UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE MONAGAS ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS SUB-COMISIÓN DE TRABAJO DE GRADO MATURÍN MONAGAS VENEZUELA

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE MONAGAS

ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

SUB-COMISIÓN DE TRABAJO DE GRADO MATURÍN / MONAGAS / VENEZUELA

DISEÑO DE PASTEURIZADOR LÁCTEO, POR PULSOS

ELÉCTRICOS DE ALTA INTENSIDAD

Proyecto de Seminario de Grado, en Modalidad Curso Especial de Grado, Área de Automatización y Control de Procesos Industriales, presentado

como requisito parcial para optar al título de Ingeniero de Sistemas.

Br. Meneses C. Niledys De Los A. C. I.: 19.746.620 Br. Ramos B. Candoris J. C. I.: 19.746.887

Tutor: Goncalves, Edgar

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DEDICATORIAS

A Dios todopoderoso, por las cosas maravillosas y hermosas que me ha brindado, por darme la fortaleza y perseverancia necesaria para ir alcanzando mis metas y mantenerme firme en ellas.

A mis padres Alicia Coronado y Gregorio Meneses, por su amor, paciencia y capacidad de sacrificio demostrados desde siempre. Son mi Orgullo, LOS AMO.

A mi Esposo Oswaldo José Palomo, por su confianza y dedicación, por su amor y compañía. TE AMO.

A mis queridas abuelas Hilda Alcalá, Agripina Alcalá y Sara Mayo

A la memoria de mi Tío José Agustín Alcalá “TIN. Como te extraño tío Grandote. Te querré por siempre.

A mis queridos hermanos Mirelys, Roigar y Ronald, para que mi logro le sirva de ejemplo para seguir adelante. Los Quiero Inmenso.

A mis sobrinos Agusmelbys Alcalá y Roiberth Meneses por ser mis amores.

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A Dios, por haberme permitido llegar hasta este punto y haberme dado salud para lograr mis objetivos, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente y haber puesto en mi camino a aquellas personas que han sido mi soporte y compañía durante todo el periodo de estudio, por su bondad y amor.

A mis padres Cándido Ramos y Doris Butto a quienes les dedico este trabajo de manera muy especial, por todo su esfuerzo y sacrificio, por brindarme comprensión, apoyo en todo momento aun en los más difíciles, por sus consejos, sus valores, por la motivación constante que me ha permitido ser una persona de bien, pero más que nada, por su amor. Los Amo mucho. A mis hermanos Candorexis, Carlos y Wister quienes fueron testigos de mi esfuerzo, dedicación y ganas de superarme durante esta etapa de mi vida y por estar siempre en los buenos y malos momentos. Esta dedicatoria es para ustedes hermanos y sé que siempre puedo contar con ustedes. Los quiero. A mis primitas hermosas María Fabiana y Diana Isabel por representar una fuente de energía cuando más la necesite. Las quiero mucho.

A mis abuelos Cándido Figueroa y Luisa Ramos, Leobardo Meneses y Josefa Butto por su amor y bendiciones, esto también es gracias a ustedes. A mis familiares, por ser el pilar fundamental en todo lo que soy, en mi educación, tanto académica, como de la vida, por su incondicional apoyo mantenido a través del tiempo.

A mi novio Ronny Rodríguez el cual ha sido un impulso en mi carrera, que con su apoyo constante y amor incondicional ha sido amigo y compañero inseparable, por sus consejos en todo momento, sobre todo en los más difíciles cuando sentía que no podía más.

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AGRADECIMIENTOS

Primeramente a DIOS, por la fortaleza, paciencia y salud brindada para llegar al final de mi carrera.

A mis padres, por darme la vida y apoyarme en todo momento, siempre dispuestos a ayudarme, por sus consejos y su amor. LOS QUIERO un mundo.

A mi Esposo por ser especial en mi vida y ser más que un guía para mí, por brindarme todo su amor y cariño, por estar pendiente en todo momento y darme su apoyo incondicional. TE AMO.

A mi compadre Víctor Salazar por su apoyo incondicional a lo largo de la carrera, por sus explicaciones y ayuda. Gracias, Gracias!

A la Universidad de Oriente por haberme dado la oportunidad de estudiar y a sus profesores, por impartirme conocimientos y guiarme en mi formación profesional.

A mis profesores, Ing. Edgar Goncalves, Ing. Jesús Chaparro e Ing. Judith Devia, por brindarme su apoyo, conocimientos y orientación a lo largo del desarrollo del Curso Especial de Grado.

A mis amigas Candoris Ramos y Prismary Marcano, por acompañarme a lo largo de la carrera, gracias por sus consejos y explicaciones. Las Quiero. Y a todas aquellas personas que de alguna u otra manera me brindaron su confianza y cariño durante mi vida universitaria.

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A mis padres Cándido Ramos y Doris Butto por los ejemplos de perseverancia y constancia que los caracterizan y que me han infundado siempre, por el valor mostrado para salir adelante y por su amor.

A mis amigos y compañeros de estudios, Niledys Meneses, Prismary Marcano, Ramón Carmona, Elimar Alejandro, Gabriel Parra, María Hernández, Nimrod Holguín, por la simple razón de que gracias a ellos logre sacar adelante mi carrera, ellos me brindaron cariño, confianza, apoyo incondicional a lo largo de esta trayectoria, lo hicieron de diferentes maneras. Los considero parte fundamental de mi vida espero que ellos se sientan orgullosos.

A mis profesores del Curso Especial de Grado, Ing. Edgar Goncalves, Ing. Jesús Chaparro y a la Ing. Judith Devia por su apoyo, motivación y colaboración para la culminación de esta tesis. Por el tiempo dedicado a nuestra formación profesional.

Al Ing. Víctor Salazar por el apoyo ofrecido para la realización de este trabajo y por el tiempo compartido.

Por último y no menos importante a mis compañeros del Curso Especial de Grado, porque de alguna u otra manera nos apoyamos durante este recorrido, en especial a mi amigas Prismary Marcano y Niledys Meneses por su sincera e incondicional amistad y por el conocimiento aportado.

A todos Gracias.

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE MONAGAS

ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

SUB-COMISIÓN DE TRABAJO DE GRADO MATURÍN / MONAGAS / VENEZUELA

DISEÑO DE PASTEURIZADOR LÁCTEO, POR PULSOS ELÉCTRICOS DE ALTA INTENSIDAD

Autoras: Niledys De Los Ángeles Meneses Coronado. C.I: V-19.746.620 Candoris Jose Ramos Butto. C.I: V-19.746.887 Tutor Académico: Ing. Edgar Goncalves

RESUMEN

El objetivo de esta investigación fue el diseño de un pasteurizador lácteo, por pulsos eléctricos de alta intensidad, para el tratamiento no térmico y preservación de las propiedades organolépticas de la leche, como nuevas tecnologías para la conservación de alimentos, con el propósito de crear tecnologías de innovación en la industria láctea venezolana. La implementación de este pasteurizador lácteo, permitirá a las industrias venezolanas, facilidad para la ejecución de los procesos de pasteurización y así obtener resultados efectivos, bajo el punto de vista microbiológico, sin alterar el equilibrio de los elementos químicos y el estado físico de la leche. También se busca la posibilidad de agilizar y automatizar los procesos, otorgar facilidades al personal y optimizar el desempeño, obtener reducción de costos; puesto que se racionaliza el trabajo, reducción en los tiempos de procesamiento del líquido, tener disponibilidad inmediata del líquido pasteurizado, lo que permite alcanzar las perspectivas requeridas a través de la integración efectiva a la solución de los problemas y conseguir mejoras en la producción láctea. El sistema propuesto tendrá un dispositivo que realizara la emisión/recepción de señales provenientes de los elementos primarios de medida y los elementos finales de control y así poder ejecutar acciones de control para las que fue programado. Este estará conformado por un panel de control, que permitirá al operador usuario interactuar con el sistema, además contiene una pantalla en la cual se mostrarán los datos del proceso en tiempo real.

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xi ÍNDICE

DEDICATORIAS ... vi

RESUMEN ... x

ÍNDICE DE CUADROS ... xiv

ÍNDICE DE FIGURAS ... xvi

INTRODUCCIÓN ... 1

ETAPA I ... 3

EL PROBLEMA Y SUS GENERALIDADES ... 3

1.1. Planteamiento y delimitación del problema ... 3

1.2. Objetivos ... 6

1.2.1. Objetivo General ... 6

1.2.2. Objetivos Específicos ... 6

1.3. Justificación e importancia de la investigación ... 6

1.4. Alcance de la Investigación ... 10

1.5 Limitaciones de la Investigación ... 11

ETAPA II ... 12

ASPECTOS TEÓRICOS ... 12

2.1. Antecedentes de la Investigación ... 12

2.2. Bases teóricas ... 15

2.3. Bases legales ... 34

2.4. Definición de términos ... 38

ETAPA III ... 44

ASPECTOS METODOLÓGICOS ... 44

3.1. Tipo de Investigación ... 44

3.2. Nivel de Investigación ... 44

3.3 Diseño de la investigación ... 45

3.4. Técnica e instrumentos de Recolección de Datos ... 46

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3.6. Diseño Operativo ... 47

3.8. Operacionalización de variables ... 52

ETAPA IV ... 53

RESULTADOS ... 53

4.1 FASE I: VISUALIZAR ... 53

4.1.1 Buscar información sobre automatización y Control de procesos y del sector lácteo venezolano. ... 53

4.1.2. Identificar los procesos de pasteurización usados en el sector lácteo. 54 4.1.3 Realizar entrevistas no estructuradas a personal especializado, para recibir orientación del tema bajo estudio. ... 55

4.1.4 Examinar e indagar en tesis relacionadas al tratamiento de alimentos mediante pulsos eléctricos. ... 55

4.2 FASE II: CONCEPTUALIZACIÓN ... 56

4.2.1 Realizar el Modelo conceptual actual ... 56

4.2.2 Analizar los requerimientos del sistema pasteurizador lácteo PEAI ... 57

4.3 FASE III: DEFINIR ... 60

4.3.1 Bosquejar el diseño pasteurizador. ... 60

4.3.2 Definir características físicas del pasteurizador lácteo. ... 61

4.3.3 Escoger la tecnología que se ajuste a las necesidades del proyecto. ... 75

4.3.4 Realizar el modelo propuesto. ... 76

4.3.5 Revisar programas de simulación, para escoger el que mejor se adapte al proyecto. ... 76

4.3.6 Realizar diseño preliminar del sistema pasteurizador. ... 77

4.3.7 Aplicar los programas de simulación ... 81

4.3.8 Realizar los diagramas que ejemplifiquen el sistema del diseño pasteurizador. ... 87

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ETAPA V ... 118

SOLUCIÓN PROPUESTA ... 118

5.1. Análisis de la situación actual ... 118

5.2. Fundamentos Técnicos de la Propuesta ... 120

5.3. Fundamentos Estratégicos de la Propuesta ... 122

5.4. Descripción General del Modelo/Diseño ... 125

5.5. Aspectos Estructurales a considerar en el Modelo/Diseño ... 128

5.6. Requerimientos Tecnológicos utilización para el Modelo/Diseño ... 129

5.7. Análisis Costo-beneficio de la Propuesta ... 129

5.8. Beneficios de implementación del Modelo/Diseño... 136

5.9. Estrategia de Implementación del Modelo/Diseño ... 137

CONCLUSIONES ... 139

RECOMENDACIONES ... 141

REFERENCIAS ... 142

ANEXOS ... 147

Anexo 01: Glosario ... 148

Anexo 02: Estados Productores de Leche en Venezuela ... 152

Anexo 03. Placa ... 153

Anexo 04. Simulación del proceso en Proteus ... 154

Anexo 05. Simulación 3D en SketchUp. ... 157

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ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 01: Composición de la leche de diferentes especies (por cada 100

gramos) ... 16

Cuadro 02: Concentraciones minerales y vitamínicas en la leche (mg/100ml) ... 19

Cuadro 03: Símbolos utilizados en los diagramas de flujo ... 24

Cuadro 04: Cuadro operativo ... 50

Cuadro 05: Operacionalización de Variables ... 52

Cuadro 06. Comparación de PIC’s ... 64

Cuadro 07. Ponderación de los sensores de temperatura ... 70

Cuadro 08. Tipos de Sensores de temperatura ... 71

Cuadro 09. Tipos de sistemas ozonizadores ... 72

Cuadro 11: Detalles del Caso de Uso: Ingresar al Sistema-Autenticar Usuario ... 91

Cuadro 12: Detalles del Caso de Uso: Monitor de Perfil (Visualizar) ... 93

Cuadro 13: Detalles del Caso de Uso: Monitor de Perfil (Configurar) ... 95

Cuadro 14: Detalles del Caso de Uso: Monitor de Perfil (Visualizar Proceso) ... 97

Cuadro 15: Detalles del Caso de Uso: Registrar Usuario ... 97

Cuadro 16: Detalles del Caso de Uso: Administrar Monitor de Perfil (Consultar) ... 100

Cuadro 17: Detalles del Caso de Uso: Administrar Monitor de Perfil (Imprimir) ... 101

Cuadro 18: Detalles del Caso de Uso: administrar Usuarios (Consultar) ... 103

Cuadro 19: Detalles del Caso de Uso: Administrar Usuarios (Modificar) .... 104

Cuadro 20: Detalles del Caso de Uso: Administrar Usuarios (Cambiar contraseña) ... 105

Cuadro 21: Detalles del Caso de Uso: Administrar Usuarios (Eliminar) ... 106

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Cuadro 23. Costos de personal ... 130

Cuadro 24. Costo de materiales ... 131

Cuadro 25. Comparación del sistema tradicional vs sistema PLPEAI ... 135

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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 01: La lactosa. ... 17

Figura 02: Estructura de las proteínas. ... 18

Figura 03: Estructura de los triglicéridos. ... 18

Figura 04. Estructura de los Sistemas de Supervisión y Control. ... 33

Figura 05. Modelado conceptual actual. ... 57

Figura 06: Bosquejo del Pasteurizador Lácteo PEAI. ... 61

Figura 07. PIC 16F877A. ... 65

Figura 08. Placa del sistema PLPEAI. ... 66

Figura 09: Arquitectura del diseño. ... 66

Figura 10. Pantalla LCD 16x2. ... 67

Figura 11. Pantalla LCD 16x2 del sistema. ... 68

Figura 12: Pulsador para iniciar proceso. ... 68

Figura 13: Pulsador para reiniciar proceso. ... 69

Figura 14: Diodo LED azul. ... 69

Figura 15: Diodo LED rojo. ... 69

Figura 16: Sensor de temperatura LM35. ... 71

Figura 17. Sistema ozonizador EPDM. ... 73

Figura 19: Pasteurizador Lácteo PEAI (Inicio). ... 77

Figura 20: Pasteurizador Lácteo PEAI (Llenando tanque 1). ... 78

Figura 21: Pasteurizador Lácteo PEAI (tanque 1 lleno). ... 78

Figura 22: Pasteurizador Lácteo PEAI (Batiendo ... 79

Figura 23: Pasteurizador Lácteo PEAI (Descarga de pulsos). ... 79

Figura 24: Pasteurizador Lácteo PEAI (Tanque 2 lleno). ... 80

Figura 25: Pasteurizador Lácteo PEAI (Fin de proceso). ... 80

Figura 26: Simulación flowCode del Pasteurizador lácteo. ... 82

Figura 27: Simulación flowCode del Pasteurizador lácteo (Batiendo). ... 82

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Figura 30: Simulación PIC Proteus del Pasteurizador lácteo. ... 84

Figura 31: Simulación Proteus Motor y tanques del Pasteurizador lácteo. ... 84

Figura 32: Diagrama de Pines de PIC. ... 85

Figura 33: Simulación Proteus sensor de temperatura. ... 85

Figura 34. Angulo izquierdo del Pasteurizador lácteo PEAI 3D. ... 86

Figura 35. Angulo Derecho del Pasteurizador lácteo PEAI 3D. ... 86

Figura 36. Vista general del Pasteurizador lácteo PEAI 3D. ... 87

Figura 37: Rol de usuario ... 88

Figura 38: Caso de uso de Sistema. Caso de uso general. ... 89

Figura 39: Diagrama de Clases General del Sistema. ... 90

Figura 40: Caso de uso de Sistema. (Ingresar al Sistema-Autenticar Usuario). ... 90

Figura 41: Diagrama de Secuencia (Ingresar al Sistema-Autenticar Usuario). ... 91

Figura 42: Diagrama de Clases (Ingresar al Sistema-Autenticar Usuario) .... 92

Figura 43: Caso de uso de Sistema. Monitor de Perfil (Visualizar y Configurar). ... 92

Figura 44: Caso de uso de Sistema. Monitor de Perfil (Visualizar) ... 93

Figura 45: Diagrama de Clases Monitor de Perfil (Visualizar) ... 94

Figura 46: Caso de uso de Sistema. Monitor de Perfil (Configurar) ... 94

Figura 47: Diagrama de Clases Monitor de Perfil (Configurar) ... 95

Figura 48: Diagrama de secuencia Monitor de Perfil (Configurar) ... 96

Figura 49: Caso de uso de Sistema. Monitor de Proceso (Visualizar Proceso) ... 96

Figura 50: Caso de uso de Sistema. Registrar usuario ... 97

Figura 51: Diagrama de secuencia registrar usuario. ... 98

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Figura 53: Caso de uso de Sistema. Administración y Reportes Generales

(Administrar Monitor de Perfil) ... 99

Figura 54: Caso de uso de Sistema. Administrar Monitor de Perfil (Consultar) ... 99

Figura 55: Caso de uso de Sistema. Administrar Monitor de Perfil (Imprimir) ... 100

Figura 56: Diagrama de secuencia : Administrar Monitor de Perfil (Imprimir) ... 101

Figura 57: Diagrama de Clases, Administrar Monitor de Perfil (Imprimir) ... 102

Figura 58: Caso de uso de Sistema. Administración y Reportes Generales (Administrar Usuarios) ... 102

Figura 59: Caso de uso de Sistema. Administrar Usuarios (Consultar) ... 103

Figura 60: Caso de uso de Sistema. Administrar Usuarios (Modificar) ... 104

Figura 61: Administrar Usuarios (Cambiar contraseña) ... 105

Figura 62: Administrar Usuarios (Eliminar) ... 106

Figura 63: Administrar Usuarios (Eliminar) ... 107

Figura 64: Diagrama de Secuencia Administrar Usuarios (Eliminar) ... 107

Figura 65: Diagrama de Secuencia Administrar Usuarios (Imprimir) ... 108

Figura 66: Interfaz principal del sistema ... 110

Figura 67: Validación de acceso a usuario existente ... 110

Figura 68: Negación de acceso de usuario por error de usuario y contraseña o por no existir datos registrado en base de datos del sistema. ... 111

Figura 69: Interfaz principal interna. ... 111

Figura 70: Interfaz Monitor de Perfil ... 112

Figura 71: Interfaz monitor de proceso ... 114

Figura 72: Interfaz de registro de nuevos usuarios ... 114

Figura 73: Interfaz de administrar usuarios ... 115

Figura 74: Interfaz Administrar Monitor de Perfil ... 116

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Figura 76: Interfaz de respaldo de base de datos del sistema ... 117

Figura 77. Pasteurizador PEAI. ... 124

Figura 78. Proceso de pasteurización no térmica. ... 124

Figura 79: Flujo de Pasteurización. ... 126

Figura 80. Ganancia parcial. ... 133

Figura 81. Ganancia total. ... 134

Figura 82: Estados productores de leche en Venezuela ... 152

Figura 83. Placa del sistema PLPEAI. ... 153

Figura 84. Placa del sistema PLPEAI parte inferior. ... 153

Figura 85. Placa del sistema PLPEAI parte superior. ... 153

Figura 86. LCD del PLPEAI. ... 154

Figura 87. LED indicando procesos. ... 154

Figura 88. Motor tanque 2. ... 154

Figura 89. Motor tanque 1. ... 155

Figura 90. Sensor de Nivel tanque 1. ... 155

Figura 91. Sensor de Nivel tanque 2. ... 155

Figura 92. Reinicio del proceso... 156

Figura 93. Industria láctea. ... 157

Figura 94. Cisterna con materia prima (Leche cruda). ... 157

Figura 95. Control del proceso. ... 157

Figura 96. Automatización del proceso. ... 158

Figura 97. Sistema giratorio y sistema ozonizador. ... 158

Figura 98. Vista del proceso dentro de la industria. ... 158

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INTRODUCCIÓN

Si las industrias, empresas, instituciones y dependencias quieren ser competitivos; lograr la satisfacción de sus clientes y posicionarse arriba de la competencia, es importante crear sistemas innovadores que permitan promocionar el que hacer de cada industria. La implantación y uso de estos sistemas constituyen un campo esencial de estudio en las distintas áreas de cada empresa. Son estos los sistemas que logran la automatización de procesos operativos dentro de las organizaciones. La innovación tecnológica en la industria alimentaria ha proporcionado las herramientas necesarias para satisfacer las demandas del consumidor de alimentos seguros desde el punto de vista microbiológico, con una elevada calidad y disponibilidad nutricional.

Actualmente existe en el mercado una gran diversidad de tipos de leche, en base a los tratamientos tecnológicos que hayan sufrido, así, tendremos leche pasteurizada de vida corta y necesitada de refrigeración; esterilizada que pude ser almacenada durante meses sin necesidad de refrigeración; leche entera, semidesnatada y desnatada en función del porcentaje de grasa que tenga; homogenizada para romper los glóbulos grasos de gran tamaño y facilitar su proceso de digestión; condensada mediante la adición de sacarosa y finalmente en polvo, totalmente deshidratada.

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La principal línea de investigación de este proyecto es el estudio de tecnologías no térmicas mediante pulsos eléctricos de alta intensidad (PEAI), para garantizar las óptimas condiciones de la leche para su consumo. Por lo expuesto anteriormente, la siguiente investigación está estructurada de la siguiente manera:

Etapa I: Se plantea y formula el problema, así como también los objetivos, justificación, importancia, alcances y limitaciones de la investigación.

Posteriormente en la etapa II: Se presenta en forma detallada la recopilación de información que sustenta el trabajo de investigación, es decir, los antecedentes, el marco referencial, los tópicos teóricos y legales que sirven de base para la investigación y la definición de términos.

De igual forma, en la etapa III: Se describe el marco metodológico a seguir para lograr el desarrollo de la siguiente investigación; es decir, tipo, nivel y diseño de la investigación, población y muestra, técnicas e instrumentos de la recolección de datos, técnicas de análisis de datos, el diseño operativo y la Operacionalización de variables.

Seguidamente en la etapa IV: Se presenta los resultados obtenidos de la investigación.

En la etapa V: Se plantea la solución propuesta, realizando un análisis de la situación actual, describiendo fundamentos técnicos, fundamentos estratégicos, presentando también descripción general, aspectos estructurales, requerimientos tecnológicos, análisis costo-beneficio, beneficios y estrategias de Implementación del Modelo/Diseño.

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3 ETAPA I

EL PROBLEMA Y SUS GENERALIDADES 1.1. Planteamiento y delimitación del problema

En la actualidad las condiciones de competencia y el avance vertiginoso de la información es una etapa de gran particularidad del desarrollo industrial y tecnológico llamada “globalización”, pone de manifiesto la importancia del cambio, innovación, trasformación, evolución, metamorfosis e invención tecnológica, por su importante contribución en el aporte evidente del incremento de la productividad, el mejoramiento de la calidad, la disponibilidad, seguridad de los procesos, métodos o hábitos de trabajo, y en general, también al crecimiento económico de los países.

La evolución de las nuevas tecnologías de información y producción, sobre todo la manera de llevar a cabo los procesos y los conocimientos dentro de una industria, la forma de aprovecharlos para una más rápida, efectiva y sobresaliente toma de decisiones que ayude a maximizar los procesos productivos, esto ha incentivado a las organizaciones industriales a formar y a tomar parte de este contexto conexo a las tecnologías.

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Dicho esto, la leche es un producto biológico obtenido de animales y por lo tanto, tiene altas probabilidades de contaminación ya que al salir de la glándula mamaria éste producto entra en contacto con microorganismos, por tal razón resulta de vital importancia la implementación de un proceso de pasteurización adecuado, en caso contrario la leche mal pasteurizada implicaría riesgos para la salud del consumidor, debido a que el producto en estas condiciones puede estar contaminado. En caso de poseer una alta contaminación generada por la mala manipulación, exposición al medio ambiente por mucho tiempo o por provenir de animales enfermos, la leche por su grado de contaminación puede producir enfermedades tales como tuberculosis, brucelosis y listeriosis u otras enfermedades especialmente gastrointestinales.

Es así, como siendo Venezuela un país en vías de desarrollo y por tanto en constante crecimiento económico, social e industrial, actualmente no cuenta con sistemas de pasteurización no térmicas que agilicen los procesos de producción de leche en el país, siendo la leche el alimento más completo que la naturaleza nos ofrece, por proveer nutrientes fundamentales para el crecimiento, hasta el punto de constituir el único alimento que consumimos durante una etapa prolongada de nuestra vida. La composición de este vital alimento depende de muchos factores que tiene que ver con las prácticas de producción, manejo, cría, alimentación y clima.

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creciente interés hacia los PEF, debido, probablemente, a un mayor perfeccionamiento de la tecnología y, sobre todo, al auge de los alimentos mínimamente procesados.

Con la realización del diseño, pasteurizador lácteo por pulsos eléctricos de alta intensidad, para el tratamiento no térmico y preservación de las propiedades organolépticas de la leche, como nuevas tecnologías para la conservación de alimentos se busca lograr alta productividad en las industrias de alimentos lácteos; el cual está orientado a las tecnologías de innovación. Como factor innovador el pasteurizador por pulsos eléctricos disminuirá la presencia permanente de los operarios durante el proceso de pasteurización evitando con esto que la leche luego de ser pasteurizada pueda contaminarse por estornudos, tos, caída de gotas de agua contaminada, impidiendo peligros y riesgos para el consumidor.

Este técnica, debe su importancia a la capacidad de estabilizar alimentos sin variar la calidad original, hay que tener en cuenta que los procesos térmicos son muy eficaces para la conservación de los alimentos y muy utilizados en la industria alimentaria para la inactivación enzimática y microbiológica, pero suelen tener efectos negativos, como la alteración de las propiedades organolépticas y la pérdida de nutrientes termolábiles de los alimentos. Según lo establece Santamaría, M. (2010).

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6 1.2. Objetivos

1.2.1. Objetivo General

Diseñar un Pasteurizador lácteo, por pulsos eléctricos de alta intensidad, para el tratamiento no térmico y preservación de las propiedades organolépticas de la leche, como nuevas tecnologías para la conservación de alimentos en la industria de producción venezolana.

1.2.2. Objetivos Específicos

1. Estudiar la situación actual en el sector lácteo venezolano que permita la identificación de necesidades, para la visualización de posibles requerimientos.

2. Determinar los requerimientos necesarios para la elaboración de los diagramas e instrumentos a utilizar en el proceso de pasteurización no térmica, como soluciones ideales integradas en herramientas tecnológicas. 3. Diseñar el pasteurizador lácteo PEAI, que cumpla con los requerimientos establecidos como mejora en los procesos dentro de la industria láctea venezolana.

1.3. Justificación e importancia de la investigación

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estrategias de desarrollo que permitan efectivamente construir y sostener ventajas competitivas en todos los sectores productivos.

En la actualidad la tecnología se ha llevado a distintos ámbitos de la industria, como en el área alimenticia, buscando mayor productividad y mejora en la calidad de los alimentos ya que existe una creciente demanda del consumidor de alimentos mínimamente procesados, está impulsando el desarrollo de nuevos métodos de conservación. La aplicación de pulsos eléctricos de alto voltaje es una de estas, ya que proporcionan productos de muy alta calidad organoléptica, elevado valor nutritivo y siempre seguro desde el punto de vista de la salud e higiene.

La aparición de productos mínimamente procesados está asociada a cambios en los hábitos de consumo, son productos que presentan un valor añadido y una alta calidad nutritiva y sensorial, que generalmente se consumen crudos o con un tratamiento térmico suave principalmente en los alimentos líquidos como la leche, que es uno de los alimentos más importantes y consumido por las personas.

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Con base a ello se consideraron diferentes perspectivas que de alguna manera u otra definen la importancia del diseño del equipo que se plantea. Se utilizará la metodología para el desarrollo de Sistemas de Supervisión y Control de Procesos Industriales, que permitirá el desarrollo de la investigación, apoyando la puntualización del conocimiento de la situación actual en el sector lácteo venezolano; de igual forma, posteriormente identificadas las necesidades y factores problemáticos y determinados los requerimientos necesarios para la realización del modelado y simulación del pasteurizador, se implementarán herramientas auxiliares como: Power Point, Flowcode 5.1, Proteus 8.1, para complementar y realizar el diseño del equipo.

Con la construcción de esta solución tecnológica se busca el desarrollo sostenible del sector lácteo venezolano, aportando soluciones que facilitan a sus gerentes y dueños una evolución tecnológica, sosteniendo una respuesta de solución concreta y sólida, con una visión de futuro a medio-largo plazo.

Por este motivo, resulta imprescindible conocer el efecto de las distintas tecnologías de conservación de alimentos líquidos , como lo es la pasteurización láctea por pulsos eléctricos de alta intensidad, entonces con la creación del pasteurizador se garantiza la calidad del alimento, en este caso o para efectos de este estudio la leche; con este sistema de pasteurización no térmica de alimentos líquidos, la higiene de estos se certifica totalmente pues comprende a todas las condiciones y medidas necesarias para asegurar la inactividad y la aptitud de los alimentos en todas las fases de la cadena alimentaria, entendiendo por ésta a la producción primaria, elaboración, almacenamiento y distribución hasta el consumo final.

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venezolano, haciéndose visible esto al momento de utilizar el equipo pasteurizador lácteo diseñado. También se busca la posibilidad de agilizar y automatizar los procesos, mejorar los resultados de estos, otorgar facilidades al personal y optimizar el desempeño de las industrias lácteas. Asegurar una mejora en la calidad del trabajo del operador y en el desarrollo de los procesos, obtener reducción de costos; puesto que se racionaliza el trabajo, reducción en los tiempos de procesamiento del líquido, tener disponibilidad inmediata del líquido pasteurizado, incremento en la eficiencia de los procesos, lo que permite alcanzar las perspectivas requeridas a través de la integración efectiva a la solución de los problemas y conseguir mejoras en la producción láctea.

El pasteurizador permitirá que las industrias lácteas tengan un mejor control de producción, reducción costo horas hombres, seguridad y calidad organoléptica de líquido pasteurizado, así como las restricción de tareas específicas a los operarios con base a su función. Al mismo tiempo proporcionará leche pasteurizada de mejor calidad y en menor tiempo. Se puede automatizar tareas repetitivas realizadas por los usuarios, lo que incrementa la productividad, reduce en gran medida los errores que se cometían al realizar la pasteurización tradicional, de forma prácticamente manual. Este equipo sustenta los cambios necesarios en esta etapa clave de expansión global.

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gráficos, diseño de tablas, con el propósito de concluir con la elaboración de la propuesta.

1.4. Alcance de la Investigación

El alcance de este proyecto de investigación estará enmarcado en el diseño de un pasteurizador lácteo por pulsos eléctricos de alta intensidad, el cual estará delimitado exclusivamente a las funciones que realizara y a los dispositivos y componentes que lo integraran, haciendo una descripción detallada de estos; esta investigación abarcara a las empresas dedicadas al procesamiento de leche pasteurizada en el sector lácteo venezolano.

Se desarrollara una interfaz de la parte de control para tomar lectura de forma permanente y realizar estudio de la temperatura en los tanques, los pulsos eléctricos que desplegara el sistema ozonizador y tiempo del proceso de pasteurización no térmica que se manejan. Así mismo dar una mayor comodidad al operador, reduciendo las actividades de control durante el proceso de pasteurización y automatizar el procesado de leche pasteurizada para el consumo.

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11 1.5 Limitaciones de la Investigación

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12 ETAPA II

ASPECTOS TEÓRICOS

En esta etapa se presentan los conocimientos actuales sobre el tema tratado en la investigación, se desarrolla lo referente a la fundamentación teórica que sustenta tal investigación para ello se conciben los antecedentes, las bases teóricas, bases legales y la definición de términos.

2.1. Antecedentes de la Investigación

Para esta investigación se tomaron en cuenta las siguientes fuentes bibliográficas con la finalidad de intercambiar ideas y lograr de esta manera una conclusión sobre la pasteurización por pulsos eléctricos. En tal sentido, en la misma se expone y recopila el grupo de estudios que sirven como fundamento para explicar los aspectos teóricos e interpretar sus resultados, encontrando que dichos estudios realizados guardan relación con la presente investigación.

Barrera, J (2012). Determinación de Vida Útil de la Leche Cruda, Envasada y Después Pasteurizada (LTLT) vs. Leches Pasteurizadas y Envasadas por Procedimientos Tradicionales, Valdivia – Chile, Trabajo de Grado presentado a la Universidad Austral de Chile, Escuela de Ingeniería en Alimentos, para optar al título de Ingeniero de Alimentos. La leche es uno de los alimentos más completos de la naturaleza y su importancia radica en su elevado valor nutritivo siendo rica en proteínas, minerales, grasa, lactosa, vitaminas y su alta digestibilidad.

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13

La finalidad de este trabajo consistió en determinar la vida útil de leches pasteurizadas en los intervalos de 0, 3, 7, 15 y 30 días, mediante tres métodos de procesamiento distintos: leche envasada en bolsas plásticas (1/2 litro) pasteurizada en Baño María a 64 °C por 20 minutos (tratamiento A); y leches pasteurizadas y envasadas por procedimientos tradicionales, proceso LTLT a 64 °C por 20 minutos (tratamiento B) y HTST tratada a 75 °C por 15 segundos (tratamiento C). Los análisis realizados fueron mesófilos aerobios, coliformes, psicotrópicos, pH, acidez titulable y evaluación sensorial.

Este documento aportó información relevante para la realización de nuestro proyecto, pues explica claramente el proceso de pasteurización tradicional que nos sirvió para comparar con el proceso no térmico y también se tomó información para la definición de términos.

Calles, M y Jamaleddin, H (2010). Adecuación del Sistema de tratamiento de agua residual de la planta procesadora de leche Upaca en el Municipio Maracaibo, para optar al título de Ingeniero Químico. Se diseñó un plan para adecuar el sistema de tratamiento de agua residual de la planta procesadora de leche Unión Productores Agropecuarios C.A., Municipio Maracaibo, identificando las áreas del proceso que están generando que los efluentes salgan fuera de especificaciones y proponer cambios o mejoras para evitar dichas pérdidas. Para llevar a cabo este estudio, se procedió a determinar el proceso operativo estableciendo los valores óptimos de las variables operacionales, finalmente se evaluaron las variables operaciones actuales, determinando así las causas que afectan la operación y como resultado se propuso un plan de acción para adecuar el sistema de tratamiento de agua residual.

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obtuvo que la planta cuenta con unidades capacitadas para cumplir con los parámetros establecidos por el decreto 883, siendo estos suficientes para manejar caudales de agua residual muchos mayores a los que actualmente procesan. De los análisis realizados se proponen una serie de recomendaciones, entre ellas las de reinstalar el tanque sedimentador, el sistema de control (nivel automático) y poner a funcionar el tanque de receptor de lodo para evitar que el efluente salga fuera de especificaciones.

Esta información fue de gran ayuda en el desarrollo de nuestra investigación, se tomaron datos teóricos para complementar el avance del proyecto.

Vinza, A (2011). Estudio de factibilidad para el diseño de una planta procesadora de lácteos en la ciudad de chambo, provincia de Chimborazo. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Rio Bamba, Ecuador, para optar al título de Ingeniero Industrial. En los últimos años, el avance y desarrollo de la ciencia y tecnología, ha proporcionado múltiples beneficios al desarrollo de la agricultura, la ganadería y la industria; en el área de los lácteos se han desarrollado varias técnicas para el procesamiento de la leche cruda, generando mayor garantía de calidad, nutrición y salud para los consumidores, quienes podrán elegir entre las diferentes marcas existentes en el mercado.

La calidad de un producto debe ser establecida en función de la elaboración, siendo importante la implementación de sistemas de gestión de calidad de producción en toda la cadena para cumplir con: métodos de tecnología de punta, procesos organizados de elaboración y capacidad técnica humana bien entrenada.

(34)

15

que nos orientaron al desarrollo del proyecto como nuevas tendencias tecnológicas.

2.2. Bases teóricas

El uso de las nuevas tecnologías por parte de las organizaciones, no solo requiere de conocimientos y referencias acerca de las distintas posibilidades de acceder, sino también de las facilidades de uso y aprovechamiento de las mismas. En este sentido, a partir de esta sección se describe el basamento teórico que sustenta la presente investigación, pues las bases teóricas tienen la finalidad de establecer las pautas específicas hacia donde se dirigirá tal investigación, de forma tal que se puedan definir con precisión las variables del estudio.

La leche

Se define como un producto íntegro, no adulterado ni alterado y sin calostro, procedente del ordeño íntegro, higiénico, regular, completo e ininterrumpido de las hembras mamíferas domésticas sanas y bien alimentadas. La leche es un producto nutritivo complejo que posee más de 100 substancias que se encuentran ya sea en solución, suspensión o emulsión en agua. Desde el punto de vista físico-químico, la leche se considera una emulsión del tipo grasa en agua, donde los glóbulos grasos se disponen en el seno de un líquido acuoso.

[Documento en línea] Disponible: http://www.sabrosia.com/2013/02/la-leche-de-vaca-origen-y-composicion/

Composición de la leche y Valor Nutritivo

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La grasa y las vitaminas solubles en grasa: en la leche se encuentran en forma de emulsión; esto es una suspensión de pequeños glóbulos líquidos que no se mezclan con el agua de la leche.

La lactosa (azúcar de la leche): algunas proteínas (proteínas séricas), sales minerales y otras sustancias son solubles; esto significa que se encuentran totalmente disueltas en el agua de la leche. Las micelas de caseína y los glóbulos grasos le dan a la leche la mayoría de sus características físicas, además le dan el sabor y olor a los productos lácteos tales como mantequilla, queso, yogurt, etc. Ver cuadro 01.

Cuadro 01: Composición de la leche de diferentes especies (por cada 100 gramos)

Nutriente Vaca Búfalo Humano

Agua, g 88,0 84,0 87,5

Energía, kcal 61,0 97,0 70,0

Proteína, gr. 3,2 3,7 1,0

Grasa, gr. 3,4 6,9 4,4

Lactosa, gr. 4,7 5,2 6,9

Minerales, gr. 0,72 0,79 0,20

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17 Leche como alimento humano

Agua: El valor nutricional de la leche como un todo es mayor que el valor individual de los nutrientes que la componen debido a su balance nutricional único. La cantidad de agua en la leche refleja ese balance. En todos los animales, el agua es el nutriente requerido en mayor cantidad y la leche suministra una gran cantidad de agua, conteniendo aproximadamente 90% de la misma. La cantidad de agua en la leche es regulada por la lactosa que se sintetiza en las células secretoras de la glándula mamaria. El agua que va en la leche es transportada a la glándula mamaria por la corriente circulatoria.

Hidratos de carbono: El principal hidrato de carbono en la leche es la lactosa. A pesar de que es un azúcar, la lactosa no se percibe por el sabor dulce. La concentración de lactosa en la leche es relativamente constante y promedia alrededor de 5% (4.8%-5.2%). A diferencia de la concentración de grasa en la leche, la concentración de lactosa es similar en todas las razas lecheras y no puede alterarse fácilmente con prácticas de alimentación. Ver figura 01.

Figura 01: La lactosa.

Fuente: http://www.agrobit.com/Info_tecnica/Ganaderia/prod_lechera/GA000002pr.htm

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Posteriormente, la conformación espacial de la proteína le otorga su función específica. Ver Figura 02.

Figura 02: Estructura de las proteínas.

Fuente: http://www.agrobit.com/Info_tecnica/Ganaderia/prod_lechera/GA000002pr.htm

La concentración de proteína en la leche varía de 3.0 a 4.0% (30-40 gramos por litro). El porcentaje varía con la raza de la vaca y en relación con la cantidad de grasa en la leche. Existe una estrecha relación entre la cantidad de grasa y la cantidad de proteína en la leche-cuanto mayor es la cantidad de grasa, mayor es la cantidad de proteína. Ver figura 03.

Figura 03: Estructura de los triglicéridos.

Fuente: http://www.agrobit.com/Info_tecnica/Ganaderia/prod_lechera/GA000002pr.htm

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Minerales y vitaminas en la leche. Ver cuadro 02.

Cuadro 02: Concentraciones minerales y vitamínicas en la leche (mg/100ml)

MINERALES Mg/100 ml VITAMINAS ug/100 ml1

Potasio 138 A 30,0

Calcio 125 D 0,06

Cloro 103 E 88,0

Fósforo 96 K 17,0

Sodio 8 B1 37,0

Azufre 3 B2 180,0

Magnesio 12 B6 46,0

Minerales trazas2 <0,1 B12 0,42

La leche es una fuente excelente para la mayoría de los minerales requeridos para el crecimiento del lactante. La digestibilidad del calcio y fósforo es generalmente alta, en parte debido a que se encuentran en asociación con la caseína de la leche. Como resultado, la leche es la mejor fuente de calcio para el crecimiento del esqueleto del lactante y el mantenimiento de la integridad de los huesos en el adulto. Otro mineral de interés en la leche es el hierro. [Documento en línea] Disponible:

http://www.agrobit.com/Info_tecnica/Ganaderia/prod_lechera/GA000002pr.ht

Tipos de pasteurización

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De acuerdo a CASP Y ABRIL (1999), se puede elegir entre dos grandes sistemas de pasteurización.

1. Baja temperatura en un tiempo largo (LTLT: low temperatura-long time): para este caso, sería mantener el producto a 63º C durante 30 minutos, de forma que se consiga destruir el bacilo tuberculoso sin que la temperatura empleada afecte las proteínas.

2. Alta temperatura durante un tiempo corto (HTST: high temperatura-short time): que en caso de la leche consistiría en un calentamiento a 72-75º C durante 15-20 segundos.

Factores que afectan la vida útil de la leche pasteurizada

La vida útil de la leche pasteurizada depende de factores tales como: calidad microbiológica de la leche cruda (BARBANO et al., 2006), condiciones precisas de procesamiento, contaminación post - pasteurización y temperatura de refrigeración (ROGINSKI, 2005; ALAIS 1985). Debido a que la leche pasteurizada no es una leche estéril, el enfriamiento debe realizarse inmediatamente después de la pasteurización, este factor evita la multiplicación de bacterias sobrevivientes, ya que la temperatura de almacenamiento es altamente dependiente del tiempo de generación de los microorganismos (POTTER, 1999).

Pulsos Eléctricos de Alta Intensidad (PEAI)

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21 Automatización

“La automatización es el estudio y la aplicación de la automática al control de procesos industriales” (Romera, P., Lorite, A., y Montoro. S., 1994), por lo que lleva implícito la supresión total o parcial de la intervención humana en la realización de distintas actividades, siendo un medio fundamental para mejorar el rendimiento y eficacia de las funciones operacionales de la empresa industrial. En función del tipo de proceso que se pretende controlar y de la forma en la que se realice dicho control, el operador artificial o sistema de control presentará una configuración y características determinadas.

Por otra parte la Universidad del país Vasco (2001) la define de la siguiente manera: “La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos”

Objetivos de la Automatización

Según el Curso Básico de Autómatas Programables de la Universidad del País Vasco (2001), define los siguientes objetivos de la automatización:

 Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costos de la

producción y mejorando la calidad de la misma.

 Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los

trabajos penosos e incrementando la seguridad.

 Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o

manualmente.

 Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las

cantidades necesarias en el momento preciso.

 Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera

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22

 Integrar la gestión y producción.

Necesidad y aplicaciones de los sistemas automáticos de control

En la actualidad los sistemas automáticos juegan un gran papel en muchos campos, mejorando nuestra calidad de vida:

En los procesos industriales:

 Aumentando las cantidades y mejorando la calidad del producto,

gracias a la producción en serie y a las cadenas de montaje.  Reduciendo los costos de producción.

 Fabricando artículos que no se pueden obtener por otros medios.

En los hogares:

 Mejorando la calidad de vida. Podríamos citar desde una lavadora

hasta un control inteligente de edificios (demótica).

Para los avances científicos:

 Un claro ejemplo lo constituyen las misiones espaciales.

Para los avances tecnológicos:

 Por ejemplo en automoción es de todos conocidos los limpiaparabrisas inteligentes, entre otros.

Diagramas de flujo

Es una representación gráfica de un proceso. Cada paso del proceso es representado por un símbolo diferente que contiene una breve descripción de la etapa de proceso. Los símbolos gráficos del flujo del proceso están unidos entre sí con flechas que indican la dirección de flujo del proceso.

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operaciones de interdepartamentales. Facilita también la selección de indicadores de proceso.

Elaboración del Diagrama de Flujo

El diagrama de flujo debe ser realizado por un equipo de trabajo en el que las distintas personas aporten, en conjunto, una perspectiva completa del proceso, por lo que con frecuencia este equipo será multifuncional y multijerárquico.

1. Determinar el proceso a diagramar

2. Definir el grado de detalle. El diagrama de flujo del proceso puede mostrar a grandes rasgos la información sobre el flujo general de actividades principales, o ser desarrollado de modo que se incluyan todas las actividades y los puntos de decisión. Un diagrama de flujo detallado dará la oportunidad de llevar realizar un análisis más exhaustivo del proceso.

3. Identificar la secuencia de pasos del proceso. Situándolos en el orden en que son llevados a cabo.

4. Construir el diagrama de flujo. Para ello se utilizan determinados símbolos. Cada organización puede definir su propio grupo de símbolos.

5. Revisar el diagrama de flujo del proceso. Ver cuadro 03.

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24

Cuadro 03: Símbolos utilizados en los diagramas de flujo

SÍMBOLO NOMBRE DESCRIPCIÓN

Conector

Este símbolo permite identificar la continuación de la información si el diagrama es muy extenso.

Proceso

Indica todas las acciones o cálculos que se ejecutaran con los datos de entrada u otros obtenidos.

Decisión

Representa las

comparaciones de dos o más valores, tiene dos salidas de información falsa o verdadera.

Entrada/ Salida

Representa los datos de entrada y los datos de salida.

Inicio/ Fin

Representa el inicio o el final del diagrama.

Líneas de flujo de Información

Indican el sentido de la información obtenida y su uso posterior en algún proceso subsiguiente.

Documento

Indica cualquier tipo de documento que entra o sale en el procedimiento.

Archivo Temporal

Indica que se guarda un documento durante un periodo establecido.

Archivo Definido

Indica que se guarda un documento en forma permanente.

Conector de Pagina

Representa el enlace de actividades en hojas diferentes en un procedimiento.

Interconexión

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25 Flowcode 5.1

El software FlowCode es una interfaz gráfica de programación que permite desarrollar aplicaciones en el sistema Bolt v.Lite, o cualquier otro sistema microcontrolador basado en PIC micro, utilizando solamente diagramas de flujo y sin necesidad de programación en lenguajes de alto nivel. El programa cuenta con las herramientas necesarias para implementar el diagrama de flujo y definir componentes gráficos como LEDS, microswitches, LCD, teclados, puertos RS232, etc.

Adicionalmente, FlowCode cuenta con un simulador integrado, de tal manera que es posible simular en tiempo real el programa, observando salidas o modificando las entradas en el panel de simulación (dashboard). El simulador puede operar también paso a paso. Durante la simulación, el usuario puede modificar el status de cualquiera de los dip switches dando un click sobre el panel.

Una vez que se tiene el programa funcionando satisfactoriamente en la simulación, FlowCode cuenta con un compilador C que genera los archivos fuente .c, ensamblador .asm y ejecutable .hex. Este último puede cargarse directamente en el sistema Bolt v.Lite, o cualquier otro sistema microcontrolador basado en PIC. El software FlowCode puede ser utilizado por estudiantes y maestros, como una valiosa herramienta para el aprendizaje o enseñanza de la programación de los sistemas PIC micro. Los diagramas de flujo se desarrollan en forma sencilla, mediante un menú fácil de manejar.

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26

sumamente didáctico observar el flujo del programa en el diagrama, y al mismo tiempo observar las componentes (leds, microswitches) operando.

Ventajas de FlowCode

Son muchas las ventajas que ofrece el empleo de un lenguaje como el FlowCode:

 Ahorro de tiempo y dinero. FlowCode facilita el diseño rápido de

sistemas y aplicaciones basadas en microcontroladores (en nuestro caso los PIC’s).

 Sencillo interface de usuario. Basta simplemente con coger iconos y

arrastrarlos sobre el área de trabajo para confeccionar un diagrama de flujo que responda a las necesidades de la aplicación. No es necesario escribir un programa de la forma tradicional, instrucción a instrucción.

 Rápido y flexible. FlowCode integra un gran número de subrutinas de

alto nivel para la gestión de diversos componentes, lo que facilita un rápido desarrollo de cualquier aplicación. El método de programación de FlowCode permite el uso de prácticamente todos los recursos que integra el microcontrolador.

 Resultado libre de errores. Cuando se diseña un programa, su

funcionamiento se puede simular totalmente sobre el PC. El ejecutable obtenido se puede grabar directamente sobre la memoria de programa del microcontrolador.

 Arquitectura abierta. FlowCode, al igual que la mayor parte de los

lenguajes gráficos y/o de alto nivel, ofrece una puerta abierta para que el usuario pueda insertar sus propias funciones o subrutinas escritas en lenguaje ensamblador o en C.

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27 Proteus 8.1

Es un software de diseño electrónico desarrollado por Labcenter Electronics que consta de dos módulos, ARES e ISIS:

ISIS: Mediante este programa podemos diseñar el circuito que deseemos con componentes muy variados, desde una simple resistencia hasta algún que otro microprocesador o microcontrolador, incluyendo fuentes de alimentación, generadores de señales y muchas otras prestaciones. Los diseños realizados en Isis pueden ser simulados en tiempo real.

ARES: Ares es la herramienta de rutado de Proteus, se utiliza para la fabricación de placas de circuito impreso, esta herramienta puede ser utilizada de manera manual o dejar que el propio programa trace las pistas. [Documento en línea] Disponible: http://www.identi.li/index.php

SketchUP 2015

Es un programa de diseño gráfico y modelado en (3D) tres dimensiones basado en caras. Para entornos de arquitectura, ingeniería civil, diseño industrial, diseño escénico, GIS, videojuegos o películas. Es un programa desarrollado por @Last Software, empresa adquirida por Google en 2006 y finalmente vendida a Trimble en 2012.

[Documento en línea] Disponible: http://es.wikipedia.org/wiki/SketchUp

Lenguaje Unificado de Modelado (UML)

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modelado lo que significa que el vocabulario y las reglas del que está compuesto se utilizan para la representación conceptual y física del sistema.

Es decir ofrece una notación estándar y semánticas esenciales para describir un modelo o plano del sistema, incluyendo aspectos conceptuales tales como procesos de negocios y funciones del sistema, y aspectos concretos como expresiones de lenguajes de programación, esquemas de bases de datos y componentes de software reutilizables. Este lenguaje comenzó a gestarse en el año de 1994, cuando Rumbaugh se unió a la compañía Rational fundada por Booch (dos reputados investigadores en el área de la metodología del software). El objetivo de ambos era unificar dos métodos que habían desarrollado: el método Booch y el OMT (Object Modelling Tool), obteniendo como resultado una primera propuesta en 1995.

En esa misma época otro reputado investigador, Jacobson, se unió a Racional, y se incluyeron ideas suyas. Estas tres personas son conocidas como los “tres amigos”. Su trabajo conjunto fue llamado Lenguaje Unificado de Modelado (UML). Además, este lenguaje se abrió a la colaboración de otras empresas para que aportaran sus ideas.

Todas estas colaboraciones condujeron a la definición de la primera versión de UML. Esta primera versión se ofreció a la OMG para convertirlo en un estándar. Este grupo, llamado OMG, que gestiona estándares relacionados con la tecnología orientada a objetos (metodologías, bases de datos objetuales, CORBA, etc.), propuso una serie de modificaciones y una nueva versión de UML (la 1.1), que fue adoptada por el OMG como estándar en noviembre de 1997. Desde ese entonces, UML atravesó varias revisiones y refinamientos hasta llegar a la versión actual: UML 2.0.

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a. Visualizar: UML permite expresar de una forma gráfica un sistema de manera que otro lo pueda entender.

b. Especificar: UML permite especificar cuáles son las características de un sistema antes de su construcción.

c. Construir: A partir de los modelos especificados se pueden construir los sistemas diseñados.

d. Documentar: Los propios elementos gráficos sirven como documentación del sistema desarrollado que pueden servir para su futura revisión.

Diagrama UML

Un Diagrama es la representación gráfica de un conjunto de elementos con sus relaciones. UML ofrece una amplia variedad de diagramas para visualizar el sistema desde varias perspectivas.

Diagramas de Estructura enfatizan en los elementos que deben existir en el sistema modelado.

a. Diagrama de clases

b. Diagrama de componentes c. Diagrama de objetos

d. Diagrama de estructura compuesta e. Diagrama de despliegue

f. Diagrama de paquetes

Diagramas de Comportamiento enfatizan en lo que debe suceder en el sistema modelado.

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b. Diagrama de casos de uso c. Diagrama de estados

Diagramas de Interacción son un subtipo de diagramas de comportamiento, que enfatiza sobre el flujo de control y de datos entre los elementos del sistema modelado están:

a. Diagrama de secuencia

b. Diagrama de comunicación, que es una versión simplificada del Diagrama de colaboración

c. Diagrama de tiempos

d. Diagrama global de interacciones o Diagrama de vista de interacción [Documento en línea] Disponible: http://resumenuml.bloggratis.es/.

Metodología Para el desarrollo de Sistemas de Supervisión y Control de Procesos Industriales.

El modelo propuesto se presenta como una serie de pasos (fases) a seguir, comenzando por:

Fase I: Visualizar. Consiste principalmente en estudiar la situación actual y proponer acciones en función de los requerimientos que posee la industria o empresa sobre la cual será llevada a cabo el proceso de desarrollo de un sistema de supervisión y control.

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comprender a fondo el tipo de proceso productivo, sus niveles, sus actores, necesidades para ser llevado a cabo y principalmente su problemática actual. - Obtener los requerimientos del sistema: el investigador debe recolectar la mayor cantidad de datos que le permitan definir las necesidades actuales de la industria mediante la revisión de documentos, diagramas, formularios, informes y archivos existentes que describan el proceso productivo a estudiar. El hecho de conocer los requerimientos de la industria o sistema productivo, ayuda a entender las necesidades, adicionalmente es considerable la observación de cómo se ejecutan los procesos, siempre que esté al alcance del investigador.

- Elaborar el plan preliminar: al conocer los factores que integran el problema, es posible plantear una situación inicial o actual mediante el esbozo de los requerimientos del proceso productivo, recogidos en esta primera fase, es decir, que se elabora un plan de acción a través de la primera impresión del proceso a estudiar, para así evaluar opciones para atacar el problema determinando los objetivos del proyecto y su alcance. De igual manera se debe tener en cuenta que lo presentado es susceptible a cambios futuros que se adapten a la solución a definir, se elabora el plan de trabajo definiendo las actividades a realizar para cumplir con los objetivos previamente planteados.

Fase II: Conceptualizar. La estructura de esta fase permite establecer criterios y especificaciones sobre la opción más viable del proyecto. El objetivo a lograr es obtener un modelo general del sistema, especificar los requerimientos técnicos y funcionales, seleccionar las tecnologías a implementar necesarias para obtener una mejora sustancial y elaborar las soluciones posibles a la problemática existente.

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elementos que aparecen en el proceso de producción son los factores productivos de los que debe disponer la empresa para poder llevar a cabo su actividad, la tecnología que es la forma de combinar los medios humanos y materiales para elaborar bienes y servicios, y los bienes o servicios que la empresa produce, los cuales pueden ser finales (destinados al consumo inmediato) o de capital (destinados a ser utilizados para producir otros bienes).

- Especificar los requerimientos del sistema: en este punto se tienen conceptos de la situación real de los procesos en estudio y de esta manera dar soporte a las ideas planteadas con anterioridad y pasarlas a un primer plano en función de lo que puede obtenerse consecuentemente con lo que se tiene, para precisar los elementos que integran el desarrollo propuesto, representado detalladamente el alcance que va a tener el desarrollo. Para lograr cumplir con esta actividad deben definirse los requerimientos y separarse según su relación, luego es necesario descartar los que sean redundantes, innecesarios o estén incluidos dentro de otros. Una vez depurada la lista de requerimientos debe procederse a separarlos según su prioridad y ser reordenados para atacar primeramente los de mayor relevancia o impacto sobre el proceso.

- Seleccionar la tecnología: se refiere a la identificación de opciones disponibles, definición en función de la tarea que ejecutará y selección según su factibilidad. Se debe definir uniformemente cada tecnología basado en los aspectos técnicos, legales y económicos de cada proceso seleccionado. Puede desarrollarse una matriz de comparación de los factores resaltantes de las tecnologías requeridas para soportar la selección.

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a la tecnología y los requerimientos establecidos para dar solución a la situación planteada.

Fase III: Definir. Involucra aspectos para dejar a tono la automatización. Entre ellos se abarca la definición de los sistemas que se encargaran de llevar a cabo los procesos de supervisión y control.

- Definir sistemas de supervisión y control: se procede a evaluar las posibles opciones tecnológicas de los sistemas de supervisión y control que se encuentren disponibles en el mercado y, por cualquier método simple de selección determinado por el desarrollador, se opta por la opción más conveniente. Ver figura 04.

Figura 04. Estructura de los Sistemas de Supervisión y Control.

Fuente: Abreu E. y Márquez F. (2014).

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Fase IV: Implantar. Está representada por la puesta en del sistema de supervisión y control según sea el alcance de la investigación. En esta fase ya se ejecuta el proyecto, se realizan las pruebas correspondientes en busca de posibles fallas para corregir y finalmente alcanzar la implementación de un sistema eficiente de supervisión y control industrial.

- Ejecutar el proyecto: involucra la puesta en marcha del sistema de supervisión y control de procesos automatizados, guiado por un cronograma de actividades que especifique los pasos a seguir en relación al tiempo de ejecución.

- Realizar pruebas de garantía: se somete el sistema de supervisión y control a variables condiciones (según apliquen para el proceso) con el fin de demostrar el correcto funcionamiento del proceso productivo. Es la actividad que garantiza al cliente que la aplicación del método arroja un resultado favorable y funcional.

Para la fase final es necesario integrar cada una de las actividades y herramientas seleccionadas, especificando las fases que van a conformar la metodología, relacionándolas y determinando el orden en función de la meta que se busca lograr, para concluir la elaboración de la propuesta.

Documento propuesto por los bachilleres: Abreu Edgar y Márquez Francisco, de la Universidad de Oriente Núcleo-Monagas. (2014).

2.3. Bases legales

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(2.001), Ley Orgánica de Seguridad y Soberanía Agroalimentaria (2.008), Plan de la Patria (2.013), y Norma COVENIN (2.001).

Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1.999)

Es la Carta Magna vigente en Venezuela, adoptada el 15 de diciembre de 1999, y el 15 de febrero de 2009, le fue introducida la Enmienda Nº 1. Fue impulsada por el presidente Hugo Chávez, se inspira en los ideales de Simón Bolívar y su ideología, además establece el inicio de Quinta República de Venezuela. Para la presente investigación se tomara de la constitución el siguiente artículo:

Artículo 110. El estado reconocerá el interés público de la ciencia, la tecnología, el conocimiento, la innovación y sus aplicaciones y sus servicios de información necesarios para ser instrumentos fundamentales para el desarrollo económico, social, y político del país, así como para la seguridad y soberanía nacional…el sector privado deberá aportar recursos para los mismos…la ley determinará los modos y medios para dar cumplimiento a esta garantía.

Las tecnologías deben ser incorporadas como instrumentos fundamentales para el desarrollo de la salud, la economía, la sociedad y las políticas del país, siendo obligatorio para el sector público y privado. Es así como las nuevas tecnologías constituirán herramientas obligatorias para fomentar el desarrollo de todas las actividades que guarden relación con el futuro del país.

Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación (2.005)

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Gaceta Oficial Nº 37.291 de fecha 26 de septiembre de 2001. Se tomara como referencia el siguiente articulo para esta investigación:

Artículo 1. La ley tiene por objeto desarrollar los principios que en materia de ciencia, tecnología e innovación establece la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela, organizar el Sistema Nacional de Ciencias Tecnología e Innovación, definir los lineamientos que orientan las políticas y estrategias para la actividad científica, tecnológica e innovación con la implantación de mecanismo institucionales y operativos para la promoción, estímulo y fomento de la investigación científica y la apropiación social del conocimiento y la transferencia e innovación tecnológica a fin de fomentar la capacidad para la generación, uso y circulación del conocimiento y de impulsar el desarrollo nacional.

Tal y como se expresa en el mencionado artículo, para desarrollar todo lo concerniente a las innovaciones tecnológicas se crea la ley en materia de ciencia, tecnología e innovación, la cual le confiere legalidad a las estrategias para las actividades científicas tecnológicas y de innovación, la misma es considerada para la promoción, estímulo y fomento de la investigación científica y la apropiación social del conocimiento.

Ley Orgánica de Seguridad y Soberanía Agroalimentaria (2.008)

Ley Orgánica de Seguridad y Soberanía Agroalimentaria fue promulgada por la Asamblea Nacional de Venezuela el 31 de julio de 2008. Con Rango valor y Fuerza, Publicado en Gaceta Oficial de la República Bolivariana de Venezuela Nro. 5.889, Se tomara como referencia los siguientes artículos para esta investigación:

Artículo 8. Todas las ciudadanas y los ciudadanos, en todo el territorio de la República bolivariana de Venezuela tienen el derecho a la disponibilidad y acceso oportuno y suficiente de alimentos de calidad.

Figure

Figura 04. Estructura de los Sistemas de Supervisión y Control.  Fuente: Abreu E. y Márquez F

Figura 04.

Estructura de los Sistemas de Supervisión y Control. Fuente: Abreu E. y Márquez F p.52
Figura 09: Arquitectura del diseño.

Figura 09:

Arquitectura del diseño. p.85
Figura 17. Sistema ozonizador EPDM.

Figura 17.

Sistema ozonizador EPDM. p.92
Figura 38: Caso de uso de Sistema. Caso de uso general.

Figura 38:

Caso de uso de Sistema. Caso de uso general. p.108
Figura 40: Caso de uso de Sistema. (Ingresar al Sistema-Autenticar Usuario).

Figura 40:

Caso de uso de Sistema. (Ingresar al Sistema-Autenticar Usuario). p.109
Figura 39: Diagrama de Clases General del Sistema.  Ingresar al Sistema-Autenticar Usuario

Figura 39:

Diagrama de Clases General del Sistema. Ingresar al Sistema-Autenticar Usuario p.109
Cuadro 11: Detalles del Caso de Uso: Ingresar al Sistema-Autenticar  Usuario

Cuadro 11:

Detalles del Caso de Uso: Ingresar al Sistema-Autenticar Usuario p.110
Figura 42: Diagrama de Clases (Ingresar al Sistema-Autenticar Usuario)

Figura 42:

Diagrama de Clases (Ingresar al Sistema-Autenticar Usuario) p.111
Cuadro 12: Detalles del Caso de Uso: Monitor de Perfil (Visualizar)  Caso de

Cuadro 12:

Detalles del Caso de Uso: Monitor de Perfil (Visualizar) Caso de p.112
Figura 46: Caso de uso de Sistema. Monitor de Perfil (Configurar)

Figura 46:

Caso de uso de Sistema. Monitor de Perfil (Configurar) p.113
Figura 54: Caso de uso de Sistema. Administrar Monitor de Perfil (Consultar)

Figura 54:

Caso de uso de Sistema. Administrar Monitor de Perfil (Consultar) p.118
Cuadro 16: Detalles del Caso de Uso: Administrar Monitor de Perfil  (Consultar)

Cuadro 16:

Detalles del Caso de Uso: Administrar Monitor de Perfil (Consultar) p.119
Figura 55: Caso de uso de Sistema. Administrar Monitor de Perfil (Imprimir)

Figura 55:

Caso de uso de Sistema. Administrar Monitor de Perfil (Imprimir) p.119
Cuadro 17: Detalles del Caso de Uso: Administrar Monitor de Perfil  (Imprimir)

Cuadro 17:

Detalles del Caso de Uso: Administrar Monitor de Perfil (Imprimir) p.120
Cuadro 22: Detalles del Caso de Uso: Administrar usuario (Imprimir)  Caso  de

Cuadro 22:

Detalles del Caso de Uso: Administrar usuario (Imprimir) Caso de p.127
Figura 66: Interfaz principal del sistema

Figura 66:

Interfaz principal del sistema p.129
Figura 67: Validación de acceso a usuario existente

Figura 67:

Validación de acceso a usuario existente p.129
Figura 68: Negación  de acceso de usuario por error de usuario y contraseña o por no  existir datos registrado en base de datos del sistema

Figura 68:

Negación de acceso de usuario por error de usuario y contraseña o por no existir datos registrado en base de datos del sistema p.130
Figura 72: Interfaz de registro de nuevos usuarios

Figura 72:

Interfaz de registro de nuevos usuarios p.133
Figura 73: Interfaz de administrar usuarios

Figura 73:

Interfaz de administrar usuarios p.134
Figura 75: Interfaz de restauración de base de datos del sistema

Figura 75:

Interfaz de restauración de base de datos del sistema p.135
Figura 76: Interfaz de respaldo de base de datos del sistema

Figura 76:

Interfaz de respaldo de base de datos del sistema p.136
Figura 77. Pasteurizador PEAI.

Figura 77.

Pasteurizador PEAI. p.143
Figura 80. Ganancia parcial.

Figura 80.

Ganancia parcial. p.152
Figura 81. Ganancia total.  Beneficios

Figura 81.

Ganancia total. Beneficios p.153
Figura 86. LCD del PLPEAI.

Figura 86.

LCD del PLPEAI. p.173
Figura 94. Cisterna con materia prima (Leche cruda).

Figura 94.

Cisterna con materia prima (Leche cruda). p.176
Figura 96. Automatización del proceso.

Figura 96.

Automatización del proceso. p.177
Figura 98. Vista del proceso dentro de la industria.

Figura 98.

Vista del proceso dentro de la industria. p.177
Figura 97. Sistema giratorio y sistema ozonizador.

Figura 97.

Sistema giratorio y sistema ozonizador. p.177