Tubería Para Conducción de Fluidos en la Industria Alimenticia

En la Industria de alimentos un aspecto muy primordial para tratar es el relacionado con la conducción de fluidos tales como: productos químicos, productos alimenticios, agua, aceite, vapor, etc. Por tal razón es esencial poseer ciertos conocimientos sobre la materia, en especial para el técnico o el ingeniero que debe seleccionar y utilizar tuberías y accesorios para el diseño de máquinas procesadoras, plantas generadoras y, en general sistemas de conducción de fluidos.

Planta de Producción Alimentos

Existe una gran variedad de tuberías y de accesorios que se emplean para diversos fines; solamente los más comunes se discutirán en esta sección. Se puede obtener mayor información en los catálogos de los fabricantes y en las publicaciones de las diversas asociaciones de investigación.

TUBERÍAS

Son elementos básicos para la conducción de fluidos; se fabrican de una gran variedad de materiales de diferentes especificaciones cuya selección depende, entre otras, de la naturaleza del fluido que se va a conducir y de las condiciones de caudal, presión y temperatura.

Los tubos terminados pueden ser lisos o con soldadura y estos últimos se conocen como tubos de costura, además pueden ser roscados o no.

TIPOS DE MATERIALES

-Tubería de hierro fundido, adecuada para conducción subterránea de gases o de agua, instalaciones sanitarias y sistemas de vapor a baja presión.

-Tubería de Acero, usada principalmente donde existen temperaturas y presiones elevadas. Su aleación con níquel o con cromo, conocida comercialmente como la de acero inoxidable; da al tubo resistencia a la corrosión, también se usa en la conducción de fluidos alimenticios leche, jugos, aceites, etc.

-Tubería galvanizada, es el mismo tubo de hierro común con un baño de zinc para evitar la oxidación; usada en la conducción de agua potable.

-Tubería de plástico, empleada exactamente en la industria química en lugar de los tubos metálicos ya que no se corroen por su gran resistencia a los agentes químicos y atmosféricos.

Tubería de Polietileno

-Tuberías fabricadas con otros materiales, como por ejemplo: de latón, usada generalmente para conducción de líquidos calientes, si su costo es elevado; de cobre, empleada principalmente en la conducción de combustibles y de plomo, empleada extensamente en la industria química, particularmente cuando se conducen ácidos. La tubería de estos materiales se menciona a título simplemente informativo.

Tubería de Latón

ESPECIFICACIONES DE LOS TUBOS

La tubería de hierro fundido y la de acero son, generalmente normalizadas. Las que se emplean  comúnmente son las estándar, la extrafuerte y la doblemente extrafuerte; todas ellas especificadas por el diámetro nominal (DN).

Con Norma ISO

En el tubo estándar el espesor de las paredes es el más delgado de los tres tipos mencionados y se conoce comercialmente como tubo de la serie (Schedule) 40; el tubo extrafuerte tiene pared más gruesa que el estándar y corresponde a la serie 80; y el tubo doblemente extrafuerte, con espesor de pared más grueso aún, comercialmente es el tubo de la serie 160.

El diámetro nominal (DN) y el exterior (DE) conservan sus mismos valores en las tres series; en cambio, el diámetro interior (DI) varía correlativamente con el espesor de la pared del tubo.

El uso inicial de estos tubos fue para la conducción de fluidos a bajas presiones y su diámetro interior se usó como identificación que correspondía al diámetro nominal. La primera modificación importante para ahorrar material fue la de reducir el grosor de la pared del tubo, con lo cual se aumentó el diámetro interior; sin embargo se continuó identificándolos comercialmente con el diámetro nominal inicial (tubería estándar). La segunda modificación importante fue la de aumentar el grosor de sus paredes para conducir fluidos a altas presiones, disminuyendo de esta forma el diámetro interior (tubería extrafuerte y doblemente extrafuerte), se continuó la identificación por el diámetro nominal inicial; las modificaciones mencionadas no alteraron las especificaciones de los acoples y el diámetro exterior de los tubos se mantuvo igual.

La tubería galvanizada como ya se explicó en tipos de materiales son los mismos tubos de hierro común con baño de zinc. Puesto que estos tubos solamente se emplean para la conducción de agua a baja presión no se fabrican sino de una sola explicación a saber: tubos de pared delgada equivalentes a los tubos estándar de hierro y de acero. Por consiguiente, no se fabrican tubos galvanizados extrafuertes y doblemente extrafuertes; a menos que se requieran para un diseño especial.

La tubería de plástico no está normalizada y por consiguiente, las especificaciones son adoptadas por cada fabricante. No soportan ni altas temperaturas ni altas presiones. Generalmente son más costosas que las de hierro, las de acero y las galvanizadas.

ROSCAS PARA TUBOS

Los fabricantes de los tubos normalizados aplican la norma NPT para roscas (Tabulados por National Pipe Taper); es similar a la rosca Whitworth, con la diferencia que tiene una conicidad de 1/16 de pulgada por cada pulgada de recorrido, para lograr una junta hermética.

En ocasiones se usa rosca cónica exterior (la del tubo) con rosca recta interior (la del acople); ya que el material del tubo es lo suficientemente dúctil para el ajuste de los hilos de la rosca.

Gestión de Cadenas de Abastecimiento

El movimiento de materias primas y materiales se extiende hacia los proveedores; y hacia los mayoristas y minoristas, hasta llegar al consumidor final.

En el Sistema Abastecimiento-Producción-Distibución, la empresa industrial se convierte en cliente de las empresas proveedoras y éstas a asu vez, son clientes de otras compañías que los abastecen. De la misma forma, la empresa fabricante del producto de consumo final actúa como proveedora de las compañías mayoristas y/o comercios minoristas. 

Esto muestra que los diferentes participantes pueden ser vizualizados como eslabones de una misma cadena de suministros, la denominada Cadena de Abastecimiento. El objetivo de esta cadena es mantener un eficiente flujo de insumos e información a lo largo de esta; de manera que asegure la llegada del bien o servicio final hasta al consumidor en las condiciones en que éste lo solicitó. Para ello, la coordinación del flujo de bienes y servicios entre todos los eslabones de la cadena; y como resultado de una estrecha colaboración de los mismos se produce una agilización del proceso que da como resultado un aumento de valor para para el cliente, flexibilidad, bajos precios reducidos y menores tiempos de entrega: en resumen, una mejor calidad en el servicio al cliente. A continuación se enuncian algunos términos utilizados por diferentes autores, para referenciar este concepto:

• Cadena de abastecimiento
• Cadena de suministros
• Supply Chain-término en Inglés-
• Cadena Logística Integrada
• Cadena Productiva
  
  
  Para el desarrollo de este nuevo concepto integrado de logística, igualmente se han desarrollado tecnologías que permitan que el abastecimiento de la cadena sea cada vez más eficiente. A continuación se describen algunos de estos:

1. Crossdocking: Es una práctica logística que consiste en la distribución y entrega de productos sin pasar por la fase de almacenamiento, lo que conlleva una importante reducción de costos y del tiempo de entrega.
2. Tercerización de la distribución: Con el fin de especializar las actividades de distribución, se usa la contratación de empresas especializadas en la distribución y manejo de productos.
3. Aplicación de las Tecnologías de la Información: Como en la mayoría de las actividades actuales, el uso de las tecnologías de la información igualmente ha influido en el comercio, el transporte y la distribución de productos; el uso de la Internet ha facilitado el uso de este canal para las transacciones (e-commerce o B2C -Businnes to Consumer-, el comercio electrónico dirigido al consumidor final; el B2B -Bussines to Bussines-, relaciones comerciales entre empresas, por ejemplo) son algunas aplicaciones usadas actualmente por las empresas en el desarrollo de estas labores.

4. Utilización de Códigos de Barra: Esta tecnología para la captura de datos se utiliza tanto para la identificación de materiales y materias primas en las etapas de producción y almacenamiento, como para el seguimiento en la fase de distribución y en el retailing o comercio minorista.

5. EDI-Electronic Data Interchange- El Intercambio electrónico de Datos: es un procedimiento informático que permite realizar transacciones entre empresas e intercambio de información en tiempo real, a partir del uso de redes de datos compartidas para la generación de valor (VAN-Value Added Network-, Red de Valor Agregado). Por medio del EDI es posible intercambiar información en tiempo real referida al estado de los inventarios, la programación de pedidos, especificaciones de productos, especificaciones de diseño, requerimientos de calidad, precios, ofertas, promociones, planes y capacidades de producción, así como la generación de facturas y reportes de ventas. Esto permite a las compañías mantener actualizando constantemente sus sistemas de información, lo cual les da una ventaja competitiva ya que les permite ser flexibles y tomar decisiones en menos tiempo dependiendo de las condiciones del mercado.

6. APS-Advanced Planning and Scheduling-. El Planeamiento y Programación Avanzada, es un sistema de soporte para las decisiones de una cadena de suministros; el cual busca la mayor eficiencia en todo el sistema, generando planes de demanda y de requerimientos de materiales basados en la disponibilidad de recursos y las limitaciones de todas las empresas que conforman la cadena de abastecimientos.

7. Software de Simulación y Optimización. Software de propósito específico que permite la resolución de modelos complejos de programación lineal (más 500 variables). Así como la simulación y planeamiento de escenarios a sistemas logísticos a gran escala (distribución de correos, manejo de aeropuertos, puertos marítimos, plataformas de distribución, entre otros).

8. Seguimiento Satelital. Con la utilización de GPS (Sitemas de Posicionamiento Global) se puede conocer la ubicación exacta de camiones, trenes y barcos (y, por lo tanto, de los pedidos que transportan) lo cual permite a la vez identificar puntos de demora, calcular tiempos; entre otros aspectos de forma que permita mejorar cada vez la cadena de abastecimiento.

En general se han expuesto diferentes aspectos que hacen parte de la gestión de sistemas de abastecimiento, el estudio específico de estos sistemas es una actividad propia del Ingeniero Industrial; la cual se complementa con el trabajo conjunto de otras disciplinas y su aplicación en el contexto colombiano es algo que está en pleno desarrollo.

Relación entre Presión vs Flujo

La Presión y el Flujo son dos varaibles de operación estrechamente relacionadas. La Presión es usada para obtener que los fluídos se muevan más rápido. También la relación se observa al apreciar que en un sistema dado al aumentar la velocidad disminuye la presión de flujo: parte de la energía de presión se convierte en energía de velocidad.

Un fluído al pasar por una restricción aumenta la velocidad y disminuye su presión respecto a un punto anterior. Después de la restricción, al ensarcharse de nuevo el área de paso la velocidad disminuye al valor que tenía antes de la restricción y la presión aumenta o se recupera al valor anterior excepto por el gasto o pérdida de presión debido a la fricción o resistencia de las superficies.

En la Figura anterior la velocidad mayor y la presión menor se presentan en el punto 2 (restricción).

Otra manera de observar la relación entre las variables Presión y Flujo es al considerar la presión de un fluído o sustancia como una fuente de energía almacenada en el recipiente que lo contiene. Por ejemplo, al aumentar la cantidad de gas a encerrar o guardar en un depósito; se aumenta la presión y por lo tanto la energía. De ahí que la presión se considera como una medida de energía disponible en la sustancia sometida a ella. (Lo mismo sucede indiferentemente que la sustancia o fluído sea un gas o un líquido).

Mientras que el fluído está almacenado o quieto, no está efectuando trabajo alguno. Recordar que el trabajo es el desplazamiento de una fuerza (peso) en un espacio (longitud).

Si el gas o el líquido presionados se dejan fluir por una boquilla a cierta velocidad, de forma que choquen (impulsen) con los álabes o aspas de una turbina; en este caso el fluído está realizando un trabajo.

El gas o líquido de un recipiente que opera a presión alta, cuando es desocupado a través de una válvula que se abre con ese fin; se mueve a gran velocidad y utilizando la energía de presión sale rápidamente del depósito. En la medida que se desocupa, la presión es menor.

Lo anterior refuerza el conocimiento o concepto del cambio de energía de presión a energía de velocidad. Al salir de una restricción, la velocidad disminuye y la presión aumenta (recupera).

Al instalar dos manómetros, uno a cada lado inmediatos a la restricción; se puede apreciar la reducción de presión, es decir, las dos lecturas o indicadores de presión son diferentes. Entre mayor sea la velocidad del fluído por la restricción mayor es la diferencia o reducción de presión.

La tasa de flujo puede ser medida (indirectamente) midiendo o determinando la diferencia de presión creada a través de un orificio.

Cuando la tasa de flujo aumenta, la diferencia de presión aumenta. Efectivamente al pasar una mayor cantidad de sustancia por una misma restricción aumenta la velocidad, mayor cantidad de energía de presión se transforma en energía de velocidad y, por lo tanto la presión inmediata después de la restricción es menor. Viceversa, a menor tasa de flujo la velocidad es menor, la energía transformada también es menor y por lo tanto la presión después del orificio es mayor.

La medición e instalación del manómetro después de la restricción debe ser inmediata a la restricción porque se debe recordar que al expansionarse la velocidad de nuevo disminuye y la presión se recupera. Si se instala lejos de la restricción la determinación de la tasa de flujo es incorrecta.

Los Principios de Gerencia Científica de Taylor

Frederick Winslow Taylor nació en 1856 en Filadelfia, Estados Unidos; e inició sus estudios de leyes en la Universidad de Harvard. Aunque no fué un estudiante brillante, logró distinguirse en su clase pagando el precio de su aplicación con una enfermedad de la vista que lo obligó a desistir de sus estudios. Con toda energía buscó una ocupación que no exigiese una lectura excesiva y en 1874 entró como aprendiz en un pequeño taller; donde llegó a maquinista y a diseñador. Atraído por el trabajo industrial, pasó a la Compañía de Acero de Midvale en calidad de simple obrero, ascendiendo en un lapso de ocho años a tomador de tiempo, maquinista, jefe de grupo, capataz, ayudante de ingeniero e ingeniero. Cuando mejoró de la vista continúo sus estudios y obtuvo un grado académico en el Instituto Stevens. Durante el transcurso de su trabajo en la empresa siderúrgica desarrolló y probó el valor de las técnicas de gerencia que el llamó "Sistemas de Tareas", al que sus asociados dieron el nombre de "Sistema Taylor" y que se generalizó después con el nombre de "Gerencia Científica".

El desarrollo de su técnica surgió cuando fué nombrado jefe de grupo y trató de aumentar la producción presionando a sus hombres, lo cual suscitó airadas protestas por parte de los trabajadores.

Aunque Taylor ganó la batalla, su experiencia fué amarga; lo cual le hizo pensar y concluir que la causa principal de los conflictos entre obreros y patrones es que el gerente, sin conocer con precisión el equivalente de un día apropiado de tarea, trata de elevar la producción a base de compulsión.

Mediante múltiples experimentos logró establecer lo que podría considerarse un día apropiado de tarea para cada fase del trabajo en la compañía y sus experimentos los aplicó a otras compañías. En pocos años logró establecer una técnica de gerencia que, aplicada concientemente, daba por resultado una efectividad mayor y más alta productividad; a la vez que conservaba las buenas relaciones con los trabajadores en forma tal que pronto llamó la atención del resto de las empresas.