Pensamiento estadístico en el proceso de producción del Ingenio Mahuixtlán, S.A. de C.V.
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(2) INTRODUCCIÓN I.1 Planteamiento I.2 Objetivo I.3 Justificación. Página. II. CONTROL ESTADÍSTICO DE LA CALIDAD EN LA INDUSTRIA AZUCARERA II.1 La calidad en los alimentos II.2 Grupo Zucarmex: Ingenio Mahuixtlán S.A. de C.V. II.3 Proceso de elaboración del azúcar II.4 Descripción de áreas clave del proceso de producción II.4.1 Área de alcalización II.4.2 Área de clarificación II.4.3 Área de centrífugas II.4.4 Área de secador II.5 Metodología estadística II.5.1 Aspectos generales II.5.2 Diseño estadístico II.5.3 Análisis estadístico II.6 Conclusiones parciales III. RESULTADOS DEL COMPORTAMIENTO AL PROCESO DE PRODUCCIÓN EN LOS SUBPROCESOS DE ALCALIZACIÓN, CLARIFICACIÓN, CENTRÍFUGAS Y SECADOR III.1 Área de alcalización III.1.1 Características generales del proceso respecto al pH III.1.2 Comportamiento del proceso respecto al pH III.2 Área de clarificación III.2.1 Características generales del proceso respecto al pH III.2.2 Comportamiento del proceso respecto al pH III.2.3 Características generales del proceso respecto a la temperatura III.2.4 Comportamiento del proceso respecto a la temperatura III.3 Área de centrífugas III.3.1 Características generales del proceso respecto a la presión III.3.2 Comportamiento del proceso respecto a la presión III.3.3 Características generales del proceso respecto a la temperatura III.3.4 Comportamiento del proceso respecto a la temperatura III.4 Área de secador III.4.1 Características generales del proceso respecto a la presión III.4.2 Comportamiento del proceso respecto a la presión III.4.3 Características generales del proceso a la temperatura de entrada III.4.4 Comportamiento del proceso respecto a la temperatura de entrada. 1 1 2. 3 4 4 12 12 17 21 24 28 28 28 30 34. 35 35 38 41 41 44 48 50 54 54 57 60 63 66 66 69 73 76.
(3) III.4.5 Características generales del proceso respecto a la temperatura de salida III.4.6 Comportamiento del proceso respecto a la temperatura de salida. 79 82. IV. CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS IV.1 Conclusiones IV.2 Sugerencias. 85 85 85. REFERENCIAS. 87.
(4) INTRODUCCIÓN Las crecientes tendencias en el mercado actual han generado la necesidad de prestarle mayor importancia al cliente, pues éste exige la garantía del producto que está pagando. En esta pugna por ser comercialmente elegible, la industria azucarera no es la excepción y reconoce el hecho de que producir bajo estándares cada vez más altos de calidad a fin de cumplir con los requerimientos, normas y códigos respalda la seguridad de consumir su producto, conlleva a la vigencia e incluso a la apertura de oportunidades inexploradas anteriormente por la falta del cumplimiento con los estándares requeridos para ello. Por esta razón se hace énfasis en la necesidad de mejoras en los procesos de producción, a fin de evitar anomalías que alteren las características de calidad en el producto final. La complejidad inherente al proceso de extracción y elaboración del azúcar lo hacen susceptible en sus diferentes etapas a la variabilidad. Para cada caso el origen de esa variabilidad puede ser muy diverso, pero la aplicación de secuencias metodológicas de acción y herramientas estadísticas del Control Estadístico de Procesos permitirá identificar los factores críticos, ajustar el proceso y reducir la variación. Una ventaja más de implantar el Control Estadístico de Procesos radica en que sus herramientas estadísticas son fáciles de usar e interpretar, tanto por el personal encargado como por los directivos y lo más importante, es que la utilización de razonamientos estadísticos permite que las decisiones a tomar se basen en hechos y no en sospechas o corazonadas que muchas veces resultan desastrosas e inútiles.. I.1 Planteamiento del problema El Ingenio Mahuixtlán, S.A. de C.V. requiere implementar las herramientas del control estadístico en algunas áreas de su proceso productivo, ya que este es un parámetro evaluado en auditorias que los actuales y futuros clientes realizan con el fin de mantener relaciones comerciales.. I.2 Objetivo Estimar el comportamiento del proceso de producción del Ingenio Mahuixtlán S.A. de C.V. aplicando la filosofía y herramientas del pensamiento estadístico a fin de determinar los estándares operacionales óptimos de las variables bajo estudio.. 1.
(5) Objetivos particulares . Describir las etapas de alcalización, clarificación, centrífugas y secador del proceso de producción del azúcar aplicando la filosofía y herramientas del pensamiento estadístico.. . Monitorear las variables críticas de las etapas de alcalización, clarificación, centrífugas y secador aplicando herramientas estadísticas.. . Determinar los estándares operacionales óptimos de las variables bajo estudio.. I.3 Justificación Debido a la situación económica que rige actualmente al país los requerimientos de los clientes hacia las diferentes industrias son cada vez más exigentes. La industria azucarera es una de ellas, en el caso particular del ingenio Mahuixtlán se considera indispensable la documentación y optimización del proceso de fabricación del azúcar mediante el uso de herramientas estadísticas básicas con el fin de conocer el comportamiento real de éste, así como aquellas posibles causas de variación con el fin de investigarlas y tomar las acciones correctivas necesarias antes de seguir produciendo. Todo esto encaminado a lograr que el ingenio sea cada vez más competitivo y pueda abrirse camino en otras áreas del mercado actual.. 2.
(6) II. CONTROL ESTADÍSTICO DE LA CALIDAD EN LA INDUSTRIA AZUCARERA II.1 Calidad en los alimentos La calidad expresada como el cumplimiento con especificaciones, es la principal característica competitiva de una organización en cualquier sector, a ésta realidad no escapan las organizaciones de producción y servicios que ofertan alimentos, pues tienen la responsabilidad de garantizar a los clientes productos; que por una parte cumplan con la normatividad referente a seguridad alimenticia y por otra parte cumplan con las expectativas del mismo. “Los criterios microbiológicos ofrecen a la industria alimentaria y a los organismos reguladores las pautas para controlar los sistemas de elaboración de alimentos. Los microorganismos indicadores que generalmente se cuantifican para determinar la calidad sanitaria de alimentos son: mesofílicos aerobios, mohos, levaduras, coliformes totales, coliformes fecales, entre otros. Algunos de los microorganismos patógenos implicados en infecciones o intoxicaciones alimentarias son: Salmonella spp. Entre las especies de mayor importancia se encuentran Salmonella typhi y Salmonella paratyphi que son causantes de septicemia, además existen mas de 2300 serotipos que producen una infección intestinal conocida como salmonelosis”1. La calidad de conformancia indica qué tan bien cumple el producto las especificaciones y tolerancias requeridas por el diseño. Muchos factores influyen en la calidad de conformancia, incluyendo la capacitación, la supervisión de los trabajadores, el tipo del sistema de aseguramiento de la calidad utilizado controles del proceso, actividades de inspección, etc., hasta que punto se aplican estos procedimientos de aseguramiento de la calidad. Muchas veces se mejora la calidad de conformación al cambiar ciertos aspectos del sistema de aseguramiento de calidad, como el uso de métodos estadísticos de control de procesos, cambios del tipo de procedimientos de inspección utilizados, etc. De este modo se alcanza una mayor calidad de conformancia con un abatimiento de los costos totales, por la reducción en desperdicios, retrabajo y fracción de productos disconformes, Montgomery (1991). Desde el punto de vista del beneficio económico la finalidad de producir alimentos apegados al cumplimiento de estándares de calidad, es “lograr una competencia leal, creando las condiciones que conduzcan al reconocimiento y, que finalmente se garantice que la usurpación de los nombres de los productos no despoje a los productores de los beneficios económicos de la inversión que han hecho en la calidad, la especificidad y el renombre de un producto”2. 1. Fuentes F., A. (2005) Calidad sanitaria de alimentos disponibles al público de Ciudad Obregón, Sonora. México. [v. Electrónica]. Revista salud pública y nutrición http://www.respyn.uanl.mx/vi/3/articulos/calidad_sanitaria.htm 2. Organización Mundial del Comercio - Comité de Agricultura (2000). Propuesta de las comunidades europeas: Calidad de los alimentos - Mejora de las oportunidades de acceso a los mercados http://www.wto.org/spanish/tratop_s/agric_s/ngw18_s.doc. 3.
(7) II.2 Grupo Zucarmex: Ingenio Mahuixtlán El Grupo Zucarmex fue fundado en 1993 y es uno de los principales productores de azúcar en México. Sus oficinas centrales se localizan en Navolato, Sinaloa. Es un grupo formado para explorar las oportunidades de crecimiento de la agroindustria del azúcar, que emerge como resultado de la privatización de este sector en el año de1992. La compañía procesa caña de azúcar y vende azúcar estándar y refinada. Actualmente posee cuatro ingenios en la República Mexicana, entre los cuales incluye Pujiltic (Chiapas), Mahuixtlán (Veracruz), El Higo (Veracruz) y Melchor Ocampo (Jalisco). Estas plantas están localizadas estratégicamente en los principales mercados de consumo mexicanos, los cuales están situados cerca de puertos de embarque importantes, permitiendo fácil acceso al mercado doméstico y al mercado extranjero, tanto al este como al Oeste. El Ingenio Mahuixtlán se encuentra ubicado a 16Km de Xalapa, por la carretera Xalapa - Coatepec Vía las Trancas (Zucarmex, 2003).3 El abastecimiento de caña al Ingenio es realizado por los ejidatarios y pequeños propietarios de la zona en un 95 y 5% respectivamente. El Ingenio Mahuixtlán manifiesta el compromiso que sostiene para con sus clientes y trabaja bajo un sistema integral de calidad y seguridad alimentaría, enfocado en tres factores fundamentales a lo largo de las diferentes etapas de manufactura hasta el término del producto y son: Calidad y Seguridad Sanitaria. II.3 Proceso de elaboración del azúcar La caña de azúcar ha sido sin lugar a dudas uno de los productos de mayor importancia para el desarrollo comercial en el continente americano y europeo. El azúcar se consume en todo el mundo, puesto que es una de las principales fuentes de calorías en las dietas de todos los países. El azúcar puede obtenerse principalmente a partir de la caña de azúcar y la remolacha azucarera. Para su obtención se requiere de un largo proceso, desde que la semilla de caña germina hasta que el azúcar se comercializa nacional e internacionalmente. A continuación se detalla el proceso de elaboración: Patio de caña (Batey). 3. http://www.zucarmex.com/nue_emp.HTM). 4.
(8) La caña que llega del campo se muestra para determinar las características de calidad y el contenido de sacarosa, fibra y nivel de impurezas. Luego se pesa en básculas y se conduce al patio, también llamado batey, donde se almacena temporalmente o se dispone directamente en las mesas de lavado de caña para dirigirla a una banda conductora que alimenta las picadoras. Picadoras de caña Las picadoras son unos ejes colocados sobre los conductores accionados por turbinas, provistos de cuchillas giratorias que cortan los tallos y los convierten en astillas, dándoles un tamaño uniforme para facilitar así la extracción del jugo en los molinos. Molienda La caña preparada por las picadoras llega a un tándem de 5 molinos. Cada uno de los molinos está equipado con una turbina de alta presión. Al recorrer la caña por el molino se le agrega agua caliente para extraer al máximo la sacarosa que contiene el material fibroso. Este proceso de extracción se llama maceración. El bagazo obtenido del último molino se utiliza como combustible para las calderas, las cuales producen el vapor que se emplea en las turbina de los molinos. Clarificación El jugo proveniente de los molinos pasa a un tanque de alcalización donde se neutraliza su grado de acidez y se evita la inversión de la sacarosa, mediante la adición de la lechada de cal. La cal también ayuda a precipitar impurezas orgánicas o inorgánicas que vienen en el jugo y para aumentar o acelerar su poder coagulante, se eleva la temperatura del jugo encalado mediante un sistema de tubos calentadores. La clarificación del jugo se da por sedimentación, es decir, los sólidos no azúcares se precipitan al fondo del tanque en forma de lodo llamado cachaza y el jugo claro queda en la parte superior. La cachaza es usada como fertilizante en los campos. Evaporación El jugo clarificado pasa a través de evaporadores con el fin de que el agua contenida en el jugo se evapore y se obtenga un jarabe o meladura. Este proceso se da en evaporadores de múltiples efectos al vacío, que consisten en una solución de celdas de ebullición dispuestas en serie. El jugo entra primero en el pre-evaporador y se calienta hasta el punto de ebullición. Al comenzar a ebullir se generan vapores los cuales sirven para calentar el jugo en el siguiente efecto, logrando así al menor punto de ebullición en cada evaporador. Cristalización La cristalización se lleva a cabo en los tachos, que son recipientes al vacío de un solo efecto, su función, es la de producir y desarrollar cristales de azúcar satisfactorios a partir de la meladura o mieles. El material resultante que contiene. 5.
(9) líquido (miel) y cristales (azúcar) se denomina masa cocida. El trabajo de cristalización se lleva a cabo empleando el sistema de tres cocimientos para lograr la mayor concentración de sacarosa. Es importante mencionar que la habilidad y la experiencia de los operarios de los tachos que deben juzgar el punto exacto de los cocimientos, es indispensable para lograr la obtención de un buen producto. Centrifugación La masa pasa por las centrífugas que gira a grandes velocidades para lograr la separación de los granos de azúcar y la miel. La miel que sale de las centrífugas se bombea a tanques de almacenamiento para luego someterla a superiores evaporaciones y cristalizaciones en los tachos. Secado y Envase El azúcar húmeda pasa a través de un elevador de bandas y de ahí pasa a las secadoras, donde entra en contacto con una corriente de aire caliente a contracorriente que elimina la humedad que pudiera contener. A la salida del secador, el azúcar entra en contacto con otra corriente de aire esta vez cercana a la temperatura ambiente. El azúcar seca pasa a través de un elevador y llega a una tolva, donde por medio de una criba (malla) se retiran las partículas indeseables que pudiera tener, para finalmente ser envasada en costales de 50 Kg.4 Para identificar las posibles causas de variación en el proceso antes descrito y así poder corregirlas, la aplicación del pensamiento estadístico es muy útil, pues proporciona a metodología para hacerlo (López, 2005). Una de las herramientas de calidad aplicada para este fin es la estrategia de mejoramiento del proceso de Hoerl y Snee (2001). Como primer punto, es necesario tener una visión global del proceso, percibirlo como un sistema, para conocer los departamentos que lo conforman, elementos existentes en cada uno de ellos y la interrelación entre ellos. Una herramienta muy útil para este fin es el diagrama PEPSC (Ver Figura II.1). Una vez entendido el proceso de manera general, es necesario enfocarse al proceso critico, representarlo de manera gráfica e identificar las etapas clave o potencialmente problemáticas que afectan directamente las características de calidad y localizar puntos de medición (Ver Figura II.2). Al momento de conocer y estudiar el proceso se identificaron diferentes factores como los posibles causantes de la dispersión en la calidad del producto final, aunque esto no podrá saberse hasta finalizar el análisis de las variables identificadas como críticas. Esta relación se plasmó con un diagrama de causa y efecto (Ver Figura II.3).. 4. http://www.zucarmex.com/Proceso.htm. 6.
(10) -Área de batey y molinos -Área de calderas -CMAS y ríos de la zona -CFE -Laboratorio de fábrica -Cañeros de la zona. P. -Jugo mezclado de caña -Caña -Energía calorífica de calderas -Agua -Energía eléctrica -Vapor de agua -Floculante -Cal -Bactericida -Dióxido de azufre. E. P R O C E S O. -Miel pobre destinado a fabricadores de alcohol -Azúcar según requerimientos internos y del cliente -Lodos finales empleados como fertilizante -Vapor de agua -Agua empleada en subprocesos -Bagazo para alimentar calderas -Agua de riego. -Fabricadores de alcohol -Empresas de elaboración de bebidas y alimentos -Laboratorio de fábrica -Asociación cañera local y ejidatarios pertenecientes a ella -Área de calderas -Agricultores de la zona -Bodega -Zucarmex. S. C. P Figura II.1 Diagrama PEPSC del Ingenio Mahuixtlán. 7. 1.
(11) Inicio. Producción de SO2. Entrada de jugo mezclado y SO2 al eyector de sulfitación. Tanque de jugo sulfitado. Báscula de jugo mezclado. Tanque colchón. Tanque de jugo alcalizado. Adición de lechada de cal. No pH de 7.2 a 7.4 Sí Jugo alcalizado a calentadores. A. 8.
(12) A Tanque flash. Clarificador. Adición de floculante. Clarificador. Sedimentación de lodos. Colador de jugo claro. Calentador de jugo claro. Evaporación de jugo claro. Tanques de meladura. Tacho de A B. 9.
(13) B. Mezclador de A. Centrífuga de A. Elevador de azúcar húmeda. Secador de azúcar. Banco de imanes. Saranda de cribado. Envase. Fin. Figura II.2 Diagrama de flujo del proceso crítico en la elaboración de azúcar. 10.
(14)
(15) ALCALIZACIÓN. CLARIFICACIÓN Volumen inadecuado de SO2 en el tanque emulsionador por falta de vacío. Falla mecánica de la bomba dispensadora de lechada de cal. Temperatura excesiva del agua de preparación del floculante. pH inadecuado por falta de jugo. Presión inadecuada del agua de lavado. Falla mecánica de la centrífuga. Temperatura inadecuada del agua de lavado. CENTRÍFUGAS. Temperatura de entrada del jugo baja. Temperatura inadecuada de la corriente de aire a la entrada del secador Presión inadecuada de la corriente de aire. pH inadecuado del jugo alcalizado. AZÚCAR FUERA DE ESPECIFICACIONES. Temperatura inadecuada de la corriente de aire a la salida del secador. SECADO. Figura II.3 Diagrama causa y efecto. 11. 12.
(16) 13.
(17) II.4 Descripción de áreas clave del proceso de producción II.4.1 Área de alcalización Desde el punto de vista comercial algunas características de calidad en el azúcar tales como el color y la cantidad de impurezas presentes en ella son determinantes para lograr la aceptación del cliente aunque no son las únicas. Es precisamente en la etapa de Clarificación donde se adicionan y regulan algunas de las sustancias químicas que hacen posible que el azúcar obtenida cumpla con los parámetros especificados. Esta etapa inicia cuando se mezcla el jugo proveniente de molinos con el dióxido de azufre obtenido en el horno de combustión, este paso que recibe el nombre de Sulfitación, tiene como finalidad eliminar los ácidos orgánicos que por naturaleza están contenidos en el jugo de caña; y que le dan a éste un color característico. El jugo y el dióxido de azufre bajan por la misma tubería y descargan hacia un tanque emulsionador donde se completa la absorción del dióxido de azufre por el jugo, el jugo es descargado luego en un tanque colchón y este a su vez al tanque de jugo alcalizado donde se tiene un tubo central provisto de un agitador. En este punto se encuentra un sensor automático de pH, cuya lectura es transmitida al controlador del mismo, que lo eleva mediante la inyección de lechada de cal por medio de una válvula controlada automáticamente para mantenerlo en un rango establecido. Es muy importante el control de pH del jugo ya que un pH bajo nos indica falta de cal y representa una barrera para el proceso de clarificación ya que impide la formación de flóculos. Además indica un exceso de sacarosa que ocasiona oscurecimiento y coloración en el jugo y por lo tanto en el producto final, además el jugo alcalino aumenta el tiempo de cocimiento en las templas debido al aumento de sustancias gomosas y de cenizas, y por consiguiente una mayor producción de mieles que dificultan la cristalización (Díaz, 2005).. 12.
(18) Jugo Mezclado. Inicio. Eductor. Azufre. SO2 TQ Emulsionador. Agua Agua. Báscula Agua. Agua. Envase. Figura II.4 Diagrama representativo de la etapa de sulfitación (subproceso de alcalización). Lechada de Cal TQ Colchón. 6 Kgs/cm P Jugo a calentadores. TQ Jugo Alcalizado. Figura II.5 Diagrama representativo del área de alcalización. 13.
(19) Inicio. Producción de SO2. Entrada de jugo mezclado y SO2 al eyector de sulfitación. Tanque de jugo sulfitado. Báscula de jugo mezclado. Tanque colchón. Tanque de jugo alcalizado. Adición de lechada de cal. No pH de 7.2 a 7.4 Sí Jugo alcalizado a calentadores. Fin Figura II.6 Diagrama de flujo del área de alcalización. 14.
(20) Foto II.1 Horno de azufre (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). Foto II.2 Adición de lechada de cal (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). 15.
(21) Foto II.3 Tanque de alcalizado (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). Foto II.4 Toma de lectura del pH (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). 16.
(22) II.4.2 Área de clarificación La clarificación es un fenómeno físico – químico ayudado por la reacción de la cal con los ácidos orgánicos del jugo y el calentamiento controlado del mismo. Los ácidos orgánicos están presentes en la caña en dos formas principales: 1) Como fosfatos insolubles y 2) Combinados en las proteínas de las células. “Los fosfatos solubles se necesitan convertir en insolubles mediante la reacción con cal, para dar lugar a fosfatos de calcio precipitables. La adición de un polímero llamado floculante acelera la precipitación de estos fosfatos y arrastra consigo material coloidal y colorantes que contiene el jugo.”5 Una vez que sale el jugo de la etapa de alcalización, se manda a los calentadores. Es muy importante mantener la temperatura dentro del rango establecido, ya que una temperatura menor a la especificada provocaría un choque térmico al entrar en contacto con el jugo que se encuentre en el clarificador y como consecuencia el rebote de las impurezas ya precipitadas. Por el contrario una temperatura mayor a la especificada inhibiría la acción del floculante; además por la acción del calor se disminuye la tensión superficial del jugo y los flóculos formados se depositan en el fondo con mayor rapidez. Obteniéndose un jugo más limpio y con una menor cantidad de material sólido flotante disperso. Antes que el jugo entre al clarificador pasa por un tanque de flasheo para eliminar el exceso de calor, reducir turbulencia del jugo y eliminar burbujas de aire que pudiera contener porque las impurezas que quedaran atrapadas dentro de estas burbujas difícilmente precipitarían. Un buen floculante aumenta la velocidad de decantación, disminuye el volumen de cachaza haciéndola más compacta, y ayuda al agotamiento de la cachaza en el filtro y aumenta la transparencia del jugo clarificado. La cachaza es extraída del clarificador mediante una válvula que regula su salida, y se mezcla con bagacillo en un mingler horizontal logrando con esto que tenga una mayor consistencia y textura para facilitar su separación del jugo aún rico en sacarosa. El filtro de cachaza consiste en un tambor cubierto de mallas con perforaciones y que se sumerge en su parte inferior en una charola que contiene la cachaza mezclada con el bagacillo. A medida que éste gira se va cargando y se lava, el agua que arrastra el jugo pasa a través de unos tubos colectores que descargan el jugo en las botellas colectoras para posteriormente ser succionado por la bomba de jugo filtrado y bombeado al tanque de jugo alcalizado para su reproceso (Díaz, 2005).. 5 Díaz M, I. (2005). Manual de Procedimientos del Proceso de Clarificación del Ingenio Mahuixtlán. Veracruz, México. 17.
(23) Agua Floculante TQ Floculante 1 Entradas de Jugo. TQ Floculante 2 Floculante. Derrame Muestra. Jugo Clarificado. Cámara de agua Ni v l e l e s. Evaporación Colador. Cachaza TQ Jugo Claro. d e l o d o. T. Alcalizado. Mingler TQ Capacidad de Cachaza Alcalizado. Filtro Campo. Figura II.7 Diagrama representativo del área de clarificación. 18. 18.
(24) Inicio. Tanque flash. Clarificador. Adición de floculante. Clarificador. Sedimentación de lodos. Colador de jugo claro. Fin Figura II. 8 Diagrama de flujo del proceso de clarificación. Foto II.5 Punto de muestra del jugo (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). 19.
(25) Foto II.6 Verificación de pH por el operador en turno (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). Foto II.7 Punto de toma de lectura de temperatura del jugo (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). 20.
(26) Foto II.8 Tanque mezclador de floculante (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). II.4.3 Área de centrífugas En la etapa de centrifugado o purgado se elimina la miel que cubre los cristales y los oscurece, mediante centrifugación y lavado con agua caliente. Si esta etapa no se realiza con eficiencia, el azúcar obtenida no cumplirá con los parámetros de calidad. Se debe tener cuidado de no lavar demasiado los cristales pues reducirían su tamaño. El centrifugar granos pequeños o disparejos ocasionaría que se compactaran, haciendo que las impurezas se queden atrapadas entre ellos o imposibiliten el paso de la miel resultante del lavado. La miel que sale de la centrifuga se bombea a tanques de almacenamiento para luego someterla a superiores evaporaciones y cristalizaciones en los tachos (Díaz, 2005).. 21.
(27) Foto II.9 Centrífuga (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). Foto II.10 Interior de una Centrífuga (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). 22.
(28) Agua para riego Mezclador de “A” P. Cent. #1 “A”. Cent. #2 “A”. Cent. #3 “A”. Miel “A” + Lavado. T. Cent. #4 “A”. TQ. de bombeo Azúcar a secado. Figura II.9 Diagrama representativo del área de centrífugas. 23 23.
(29) Inicio. Mezclador de A. Centrífuga de A. Fin. Figura II.10 Diagrama de flujo del proceso de centrífugas. II.4.4 Área de secado Las condiciones en las que se realiza la etapa de secado son fundamentales para que las características del azúcar no se vean afectadas con el transcurso del tiempo. El azúcar no se deteriorará durante su almacenamiento si está libre de materias insolubles, es decir, si su ebullición y cocimiento se efectuaron a partir de un jugo bien clarificado, tiene un grano uniforme y de tamaño regular libre de grano triturado o conglomerados, tiene un contenido de humedad igual o muy cercano al del medio ambiente y que se elaboró en condiciones sanitarias con el fin de cumplir y mantener parámetros de control por contaminación de hongos, levaduras y bacterias. Los azúcares evaporados a partir de jugos mal clarificados tienen mayor posibilidad de deteriorarse, las partículas de bagacillo u otra materia insoluble, retienen la humedad y sirven como sitios de proliferación de microorganismos. El equipo empleado para el secado es de tipo rotatorio, llamado también granulador, debido a que separa un grano de otro por la acción del movimiento giratorio que realiza. Este secador es un cilindro que gira y tiene una inclinación ligera. El secador rotatorio es del tipo directo, ya que el calor se aplica por intercambio directo entre el aire caliente y el sólido a granel que es el azúcar. Durante esta etapa hay una condición primordial a tomar en cuenta llamada humedad relativa equivalente, que es el punto en que el azúcar expuesta a la atmósfera se halla en equilibrio con la humedad relativa de la atmósfera a una temperatura dada, es decir, es el punto de equilibrio al cual el azúcar ni absorbe ni pierde humedad. Razón por la cual es importante que la temperatura del azúcar a la salida del secador sea lo más cercano posible a la temperatura del medio ambiente, o sea, de 30 a 38 °C (Díaz, 2005).. 24.
(30) Parrillas magnéticas E l e v a d o r. Criba vibratoria. Filtro de aire. Granza d e Azúcar s e c a. Elevador de húmeda. P. Envase. Tolva de Tolva de húmeda 1 húmeda 2. P Radiador. Azúcar de centrífuga a secado Secador Rotoclón. Aire a la atmósfera Figura II.11 Diagrama representativo del área de secado. 25. 2.
(31) Inicio. Elevador de azúcar húmeda. Secador de azúcar. Banco de imanes. Saranda de cribado. Envase. Fin. Figura II.12 Diagrama de flujo del proceso de secado. Foto II.11 Toma de lectura de temperatura de entrada (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). 26.
(32) Foto II.12 Toma de lectura de la presión (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). Foto II.13 Toma de lectura de temperatura de salida (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). 27.
(33) II.5 Metodología estadística II.5.1 Aspectos generales El estudio del proceso de producción del azúcar del Ingenio Mahuixtlán requirió la asistencia de las autoras en las instalaciones del mismo por 8 semanas en el horario de operación del ingenio. En orden, las actividades generales fueron las siguientes: . Visita al ingenio para establecer las condiciones en las que se realizaría el proyecto que aquí se presenta. Capacitación sobre seguridad industrial en el ingenio. Visita al laboratorio de fábrica para conocer la descripción del equipo existente. Recorrido en las instalaciones del ingenio para comprender el proceso, documentarlo y diseñar su monitoreo.. Posteriormente, se procedió a la toma de datos y registro del proceso como se describe en el siguiente apartado. II.5.2 Diseño estadístico El monitoreo del proceso de producción en sus áreas críticas durante un período de 11 días (11 abril – 26 abril/2006) en dos de los tres turnos que conforman la jornada laboral del ingenio, sin considerar sábados ni domingos, constituye una muestra representativa de medición del proceso. El turno matutino va de las 7:30 a 14:30hrs, y el turno vespertino se monitoreó únicamente de 15:00 a 18:00hrs. El tamaño de muestra se determinó por la forma en que opera el ingenio, es decir, ya tiene establecido muestrear cada media hora para las etapas de alcalización y clarificación, y cada hora para las etapas de centrífugas y secado, y se monitoreó bajo ese procedimiento para hacer posible el estudio comparativo. A continuación se mencionan las áreas monitoreadas así como los datos totales obtenidos en cada una de ellas. Área Alcalización Clarificación Centrífugas Secado Total. Número de datos 214 214 105 101 634. Ésta cantidad de datos es estadísticamente suficiente para estimar el comportamiento del proceso de producción en sus áreas críticas. Los datos se agruparon por el total de turnos, donde cada turno corresponde a un subgrupo de mediciones o muestras obteniéndose así muestras de tamaños. 28.
(34) diferentes. El número de muestras por área quedó de la siguiente forma: Área Alcalización Clarificación Centrífugas Secado Total. Número de muestras 18 18 18 20 74. Las variables bajo estudio se describen a continuación en las tablas para cada una de las etapas. Variable. pH. Descripción La escala del pH mide cuán ácida o básica es una sustancia. Varía de 0 a 14. Un pH de 7 es neutro. Si el pH es inferior a 7 es ácido y si es superior a 7 es básico. Nota: Debe tomarse lectura cada media hora. Escala. Valores. Estándar. Cuantitativa. 4.86 – 11.11. 7.2 – 7.4. Tabla II.1 Variables críticas para el área de alcalización Variable. Descripción La escala del pH mide cuán ácida o básica es una sustancia. Varía de 0 a 14. Un pH de 7 es neutro. Si el pH es pH inferior a 7 es ácido y si es superior a 7 es básico. Nota: Debe tomarse lectura cada media hora La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las Temperatura partículas en una sustancia Nota: Debe tomarse lectura cada media hora. Escala. Valores. Estándar. Cuantitativa. 6.4 –8.0. 6.8 – 7.2. Cuantitativa. 96 – 110 °C. 101 – 105 °C. Tabla II.2 Variables críticas para el área de clarificación Variable. Presión. Descripción Se define presión como el cociente entre la componente normal de la fuerza sobre una superficie y el área de dicha superficie.. Nota: Debe tomarse lectura cada hora La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las Temperatura partículas en una sustancia. Nota: Debe tomarse lectura cada media hora. Escala. Valores. Estándar. Cuantitativa. 6 – 6.9 Kg/cm2. 3–7 Kg/cm2. Cuantitativa. 71 – 90 °C. 80 – 90 °C. Tabla II.3 Variables críticas para el área de centrífugas. 29.
(35) Variable. Presión. Temperatura (entrada). Temperatura (salida). Descripción Se define presión como el cociente entre la componente normal de la fuerza sobre una superficie y el área de dicha superficie. Nota: Debe tomarse lectura cada hora La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia Nota: Debe tomarse lectura cada hora La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia Nota: Debe tomarse lectura cada media hora. Escala. Valores. Estándar. Cuantitativa. 6.5 – 7.8. 1.0 – 2.5 kg/cm2. Cuantitativa. 110 – 120 °C. 100 –120 °C. Cuantitativa. 35 – 57 °C. 35 – 45 °C. Tabla II.4 Variables críticas para el área de secador. Cabe mencionar que, para que este estudio resultara efectivo, los datos registrados por el ingenio en estas mismas áreas fueron utilizados para una posterior comparación. II.5.3 Análisis estadístico Inicialmente los datos se capturaron en el software Statgraphics 4.0 formándose una base de datos para cada área monitoreada. La base de datos para el área de alcalización quedó conformada de la siguiente manera: Parámetro FECHA. Descripción Día en que se registraron los datos Matutino TURNO Vespertino Primer turno (Néstor) Segundo turno (Silvestre) OPERARIO Primer turno (Ignacio) Nota: Los turnos se rotan cada 15 días HORA El registro de datos se realizó cada media hora MUESTRA HORA Corresponde al número total de datos MUESTRA TURNO Corresponde al número de muestra pH ALCALIZADO Datos registrados por Rodríguez-Sarmina PH ALCALIZADO Datos registrados por los operarios del ingenio OPERADOR Tabla II.5 Parámetros para el área de alcalización. 30.
(36) La Tabla II.6 muestra los parámetros a analizar para el área de clarificación.. Parámetro FECHA. Descripción Día en que se registraron los datos Matutino TURNO Vespertino Primer turno (Carlos) Segundo turno (Jesús) OPERARIO Primer turno (Rafael) Nota: Los turnos rotan cada 15 días HORA El registro de datos se realizó cada media hora MUESTRA HORA Corresponde al número total de datos MUESTRA TURNO Corresponde al número de muestra pH CLARIFICADOR Datos registrados por Rodríguez-Sarmina PH CLARIFICADOR Datos registrados por los operarios del ingenio OPERADOR TEMP ENTRADA Datos registrados por Rodríguez-Sarmina TEMP ENT OP Datos registrados por los operarios del ingenio Tabla II.6 Parámetros para el área de clarificación. La Tabla II.7 muestra los parámetros a analizar para el área de centrífugas. Parámetro FECHA. Descripción Día en que se registraron los datos Matutino TURNO Vespertino Primer turno (Francisco) Segundo turno (Misael) OPERARIO Primer turno (R.F.G.) Nota: Los turnos rotan cada 15 días HORA El registro de datos se realizó cada hora MUESTRA HORA Corresponde al número total de datos MUESTRA TURNO Corresponde al número de muestra PRESIÓN Datos registrados por Rodríguez-Sarmina TEMP DE LAVADO Datos registrados por los operarios del ingenio PRESIÓN OP Datos registrados por Rodríguez-Sarmina TEMP DE LAVADO Datos registrados por los operarios del ingenio OP Tabla II.7 Parámetros para el área de centrífugas. 31.
(37) La Tabla II.8 muestra los parámetros a analizar para el área de secador. Parámetro FECHA TURNO. OPERARIO HORA MUESTRA HORA MUESTRA TURNO PRESIÓN TEMP ENTRADA TEMP SALIDA PRESIÓN OP TEMP ENTRADA OP TEMP SALIDA OP. Descripción Día en que se registraron los datos Matutino Vespertino Primer turno (Celerino) Segundo turno (José I.) Primer turno (Ángel) Nota: Los turnos rotan cada 15 días El registro de datos se realizó cada hora Corresponde al número total de datos Corresponde al número de muestra Datos registrados por Rodríguez-Sarmina Datos registrados por Rodríguez-Sarmina Datos registrados por Rodríguez-Sarmina Datos registrados por los operarios del ingenio Datos registrados por los operarios del ingenio Datos registrados por los operarios del ingenio. Tabla II.8 Parámetros para el área de secador. Una vez identificados los parámetros a monitorear se realizó un análisis exploratorio en las áreas clave del proceso (alcalización, clarificación, centrífugas y secador), para cada una de las variables críticas mencionadas anteriormente. Este análisis consistió en aplicar las herramientas siguientes:. 6. . Gráficos de cajas: Éstos proporcionan información completa visual sobre cómo se distribuyen los datos. Los alambres tienen un límite de prolongación, de modo que aquellos valores atípicos que se separan del cuerpo principal de datos se indican individualmente. A diferencia de otros métodos de presentación de datos, los gráficos de caja muestran los valores atípicos de la variable. Se llaman valores atípicos de la variable a aquellos que están tan apartados del cuerpo principal de los datos que bien pueden representar los efectos de causas extrañas, como algún error de medición o registro (Revista iberoamericana de educación, (n. d.)).6. . Los gráficos de control: Medias y Rangos para muestras de tamaño diferentes, cabe mencionar que debido a que algunas muestras tenían un sólo dato fue necesario aplicar para algunos casos el gráfico de observaciones Individuales y Rangos Móviles. Para esto se utilizó el software Statistica 6.0.. . El histograma: Es una gráfica de barras que permite describir el comportamiento de un conjunto de datos en cuanto a su tendencia central, forma y dispersión. Si se utiliza correctamente permite tomar. http://www.rieoei.org/experiencias93.htm. 32.
(38) decisiones no solo con base a la media, sino también con base en la dispersión y formas especiales de comportamiento de los datos. A continuación se menciona que gráfico de control fue utilizado para cada una de las áreas: Área Alcalización. Clarificación. Centrífugas. Secador. Variable pH del jugo alcalizado, (Rodríguez-Sarmina) pH del jugo alcalizado, (operador) pH del jugo clarificado, (Rodríguez-Sarmina) pH del jugo clarificado (operador) Temperatura de entrada del jugo al clarificador, (Rodríguez-Sarmina) Temperatura de entrada del jugo al clarificador, (operador) Presión, (Rodríguez-Sarmina) Presión, (operador) Temperatura del agua de lavado, (Rodríguez-Sarmina) Temperatura del agua de lavado, (operador) Presión, (Rodríguez-Sarmina) Presión, (operador) Temperatura de entrada, (Rodríguez-Sarmina) Temperatura de entrada, (operador) Temperatura de salida, (Rodríguez-Sarmina) Temperatura de salida, (Rodríguez-Sarmina). Gráfico utilizado Individuales y Rangos Móviles Individuales y Rangos Móviles Medias y Rangos Medias y Rangos Medias y Rangos. Medias y Rangos Individuales y Rangos Móviles Individuales y Rangos Móviles Individuales y Rangos Móviles Individuales y Rangos Móviles Medias y Rangos Individuales y Rangos Móviles Medias y Rangos Individuales y Rangos Móviles Medias y Rangos Individuales y Rangos Móviles. Tabla II.9 Gráficos de control utilizados por área. 33.
(39) II.6 Conclusiones parciales Todo producto posee una cantidad de elementos que describen conjuntamente su aptitud para el uso. Muchas veces estos parámetros se llaman características de calidad y pueden ser de los siguientes tipos . Físicas: temperatura, peso, presión, vacio. Químicas: pH, densidad, turbidez. Sensoriales: sabor, presentación, color. Dependientes del tiempo: confiabilidad, conservación, reparabilidad.. En el Ingenio Mahuixtlán se realiza el monitoreo de las variables de calidad identificadas como críticas en cada etapa del proceso y se tiene pleno conocimiento del impacto que su comportamiento tiene en los parámetros del producto final considerados como normativos. Un ejemplo de esto es el monitoreo de las variables pH y temperatura del jugo alcalizado que entra al clarificador. En ésta etapa se llevan a cabo reacciones químicas de las cuales dependen en gran medida el color y la proporción de impurezas presentes en el producto final y que requieren para estas dos variables condiciones específicas. Se sabe que las empresas del ramo alimenticio emplean como criterio de selección, el grado de cumplimiento de sus posibles proveedores con estos parámetros de conformidad. Toda industria manufacturera tiene un departamento formal encargado del aseguramiento de la calidad. La responsabilidad de esta organización es ayudar a que la administración general y de la producción generen productos de una calidad aceptable en el mercado. Sin embargo, es importante hacer notar que el departamento de calidad no es el responsable de la calidad. Después de todo, este departamento no diseña, fabrica, distribuye o da servicio al producto. Esto significa que la responsabilidad de la calidad se extienda a toda la organización. Debe tenerse cuidado de que no se adopte la filosofía de que la calidad es trabajo de cada quien y entonces seguramente se convierta en el trabajo de nadie. El aseguramiento de la calidad en una empresa será siempre más eficaz, cuando todos los miembros de la organización comprendan los instrumentos estadísticos básicos de la gestión de la calidad.. 34.
(40) III. RESULTADOS DEL MONITOREO AL PROCESO DE PRODUCCIÓN EN LOS SUBPROCESOS DE ALCALIZACIÓN, CLARIFICACIÓN, CENTRÍFUGAS Y SECADOR III.1 Área de alcalización III.1.1 Características generales del proceso respecto al pH La Figura III.1 muestra los valores del pH que se registraron en los dos primeros turnos del monitoreo. La Figura III.2 corresponde a los datos del ingenio. Al compararlas se observa que hay variabilidad en los datos por turno en ambos gráficos, cabe mencionar que esto puede deberse a que se extraviaron algunos registros.. pH ALCALIZADO. 12.8 10.8 8.8 6.8 4.8 MATUTINO. VESPERTINO. TURNO. Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. pH ALCALIZADO. Figura III.1 Distribución del pH en el departamento de alcalización por turno. 8.2 8 7.8 7.6 7.4 7.2 7 6.8 MATUTINO. VESPERTINO. TURNO. Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III. 2 Distribución del pH en el departamento de alcalización por turno. 35.
(41) La Figura III.3 ilustra los valores del pH que se registraron mientras estaban a cargo los operarios mencionados. La Figura III.4 ilustra los valores del pH registrados por esos operarios. Al comparar ambos gráficos se supone que los métodos de toma de datos del ingenio son diferentes y comparando las escalas de medición que no están registrando los valores reales. Cabe mencionar que esto no puede determinarse con exactitud ya que se extraviaron algunos registros de esta área del ingenio.. pH ALCALIZADO. 12.8 10.8 8.8 6.8 4.8 IGNACIO. NESTOR. OPERARIO. SILVESTRE Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. pH ALCALIZADO. Figura III.3 Distribución del pH en el departamento de alcalización por operario. 8.2 8 7.8 7.6 7.4 7.2 7 6.8 IGNACIO. NESTOR. OPERARIO. SILVESTRE Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III.4 Distribución del pH en el departamento de alcalización por operario. 36.
(42) La Figura III.5 muestra los valores del pH del área de alcalizado registrados en los dos primeros turnos durante todo el monitoreo; como puede observarse existe una marcada variabilidad entre ellos. La Figura III.6 correspondiente a los datos del ingenio confirma esta suposición, a pesar de que se extraviaron algunos registros y de que probablemente los operarios no estén registrando todos los valores.. pH ALCALIZADO. 12.8 10.8 8.8 6.8 4.8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. MUESTRAS. pH ALCALIZADO. Figura III.5 Distribución del pH en el departamento de alcalización por muestra. 8 7.8 7.6 7.4 7.2 7 6.8 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. MUESTRAS. 15. 16. 17. 18. Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III.6 Distribución del pH en el departamento de alcalización por muestra. 37.
(43) III.1.2 Comportamiento del proceso respecto al pH La Figura III.7 demuestra el comportamiento del pH durante el periodo de estudio, en el cual se aprecia que el proceso de alcalización está fuera de control tanto en centralidad como variabilidad en las muestras 8 y 9 respectivamente. Esto fue debido a paros en el área de molinos y fallas en la bomba dispensadora de lechada de cal según las observaciones en el formato de registro de mediciones del pH. En la Figura III.7 inciso a) se observa que el proceso fluctúa alrededor de 7.6 en promedio, lo cual indica que se encuentra en el límite del pH aceptable e incluso se corre el riesgo de que el proceso cambie de media hacia arriba. Y esto sería un problema mayor, ya que repercute en la obtención de resultados óptimos en las siguientes etapas del proceso. La Figura III.7 inciso b) ilustra que el proceso presentó variación mayor a 2.2 indicando que el proceso está fuera de control también en variación.. 9.4794 8.8814 7.6855 6.4896 5.8916 2. 4. 6. 8. 10. 12. 14. 16. 18. a) Comportamiento del pH respecto a su media Patrones no aleatorios. Muestras. Cambios o brincos en el Al menos 1 punto fuera de los límites de nivel control. De. Hasta. 8. 8. 2.2040 1.6942 .67472 0.0000 2. 4. 6. 8. 10. 12. 14. 16. 18. b) Comportamiento del pH respecto a su rango Patrones no aleatorios. Muestras De Hasta Cambios o brincos en el Al menos 1 punto fuera de los límites de control nivel 9 8 Figura III.7 Gráficos de medias y rangos de pH alcalizado (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). 38.
(44) La Figura III.8 muestra el comportamiento del pH durante el periodo de estudio, en el cual se observa que el proceso de alcalización aparenta estar en control tanto en centralidad como variabilidad. Esto es debido a que no se anotaron los valores reales registrados en el momento de la medición, se extraviaron los registros de tres días consecutivos pertenecientes a esta área y hubo ocasiones en las que se tuvo solo una medición debido a los paros por diferentes causas, incluso fue necesario analizar la centralidad del proceso con el gráfico de observaciones individuales y la variabilidad con el gráfico de rangos móviles. Aún haciendo estos ajustes en el análisis no se logra reflejar el comportamiento real del proceso y esto provoca que se pierda información importante que pudiera servir de advertencia para realizar acciones correctivas cuando el proceso se acerque peligrosamente a sus límites permitidos.. 7.7064 7.5722. 7.3037. 7.0353 6.9011 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. a) Comportamiento del pH respecto a la media de las observaciones individuales. .49469 .38028. .15144 0.0000 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. b) Comportamiento del pH respecto a rangos móviles. Figura III.8 Gráficos de observaciones individuales y rangos móviles de pH alcalizado (Fuente Directa: Ingenio, 2006). 39.
(45) 35%. 50. 29%. 40. 23%. 30. 18%. 20. 12%. 10. 6%. 0. PORCENTAJES. FRECUENCIA. 60. LES = 7.6. LEI = 7.2. La Figura III.9 evidencia que no es necesario hacer el análisis de capacidad del proceso en esta área, ya que el primer requisito es que el proceso a evaluar se encuentre bajo control estadístico.. 0% 4. Fuente Directa:. 5. 6. 7. 8. pH Rodríguez-Sarmina, 2006. 9. 10. 11. 12. pH Ingenio, 2006. pH Rodríguez-Sarmina, 2006: N = 171, Media = 7.48684211, Desv.Est. = 0.995767793, Máx = 11.11, Mín = 4 pH Ingenio, 2006: N = 123, Media = 7.2902439, Desv.Est. = 0.31268657, Máx = 8, Mín = 6.8. Figura III.9 Gráfico comparativo entre especificaciones del ph del área de alcalización contra datos registrados durante el monitoreo. 40.
(46) III.2 Área de clarificación III.2.1 Características generales del proceso respecto al pH. pH CLARIFICADOR. La Figura III.10 ilustra los valores del pH de la etapa de clarificación que se registraron durante el monitoreo en ambos turnos de trabajo. La Figura III.11 ilustra los valores del pH correspondientes al ingenio. Al comparar ambos gráficos podemos suponer que no existen diferencias significativas en el método de registro de datos entre los operarios que laboran en los diferentes turnos y el de los autores; el gráfico correspondiente a los datos del ingenio confirma esta teoría. 8 7.6 7.2 6.8 6.4 MATUTINO. VESPERTINO. TURNO. Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. pH CLARIFICADOR. Figura III.10 Distribución del pH de clarificador en el departamento de clarificación por turno. 8.4 8.2 8 7.8 7.6 7.4 7.2 7 6.8 6.6 6.4 MATUTINO. VESPERTINO. TURNO. Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III.11 Distribución del pH de clarificador en el departamento de clarificación por turno. 41.
(47) pH CLARIFICADOR. La Figura III.12 ilustra los valores de pH de la etapa de clarificación que se registraron mientras estaban a cargo los operarios mencionados. La Figura III.13 ilustra los datos correspondientes al ingenio. En la Figura III.12, se observa que el operario Carlos es el más consistente al momento de tomar sus anotaciones. Al observar la Figura III.13 vemos que se confirma este supuesto.. 8 7.6 7.2 6.8 6.4 CARLOS. JESUS. OPERARIO. RAFAEL Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. pH CLARIFICADOR. Figura III.12 Distribución del pH de clarificador en el departamento de clarificación por operario. 8 7.8 7.6 7.4 7.2 7 6.8 6.6 6.4 CARLOS. JESUS. OPERARIO. RAFAEL Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III.13 Distribución del pH de clarificador en el departamento de clarificación por operario. 42.
(48) pH CLARIFICADOR. La Figura III.14 ilustra los valores de pH del jugo contenido en el clarificador que se registraron durante los dos primeros turnos a lo largo de todo el monitoreo. La Figura III.15 ilustra los valores registrados por el ingenio. En ambos gráficos se observa que existe una marcada variabilidad entre los datos de los turnos aunque no se puedan precisar las causas que la originan. Al observar la Figura III.15 correspondiente a los datos del ingenio lo confirman.. 8 7.6 7.2 6.8 6.4 1 2. 3. 4 5. 6. 7 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18. MUESTRAS. Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. pH CLARIFICADOR. Figura III.14 Distribución del pH de clarificador en el departamento de clarificación por muestra. 8 7.8 7.6 7.4 7.2 7 6.8 6.6 6.4 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18. MUESTRAS. Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III.15 Distribución del pH de clarificador en el departamento de clarificación por muestra. 43.
(49) III.2.2 Comportamiento del proceso respecto al pH La Figura III.16 demuestra el comportamiento del pH durante el periodo de estudio, en el cual se aprecia que el proceso de clarificación está fuera de control tanto en centralidad como variabilidad. Esto fue debido a los paros en el área de molinos y a fallos en el control del pH del jugo alcalizado, según las observaciones en el formato de registro de mediciones del pH. En la Figura III.16 inciso a) se observa que el proceso fluctúa alrededor de 6.8 en promedio, lo cual indica que se encuentra en el límite del pH aceptable e incluso se corre el riesgo de que el proceso cambie de media hacia arriba. Y esto sería un problema mayor, ya que repercute en el cumplimiento óptimo de las características de calidad del azúcar que dependen de ésta etapa del proceso. La Figura III.16 inciso b) ilustra que el proceso presentó variación mayor a 0.90 indicando que el proceso está fuera de control también en variación.. 7.1605 7.0642 6.8716 6.6790 6.5827. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. a) Comportamiento del pH respecto a su media. Patrones no aleatorios 9 puntos de un solo lado de la línea central. Cambios o brincos en el 2 o 3 puntos consecutivos en la zona A o más allá nivel. Muestras De Hasta 26 34 1 3 4 6 14 16 26 28 31 33 14 18. 4 de 5 puntos consecutivos en la zona B o más allá 8 puntos consecutivos en uno y otro lado de la línea central, con 13 ninguno en la zona C.. 20. 44.
(50) .90478 .73534 .39647 .05761 0.0000 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. b) Comportamiento del pH respecto a su rango. Patrones no aleatorios. 2 o 3 puntos consecutivos en la zona A o más allá Cambios o brincos en el nivel. 4 de 5 puntos consecutivos en la zona B o más allá. Muestras De Hasta 1 3 4 6 14 16 17 19 21 23 26 28 1 5 7 11 12 16 31 35. Figura III.16 Gráficos de medias y rangos del pH del área de clarificación (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). La Figura III.17 demuestra el comportamiento del pH durante el periodo de estudio, en el cual se aprecia que el proceso de clarificación está fuera de control tanto en centralidad como variabilidad. Esto fue debido a los paros en el área de molinos y a fallos en el control del pH del jugo alcalizado, según las observaciones en el formato de registro de mediciones del pH. En la Figura III.17 inciso a) se observa que el proceso fluctúa alrededor de 6.8 en promedio, lo cual indica que se encuentra en el límite del pH aceptable e incluso se corre el riesgo de que el proceso cambie de media hacia arriba. Y esto sería un problema mayor, ya que repercute en el cumplimiento óptimo de las características de calidad del azúcar que dependen de ésta etapa del proceso. La Figura III.17 inciso b) ilustra que el proceso presentó variación mayor a 0.85 indicando que el proceso está fuera de control también en variación.. 45.
(51) 7.1480 7.0567 6.8739 6.6911 6.5997. 5. 10. 15. 20. 25. 30. a) Comportamiento del pH respecto a su media Patrones no aleatorios 9 puntos de un solo lado de la línea central. Cambios o brincos en el nivel. 2 ó 3 puntos consecutivos en la zona A o más allá. 4 de 5 puntos consecutivos en la zona B o más allá. Muestras De Hasta 22 30 1 3 14 16 22 24 27 29 6 10 13 17. .85867 .69787 .37627 .05467 0.0000 5. 10. 15. 20. 25. 30. b) Comportamiento del pH respecto a su rango Patrones no aleatorios. 2 ó 3 puntos consecutivos en la zona A o más allá Cambios o brincos en el nivel. 4 de 5 puntos consecutivos en la zona B o más allá. Muestras De Hasta 1 3 4 6 14 16 17 19 22 24 1 5 7 11 12 16 27 31. Figura III.17 Gráficos de medias y rangos de pH del área de clarificación (Fuente Directa: Ingenio, 2006). 46.
(52) 50%. 80. 44%. 70. 39%. 60. 33%. 50. 28%. 40. 22%. 30. 17%. 20. 11%. 10. 6%. 0. PORCENTAJES. LEI = 6.8. 90. FRECUENCIAS. LES = 7.2. La Figura III.18 evidencia que no es necesario hacer el análisis de capacidad del proceso en esta área, ya que el primer requisito es que el proceso a evaluar se encuentre bajo control estadístico, de lo contrario los resultados de este análisis no serán válidos y pueden llevar a conclusiones equivocadas.. 0% 6.2. 6.4. Fuente Directa:. 6.6. 6.8. 7.0. 7.2. pH Rodríguez-Sarmina, 2006. 7.4. 7.6. 7.8. 8.0. 8.2. pH Ingenio, 2006. pH Rodríguez-Sarmina, 2006: N = 180, Media = 6.87, Desv.Est. = 0.35, Máx = 8, Mín = 6.4 pH Ingenio, 2006: N = 160, Media = 6.87, Desv.Est = 0.33, Máx = 8, Mín = 6.4. Figura III.18 Gráfico comparativo entre especificaciones del pH del área de clarificación contra datos registrados durante el monitoreo. 47.
(53) III.2.3 Características generales del proceso respecto a la temperatura. TEMP ENTRADA. La Figura III.19 ilustra las diferentes temperaturas del jugo alcalizado a su entrada a la etapa de clarificación, que se registraron durante el monitoreo. La Figura III.20 corresponde a los datos del ingenio. En base a lo cual se supone que existe variabilidad en los datos registrados en los turnos, los datos del ingenio lo comprueban.. 110 106 102 98 94 90 MATUTINO. VESPERTINO. TURNO. Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. TEMP ENTRADA. Figura III.19 Distribución de la temperatura de entrada en el departamento de clarificación por turno. 110 106 102 98 94 90 MATUTINO. VESPERTINO. TURNO. Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III.20 Distribución de la temperatura de entrada en el departamento de clarificación por turno. 48.
(54) TEMP ENTRADA. La Figura III.21 ilustra las diferentes temperaturas de entrada del jugo al clarificador registradas durante el monitoreo. La Figura III.22 corresponde a los datos del ingenio. Se supone que existe diferencia en el sistema de registro de datos de cada uno de los operarios. Siendo el operario Carlos el más consistente.. 110 106 102 98 94 90 CARLOS. JESUS. OPERARIO. RAFAEL Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. TEMP ENTRADA. Figura III.21 Distribución de la temperatura de entrada en el departamento de clarificación por operario. 111 108 105 102 99 96 93 CARLOS. JESUS. OPERARIO. RAFAEL Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III.22 Distribución de la temperatura de entrada en el departamento de clarificación por operario. 49.
(55) TEMP ENTRADA. La Figura III.23 ilustra las diferentes temperaturas de entrada del jugo a la etapa de clarificación registradas durante los dos primeros turnos a lo largo de todo el monitoreo. La Figura III.24 corresponde a los datos del ingenio. Se observa que existe una marcada variabilidad entre los datos de los turnos a lo largo de todo el monitoreo y los datos del ingenio lo confirman.. 110 106 102 98 94 90 1 2. 3. 4 5. 6. 7 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. MUESTRAS. TEMP ENTRADA. Figura III.23 Distribución de temperatura de entrada en el departamento de clarificación por muestra. 111 108 105 102 99 96 93 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 11. 13 14 15 16. MUESTRAS. 17. 18. Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III.24 Distribución de temperatura de entrada en el departamento de clarificación por muestra. III.2.4 Comportamiento del proceso respecto a temperatura La Figura III.25 expone el comportamiento de la temperatura durante el periodo de estudio, en el cual se aprecia que el proceso de clarificación está fuera de control tanto en centralidad como variabilidad. Esto fue debido a la falta de presión en los calentadores causada por los paros en el área de molinos y a fugas en las tapas de algunos calentadores ocasionadas al rebasar su volumen máximo de contención según las observaciones en el formato de registro de mediciones de la temperatura.. 50.
(56) En la Figura III.25 inciso a) se observa que el proceso fluctúa alrededor de 102.84 en promedio e incluso presenta una tendencia a cambiar de media hacia arriba lo cual implica el riesgo potencial de un choque térmico en el clarificador que finalmente implique el reproceso de la materia prima. La Figura III.25 inciso b) ilustra que el proceso presentó variación mayor a 14.18 indicando que está fuera de control también en variación.. 107.37 105.86 102.84 99.821 98.311 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. a) Comportamiento de la temperatura respecto a su media Patrones no aleatorios. Muestras De Hasta 1 9 21 23 26 28 32 34 26 30 32 36. 9 puntos de un solo lado de la línea central Cambios o brincos en el nivel 2 ó 3 puntos consecutivos en la zona A o más allá 4 de 5 puntos consecutivos en la zona B o más allá. 14.188 11.531. 6.2173. .90337 0.0000 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. b) Comportamiento de la temperatura respecto a su rango Figura III.25 Gráficos de medias y rangos de la temperatura de entrada al clarificador (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). 51.
(57) La Figura III.26 muestra el comportamiento de la temperatura durante el periodo de estudio, en el cual se aprecia que el proceso de clarificación está fuera de control tanto en centralidad como variabilidad. Esto fue debido a la falta de presión en los calentadores causada por los paros en el área de molinos y a fugas en las tapas de algunos calentadores ocasionadas al rebasar su volumen máximo de contención según las observaciones en el formato de registro de mediciones de la temperatura. En la Figura III.26 inciso a) se observa que el proceso fluctúa alrededor de 103.4 en promedio e incluso presenta una tendencia a cambiar de media hacia arriba lo cual implica el riesgo potencial de un choque térmico en el clarificador que ocasione el reproceso de la materia prima. En la Figura III.26 inciso b) se observa que el proceso se encuentra bajo aparente control en cuanto a variación pero esto se debe a que el rango dentro del cual se registran los valores de esta variable es muy amplio. 107.08 105.74 103.04 100.35 99.005. 5. 10. 15. 20. 25. 30. a) Comportamiento de la temperatura respecto a su media Patrones no aleatorios. Muestras. 2 ó 3 puntos consecutivos en la zona A o más allá. De Hasta 1 9 23 25 28 30. 4 de 5 puntos consecutivos en la zona B o más allá. 31 29. 9 puntos de un solo lado de la línea central Cambios o brincos en el nivel. 33 33. 12.653 10.284. 5.5447. .80563 0.0000 5. 10. 15. 20. 25. 30. b) Comportamiento de la temperatura respecto a su rango Figura III.26 Gráficos de medias y rangos de la temperatura de entrada del área de clarificación (Fuente Directa: Ingenio, 2006). 52.
(58) 33%. 50. 28%. 40. 22%. 30. 17%. 20. 11%. 10. 6%. 0. PORCENTAJES. FRECUENCIAS. 60. LES = 105. LEI = 101. La Figura III.27 demuestra que no es necesario hacer el análisis de capacidad del proceso en esta área, ya que el primer requisito es que el proceso a evaluar se encuentre bajo control estadístico, de lo contrario los resultados de este análisis no serán válidos y pueden llevar a conclusiones equivocadas.. 0% 86. Fuente Directa:. 88. 90. 92. 94. 96. 98. 100 102 104 106 108 110 112. Temperatura Rodríguez-Sarmina, 2006. Temperatura Ingenio, 2006. Temperatura Rodríguez-Sarmina, 2006: N = 180, Media = 102.83, Desv.Est. = 3.61, Máx = 110, Mín = 90 Temperatura Ingenio, 2006: N = 160, Media = 103.02, Desv.Est. = 3.40, Máx = 110, Mín = 93. Figura III.27 Gráfico comparativo entre especificaciones de temperatura de entrada al área de clarificación contra datos registrados durante el monitoreo. 53.
(59) III.3 Área de centrífugas III.3.1 Características generales del proceso respecto a la presión La Figura III.28 ilustra los valores de la presión del agua de lavado en el área de centrífugas. La Figura III.29 corresponde a los datos del ingenio. Basándose en esto se puede observar que existen diferencias significativas en los valores registrados en ambos turnos. Aunque los datos del ingenio no lo confirman debido a que posiblemente no se registren los datos de manera correcta ya que no hay similitud en los datos registrados.. PRESION. 7 6.8 6.6 6.4 6.2 6 MATUTINO. VESPERTINO. TURNO. Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. Figura III.28 Distribución de presión en el departamento de centrífugas por turno. PRESION. 7 6.8 6.6 6.4 6.2 6 MATUTINO. VESPERTINO. TURNO. Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III.29 Distribución de presión en el departamento de centrífugas por turno. 54.
(60) La Figura III.30 ilustra los valores de la presión en el área de centrífugas registradas durante el monitoreo por operario. La Figura III.31 corresponde a los datos del ingenio. Al respecto se puede decir que los datos difieren por operario siendo RFG. el más consistente en sus mediciones. Los datos del ingenio no confirman esta sospecha ya que no hay diferencias significativas entre los valores registrados.. PRESION. 7 6.8 6.6 6.4 6.2 6 FRANCISCO. MISAEL. OPERARIO. R.F.G. Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. Figura III.30 Distribución de presión en el departamento de centrífugas por operario. PRESION. 7 6.8 6.6 6.4 6.2 6 FRANCISCO. MISAEL. OPERARIO. R.F.G. Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III.31 Distribución de presión en el departamento de centrífugas por operario. 55.
(61) La Figura III.32 ilustra que existe variabilidad en los valores de presión registrados entre los diferentes turnos a lo largo de todo el monitoreo. La Figura III.33 que corresponde a los datos del ingenio no confirman esta observación ya que únicamente un grupo de datos contiene valores diferentes al resto y estos a su vez son idénticos entre sí.. PRESION. 7 6.8 6.6 6.4 6.2 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18. MUESTRAS. Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006. Figura III.32 Distribución de presión en el departamento de centrífugas por muestra. PRESION. 7 6.8 6.6 6.4 6.2 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18. MUESTRAS. Fuente Directa: Ingenio, 2006. Figura III.33 Distribución de presión en el departamento de centrífugas por muestra. 56.
(62) III.3.2 Comportamiento del proceso respecto a presión La Figura III.34 muestra el comportamiento de la presión durante el periodo de estudio, en el cual se aprecia que el proceso de Centrifugación está fuera de control tanto en centralidad como variabilidad. Esto fue debido a fallas en el área de calderas y a paros en el área de molinos según las observaciones en el formato de registro de mediciones de la presión. En la Figura III.34 inciso a) se observa que el proceso fluctúa alrededor de 6.2 en promedio y que la media del proceso presenta tendencia a cambiar. Cada vez que esto ocurra se reflejará en la incapacidad del producto de cumplir con las especificaciones de color, teniendo consecuencias que van desde el reproceso del producto en el área únicamente, hasta la contaminación con producto no conforme al producto de la siguiente etapa. Observando la Figura III.34 inciso b) se concluye que el proceso no esta bajo control estadístico puesto que presenta variaciones mayores a 0.62.. 6.7543 6.5849 6.2460 5.9072 5.7378 2. 4. 6. 8. 10. 12. 14. 16. 18. a) Comportamiento de la presión respecto a la media de las observaciones individuales Patrones no aleatorios Muestras De Hasta Cambios o brincos en el nivel 2 ó 3 puntos consecutivos en la zona A o más allá 6 8. .62448 .48005 .19118 0.0000 2. 4. 6. 8. 10. 12. 14. 16. 18. b) Comportamiento de la presión respecto a los rangos móviles Patrones no aleatorios. Muestras De Hasta 9 puntos de un solo lado de la línea central 10 18 Cambios o brincos en el nivel 2 ó 3 puntos consecutivos en la zona A o más allá 5 7 5 9 4 de 5 puntos consecutivos en la zona B o más allá 14 18 Figura III.34 Gráficos de medias de las observaciones individuales y de rangos móviles de la presión del área de centrifugación (Fuente Directa: Rodríguez-Sarmina, 2006). 57.
(63) La Figura III.35 prueba el comportamiento de la presión durante el periodo de estudio, en el cual se aprecia que el proceso de Centrifugación está fuera de control tanto en centralidad como variabilidad. Esto fue debido a fallas en el área de calderas y a paros en el área de molinos según las observaciones en el formato de registro de mediciones de la presión. La Figura III.35 inciso a) expone que el proceso fluctúa alrededor de 6.05 en promedio y que la media del proceso presenta tendencia a cambiar con las consecuencias ya mencionadas. En la Figura III.35 inciso b) se ilustra que el proceso no esta bajo control estadístico puesto que presenta variaciones mayores a 0.38.. 6.3683 6.2641 6.0556 5.8470 5.7428 2. 4. 6. 8. 10. 12. 14. 16. 18. a) Comportamiento de la presión respecto a las medias de las observaciones individuales Patrones no aleatorios Cambios o brincos en el nivel. 9 puntos de un solo lado de la línea central. Muestras De Hasta 1 9. .38430 .29541 .11765 0.0000 2. 4. 6. 8. 10. 12. 14. 16. 18. b) Comportamiento de la presión con respecto a rangos móviles Patrones no aleatorios. Muestras De Hasta 9 puntos de un solo lado de la línea central 2 10 2 ó 3 puntos consecutivos en la zona A o más allá 14 16 Cambios o brincos en el nivel 2 6 4 de 5 puntos consecutivos en la zona B o más allá 7 11 9 8 puntos consecutivos en uno y otro lado de la línea 2 central, con ninguno en la zona C. 10 17 Figura III.35 Gráficos de medias de observaciones individuales y de rangos móviles de la presión del área de centrifugación (Fuente Directa: Ingenio, 2006). 58.
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