P = O. O1
CALCULO DE .LA POTENCIA DE LA BOMBA
DEL EXTRACTOR AL TANQUE DE ALMACENAMI ENTO
Hac i endo un b a l a n c e g lobal del extractor a los t a n q u e s de
al macenami e n t o t enemos :
2 2 z1 g/gc + Wf ’ = 22 g/gc + v2 /C2agcI + v2 fXL/C2 gc DI
CALCULANDO ZL
C o n c e p t o No
Tubo R e c t o h o r i z o n t a l
Tubo recto ver t ica l
Codos de 90°
“T” f 1 u j o c o n v e n c i o n a l
“T” f 1 u j o t r a n s v e r s a l
V a l v u l a de compuer ta
21
6
7
1
1
4
Leq L e q T
1 21
1 6
30 210 D
20 20 D
20 20 D
13 52 D
59. 39 - .EL -
4 NRE = p V D /p = 4 . Q 2 * 10
de l a s t a b l a s del F a u s t f = 0.026
Por l o q u e l a po t enc : i a de l a bomba es P = O. 046
POR FACILIDAD AL HACER LAS COMPRAS VAMOS A COLOCAR UNA BOMBA
DE O. 5 HP EN EL TANQUE DE MEZCLADO, L A MISMA QUE SERVIRA PARA HACER EL
MEZCLADO Y PARA LLEVAR L A SOLLJCION A LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO.
Hac i endo un b a l a n c e g lobal de l t a n q u e de m e z c l a d o a los
t a n q u e s de a lmacenamien to t enemos :
W f ’ = a g/gc + i r 2 2 /C2oigc3 + V2 2 f E L I C 2 gc D3
CALCULANDO EL
C o n c e p t o No
Tubo R e c t o h o r i z o n t a l
Tubo recto vert ical
Codos de 90°
"T" f 1 u j o c o n v e n c i o n a l
Va l vu1 a de compuer ta
V
Leq LeqT
1 4
1 7
30 210 D
20 20 D
13 26 D
COMO f DEPENDE DEL REYNOLDS Y ESTE DE LA VELOCIDAD,
EL BALANCE SE RESUELVE DE MANERA ITERATIVA
5 15 1.25 * 10
12.5 1.0 * lo5
11.25 9.42 * lo4
11.4 9.55 * lo4
f COMPARANDO
O. 024 35.5 =? 20.5
O. 024 24.65 =? 20.5
O. 024 19-96 =? 20.5
O. 024 20.5 = 20.5
v = 11.4 ft/s
F l u j o = V * área t r a n s v e r s a l de l a t u b e r f a
F l u j o = 11. 4 * 0.006 = O. 068 ft3/s
aa
EL TIEMPO DE LLENADO SE PUEDE CALCULAR
8 = Volumen de los tanques / Flujo
8 = 494 / 0.068 = 7 264.7 s = 2 - 0 2 h.
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2
3
0-
E N T R A D A D E L A F L E C H A D E L AGITADOR 3 81 I
A L I M E N T A C I O N D E S E M I L L A 3 0 . 0 0 I
A L I M E N T A C I O N D E S O L V E N T E 2 . 5 4 I
M 5 c m I
4
5
6
7
u C O R T E A - A '
15.00
E N T R A D A D E V A P O R .
M I R I L L A
S A L I D A D E C O N D E N S A D O
D R E N A D O
CONE X I ON I N O . I S E RV I CIO
8
O ES E R V A C I ON E s NUME RO
REQUERIDO
S A L I D A D E E X T R A C T O 1 I O . 0 0 I '
R E C I P I E N T E DE E X T R A C C I O N
DI SEÑO:
V I C T O R M. Q U I R O Z S O S A .
M A R T I N S A L 1 N A S C A S T E L L A N O S .
F R A N C I S C O J. G U Z M A N MEJIA .