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Conversión en el Sistema Internacional de Medida. Pablo Urra Alvarez Metrología Instituto IACC 27 de agosto de 2017

Desarrollo SITUACIÓN: Usted ha sido contratado como Jefe de Proyectos para la construcción de una planta de fabricación de helados. Se le asigna un personal a cargo, entre los que se encuentran: arquitecto, constructor civil, supervisores en terreno, ingenieros químicos y/o industriales, prevencionista de riesgos y operarios. Esta nueva planta tendrá una ubicación en terrenos desocupados en San Bernardo, donde anteriormente se emplazaba una empresa de fabricación de plásticos. El terreno tiene una extensión de 2000 m2 y la construcción debe realizarse antes de un año y medio.

Por tanto, se le entregan los datos necesarios para llevar a cabo el proyecto:  Adquisición de las siguientes maquinarias, para iniciar el presupuesto en relación a costos asociados: 

3 tanques mezcladores con una capacidad de 20 m3.



Balanza analítica con una capacidad de pesado de mínimo 50 kg.



Congelador con una capacidad de -10 °C a -20 °C.



Una mesa de empaque de dimensiones de 10 metros de largo y 3 metros de ancho.



Camión de reparto con sensor de velocidad permitiendo como máximo 80 km/h.



Bomba mezcladora con especificaciones de:



Vmax= 55 m/s



PM= 3500 rpm



Do= 0,1 m



Cuidar al trabajador, de acuerdo al movimiento de las cajas de almacenamiento de aproximadamente 2 kg cada una, con fuerza aplicada de máxima 3 N.



Se necesitarán de 500 J para que la producción por lotes de los helados esté al máximo de su productividad.



Para el enfriado de la mezcla se requerirá un reloj digital que contabilice las 5 h necesarias para llegar a los 2 °C en el equipo de enfriamiento.



Adquirir alrededor de 2.500 g de estabilizante y 100 kg de azúcar para iniciar una prueba piloto una vez que la planta haya sido puesta en marcha. Los demás ingredientes se dejan a criterio del jefe y los ingenieros de proyectos.



El personal debe tener al menos 2 años de experiencia en proyectos de esta envergadura.



Posibilidad de producción diaria en 1.000 kg de helado de frutilla.



La capacidad eléctrica instalada debe soportar al menos 500 MWh.



Las oficinas directivas deben tener al menos 500 cm de largo.

Proyectos para la construcción de una planta de fabricación de helados. 1. Para la adquisición del congelador debe tomar en cuenta que la compra se realizará en Estados Unidos, por tanto, debe dar las especificaciones apropiadas.

Respuesta: Para realizar la compra de un congelador de capacidad de -10°C a -20°C en los Estados Unidos se debe tener en cuenta que las unidades de medidas del hemisferio norte están regidas por el Sistema Ingles de unidades, para lo cual la información a entregar al

proveedor del congelador debe ser en Grados Fahrenheit y se calcula de la siguiente manera: “𝑻(°𝑭) = 𝟏,𝟖∙𝑻(°𝑪)+𝟑𝟐” IACC (2017), es decir, 𝑻(°𝑭)=𝟏,𝟖∙(-10)+𝟑𝟐

=> 14 °F y

𝑻(°𝑭)=𝟏,𝟖∙(-20)+𝟑𝟐 => -4 °F Por lo tanto, los datos a enviar al proveedor son: Realizar un presupuesto de un congelador de capacidad de -4°F a 14°F. IACC. (2017). Sistema Internacional de unidades y sus aplicaciones.

2. En el enfriador se piden especificaciones en grados Rankine por requerimientos internos y de control individual de los procesos.

Respuesta: Para el proceso productivo se requiere que el enfriado de la mezcla realice su procedimiento de cada 5 horas para llegar a los 495,270 °R y para esto se debe adquirir un timer o sistema de control PLC para si monitorear el correcto enfriamiento de la mezcla cada 300 minutos. Para poder entregar la información en Grados Rankine se debe realizar la conversión de temperatura de Celsius a Kelvin y posteriormente de Kelvin a Rankine, así como se demuestra en las ecuaciones a continuación. ° Celsius a ° Kelvin  T(K) = 2 °C + 273,15 = 275,15 °K ° Kelvin a ° Rankine  T(R) = 1,8 275,15 °K = 495,27 °R IACC. (2017). Sistema Internacional de unidades y sus aplicaciones.

3. Identifique, mediante una tabla sencilla, todas las unidades de medida y escalas presentes en el caso, especificando el tipo de unidad y el proceso o actividad asociada a la misma. Ejemplo de formato de tabla:

Cantidad

Unidad de Medida

Proceso Asociado

Tipo de Unidad

2.000 M²

Metros cuadrados

Terreno de las instalaciones

Área y Superficie

20 M³

Metros Cúbicos

Capacidad de estanques

Trabajo y Energía

50 Kg

Kilogramos

Capacidad mínima balanza

Masa

-10°C a -20°C

Celsius

Capacidad congelador

Temperatura

-4°F a 14°F

Fahrenheit

Importado desde EE.UU Condensación

10 Mts x 3 Mts

Metros

Mesa de empaque productos

Longitud

5 Horas / 2°C

Grados cada 5 hrs

Enfriamiento de la mezcla

Temperatura

Condensación 275,15 °K

Kelvin

Enfriamiento de la mezcla

495,27 °R

Rankine

según unidad de medida

Temperatura

requerida, Condensación 80 km/h

Kilómetros por hora Velocidad máxima camión

Velocidad

Vmax = 55 m/s

Volumen

Bomba mezcladora

Velocidad

Pm = 3.500 rpm

Potencia

Do = 0,1 m

Capacidad

2 Kg – 3N

Movimiento

Almacenamiento de cajas

Fuerza

Newton

500 J

Jules

Producción por lotes de helado

Trabajo y Energía

2.500 g

Gramos

Estabilizante

Masa

100 kg

Kilogramos

Azúcar

Masa

2 años

Años

Experiencia del personal

Tiempo

1.000 kg

Kilogramos

Producción diaria

Masa

500 MWh

Mega Watts Hora

Capacidad eléctrica planta

Trabajo y Energía

500 cm

Centímetros

Metros de largo oficinas

Longitud

IACC. (2017). Sistema Internacional de unidades y sus aplicaciones. 4. Determine los equipos necesarios para la primera puesta en marcha de la planta y sus unidades de medida asociadas.

Respuesta: Para llevar a cabo en primera instancia una puesta en marcha se debe tener en consideración el correcto orden y distribución de cada estación de trabajo en el proceso productivo de la fabricación de helados. Se deben determinar, implementar, categorizar y estandarizar las dependencias de almacenamiento de acuerdo a sus requerimientos, como son la cadena de frio de las materias primas, proceso mezcla de ingredientes y pasteurización que oscila entre los 83°C y los 85°C por 20s o 69°C por 30 min. luego vienen los demás procesos de enfriamiento, maduración proceso que lleva de 6 a 12 horas a 6 °C, heladora o envasado, congelación rápida que parte en los -18 °C y su posterior distribución en camiones frigoríficos acondicionados. Arte Helado-Grupo Vilbo (2017)

Los principales equipos para la puesta en marcha de la planta son: Equipos Puesta en Marcha Tanques Mezcladores

Unidades de medidas asociadas Metros cúbicos M³.

Capacidad 20 M³.

Mesa de trabajo

Metros y Metros cuadrados.

Área de 30 metros M².

Bomba mezcladora

Volumen/Potencia/Distancia.

Fuerza de trabajo Vmax/Pm-rpm/ Dₒ

Descripción general

Enfriador con control Temperatura por hora.

Celsius/Fahrenheit/Kelvin/Rankine

de temperatura de Temperatura.

Cámara

Celsius/Fahrenheit/Kelvin/Rankine

almacenamiento Empalme

eléctrico Capacidad

de

consumo Mega Watts Hora

sobre 500 MWh

eléctrico planta de helados.

Camión de reparto

Velocidad traslado

máxima de

de Kilómetros por hora

productos

despachados. IACC. (2017). Sistema Internacional de unidades y sus aplicaciones.

5. Explique, de manera concreta y precisa, los alcances e importancia del SI en la industria planteada y el producto que ofrece. Respuesta: En relación a la situación planteada y la utilización de del Sistema Internacional de Unidades en el planteamiento desde el comienzo de un proyecto como es el área o superficie en la cual se desarrollará dicho proyecto que eran los 2000 M², la implementación y equipos del proceso productivo en el cual se deben manifestar sus unidades de trabajo ya se de dimensiones o

capacidades por ejemplo los estanques de 20 M³ (capacidad de las dependencias), requerimientos específicos como energías de consumo de la planta que debe tener un empalme mínimo de 500 MWh , así como también en la determinación del uso de las materias primas y su dosificación como eran los 2,5 Kg de estabilizante y quintal de azúcar, el almacenamiento de las materias primas en una cadena de frio y el almacenamiento del producto final en un congelador de capacidad de -10°C a -20°C o de -4°F a 14°F. Con todas estas definiciones la industria puede entregar un producto de calidad y en los estándares requeridos y regulado por las entidades de higiene, ya que toda composición tiene una medida de tolerancia ya sea en alto en azucares, alto en grasas saturadas, alto en colesterol. Si bien es cierto, todo lo que nos rodea está regido por el Sistema Internacional de Unidad o el Sistema Métrico Ingles en los productos importados de no ser así no habría un idioma universal en el aspecto de cantidad, capacidad, fuerza, volumen, energía y así también se mide el daño que estos podrían producir a la salud de las personas, el ecosistema, y el uso no moderado de los recursos, que para toda industria son lineamientos regidos por las entidades de regularización y estandarización, con este sistema se permite el uso de medidas equivalentes en instrumentos de medición similares, asi como la normalización y calibración de estos bajo estandares internacionales.

Bibliografía  IACC. (2017). Sistema Internacional de unidades y sus aplicaciones. Santiago, Chile: IACC, Metrología Semana 2.  Arte Helado - Grupo Vilbo. (2017). Las fases del helado. 27-08-2017, de Arte Helado. Sitio web: http://www.heladeria.com/articulos-heladeria/a/200501/3039-las-fases-helado