“diseÑo de un proceso para la elaboraciÓn de jugo …

INFORME TÉCNICO DE LA OPCIÓN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE:

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA

“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA ELABORACIÓN DE

JUGO DE TUNA”

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO BIOTECNÓLOGO

PRESENTAN ÁNGELES MARTÍNEZ LILIANA

REYES MORÁN ESTHER DE LA LUZ DÍAZ LÓPEZ CARLOS IGNACIO

México, D. F. 26 de mayo de 2005

DIRECTOR INTERNO: M. en C. CARLOS OROZCO ÁLVAREZ

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................1 2. ANTECEDENTES ..............................................................................................................3 3. HIPÓTESIS .........................................................................................................................7 4. OBJETIVO GENERAL ............................... ........................................................................8 5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................... ....................................................................8 6. JUSTIFICACIÓN .................................. ..............................................................................8

7. METODOLOGÍA .................................... ............................................................................ 9

7.1 ESTUDIO DE MERCADO..................................................................................... 9 7.1.1 OFERTA DE LA TUNA A ESCALA MUNDIAL........... .......................... 9

7.1.2 EL MERCADO DE LA TUNA EN MÉXICO……… .............................. 12

7.1.2.1OFERTA………………………………….................................. 13

Época de producción………………….................................... 15

7.1.2.2 DEMANDA………………………………………..................... .. 15 7.1.2.3 PRECIOS………………………….. ........................................ 15

7.1.3 EXPORTACIÓN DE LA TUNA MEXICANA.............. .......................... 20

7.2 ESTUDIO TÉCNICO…….................................................................................... 22 7.2.1 SÍNTESIS DEL PROCESO ..................................................................22

Revisión bibliográfica sobre la producción de jugos ..........................22 Análisis y síntesis de producción de jugo de tuna .............................23 Diagrama de bloques del proceso .....................................................24 Descripción preliminar del proceso ....................................................25

7.2.2 CORRIDAS EXPERIMENTALES A NIVEL SEMIPILOTO: RENDIMIENTOS Y CONDICIONES DE OPERACIÓN .............................. 26

7.2.3 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO ............... ............................ 30

Elaboración del diagrama de flujo de proceso .................................. 31 Descripción detallada del proceso .................................................... 32 Balance de materia (memoria de cálculo) ........................................ 34 Dimensionamiento del equipo de proceso ........................................ 35 Lista de equipo de proceso (nomenclatura / características básicas / costo) ............................................................................................... 61 Hojas de datos del equipo ................................................................ 63

7.2.4 ARREGLO DEL EQUIPO EN LAS ÁREAS DE PROCESO……… ….69

7.3 ESTUDIO ECONÓMICO..................................................................................... 72 7.3.1 MONTO DE LA INVERSIÓN DEL PROCESO............ .........................72 7.3.2 COSTOS UNITARIOS DE PRODUCCIÓN………….............................73

7.3.2.1 PROGRAMA DE OPERACIÓN……… …...............................74 7.3.2.2 COSTOS TOTALES DE OPERACIÓN................ ..................75 7.3.2.3 VOLUMEN MÍNIMO ECONÓMICO........................................85

7.3.3 RENTABILIDAD DEL PROCESO………………... ........... ...................87

7.3.3.1 INGRESOS POR VENTAS……………...................................87

7.3.3.2 ESTADO DE RESULTADOS………… .................................. 88 7.3.3.3 CAPITAL DE TRABAJO… ................................................... 88 7.3.3.4 FLUJO NETO DE EFECTIVO……........................................ 91 7.3.3.5 DETERMINACIÓN DE LA TASA INTERNA DE RETORNO .92

7.3.4 ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD..................... ...................................... 93

7.3.4.1 CON RESPECTO AL MÉTODO DE AMORTIZACIÓN……..9 3 7.3.4.2 PORCIENTO DE FINANCIAMIENTO…………………………94

7.3.4.3 PRECIO MÁXIMO DE LAS MATERIAS PRIMAS Y PREC IO MÍNIMO DEL PRODUCTO QUE SIGAN HACIENDO RENTABLE EL PROCESO…………………………………………………………………95

7.3.4.4 VOLUMEN MÍNIMO DE OPERACIÓN QUE SIGA HACIEN DO RENTABLE EL PROYECTO……………………………………………97

8. CONCLUSIONES…………………….............................................................................. 100

ÍNDICE DE FIGURAS

1. Precios nominales y reales, promedios anuales, d e tuna por kilogramo en tres centrales de abasto del país, 1989-2002 …………………………… ………………………...19 2. Diagrama de bloques del proceso................. ................................................................24 3. Diagrama de flujo de proceso de producción de ju go de tuna...................................31 4. Nomenclatura utilizada en el dimensionamiento de tanques.....................................47 5. Tipos de tapas de tanques utilizadas industrialm ente............................................... .48 6. Dimensiones del tanque de almacenamiento TP-106. .................................................51 7. Dimensiones del tanque de deareación TD-110 y de l tanque de almacenamiento del jugo TA-115........................................ ..................................................................................54 8. Arreglo del equipo en las áreas de proceso……………… ……………………………....69 9. Dimensiones totales de la planta………………………………………… …………………70 10. Dimensionamiento de las áreas de proceso………………… …………………………..71

ÍNDICE DE CUADROS

1. Producción de tuna por país. 2000……………………………………… …………………...9 2. Superficie, rendimiento medio, producción, expot ación e importación de tuna por país…………………………………………………………………………………………………..11 3. Características de producción de tuna en las tre s zonas principales de México….12 4. Superficie, rendimientos medios y producción de tuna por estado, en las principales zonas productoras de México, 2002……………… …………………………….14 5. Precios nominales mensuales de tuna en la Centra l de Abasto del Distrito Federal, 1999-2002 ($/kg)……………………………………………………………………………………16 6. Precios reales mensuales de tuna en la Central d e Abasto del Distrito Federal, 1999-2002 ($/kg)……………………………………………………………………………………16 7. Precios nominales mensuales de tuna en la Centra l de Abasto de Guadalajara, Jalisco, 1999-2002 ($/kg)…………………………………………………………………… ……17 8. Precios reales mensuales de tuna en la Central d e Abasto de Guadalajara, Jalisco, 1999-2002 ($/kg)……………………………………………………………………………………17 9. Precios nominales mensuales de tuna en la Centra l de Abasto de San Nicolás de los Garza, Nuevo León ($/kg)…………………………………………………………… ………18 10. Precios reales mensuales de tuna en la Central de Abasto de San Nicolás de los Garza, Nuevo León, 1999-2002 ($/kg)……………….……………………… …………………18 11. Volumen de las exportaciones mexicanas de tuna por país de destino (t)………..20 12. Valor de las exportaciones de tuna mexicana por país de destino (US/kg)……….20 13. Valor promedio de las exportaciones de tuna mex icana por país de destino…….21 14. Resultados obtenidos en corridas experimentales ...................................................28 15. Balance de materia (memoria de cálculo)........ ...........................................................34 16. Lista de equipo de proceso..................... .....................................................................61 17. Hoja de datos de la tolva de alimentación TO-10 1.....................................................63

18. Hoja de datos del filtro prensa FP-108......... ...............................................................64 19. Hoja de datos de la despulpadora DP-105............ ......................................................65 20. Hoja de datos de la limpiadora por aspersores LI-10 4..............................................66 21. Hoja de datos de la seleccionadora de rodillos SL-1 03.............................................67 22. Hoja de datos de la centrífuga tubular CT-109...... .....................................................68 23. Costos del equipo de proceso para la producción de jugo de tuna………………...73 24. Programa de operación de la planta para la prod ucción de jugo de tuna………….74 25. Consumo de energético de los equipos de proceso para procesar una tonelada de tuna por hora……………………………… ……………………………………………………….76 26. Costos de inversión fija respecto a los porcent ajes de operación………………….80 27. Costos directos de operación para el proceso de producción de jugo de tuna…..81 28. Costos indirectos de operación para el proceso de producción de jugo de tuna…………………………………………………………………………………………………..83 29.Gastos generales de operación para el proceso de producción de jugo de tuna...84 30. Costos totales de operación para el proceso de producción de jugo de tuna……85 31. Costos y gastos fijos y variables de operación para el proceso de producción de jugo de tuna………………………………………………………………………………………...86 32. Cuadro de ingresos por ventas para el proceso d e producción de jugo de tuna...87 33. Cuadro de estado de resultados para el proceso de producción de jugo de tuna.88 34. Capital de trabajo para el proceso de producció n de jugo de tuna…………………91 35. Cuadro de capital de flujo de efectivo para el proceso de producción de jugo de tuna ………………………………………………………………………………………………….92 36. Tasa Interna de retorno para el proceso de prod ucción de jugo de tuna………….92 37. Tasa Interna de Retorno obtenida para los difer entes métodos de amortización de crédito ………………………………………………………………………………………………93

38. Tasa Interna de Retorno obtenida para diferente s porcentajes de financiamiento externo sobre la inversión fija con el método de am ortización de pagos iguales…….94 39. Tasa interna de retorno obtenida para diferente s precios de tuna, sin financiamiento externo y precio de $8.2 por kg de j ugo …………………………………..95 40. Tasa interna de retorno obtenida para diferente s precios de la tuna, con 10% de financiamiento externo sobre la inversión fija y pr ecio de $8.2 por kg de jugo……….95 41. Tasa interna de retorno obtenida para diferente s precios de venta del jugo, sin financiamiento externo y precio de $1.1 por kg de t una…………………………………...96 42. Tasa interna de retorno obtenida para diferente s precios de venta del jugo, con 10% de financiamiento externo sobre inversión fija y precio de $1.1 por kg de tuna..96 43. Tasa Interna de Retorno obtenida para diferente s volúmenes de tuna procesada por hora, sin financiamiento externo……………………………………… ………………….98 44. Tasa Interna de Retorno obtenida para diferente s volúmenes de tuna procesada por hora, con 10% de financiamiento externo sobre l a inversión fija…………….…….99

1

1.INTRODUCCIÓN

El nopal es una planta xerófita. Su hábitat natural son regiones con poca humedad y

climas semitemplados. (SARH, 1982) y se considera el hábitat natural del nopal las zonas

con precipitaciones del orden de 250 mm. El nopal crece aún en condiciones extremas de

temperatura y sequías prolongadas y las especies del género Opuntia crecen en suelos

pedregosos y escasos de humos (Flores Valdez, 1977), y en tepetate, aunque si se siembra

en suelos profundos los rendimientos son mejores (Cruz H. 1977).

El nopal (Opuntia spp) es una planta nativa de Norteamérica (Alvarado Sosa 1978) y

más precisamente de México (SARH 1982). Las cactáceas abundan en México. En el género

Opuntia, los principales subgéneros representados son Cylindropuntia y Platyopuntia siendo

este último al que corresponden los verdaderos nopales (Alvarado Sosa 1978). Los aztecas

llamaban “Noxtli” a las tunas. De las 250 especies conocidas de Opuntia, cien están

localizadas en México. El nopal fue llevado de América a la península Ibérica en el siglo XVI

y de ahí se distribuyó posiblemente hacia África.

El cultivo del nopal configura una de las imágenes que caracteriza con propiedad a la

cultura mexicana. Con más de 25 mil años de historia, el nopal a acompañado a los primeros

habitantes de este territorio ayudándolos a sobrevivir en un medio hostil, proporcionándole

alimentos, medicinas y forrajes para animales silvestres y domesticados. En la actualidad, el

nopal ocupa en México un área de más de 3 millones de ha, mayoritariamente silvestre del

cual se extraen un conjunto de numerosos productos con una amplia gama de aplicaciones

En el Norte - Centro del país se han distinguido tres zonas: la Zona Nopalera potosina

– zacatecana que comprende a los estados de San Luis Potosí y Zacatecas y parte de

Aguascalientes, Durango y Coahuila con variedades para forraje y tuna; la Zona Nopalera del

Noroeste, con variedades forrajeras, que comprende el Norte de Tamaulipas y Norte y

Oriente de Nuevo León; y la Zona Nopalera difusa, desde las partes áridas de San Luis

Potosí, y Zacatecas a Nuevo León, Durango y Chihuahua (Marroquín et al, 1964).

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La zona de mayor concentración de nopal en nuestro país, la de mayor diversidad a

nivel mundial, y la más apta para su desarrollo, es la región comprendida por Zacatecas y

San Luis Potosí. En la parte que corresponde a Zacatecas, esta zona abarca unas 200,00

has y comprende a 14 municipios, sobre todo aquellos que se encuentran en el sureste del

Estado y que manifiestan altos índices de marginación y migración (Díaz C, 1991).

Las especies productoras de fruto son principalmente: Opuntia amyclaea (blanca), O.

megacantha (amarilla), O. streptacantha (cardona), O. ficus indica (de Castilla), O. robusta

(de tapón), O. hiptiacantha (memelo), O. camuesa (camueso).

Las formas más abundantes han sido la cardona, pachona, burrona, cristalina, y

naranjona, las variedades amarillas de castilla y los duraznillos. La tuna silvestre se dedica al

consumo en fresco, regional y en una porción relativamente pequeña, a la producción

artesanal, cada vez en menor escala, de queso de tuna, melcocha y ocasionalmente

colonche, productos típicos, con mercado reducido sobre todo por su composición y

presentaciones finales, y por las dificultades para conservarlos, pero mercado interesante por

su perspectiva (Díaz C. 1991). La tuna no ha sido explotada industrialmente.

La tuna es descrita generalmente como una fruta de pulpa jugosa con bastante

semilla, suave y rica en azúcares, de sabor característico muy agradable y refrescante.

Contiene vitamina C, aminoácidos, lípidos, fósforo, hierro y calcio. (Barrientos 1965).

Saenz y Díaz C (1986) mostraron que las selecciones que pueden ser utilizadas en la

industria para la obtención de jugos y néctares pueden ser las copenas por registrar el mayor

volumen de jugo y en lo que respecta a la tuna silvestre, son la tapona, cardona y pachona.

Lozano en 1986 señaló que el análisis de tuna encontró agua 90%, glucosa 6%,

almidón y dextrina 2.7%, proteínas 1.0%, cenizas 0.3%; y trazas de grasa. Valadez Villareal

le atribuye 42 cal/g, una ácidez de 0.63 g/ml (Ac. Cítrico) y pequeñas concentraciones de

vitamina A, tiamina, riboflavina, niacina y ácido ascórbico. Paredes (1973) le atribuyó hasta

75 g de ácidos grasos insaturados por 100 gr de semillas de tuna (Valadez Villareal, 1979).

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La tuna cardona (streptacantha) es ampliamente apreciada por su sabor. Es de color

rojo, su riqueza en azúcares es inferior a las de las tunas O. ficus indica.

La tuna silvestre, se dedica fundamentalmente al consumo en fresco, regional y a la

producción de algunos derivados:

� Queso de tuna

� Melcocha

� Colonche

2.ANTECEDENTES

A nivel internacional, la tuna es una fruta que está cobrando importancia mundial con

el acceso agresivo de países como Italia, Sudáfrica, Chile e Israel, a los mercados europeos

y el propio E.U.A.. Se perfila entonces una enconada lucha competitiva de México con estos

países para dominar en los mercados externos. Las ventajas comparativas de México,

representadas por su riqueza en material genético, la gran diversidad de variedades, lo

extenso de sus recursos agroclimáticos y la tradición del cultivo y uso de esta planta, deben

ser el punto de partida para lograr ventajas competitivas para México que le permitan

dominar en los mercados internacionales. Aquí radica un potencial que es necesario evaluar

y desarrollar con una política decidida de apoyos y de organización para convertir a esta

actividad en una fuente importante de empleos y generación de divisas para el país.

El aprovechamiento integral del potencial de nopal (planta) y de la tuna (fruto) a nivel

agroindustrial abarca diversos productos a partir de las pencas, de las tunas y del nopal

verdura. De acuerdo con Corrales (1992) estos productos se pueden clasificar por el tipo de

la industria que los procesa:

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� Artesanal.

� Químico-extractiva y biotecnológica

� Aceite comestible y ácidos grasos

� Edulcorantes

� Pigmentos

� Aditivos espesantes y gelificantes

� Pasta forrajera

� Biomasa

� Fermentados y alcoholes destilados

� Alimenticia

� Rustico-artesanal

� Tecnificada

� Farmacéutica

� Cosmetología

Sin embargo a pesar de esta gran variedad de alternativas de aprovechamiento,

solamente los cosméticos, algunos medicamentos o fármacos y los alimentos procesados en

forma rústica (queso de tuna), o en forma tecnificada (salmueras, escabeches, salsas, jugos

pasteurizados, licores, mermeladas, confitados y productos tostados frescos o mínimamente

procesados) han tenido un desarrollo de cierta relevancia en países como México, Italia,

España, E.U.A., Chile, Argentina, Perú entre otros

El comercio internacional de la tuna lo inicia Italia en los años de posguerra,

aprovechando que ya tenía algún tiempo manejando el nopal tunero en el sistema de

plantaciones. Las exportaciones se dirigieron principalmente a los países del resto de

Europa. La mano de obra italiana, especialmente del sur de este país y de Sicilia, que

emigraba a trabajar en Alemania, Holanda, Bélgica, etc., conocían el producto y lo

demandaban. En cierta medida actuaron como diseminadores del consumo de esta fruta en

Europa. Por esta misma razón, comenzaron las exportaciones a los E.U.A., sobre todo al

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noreste (Nueva York, Massachusetts) donde se concentraban los grande grupos de

población de origen italiano.

En la década de los sesentas se iniciaron las exportaciones mexicanas a los E.U.A.

en cantidades pequeñas. El proceso se vio favorecido porque ya se habían desarrollado

plantaciones en la región Centro Norte y estaban enviando tuna a las ciudades fronterizas de

Matamoros, Reynosa, Nuevo Laredo y Ciudad Juárez. En todo caso se trataba de un

mercado muy limitado y de poco volumen, constreñido fuertemente por la escasez de

transporte y de vías de comunicación.

A finales de los setentas y principios de los ochentas las plantaciones en Guanajuato

comenzaron a abrirse espacios en los nichos de mercado de frutas exóticas en los E.U.A. En

algunas ocasiones enviaban la fruta por vía aérea al norte de E.U.A. y Canadá, utilizando

cajas de plástico para evitar exceso de peso.

A finales de los ochentas y principios de la presente década se incrementaron las

exportaciones de México a los E.U.A. y Canadá. En ocasiones se ha llegado a exportar hasta

el Japón y otros países europeos.

Por estas mismas fechas, Israel comienza a incidir con su producción de tuna en el

mercado europeo. Cabe señalar, sin embargo, que el nopal tiene una larga existencia en el

Medio Oriente, principalmente en la región de Palestina, hasta el punto de que a los israelitas

nacidos en el actual territorio de Israel se les llama Sabras que corresponde al nombre del

nopal en hebreo.

Sudáfrica se incorpora al mercado internacional con su tuna a principios de los años

noventa. Hasta ese momento, este país había desarrollado mucha experiencia con el nopal

forrajero y sólo en fechas recientes le han visto posibilidades al mercado de tuna de

exportación. Para este desarrollo, importaron variedades adecuadas, hicieron cruzamientos

para desarrollar variedades. propias y concurrir a los mercados de Europa en épocas de

invierno del hemisferio norte.

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Chile también tiene muchos años con nopaleras para la producción de forraje,

conservación de suelos y para fruta destinada al mercado local. A raíz del “boom” frutícola de

Chile de los años ochenta, que cuenta con redes de frío, transporte marítimo especializado y

propio y los contactos necesarios en los mercados terminales hortícolas y frutícolas. Los

chilenos comenzaron a enviar su tuna a una gran cantidad de países, pero en volúmenes

pequeños.

Por su parte, Colombia ha logrado ser muy exitosa en el comercio mundial del café,

de las flores y una serie de productos exóticos tales como maracuyá, tuna, entre otros. Los

colombianos comienzan a exportar a principios de los noventa con superficies relativamente

pequeñas y están exportando a Japón, Inglaterra, Holanda y Alemania principalmente.

El mercado mundial de la tuna es un mercado de desarrollo relativamente reciente.

En los años sesenta unos pocos países exportaban a E.U.A. y Europa no más de unas 1,500

toneladas y el negocio no representaba más de unos 2 millones de dólares. Actualmente, el

mercado ha crecido, incorporando más países exportadores e importadores y el tamaño del

negocio ha crecido a 20,000 toneladas con un valor aproximado a 50 millones de dólares.

México participa en este mercado aportando un 10% del volumen, es decir, unas 2,000

toneladas con un valor de alrededor de cinco millones de dólares.

El jugo de tuna es el producto que queda al eliminar de la tuna la cáscara, semilla y

pulpa. El proceso consiste en eliminar la cáscara y la semilla en una despulpadora, donde se

obtiene el jugo grueso, al que se le separan los sólidos mediante un proceso mecánico,

quedando el jugo, el cual puede ser utilizado así o clarificado.

En una de las empresas jugueras el proceso se realiza como sigue: la tuna se recibe

desespinada en cajas de madera o plástico, después se selecciona, se le elimina la cáscara

y se pasa al despulpador para la separación de semilla y obtener la pulpa y el jugo, mismos

que se centrifugan, posteriormente se elimina el precipitado, la parte acuosa se esteriliza y se

le adicionan aditivos y conservadores (en ocasiones otros jugos de frutas), se envasa en

latas o frascos, luego estos se agotan, se tapan y se esterilizan. El enfriado es a temperatura

ambiente, antes de empacar.

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El jugo fresco de tuna se utiliza ampliamente en Chile y recientemente en México, sin

embargo, debido a su baja acidez y alto contenido de azúcares es fácilmente fermentable y

su vida comercial es corta, por lo que su conservación ha sido objeto de estudio.

Las principales razones de ser la industrialización y del procesamiento de productos

perecederos son: conservarlos en buen estado por más tiempo para su comercialización en

mercados diversos y distantes, ampliar su disponibilidad a lo largo del año, regular los

precios en casos de sobreofertas del mercado en fresco, dar valor agregado a los productos,

generar empleos e ingresos que beneficien y arraiguen a los productores. Por lo anterior la

industrialización del nopal y la tuna despierta mucho interés, dado que tecnológicamente es

posible, además de que puede ser económicamente viable y rentable, dependiendo de

algunos factores mercadotécnicos y organizacionales, especialmente por el beneficio que

representa para los productores agrícolas marginales de las zonas desérticas.

3.CONSIDERACIONES SOBRE LA FACTIBILIDAD DE PROYECTO S.

Para conocer la rentabilidad de algún producto, en este caso un proceso, es

necesario llevar a cabo tres tipos de estudios: de mercado, técnico y económico.

El estudio de mercado es una herramienta estadística y estratégica para conocer

totalmente el entorno al que esta expuesto el proceso.

El estudio técnico abarca todos los aspectos correspondientes al diseño del proceso;

como lo es el diagrama de flujo, la selección de pasos que llevará el proceso, la descripción

detallada del proceso, diagramas de tubería en instrumentación del proceso, etc., con la

integración de los conocimientos adquiridos en las asignaturas relacionadas con la

Ingeniería, se tienen las bases y los métodos necesarios para de diseñar y elaborar un

proceso para la producción de jugo de tuna, caracterizar y dimensionar el equipo a utilizar,

así como determinar las condiciones de operación y rendimiento obtenido.

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El estudio económico se analizan todos los factores relacionados con el monto de la

inversión del proceso, los costos unitarios de producción y la rentabilidad del proceso por

medio del cálculo de los ingresos por ventas, capital de trabajo, amortización del crédito, etc.

Con los resultados obtenidos en este estudio evaluamos nuestro proceso para determinar si

es rentable.

4.OBJETIVO GENERAL

Desarrollo y elaboración de un estudio de mercado, un estudio técnico y un estudio

económico para la producción de jugo de tuna.

5.OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Elaborar un diagrama de flujo del proceso para la producción de jugo de tuna.

2. Dimensionamento de los equipos de proceso.

3. Determinación de la inversión y costos de producción del proceso.

4. Determinar la rentabilidad económica del proceso.

6.JUSTIFICACIÓN

En respuesta a la solicitud de un grupo de empresarios para montar una nave

industrial en el estado de San Luis Potosí, cuya principal finalidad es la producción de

bebidas alcohólicas de tuna, se diseñará un paquete de Ingeniería, formado por el estudio

técnico y el estudio económico de un proceso de producción de jugo de tuna, para su

posterior uso en la producción de bebidas alcohólicas.

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7.METODOLOGÍA

7.1 ESTUDIO DE MERCADO

7.1.1 OFERTA DE LA TUNA A ESCALA MUNDIAL

La producción de la tuna se realiza en alrededor de treinta países, entre los

cuales figuran Chile, Argentina, Bolivia, Perú, Colombia, México, Estados Unidos, Sudáfrica,

Israel, Italia, entre otros.

Cuadro No.1.- Producción de tuna por país. 2000 País Sistema de

producción Superficie (ha)

Rendimiento (t/ha)

Producción (t)

Portugal Extensivo 100 1.00 100

España Extensivo 300 1.00 300

Italia Intensivo

Extensivo

2,500

25,000

16.00

1.00

40,000

25,000

Grecia Extensivo 100 1.00 100

Turquía Extensivo 100 1.00 100

Líbano Extensivo 300 1.00 300

Israel Intensivo 300 20.00 6,000

Siria Extensivo 200 1.00 200

Jordania Extensivo 1,000 1.00 1,000

Egipto Extensivo 5,000 1.00 5,000

Libia Extensivo 2,000 3.00 6,000

Túnez Intensivo

Extensivo

1,000

120,000

5.00

1.00

5,000

120,000

Argelia Extensivo 7,000 3.00 21,000

Marruecos Extensivo 50,000 1.00 50,000

Eritrea, Etiopía, Somalia y Sudán

Extensivo 500,000 0.10 50,000

África del Sur Intensivo

Extensivo

1,500

3,000

10.00

5.00

15,000

15,000

Madagascar, Mozambique y Namibia

Extensivo 300,00 0.10 30,000

Argentina Intensivo

Extensivo

1,000

10,000

15.00

6.00

15,000

60,000

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Chile Plantaciones 1,000 8.00 8,000

Bolivia Extensivo 1,000 2.00 2,000

Perú Intensivo 8,000 7.00 56,000

Ecuador Extensivo 600 2.00 1,200

Colombia Intesivo 200 10.00 2,000

Brasil Extensivo 100 1.00 100

Estados Unidos Intensivo 200 20.00 4,000

México Plantaciones 72,500 6.00 435,000

TOTALES 0.87 973,400

Fuente: “Producción y comercialización de la tuna”. Claudio Flores, UACh

Aunque en la mayoría de los países productores la tuna es un producto secundario de

nopaleras dedicadas a la producción de forraje o a la conservación de suelos, siendo pocas

las plantaciones especializadas en la producción de tuna, de manera que la mayoría de

países sólo concurren a los mercados nacionales y coparticipan en el mercado internacional.

Una estimación de las superficies, rendimientos y producción de tuna de los países

donde se explota el nopal se muestra en el cuadro anterior. Se puede observar que el nopal

se encuentra ampliamente distribuido en la cuenca del mediterráneo, incluyendo los países

del cercano oriente y del norte de África. También se encuentran los países del “cuerno de

África, y países del sur del continente. En América el nopal se encuentra tanto en el norte

como en el sur del continente.

La mayor parte de la superficie (92.08%) se produce bajo el sistema extensivo. En el

citado cuadro también se observa que no aparecen las superficies cultivadas con fines

forrajeros de África del Sur (350,000 ha), Brasil (500,000 ha), ni las superficies dedicadas a la

producción de grana de cochinilla e Perú (70,000 ha), ni las nopaleras silvestres de E.U.

(500,000 ha) y México (3,000,000 ha).

En este cuadro se puede notar que la superficie de producción de tuna en México es

muy superior a las de Italia, Sudáfrica, Chile, Israel, Colombia y E.U. Si a lo anterior se

agrega que los otros países basan su producción casi totalmente en una sola variedad,

mientras que en México existe una gran riqueza varietal que permite ofrecer al mercado

tunas blancas, amarillas, anaranjadas y rojas, queda en evidencia el gran potencial que tiene

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el país para liderar los mercados internacionales de este producto. Respecto a rendimientos

medios, México presenta los más bajos (6.75 t/ha), debido a que casi la totalidad de las

plantaciones se localizan en áreas sin riego, con mal temporal y suelos pobres, además de

que gran número de productores, por falta de recursos, no atienden adecuadamente sus

huertas. En los casos de productores que realizan en forma adecuada las labores de poda,

abonado, fertilización, combate de plagas, etc., estos obtienen, en condiciones de temporal

entre 25 y 30 t/ha.

Cuadro No.2.- Superficie, rendimiento medio, produc ción, exportación e importación de tuna por país.

País Superficie (ha)

Rendimiento (t/ha)

Producción (t)

Exportación (t)

Importación (t)

México 72,500 6.75 489,500 7,500 0

Italia 2,500 20.00 50,000 15,000 100

Sudáfrica 1,500 10.00 15,000 250 0

Chile 1,000 7.00 7,000 40 0

Israel 300 25.00 7,500 60 0

Colombia 200 10.00 2,000 100 0

E.U. 200 20.00 4,000 100 8,000

TOTALES 78,200 7.35 575,000 23,050 8,100


Los países del hemisferio norte, con excepción de México, muestran rendimientos

altos, debido a que los productores realizan las prácticas adecuadas de abonamiento,

fertilización, riego, podas, combate de plagas y enfermedades, y forzamiento de la

fructificación.

Los países del hemisferio sur presentan rendimientos variables, altos en plantaciones

bien atendidas, y con apoyo de riego, y bajos en las plantaciones de temporal. En cuanto a

producción, a pesar de los bajos rendimientos, dada su gran superficie, México presenta un

volumen muy superior al de los otros países. Sin embargo, en cuanto a exportación, otros

países con menor superficie, menor producción y menor riqueza varietal exportan mayor

volumen y a un mayor número de países.

12

7.1.2 EL MERCADO DE LA TUNA EN MÉXICO

En México existen tres zonas productoras de tuna: La sur, integrada por el estado de

Puebla; la centro, conformada por lo estados de México e Hidalgo, y la centro-norte, con los

estados de Guanajuato, Jalisco, San Luis Potosí y Zacatecas. Existen pequeñas superficies

dispersas en otros estados que también producen tuna, pero en baja escala.

Las características de las tres principales zonas de producción se presentan en el

siguiente cuadro.

Cuadro No.3.- Características de producción de tuna de las tres zonas principales de

México. Zona

Características Puebla México - Hidalgo Centro – Norte

Sistemas Semi-intensivo Intensivo Extensivo

Suelos:

Tipo

Cambisoles

Regosoles

Feozem

Vertisol

Xerosol, Feozem y Piañíoslo

Textura Arenosa a Franco

Media con duripán Media a ligeramente arcillosa

Profundidad > 50 cm 20 a 100 cm 20 a 80 cm

pH Ácido Ácido a ligeramente alcalino

Ácido a ligeramente alcalino

Precipitación media anual (mm) 600 a 750 400 a 700 350 a 500

Temperatura media anual (°C) 13 a 15 14 a 18 16 a 1 8

Periodo de heladas No hay Noviembre a Enero

Octubre a Marzo

Fisiografía Ladera y plano Plano y ladera Plano y ladera

Variedad de tuna Villanueva Alfajayucan Burrona, Montesa, Cristalina, Picochulo, Roja Pelona y Pepina

Época de cosecha Abril a Agosto Julio a Septiembre

Agosto a Octubre

Rendimientos (t/ha) 15 a 25 10 a 15 3 a 15

13

Nivel de manejo

a) del suelo

b) de la planta

c) densidad de la plantación

Alto

Medio

Alto

Medio

Alto

Alto

Bajo

Bajo

Bajo

Nivel de uso:

a) de insumos

b) de materia orgánica

c) de maquinaria

Medio

Medio

Bajo

Alto

Alto

Bajo

Bajo

Bajo

Alto

Otros:

Tamaño de huerto (ha)

Tipo de tenencia

>2

Ejidal y pequeña propiedad

<5

Pequeña propiedad y ejido

3 a 200

Pequeña propiedad y ejido


En el citado cuadro se observa que existe una mayor precipitación pluvial en Puebla,

intermedia en los estados de México e Hidalgo y menor en la región centro-norte, y que las

temperaturas medias anuales son menores en Puebla, intermedias en los estados de México

e Hidalgo y superiores en la región centro-norte. Asimismo, que los rendimientos son

superiores en la región centro-norte. Asimismo, que los rendimientos son superiores en

Puebla, intermedios en los estados de México e Hidalgo e inferiores en la región centro-

norte.

7.1.2.1 OFERTA

Las superficies, rendimientos, medios y producción de tuna por región y estado se

muestran en el siguiente cuadro.

14

Cuadro No. 4.- Superficie, rendimientos medios y pr oducción de tuna por estado en las principales zonas productoras de México, 2002.

Zona y estado Superficie (ha) Rendimiento (t/ha) Producción (t)

Sur: Puebla 3,500 20.00 70,000

Centro:

México

Hidalgo

15,000

10,000

10.00

7.50

150,000

75,000

Centro-Norte:

Zacatecas

San Luis Potosí

Guanajuato

Jalisco

Aguascalientes

Suma

16,000

12,000

3,000

2,000

1,000

34,000

6.00

5.00

3.00

4.00

1.50

5.13

96,000

60,000

9,000

8,000

1,500

174,500

Estados dispersos:

Nuevo León

Durango

Querétaro

Tamaulipas

Coahuila

Oaxaca

Guerrero

Sinaloa

Tlaxcala

Veracruz

Baja California

Otros

Suma

2,000

2,000

2,000

1,000

1,000

700

300

270

200

80

60

390

10,000

3.00

2.00

2.00

2.00

1.00

5.00

1.00

1.00

5.0

1.0

1.0

1.0

2.00

6,000

4,000

4,000

2,000

1,000

3,500

300

270

1,000

80

60

390

20,000

TOTALES 72,500 6.75 489,500


15

Época de producción:

En México se presentan dos problemas relacionados con la época de producción de

tuna, el primero es que a pesar de que se cosecha desde marzo hasta noviembre, la mayor

parte, casi el 90%, es cosecha en tres meses: julio, agosto y septiembre.

El segundo problema reside en que la tuna debe competir con las otras frutas (uva,

manzana, durazno, mango, guayaba) que se cosechan en México en la misma época, lo que

provoca que a finales de junio bajen los precios de la tuna.

7.1.2.2 DEMANDA

La demanda de tuna en México es diferente por región: es alta en los estados del

centro, menor en los estados del norte y en los estados del sur y sureste, casi nula.

En cuanto a la oferta, se considera que debido a la apertura comercial, casi todas las

frutas se encuentran en el mercado nacional los doce meses del año, pues cuando en el país

no hay producción de alguna fruta ésta se importa de Estados Unidos, Chile, Nueva Zelanda

o de Europa. De esta manera los consumidores disponen todo el año de casi todas las frutas,

pero no es el caso del tuna, por lo que es importante que se pudiera producir todo el año en

México.

7.1.2.3 PRECIOS

A continuación se analizarán los precios nominales y reales de la tuna en los tres

principales mercados del país: Distrito Federal, Guadalajara y Monterrey.

16

Cuadro No.5.- Precios nominales mensuales de tuna e n la Central de Abasto del Distrito Federal, 1989-2002 ($/kg)

Año Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Promedio

1989 --- --- 1.10 0.90 1.43 1.14

1990 --- 1.09 0.75 0.96 1.38 1.05

1991 --- 1.44 1.00 1.74 --- 1.39

1992 --- 1.79 1.00 1.19 2.31 1.57

1993 2.34 1.88 0.94 1.46 2.00 1.72

1994 1.88 0.93 0.73 1.25 --- 1.20

1995 --- 1.57 1.14 1.91 --- 1.54

1996 --- 1.55 1.61 1.61 2.08 1.72

1997 --- 1.59 1.29 1.83 2.33 1.76

1998 --- 1.93 2.05 3.13 --- 2.37

1999 --- 3.03 1.72 2.29 3.55 2.65

2000 --- 2.33 2.08 3.76 5.44 3.40

2001 --- 3.19 2.37 3.54 --- 3.03

2002 4.80 4.02 2.72 3.00 --- 3.64

Fuente: Secretaría de Economía, Servicio Nacional d e Información e Integración de Mercados

Cuadro No.6.- Precios reales mensuales de tuna en l a Central de Abasto del Distrito Federal, 1989-2002 ($/kg)


1989 --- --- 8.25 6.69 10.47 8.67

1990 --- 6.49 4.39 5.54 7.85 6.30

1991 --- 7.03 4.85 8.35 --- 6.80

1992 --- 7.56 4.20 4.95 9.55 6.65

1993 9.06 7.24 3.60 5.55 7.58 6.64

1994 6.81 3.35 2.62 4.45 --- 4.33

1995 --- 4.05 2.89 4.74 --- 4.12

1996 --- 3.05 3.13 3.08 3.93 3.40

1997 --- 2.61 2.10 2.94 3.72 2.90

1998 --- 2.75 2.89 4.34 --- 3.37

1999 --- 3.69 2.08 2.74 4.23 3.23

2000 --- 2.60 2.31 4.14 5.95 3.79

2001 --- 3.36 2.48 3.67 --- 3.18

2002 4.80 4.01 2.70 --- --- 3.64

17

Cuadro No.7.-Precios nominales mensuales de tuna en la Central de Abasto de Guadalajara, Jalisco, 1989 -

2002 ($/kg) Año Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Promedio

1989 --- --- --- 1.20 1.00 1.15

1990 --- 1.03 1.03 1.14 1.05 1.00

1991 1.77 1.57 1.00 1.24 0.78 1.27

1992 --- 1.76 0.97 0.96 1.02 1.18

1993 --- 1.52 1.07 1.03 0.80 1.11

1994 1.44 1.07 0.69 0.89 0.88 0.99

1995 --- 1.57 1.25 1.22 --- 1.35

1996 2.38 1.69 1.57 1.47 1.31 1.68

1997 --- 2.40 1.43 1.60 2.15 1.90

1998 2.89 2.07 1.83 3.47 --- 2.57

1999 6.10 3.85 3.15 1.89 4.33 5.92

2000 4.80 3.09 2.11 3.16 4.32 3.50

2001 3.43 2.63 1.79 2.20 --- 2.51

2002 3.60 3.10 2.55 2.70 --- 2.24


Cuadro No.8.- Precios reales mensuales de tuna en l a Central de Abasto de Guadalajara, Jalisco, 1989-2002 ($/kg)


1989 --- --- --- 8.91 7.32 8.74

1990 --- 6.13 6.03 6.58 5.98 6.00

1991 8.72 7.67 4.85 5.95 3.70 6.22

1992 --- 7.44 4.07 4.00 4.22 5.00

1993 --- 5.85 4.10 3.92 3.03 4.29

1994 5.22 3.86 2.48 3.17 3.12 3.57

1995 --- 4.05 3.17 3.03 --- 3.61

1996 4.75 3.32 3.05 2.81 2.47 3.34

1997 --- 3.94 2.33 2.57 3.43 3.13

1998 4.15 2.95 2.58 4.82 --- 3.66

1999 7.47 4.68 3.81 2.26 5.16 7.23

2000 5.37 3.45 2.34 3.48 4.72 3.90

2001 3.60 2.77 1.87 2.28 --- 2.63

2002 3.60 3.09 2.54 2.68 --- 2.22


18

Cuadro No.9.-Precios nominales mensuales de tuna en la Central de San Nicolás de los Garza, Nuevo

León, 1989-2002 ($/kg) Año Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Promedio

1989 --- 2.41 1.21 0.84 1.01 1.34

1990 2.16 1.77 1.27 1.39 1.61 1.64

1991 --- 1.89 1.50 1.71 1.53 1.66

1992 --- 2.39 1.51 1.69 1.36 1.61

1993 --- 2.09 1.46 1.41 1.25 1.52

1994 2.98 1.86 1.39 1.33 1.80 1.87

1995 --- 1.96 1.49 1.28 1.42 1.61

1996 --- 2.26 1.86 1.96 2.50 2.36

1997 4.13 2.27 1.67 1.72 1.76 2.24

1998 3.80 2.24 2.29 3.03 3.25 2.92

1999 --- 4.64 1.96 2.34 3.08 3.01

2000 5.30 3.13 2.29 3.20 4.80 3.74

2001 --- 5.53 4.93 4.19 --- 4.88

2002 --- 3.79 2.79 2.15 --- 2.91


Cuadro No.10.-Precios reales mensuales de tuna en l a Central de Abasto de San Nicolás de los Garza,

Nuevo León, 1989-2002 ($/kg) Año Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Promedio

1989 --- 18.17 9.08 6.24 7.39 10.19

1990 13.10 10.54 7.44 8.03 9.16 9.80

1991 --- 9.23 7.27 8.21 7.26 8.10

1992 --- 10.10 6.34 5.79 5.62 6.80

1993 --- 8.05 5.59 5.36 4.73 5.80

1994 10.79 6.71 4.88 4.74 6.38 6.70

1995 --- 5.05 3.78 3.18 3.46 4.30

1996 --- 4.45 3.61 3.75 4.72 4.70

1997 6.85 3.73 2.72 2.77 2.81 3.70

1998 5.46 3.19 3.23 4.21 4.45 4.10

1999 --- 5.65 2.37 2.80 3.67 3.60

2000 5.93 3.49 2.54 3.52 5.23 4.10

2001 --- 5.82 5.16 4.35 --- 5.10

2002 --- 3.78 2.77 2.15 --- 2.90


19

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Año

($/k

g)

D.F. Nominales D.F. Reales Guadalajara Nominales

Guadalajara Reales Monterrey Nominales Monterrey Reales

Figura No. 1 Precios nominales y reales, promedios anuales, de tuna por kilogramo en tres centrales de abasto del país, 1989-2002

De los cuadros anteriores se destacan tres aspectos:

1) El corto tiempo de la oferta de la tuna. En México se cosechan tunas desde marzo

hasta diciembre (10 meses), los mayores volúmenes de cosecha se concentran en pocos

meses. En el Distrito Federal, en la mayoría de los años, la oferta de tuna es de julio a

octubre: en Guadalajara, de junio a octubre y en Monterrey de julio a noviembre. El Servicio

Nacional de Información e Integración de Mercados de la Secretaría de Economía no reporta

volúmenes comercializados, pero en los primeros y últimos meses del periodo de oferta los

volúmenes son mucho menores que en el periodo intermedio.

2) La curva de columpio que presentan los precios de la tuna. En todos los mercados.

Los precios al inicio y final de la temporada son más altos, y en plena temporada bajan

drásticamente.

20

3) Los precios nominales promedio para la tuna se han incrementado de 1989 a 2002

en todos los mercados, sin embargo, en términos de precios reales se o bserva cada vez que

los productores reciben menos por kilogramo de tuna.

7.1.3 Exportación de tuna mexicana

En el siguiente cuadro se presentan los volúmenes de las exportaciones de tuna por

país de destino para el periodo 1991 – 1997.

Cuadro No.11.- Volumen de las exportaciones mexican as de tuna por país de destino (t)

País de destino

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997

Alemania 0 0.01 0 0.01 0 0 0

Belice 0 0 0.04 0 0 0 0

Brasil 0.02 0 0 0 0 0 0

Canadá 65.72 189.26 30.57 33.60 30.30 103.40 141.40

España 0 0 0 0 0 8.00 9.50

Estados Unidos

867.51 1,369.51 1,873.92 2,062.01 3,562.20 4,343.30 6,271.10

Francia 0 0.94 0.83 0.68 1.20 25.00 8.40

Japón 1.86 0.30 0.97 1.35 0.70 51.90 65.60

Reino Unido 0 0 0 0.01 0 1.10 2.60

Otros 0 0 0 0 0 0.20 4.50

Total 935.12 1,587.03 1,870.32 2,097.70 3,594.40 4,532.90 6,503.10

Fuente: BANCOMEXT

Cuadro No.12.- Valor de las exportaciones de tuna m exicana por país de destino

(US/kg) País de destino

1991 1992 1993 1994 1995

Alemania 0 0.007 0 0.016 0

Belice 0 0 0.08 0 0

Brasil 0.2 0 0 0 0

Canadá 44.9 157.9 39.7 37.0 21.9

Estados Unidos

462.3 700.8 870.7 999.6 391.6

21

Francia 0 1.7 1.7 1.7 1.5

Japón 16.7 1.2 3.1 5.9 0.894

Reino Unido

0 0 0 0.016 0

Suiza 0 0 0 0 0.011

Total 523.129 861.446 915.286 1,044.193 415.391

Fuente: BANCOMEXT

En el cuadro anterior se puede ver que el valor de las exportaciones de la tuna de

México a Estados Unidos para el año de 1995 representó el 94.16% del total y para Canadá

5.27%

Cuadro No.13.- Valor promedio de las exportaciones de tuna mexicana por país de

destino (US$/kg) País de destino

1991 1992 1993 1994 1995

Alemania 0.00 0.58 0.00 1.60 0.00

Belice 0.00 0.00 2.00 0.00 0.00

Brasil 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Canadá 0.68 0.83 1.30 1.10 1.44

Estados Unidos

0.53 0.50 0.47 0.48 0.52

Francia 0.00 1.75 2.06 2.50 2.01

Japón 8.41 3.79 3.18 4.39 3.48

Reino Unido 0.00 0.00 0.00 1.60 0.00

Suiza 0.00 0.00 0.00 0.00 0.73

Total 0.56 0.54 0.49 0.50 0.55

Fuente: BANCOMEXT

En el cuadro anterior puede notarse que el país al que a México exportó la mayor

cantidad de tuna (96%), es al que paga más barato (0.52 dólares por kilogramo) mientras

que al que paga más caro que es Japón (3.48 dólares por kilogramo), prácticamente no

exportó en el periodo considerado.

22

7.2 ESTUDIO TÉCNICO

7.2.1 SÍNTESIS DEL PROCESO

� Revisión bibliográfica sobre la producción de jugos .

Para comenzar a desarrollar este proyecto, se realizó una búsqueda de información

necesaria para cumplir las metas propuestas.

La recolección de información tuvo como eje el tema de “Producción industrial de

jugos”.

Las distintas fuentes de información consultadas fueron las siguientes:

� Internet: A través de la red se encontraron páginas sobre producción de jugos.

� Bibliotecaria: Basados en el programa de estudios de “Ciencia y Tecnología

de los alimentos”, se consultaron libros de Procesado de alimentos y algunos

de Enología (Ciencia del vino).

� Trabajos de titulación: Tesis y proyectos de las bibliotecas de egresados de

las carreras Ing. En Alimentos, de la UPIBI y la Escuela Nacional de Ciencias

Biológicas.

Toda la información fue revisada por los integrantes del proyecto (alumnos y asesor),

y así conjuntamente se fue seleccionando la información adecuada, y archivando los demás

textos.

23

� Análisis y síntesis del proceso de producción de ju go de tuna.

Seleccionada la información, se plantearon las diferentes alternativas de obtención de

jugo de tuna.

Los factores más decisivos en la selección de esta alternativa fueron, la cantidad de

información adquirida, aplicación real y práctica, así como la similitud de este proceso con

otros de comprobada utilidad para otras frutas. Las observaciones más importantes para un

proceso de producción de jugo de tuna son las siguientes.

La materia prima será entregada tal y como es recolectada en el campo, por lo tanto,

es necesario realizar un lavado.

Para obtener el jugo de tuna, es necesario eliminar todos los componentes de la fruta

que no componen la parte carnosa. Primero se deben eliminar las espinas. Después es

necesario eliminar la cáscara, pues si se mezcla con la pulpa, las grasas pueden cambiar el

olor y sabor del jugo.

No todas las tunas, pueden entrar al proceso, pues las frutas podridas e inmaduras

pueden cambiar las características del producto. El grado de madurez se puede determinar

por el tamaño de la tuna, dependiendo la especie de la que se trate.

Para obtener el jugo es necesario separar el bagazo y la pulpa de la parte carnosa,

desprendiendo el líquido que en su mayoría es agua.

El jugo almacenado puede oxidarse fácilmente, por lo tanto, es recomendable eliminar

el oxígeno disuelto por algún método de deareación.

El jugo no será el producto terminado, por lo tanto, es necesario eliminar

microorganismos que puedan degradar sus nutrientes, y contar con un tanque de

almacenamiento en donde resida el líquido para sus posteriores usos.

24

Fig. No. 2.- Diagrama de bloques del proceso

Tuna entera

Despulpe

Pelado de tuna

Limpieza

Selección

Eliminación de espinas

Jugo refinado

Filtración

Pulpa

Bagazo

Semilla y bagazo

Cáscara

Agua sucia Agua de lavado

Tuna eliminada

1

Espinas

25

Fig. No. 2 (Cont.)- Diagrama de bloques del proceso

Descripción preliminar del proceso.

Se realiza una selección de la materia prima de acuerdo al tamaño para escoger las

tunas adecuadas para el proceso.

La tuna es lavada, desespinada y pelada para poder extraer el jugo.

Se obtiene el jugo, eliminando el bagazo y la mayor cantidad de pulpa.

Se elimina el oxígeno disuelto del jugo por deaeración, después se pasteuriza para

eliminar la biomasa, para finalmente ser almacenado en un tanque.

Centrifugación Pasta húmeda

1

Eliminación de aire del jugo

Jugo clarificado

Jugo pasteurizado

Pasteurización

26

7.2.2 CORRIDAS EXPERIMENTALES A NIVEL SEMIPILOTO: R ENDIMIENTOS Y

CONDICIONES DE OPERACIÓN

Las corridas experimentales a nivel semipiloto, se realizaron en la planta piloto

de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología.

El tiempo de duración de las corridas experimentales fue de entre 5 y 8 horas

continuas.

Cada corrida experimental de realizó con dos cajas de tuna, obtenidas de

distintos proveedores.

A continuación se mencionan las características generales y los

procedimientos seguidos en las corridas experimentales.

Se realizaron mediciones a una muestra representativa de 10 tunas, de cada

una de las dos cajas, tomando las medidas de ancho y alto de la fruta con un vernier,

para obtener un promedio.

La cáscara se eliminó manualmente utilizando un cuchillo, las manos de los

peladores estaban protegidas por guantes para evitar accidentes, debido al excesivo

contacto con las espinas de la fruta.

La tuna pelada ingresó a la despulpadora en donde se separó la pulpa y jugo

de las semillas y el bagazo, por medio de un aspa que giraba a gran velocidad

destrozando la fruta.

La pulpa y el jugo obtenidos en la despulpadora se trasladaron a un tanque de

retención, de donde fueron bombeados hacia un filtro prensa para eliminar la mayor

cantidad de pulpa y así obtener un jugo refinado.

27

El jugo refinado obtenido en el filtro prensa, se depositó en otro tanque de

retención, en el cual fue bombeado hacia una centrífuga de discos, donde se

separaron pigmentos del jugo quedando en la pasta.

De esta última operación se obtuvo un jugo clarificado.

En las Corridas Experimentales No. 2 y No. 3, se realizó ultrafiltración al jugo

clarificado, para analizar la composición del jugo ultrafiltrado por la medición de

azúcares reductores por la prueba de refractometría.

Antes y después de cada operación previamente descrita, se pesaron todas

las corrientes del proceso, para conocer la cantidad de masa de cada una, que

utilizaríamos en los posteriores cálculos de balance de materia y rendimientos.

Se tomaron muestras de 250 ml, al jugo obtenido de la despulpadora, al jugo

refinado, jugo clarificado y al jugo ultrafiltrado, para realizar determinaciones de

azúcares residuales, viscosidad, porcentaje de humedad y densidad.

Al término de las operaciones descritas se llevó a cabo una adecuada limpieza

de las áreas de trabajo, así como de todo el equipo utilizado de la planta piloto y de

todo el material e instrumental requerido durante las corridas experimentales.

A continuación se muestra un cuadro comparativo, en el cual se pueden

apreciar los datos obtenidos en las tres corridas experimentales de las operaciones

antes mencionadas.

28

Cuadro No. 14.- Resultados obtenidos en corridas ex perimentales.

CORRIDAS EXPERIMENTALES CORRIDAS EXPERIMENTALES 1 2 3 1 2 3

Tuna entera Ancho (cm) 4.88 4.94 4.76 Largo (cm) 6.82 6.8 6.93 Masa (kg) 50.74 21.98 40.14 Porción de cáscara en tuna entera

Cáscara Masa (kg) 18.72 9.75 15.63 0.3666 0.3825 0.3806

Tuna pelada Porción de tuna pelada Masa (kg) 32.34 15.74 25.43 0.6333 0.6174 0.6193

Despulpadora Flujo de lavado (m3s-1) 8.1 x10-5 Tiempo de proceso (s) 192.18 Porción en tuna entera

0.1024 0.1815 0.0692

Porción de semilla y bagazo en tuna

pelada Semilla y bagazo Masa (kg) 5.2 3.99 2.78 0.1584 0.2534 0.1093

Pulpa y jugo Porción de pulpa y jugo en tuna pelada

Volumen (m3) 0.0276 0.0109 Masa (kg) 27.62 11.75 22.65 0.8415 0.7465 0.8906

Densidad (kg m-3) 1000 980.32 999.09 Porción en tuna entera Azúcares (ºBrix) 12 13 11.2 0.5443 0.5345 0.5642

Filtración Tiempo de proceso (s) 536

Área de filtración (m2) 0.535 0.7502 0.7502 Flujo de lavado (m3s-1) 4.853 x10-5 Porción en tuna entera Tiempo de lavado (s) 960 0.0612 0.0705 0.0916

29

Cuadro No. 1 4.- (Cont.) Resultados obtenidos en corridas experim entales. Torta

Densidad (kg m-3) 1030.58 1091.09 1070.69 Porción de torta en pulpa y jugo

Masa (kg) 3.11 1.55 3.68 % Humedad 73.018 0.1226 0.1631 0.1893

Jugo refinado Volumen (m3) 0.0212 0.0076 0.015114 Porción de jugo refinado en pulpa y jugo

Masa (kg) 22.245 7.95 15.76 Densidad (kg m-3) 1049.3 1036.84 1043 0.8773 0.8368 0.8106

Porción en tuna entera Diámetro de partícula 11.5 9.9 10.2 0.4384 0.3616 0.3926

Centrifugación Re (cm) 5.15 Ri (cm) 2.6 Ángulo 53.13º w (s-1) 991.696

Flujo (m3s-1) 5.76 x10-6 5.76 x10-6 Tiempo de proceso (s) 1769.54 Porción en tuna entera

Pasta 0.0151 0.0344 0.0089 Masa líquida (kg) 0.71 0.73 0.32 Porción de pasta en jugo refinado Masa sólida (kg) 0.0596 0.028 0.0378 % Humedad 81.893 80.52 78.35 0.0378 0.0826 0.0286 Densidad (kg m-3) 1054.02 1129.6 1072.17

Jugo clarificado

Volumen (m3) 0.0182 0.0782 0.01174 Porción de jugo clarificado en jugo

refinado

Masa (kg) 19.54 8.41 12.15 Densidad (kg m-3) 1062.08 1076.44 1034.14 0.9621 0.9173 0.9713

Porción en tuna entera Azúcares (ºBrix) 11.9 11.5 10 0.3851 0.3826 0.3026

Ultrafiltración Tiempo de proceso (s) 3600

30

Cuadro No. 1 4.- (Cont.) Resultados obtenidos en corridas experim entales. Jugo ultrafiltrado Volumen (m-3) 0.008 0.010 Masa (kg) Densidad (kg m-3) 1045.43 1027.01

Azúcares (ºBrix) 3 2.7

7.2.3 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO.

El diagrama de flujo de proceso se elaboró en el programa AUTOCAD®, realizando

ajustes a la previa descripción preliminar del proceso, y considerando los resultados

obtenidos en las corridas experimentales. (Fig. No.2). Al final del trabajo se anexa el

diagrama de flujo de proceso impreso en formato 90 x 60 cm en papel bond.

Conjuntamente a la elaboración de la descripción preliminar del proceso, se fue

realizando la descripción detallada.

Al obtener la descripción detallada, se realizó el balance de materia global del

proceso, para obtener el rendimiento; y con los datos obtenidos en las corridas

experimentales de porcentaje de cáscara, semilla, bagazo y jugo, se elaboró el balance de

materia par cada operación propuesta en la descripción detallada, como se muestra en el

Cuadro No.2.

Apoyándonos en la bibliografía consultada, y con los datos proporcionados en las

corridas experimentales, se dimensionaron los equipos utilizados en el proceso, por medio

de escalamiento a una base de cálculo de 1000 kg h-1de tuna.

La lista de equipo utilizado en este diseño se observa en el Cuadro No. 3. Las hojas

de datos de los equipos se muestran en los Cuadros No. 4 al No. 9.

31

Fig. No. 3.- Diagrama de flujo de proceso de produc ción de jugo de tuna,

32

� Descripción detallada del proceso

1. La tuna (corriente 1) llega a la Tolva de almacenamiento TO-101, la

cual estará en vibración constante para evitar que se obstruya la salida del producto y

caiga por gravedad en la siguiente operación.

2. Desespinado.- Al llegar la tuna (corriente 1) a la máquina

Desespinadora DS-102, unos rodillos forrados con cerdas estarán limpiando las tunas

y trasladándolas a la siguiente operación. Las espinas (corriente 2) se llevarán a la

segunda Tolva de Almacenamiento TO-201. Mientras que la tuna sin espinas

(corriente 3) se moverá a través de los rodillos pasando a la siguiente operación.

3. Selección.- En esta fase se descartan tunas golpeadas e inmaduras

(corriente 4) pasando por un clasificador de rodillos paralelos e inclinados SL-103, el

transporte de la tuna seleccionada (corriente 5) a la siguiente operación es por una

banda.

4. Lavado.- Las tunas seleccionadas (corriente 5) son conducidas en

bandas transportadoras hacia una Lavadora por Aspersores LI-104, donde se

eliminan impurezas que pudieran traer del campo (corriente 51), usando agua potable

y algún desinfectante (corriente 50). El transporte de la tuna limpia (corriente 6) al

área de exprimido sigue siendo mediante una banda transportadora.

5. Extracción.- La tuna (corriente 6) llega a un despulpador-refinador DP-

105, donde la tuna va siendo comprimida, aplastándola completamente para obligar a

romper las celdillas que contienen el jugo de la tuna, el cual escurrirá por un cono de

metal con paredes perforadas, mientras que la cáscara y bagazo (corriente 7) salen

por un diámetro reducido del cono y caerá por gravedad a la segunda Tolva de

almacenamiento TO-201.

33

6. Almacenamiento.- El jugo de la extracción (corriente 8) caerá por

gravedad a un Tanque TP-106 donde posteriormente el jugo por la P-107 se

bombeará (corriente 9) a la siguiente operación.

7. Filtración.- El jugo (corriente 9) obtenido de la extracción es refinado

por un filtro prensa FP-108, donde se separa el bagacillo y la semilla (corriente 10)

que pudo haber arrastrado el jugo, y estos sólidos se transportaran manualmente a la

segunda Tolva de almacenamiento TO-201.

8. Clarificación.- El jugo refinado (corriente 11) llega con suficiente presión

a una Centrifuga Clarificadora CT-109, esta consiste de una cámara cilíndrica

rotatoria, en donde los sólidos durante la centrifugación se acumulan contra la pared

de la cámara, y el liquido clarificado (corriente 13) llega a la siguiente operación,

mientras que el residuo (corriente 12) se despega automáticamente mediante agua a

presión eliminándose por un orificio situado en la base del mismo y este es trasladado

manualmente a la segunda Tolva de Almacenamiento TO-201.

9. Deareación.- El líquido clarificado (corriente 13) llega a una Cámara de

Deareación TD-110 donde existe un alto vacio (corriente 52), para que de esta forma

sea eliminado el aire contenido en el jugo. Donde posteriormente el jugo por la P-111

se bombeará (corriente 14) a la siguiente operación.

10. Pasteurización.- El jugo (corriente 14) llega al Pasteurizador PT-112,

donde es sometido a un choque térmico que se logra incrementando la temperatura y

luego reduciéndola rápidamente. El calentamiento será con vapor saturado (corriente

53), para elevar la temperatura a 80ºC (corriente 15), y el enfriamiento se realizará

con el suministro de agua de enfriamiento (corriente 55), para disminuir la temperatura

del jugo hasta 10ºC (corriente 16).

11. Almacenamiento.- El jugo pasteurizado y frio (corriente 16) llega a un

Tanque de Almacenamiento TA-113, el cual estará aislado para conservar la baja

temperatura.

34

A continuación se muestra la memoria de cálculo del balance de materia.

Cuadro No. 15.- Balance de materia (memoria de cálc ulo)

BALANCE DE MATERIA(JUGO DE TUNA)

producto: jugo de tuna

capacidad instalacion: 1000 kg/hr

jornada laboral: 8 hr

MATERIA PRIMAS

tuna: 1000 kg

producto final: 360 kg/hr

rendimiento: 0.36

DESCRIPCION 1 2 3 4 5 6

tuna espinas tuna sin tuna tuna tuna

entera eliminadas espinas eliminada seleccionada lavada

Flujo (kg/hr) 1,000 1 999.00 299.70 699.30 699.30

DESCRIPCION 71 72 73 7 8 9

residuos de residuos de pulpa residuos pulpa pulpa

semilla cascara obtenida totales total bombeada

Flujo (kg/hr) 41.96 258.04 398.60 300.00 399.30 399.30

DESCRIPCION 10 11 12 13 14 15

residuos del filtrado residuos de

la clarificado flujo flujo dentro

filtro obtenido centrifuga obtenido bombeado pasteurizador

Flujo (kg/hr) 31.94

367.36

7.35

360.01

360.01

360.01

DESCRIPCION 16 50 51 52 53 54

pasteurizado agua de agua residual vacio tanque vapor condensado

total lavado de lavado deareador saturado

Flujo (kg/hr) 360.01

349.65

349.65 200.00 50.00 50.00

DESCRIPCION 55 56

agua de entrada

agua de salida

enfriamiento enfriamiento

Flujo (kg/hr) 50.00 50.00

35

� Dimensionamiento del equipo de proceso (memoria de cálculo)

Obtenidos los datos para la base de cálculo del proceso, es necesario conocer

las capacidades, características geométricas y tiempos de operación de los diferentes

equipos utilizados en el proceso.

Algunos equipos no se dimensionaron debido a que existe poca o nula

información acerca de sus características geométricas, o de los modelos físicos que

explican los fundamentos de la operación realizada.

Los equipos que no se dimensionaron son:

o Desespinadora DS-102.

o Limpiadora de rodillos LI-104

o Seleccionadora SL-103

o Despulpadora DP105

Los equipos que se dimensionaron son los siguientes:

o Filtro Prensa FP-108

o Centrífuga de discos CT-109

o Intercambiador de Calor PT-112

o Tanque de la pulpa TP-106

o Tanque deareador TD-110

o Tanque de almacenamiento TA-113

o Bombas centrífugas P-107 y P-111

A continuación se muestran las hojas de cálculos tal y como se elaboraron en el programa

Mathcad®.

36

� Filtro prensa FP-108

∆P 68950N

m2

⋅:=DP es la diferencia de presiones de la entrada del medio al filtro prensa y la salida del líquido filtrado. Se propuso una presión de 10 lb/in^2 pues se han oibtenido presiones de esta magnitud en experimentos realizados en la planta piloto.

M 0.0383kg

s⋅:=

M es el flujo másico, obtenido del balance de materia antes mencionado, considerando que el flujo másico de la corriente que entra al flitro prensa es de 138.2 kg/h

t 3600 s⋅:=t es el tiempo necesario dle proceso, obtenido mediante balances de materia del proceso de elaboración de jugo de tuna, considerando que la filtración ocurre en una hora de tiempo.

1 hora de operación.

En seguida se muestran las condiciones de operación propuestas para este ejemplo.

A continuación se presenta la serie de cálculos para distintos tiempos de operación del filtro prensa.

Ro 0:= Ro es la resistencia del medio específico. En este caso consideramos que es 0 para simplificar los cálculos y tomando en consideración las propiedades fisicoquímicas del agua.

Co 0.08:=

Co es la concentración de sólidos presentes en el medio que se filtrará. Este dato es tomado a partir de que fuentes de información consultadas indican que la pulpa de la tuna contiene hasta un 10% de solidos y en el balance de materia se cosideró que el 80% de los sólidos se queda en el filtro prensa..

α 4.333 1011⋅ m

kg⋅:=

a es la resistencia específica de la torta. Este valor fue obtenido de un ejemplo del libro "Bioseparaciones",Tejeda, para un cultivo de Aspergillus ninger.

m es la viscosidad de la solución que se desea filtrar, es decir, la resistencia al movimiento, en fuerza por unidad de tiempo, sobre un área específica.

µ 0.001N s⋅m

2⋅:=

rm es la densidad de la solución que se desea filtrar. Es decir la cantidad de masa por unidad de volumen.

ρm 1000kg

m3

⋅:=

El objetivo de la siguiente seria de cálculos es obtener el filtro prensa adecuado para un proceso de elaboración de jugo de tuna, mediante el cual, el filtro prensa satisfaga totalmente las condiciones que se presentan por parte de las características fisicoquímicas del medio filtrante y las partículas sólidas. así como también las características de operación establecidas.

A continuación se muestran las características fisicoquímicas de la solución que se desea filtrar.

37

El área necesaria para la filtración es de 4.073 m^2.

Af 4.073m2=

Afµ α⋅ ρm⋅ Vol

2⋅2 ∆P⋅ t⋅

:=

Sacando la raiz cuadrada de la ecuación anterior podremos calcular el área requerida para la filtración.

Af2 µ α⋅ ρm⋅ Vol

2⋅2 ∆P⋅ t⋅

:=Af2 µ α⋅ ρm⋅ Vol

2⋅2 ∆P⋅ t⋅

:=

Y si despejamos Af de la ecuación anterior tenemos que:

Af t⋅Vol

µ α⋅ ρm⋅2 ∆P⋅

Vol

A⋅:=Af t⋅

Vol

µ α⋅ ρm⋅2 ∆P⋅

Vol

A⋅:=

Realizando la suposición de que Ro = 0 tenemos que:

Donde Af es el área necesaria para que se lleve a cabo la filtración y los demás parámetros son los mencionados anteriormente.

Af t⋅Vol

µ α⋅ ρm⋅2 ∆P⋅

Vol

A⋅ Ro µ⋅

∆P+:=Af t⋅

Vol

µ α⋅ ρm⋅2 ∆P⋅

Vol

A⋅ Ro µ⋅

∆P+:=

Para calcular el área necesaria para la filtración previamente descrita se utiliza la ecuación para obtener los parámetros de filtración en equipos intermitentes a presión constante. ("Bioseparaciones". Tejeda)

Vol 0.138m3=

Vol es el volumen de operación que atraviesa el filtro en las condiciones anteriormente especificadas. El volumen se obtiene multiplicando el flujo volumétrico por el tiempo del proceso.

Vol Q t⋅:=

Q 3.83 105−× m

3

s=

Q es el flujo volumétrico de operación, es decir, la cantidad de volumen de medio que pasa a través del filtro, por unidad de tiempo. Este dato se obtiene del cociente del flujo másico entre la densidad del medio.

QM

ρm:=

38

Volt 9.192 103−× m

3=

Volt es el volumen que ocupará la torta. Se obtiene dividiendo la masa entre la densidad de la torta.

Voltmt

ρt:=

mt 11.03kg=

mt es la cantidad de masa de la torta en el proceso. Esta se obtiene multiplicando el flujo másico de la torta por el tiempo de operación del proceso antes descrito.

mt Mt t⋅:=

Mt 3.064 103−×

kg

s=

Mt es el flujo másico de la torta, es decir, la cantidad de masa de torta que entra al filtro por unidad de tiempo. Mt se obtiene multiplicando M que es el flujo másico del medio que se filtra por la coincnetración de sólidos presentes en el medio, que finalmente formaran la torta.

Mt M Co⋅:=

Co 0.08:=

Co es la concentración de sólidos presentes en el medio que se filtrará. Este dato es tomado a partir de que fuentes de información consultadas indican que la pulpa de la tuna contiene hasta un 10% de solidos de jugo, y en el balance de materia se consideró que el 80% de los sólidos queda en el filtro prensa.

ρt 1200kg

m3

⋅:=rt es la densidad de la torta, este dato se propuso arbitrariamente para este cálculo tomando en cuenta que las densidades de la torta siempre son mayores en una cantidad pequeña a la densidad del medio.

Para calcular el volumen que ocupará la torta, es necesario saber algunas características fisicoquímicas de la torta, y condiciones de operación.

Volm 6.25 103−× m

3=

Volm es el volumen ofrecido por cada marco, tomando en consideración que tratamos al espacio entre dos marcos como un prisma rectangular, cuya capacidad volumétrica es la que utilizará la torta.

Volm Lm2

Em⋅:=

Em es el espesor de los marcos anteriormente mencionados. Em 0.025m:=

Lm 0.5 m⋅:=Lm es la medida lateral de los marcos. Considerando que los marcos son cuadrados, este valor se utiliza para describir el largo y el ancho del marco.

Para calcular el número de marcos, se debe de considerar el tamaño del marco que se desea, o con el que se cuenta. En este caso propusimos las medidas de los marcos.

39

El número de marcos que se deben utilizar para 2 horas de operación es de 3.

Nm 2.941=NmVolt

Volm:=

Volt 0.018m3=Volt

mt

ρt:=

mt 22.061kg=mt Mt t⋅:=

Af 5.761m2=Af

µ α⋅ ρm⋅ Vol2⋅

2 ∆P⋅ t⋅:=

Vol 0.276m3=Vol Q t⋅:=t 7200s⋅:=

2 horas de operación.

El número de marcos necesarios para retener todo el volumen de sólidos disueltos en el medio filtrado para este proceso es de 2, pues debemos considerar que el número de marcos es entera, pues no seria inconcebible disponer fracciones de marcos, y es mejor tener mayor volumen del requerido, pues si tenemos un volumen menor, el área de filtración se saturará y no sera completamente filtrado el medio.

Nm 1.471=NmVolt

Volm:=

Finalmente para calcular el número de marcos es necesario dividir el volumen que ocupará la torta, entre el volumen que nos proporciona cada marco antes descrito.

40


Nm 5.883=NmVolt

Volm:=

Volt 0.037m3=Volt

mt

ρt:=


Af 8.147m2=Af


2 ∆P⋅ t⋅:=

Vol 0.552m3=Vol Q t⋅:=t 14400s⋅:=



Nm 4.412=NmVolt

Volm:=

Volt 0.028m3=Volt

mt

ρt:=


Af 7.055m2=Af


2 ∆P⋅ t⋅:=

Vol 0.414m3=Vol Q t⋅:=t 10800s⋅:=


41


Nm 11.766=NmVolt

Volm:=

Volt 0.074m3=Volt

mt

ρt:=


Af 11.521m2=Af


2 ∆P⋅ t⋅:=

Vol 1.103m3=Vol Q t⋅:=t 28800s⋅:=



Nm 8.824=NmVolt

Volm:=

Volt 0.055m3=Volt

mt

ρt:=


Af 9.978m2=Af


2 ∆P⋅ t⋅:=

Vol 0.827m3=Vol Q t⋅:=t 21600s⋅:=


42

� Centrífuga C-109

La centrífuga de discos consta de un eje vertical sobre el cual se monta un conjiunto de discos en forma de conos truncados, uno sobre otro. el rotor de la centrífuga provoca el giro tanto de los discos como del tazón de la cantrífuga. Los discos constan de bordos internos que permiten mantener pequeñas separaciones entre ellos, del orden de 0.5 a 2 mm. El ángulo que forman los conos con la vertical varía entre 35 y 50°. Entre la pil a de discos y el tazón existe un espacio que permite la caumulación de los sólidos. Durante la operación de la centrífuga de discos la susupensión es alimentada continuamente en el fondo del tazón a través de la parte central de la flecha, y fluye hacia arriba entre las placas hacia la salida en la parte central superior del equipo. Debido a la fuerza centrífuga los sólidos se depositan en la cra interna de los discos, resbalando hacia la cámara colectora debido al ángulo de los discos. Existen diferentes centrífugas de discos en relación a la forma de descarga de sólidos, las principales son las siguientes: Las de operación intermitente con respecto a la descarga de sólidos, tambien llamadas de retención de sólidos: Los sólidos se acumulan hasta que la cámara se llena, la centrífuga tiene que ser detenida y descargada manualmente o con auxilio de un forro que se coloca previamente sobre la pared del tazón. Éste tipo de centrífuga es recomendable sólo para suspensiones diluidas conteniendo alrededor de 1 % en volumne de sólidos. El diámetro de los tazones varía de 24 a 44 cm y las fuerzas centrífugas de 5000 a 8000 G. La capacidad de sólidos varía de 5 - 20 L/min. Las de tazón abierto de descarga intermitente de sólidos: Constan de dos piezas cónicas unidas horizontalmente por sus caras más grandes. La descaraga de sólidos se realiza por medio de un sisitema hidráulico que permite abrir y cerrar los orificios de descarga entre las piezas. La duración y frecuencia de la apertura de la fdescarga depende de la cantidad y fluidez de los sólidos. Los valores típicos son de 0.13 a 0.3 s de apertura por minuto de operación. Esta frecuencia es controlada por relojes acoplados a medidores de turbidez en el líquido de salida. Éste tipo de centrífuga permite manejar caldos con contenido de sólidos hasta del 10 %. Las fuerzas centrífugas varán de 5000 a 7000 G y los gastos de 3.8 a 1500 L/min. Las de válvula tipo boquilla de descarga intermitente de sólidos: Se controla con este tipo de válvulas situadsas en la periferia del tazón. Sus ciclos varían de 0.07 a 1 s de apertura por minuto de operación, generan campos de hasta 15000 G, son útiles para caldos biológicos donde el diferencial de densidad suele ser bajo y viscosidad alta. Las suspensiones que pueden ser manejadas, alcanzan hasa un 10 % n volumen de sólidos. Las de boquilla para la descarga continua de sólidos: Dichas boquillas se situan en la periferia del tazón. El número y el tamaño de las boquillas ajusta de tal manera que exista un flujo continuo de sólidos, sin que estos se acumulen. El espaciamiento de las boquillas debe prever zonas muertas de depósitos de sólidos. Puede manejar suspensiones más concentradas. Las centrífugas de discos en general poseen una gran capacidad de sedimentación debido principalmente a su gran área, a sus cortas distancias de sedimentación y a los altos campos centrífugos que generan.

43

Vgdp

2 ρp ρa−( )⋅ g⋅18µ⋅

:= Vg es la velocidad de sedimentación por gravedad de una sustancia. Deacuerdo a la Ley de Stokes si la aceleración de sedimentación es la gravedad.

Σ 1.858 104× m

2=

Σ 2 π⋅ n⋅ ω2⋅3g

Re3

Ri3−( )⋅ cot A( )⋅:= Factor Σ es el área que ocuparía la torta si se

extendiera sobre una superficie y que dicha torta tuviera 1 mm de espesor. La expresión para calcular Σ de cada tipo de tipo de centrífuga es característica de cada geometría particular, ésta área característica ha sido empleada para escalar equipos con similitud geométrica.

g es la constante de gravedad.g 9.81m

s2

:=

Cálculos matemáticos:

Viscosidad del líquido (µ) en este caso agua.µ 0.001kg

m s⋅:=

Densidad del líquido (ρa) en este caso agua.ρa 1000kg

m3

:=

Densidad de la partícula (ρp) en este caso de la cáscar de naranja.ρp 1001kg

m3

:=

dp es el diámetro de la partícula (cáscara de naranja), medido con microscopio por el tamaño del campo visual.

dp 5.53104−⋅ m:=

Suponiendo que la suspension sea de partículas de cáscara de naranja con agua, entonces los datos obtenidos experimentalmente son:

A es el ángulo que forman los discos con la vertical.A 38:=

Velocidad angular (ω) de la centrífuga.ω 879.646s1−:=

n es el número de discos de la centrífuga.n 72:=

Ri es el radio interno de la centrífuga.Ri 3.6cm:=

Re es el radio externo de la centrífuga.Re 8.1cm:=Suponiendo las dimensiones de la centrífuga como:

44

Re1 0.081m=

Hcc1 es la altura de la cámara de centrifugación de la CT-109 de escala pequeña.

Re1 Re:=

Para obtener las dimensiones que tendrá la CT-109 de escala grande se calcula la relación que hay entre Re y Ri de la escala pequeña:

Σ2 4.55 105× m

2=

Σ2 es el área característica de la CT-109 de escala grande.Σ2Q2Σ1⋅

Q1:=

Despajando Σ2:

Q2 1.41 104−× m

3

s=

Q2 es el flujo volumétrico que maneja la CT-109 de la escala grande.Q2 Q:=

Σ1 1.858 104× m

2=

Σ1 es el área característica de la CT-109 de escala pequeña.Σ1 Σ:=

Q1 es el flujo volúmetrico que maneja la CT-109 de la escala pequeña.Q1 5.76 106−⋅ m

3

s⋅:=

Donde:

El escalimeto utilizando el factor Σ se emplea para escalar equipos de similitud geométrica.

Q1

Σ1

Q2

Σ2:=Q1

Σ1

Q2

Σ2:=

Se escala el proceso para poder manejar un flujo Q en la CT-109 con la siguiente fórmula:

Q 1.41 104−× m

3

s=

QM

ρa:= Q es el flujo volumétrico de jugo que entra a la CT-109, cuando se procesa 1 ton de

tuna en 1 horas. Suponiendo que la densidad del jugo es igual a la del agua (ρa).

M es el flujo másico del jugo que entra a la CT-109, cuando se procesa 1 ton de tuna en 1 horas.

M 507.765kg

hr:=

Suponemos que el proceso de extracción de jugo de tuna trabajará procesando 1 ton en 1 horas, entonces la CT-109 trabajará con un fljo másico (M) de:

45

Por lo tanto las dimensiones de la CT-109 de escala grande son:

Re2 0.235m=

Re2 Rela Ri2⋅:=

Ri2 0.105m=

Ri23 Σ2 3⋅ g

2π n⋅ ω2

cot A( )⋅ Rela3

1−( )⋅:=

Entonces:

Σ2Q2Σ1⋅

Q1:=

Si:

Ri23 Σ2 3⋅ g

2π n⋅ ω2

cot A( )⋅ Rela3

1−( )⋅:=

Σ2

Despejando Ri2:

Σ22 π⋅ n⋅ ω

2⋅

3gRela Ri2⋅( )

3Ri2

3− ⋅ cot A( )⋅:= Ri2

Sustituyendo en la ecuación:

Ri2 es el radio externo de la CT-109 de escala grande.Re2 Rela Ri2⋅:= Ri2

Donde por similitud geométrica con la CT-109 de escala pequeña:

Σ 2 π⋅ n⋅ ω2⋅3g

Re3

Ri3−( )⋅ cot A( )⋅:=

La ecuación para calcular Σ2 es:Rela 2.25=

Rela es la relación que hay entre Hcc1 y Ro1.RelaRe1

Ri1:=

Ri1 0.036m=

Ro1 es la distancia del eje de rotación a la pared de la cámar de centrifugación para la CT-109 de escala pequeña.

Ri1 Ri:=

46

Re2 0.235m=

Ri2 0.105m=

Con las dimensiones obtenidas para la CT-109 de escala grande se realizan los siguientes cálculos:

C es la concentración de sólidos en el jugo (que contenía el 2% de sólidos) que entra a la CT-109.C 20

kg

m3

:=

Ms C Q2⋅:= Ms es el flujo másico de sólidos secos que entran a la CT-109.

Ms 2.821 103−

×kg

s=

h 0.7:= h es el procentaje de humedad que tiene la torta de sólidos al salir de la CT-109.

MshMs

1 h−( ):= Msh es el flujo másico de sólidos húmedos que entra a la CT-109.

Msh 9.403 103−

×kg

s=

47

� Dimensionamiento de los Tanques utilizados en el pr oceso.

HL

HS

HLC

HCV

HT

DT

HS= altura de las tapasHC= altura del cilindroHT= altura del tanqueHCV= altura del espacio vacio del tanqueHL= altura del liquidoHLC= altura del liqudo en el lcilindroDT= diametro del tanque

HC

Fig. No. 4.- Nomenclatura utilizada en el dimension amiento de tanques.

En la figura No. 4 se observan las abreviaturas utilizadas para simplificar las

expresiones necesarias para el dimensionamiento de los tanques utilizados en este

proceso.

48

TIPOS DE TAPAS

Flat flenged Torispherical Ellipsoidal

Spherical Conical withuot knuckle Conical wtih knuckle

Nonstandard

Se eligieron las tapas tipo toriesfericas debido a que no se requiere de un tanque que soporte altas presiones.

Referencia bibliografica: Stanley M. W. "Chemical Proces Equipment, selection and design", Ed, Butterworth-Heinemann, 1990 USA, pag, 630-647

Fig No. 5.- Tipos de tapas para tanques utilizadas industrialmente.

49

Dimensionamiento del tanque (TP-106)

(tanque de almacenamiento de la pulpa)

F8 399.3L

hr⋅:= (F8) es el flujo de entrada al tanque (TP-106)

( T) es el tiempo de proceso para una tonelada de tuna

(Vop) es el volumen de operacion, igual al 80% del total del tanque

(VT) es el volumen total del tanque

Relación altura diametro del tanque

Relación geometrica para el calculo de la altura de las tapas tipo toriesfericas

Relación altura del cilindro diametro del tanque

Relacion para obtener el volumen de las tapas tipo toriesfericas

Relacion para obtener una altura del liquido

T 1hr:=

Vop F8 T⋅:=

Vop 0.399m3

=

VTVop

0.80:=

VT 0.499m3

=

Consideraciones geometricas

HT/DT=2.81

HS=0.17·DT

HC/DT=2.676

vt=0.0809·DT^3

HL=2·DT

Referencia bibliografica: "Escalamineto de un biorreactor a nivel industria para la producció de inositol, mediante una cepa modificada"; Nieves Hernandez J.V.

Para calcular el diametro del tanque utilizamos:

DT4 VT⋅

2.81π⋅

1

3

:=

50

HCV 0.264m=

HCV HT HL− HS−:=

HLC 1.366m=

HLC HL HS−:=

HL 1.47m=

HL HT .80⋅:=

vvst 0.082m3

=

vvst vcv vt−:=

vcv 0.1m3

=

vcv VT .20⋅:=

vc 0.463m3

=

vc VT 2 vt⋅( )−:=

r 0.305m=

rDT

2:=

Para calcular el volumen total del cilindro:

HT 1.838m=

HT HC 2 HS⋅( )+:=

HC 1.63m=

HC 2.676DT⋅:=

HS 0.104m=

HS 0.17DT⋅:=

vt 0.018m3

=

vt 0.0809DT3

:=

(DT) es el diametro del tanque

(vt) es el volumen de las tapas tipo toriesfericas

(HS) es la altura de las tapas tipo toriesfericas

(HC) es la altura del cilindro

(HT) es la altura total del tanque

(r) es el radio del tanque

(vc) es el volumen del cilindro

(vcv) es el volumen en la parte vacia del tanque

(vvst) es el volumen en la parte vacia sin la tapa

(HL) es la altura del liquido en el tanque

(HLC) es la altura del liquido en el cilindro

(HCV) es la altura de la parte vacia del cilindro

DT 0.609m=

51

Fig. No.6.- Dimensiones del tanque de almacenamient o de la pulpa TP-106

52

Dimensionamiento del tanque (TD-110 y TA-113 )

F8 360.01L

hr⋅:= (F8) es el flujo de entrada al tanque (TP-106)

( T) es el tiempo de proceso para una tonelada de tuna

(Vop) es el volumen de operacion, igual al 80% del total del tanque

(VT) es el volumen total del tanque

Relación altura diametro del tanque

Relación geometrica para el calculo de la altura de las tapas tipo toriesfericas

Relación altura del cilindro diametro del tanque

Relacion para obtener el volumen de las tapas tipo toriesfericas

Relacion para obtener una altura del liquido

T 1hr:=

Vop F8 T⋅:=

Vop 0.36m3

=

VTVop

0.80:=

VT 0.45m3

=

Consideraciones geometricas

HT/DT=2.81

HS=0.17·DT

HC/DT=2.676

vt=0.0809·DT^3

HL=2·DT

Referencia bibliografica: "Escalamineto de un biorreactor a nivel industria para la producció de inositol, mediante una cepa modificada"; Nieves Hernandez J.V.

Para calcular el diametro del tanque utilizamos:

DT4 VT⋅

2.81π⋅

1

3

:=

53

HCV 0.255m=

HCV HT HL− HS−:=

HLC 1.32m=

HLC HL HS−:=

HL 1.42m=

HL HT .80⋅:=

vvst 0.074m3

=

vvst vcv vt−:=

vcv 0.09m3

=

vcv VT .20⋅:=

vc 0.417m3

=

vc VT 2 vt⋅( )−:=

r 0.294m=

rDT

2:=

Para calcular el volumen total del cilindro:

HT 1.775m=

HT HC 2 HS⋅( )+:=

HC 1.575m=

HC 2.676DT⋅:=

HS 0.1m=

HS 0.17DT⋅:=

vt 0.016m3

=

vt 0.0809DT3

:=

(DT) es el diametro del tanque

(vt) es el volumen de las tapas tipo toriesfericas

(HS) es la altura de las tapas tipo toriesfericas

(HC) es la altura del cilindro

(HT) es la altura total del tanque

(r) es el radio del tanque

(vc) es el volumen del cilindro

(vcv) es el volumen en la parte vacia del tanque

(vvst) es el volumen en la parte vacia sin la tapa

(HL) es la altura del liquido en el tanque

(HLC) es la altura del liquido en el cilindro

(HCV) es la altura de la parte vacia del cilindro

DT 0.589m=

54

Fig. No.7.- Dimensiones del tanque de deareación TD -110 y del tanque de almacenamiento del jugo TA-115

61

Cuadro No.16.- Lista de equipo de proceso

Equipo Características básicas Costo (US$)

TO-101

Tolva de alimentación

Capacidad : 1000 kg

Material: Acero inoxidable 316

1,000

DS-102 Desespinadora

Pend.

18,905

SL-103 Seleccionadora de rodillos

Flujo másico: 998.1 kg h-1


32,865

LI-104 Limpiadora de aspersores

Capacidad: 1000 kg



15,215

DP-105 Despulpadora

Capacidad: 0.5 m3



10,230

TP-106 Tanque de la pulpa

Volumen: 0.5 m3

Altura:

Diámetro:


Forma de tapas: Toriesférica

5,000

P-107 Bomba de la pulpa

Pend

25,000

62

Cuadro No.16 (Cont.)- Lista de equipo de proceso.

Equipo Características básicas Costo

FP-108

Filtro prensa

Flujo de filtrado: 507.76 kg h-1

Medida de marcos: 0.5 m

Área de filtración: 0.105 m2

Caída de presión: 0.2 kPa

68,100

CT-109 Centrífuga de discos


Área característica: 126488 m2

Altura de cámara centrifugación:

0.919 m

Distancia del eje de rotación a

pared de cámara centrifugación:

0.11 m2

68,100

TD-110 Tanque deareador

Volumen: 0.5 m3

Altura:

Diámetro:



5,000

P-111 Bomba hacia el pasteurizador

Pend.

5,000

PT-112 Intercambiador de calor

Pend

24,900

TA-113 Tanque de almacenamiento

Volumen: 0.5 m3

Altura:

Diámetro:



4,700

63

Cuadro No. 17.- Hojas de datos de la tolva de alime ntación TO-101.

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología

Academia de Bioingeniería Diseño de un proceso para la elaboración de jugo de tuna

Hoja de datos del equipo Equipo: Tolva de alimentación Nomenclatura: TO-101

Materiales de fabricación Imagen

Parte interna: Ácero Inoxidable 316

Recubrimiento:Ácero Inoxidable 316

Dimensiones de la tolva Peso: 1000 kg Volumen: 1 m

Variables de operación

Flujo másico: 1000 kg h-1 Presión de trabajo: Atmosférica

Cotización Elaboró: Carlos Ignacio Díaz López Precio: US$1,000 Proveedor: Jersa Aprobado: Ing. Carlos Orozco Álvarez

64



Hoja de datos del equipo Equipo: Filtro prensa Nomenclatura: FP-108

Materiales de fabricación Imagen Soporte: Ácero Inoxidable 316

Marcos: Ácero Inoxidable 316

Placas: Ácero Inoxidable 316 Tubería: Ácero Inoxidable 316

Dimensiones del soporte Ancho: 2 m Largo: 1 m Alto: 1.7 m Espesor: 0.1 m

Marcos y placas Tuberías Número de marcos: 12 Diametro de la tubería: 1" Forma de los marcos: Cuadrada Longitud de la tubería: 1.0 m Medida lateral del marco: 0.5 m Espesor del marco: 0.1 m Número de placas 14 Accesorios Forma de las placas: Cuadrada Medida lateral de la placa: 0.5 m Diámetro de los accesorios: 1" Espesor de la placa: 0.1 m Número de codos de 90º: 2

Medio filtrante Variables de operación Material: Lona de plástico Flujo másico: 507.56 kg h-1 Forma del medio filtrante: Cuadrada Caída de presión 0.2 kPa Medida lateral de la lona: 0.5 m Área de filtración: 0.105 m2 Número de lonas: 24 Tiempo de filtración: 6 h

Cotización Elaboró: Carlos Ignacio Díaz López Precio: US$25,000 Proveedor: Matche Aprobado: Ing. Carlos Orozco Álvarez

Cuadro No. 18.- Hoja de datos del filtro prensa FP-108

65



Hoja de datos del equipo Equipo: Despulpadora Nomenclatura: DP-105


Cuerpo: Ácero Inoxidable 316

Soporte: Ácero Inoxidable 316

Dimensiones de la despulpadora

Capacidad: 0.5 m3

Velocidad de molienda: 1000 kg h-1


Flujo másico: 552.69 kg h-1 Presión de trabajo: Atmosférica

Cotización Elaboró: Carlos Ignacio Díaz López Precio: $10,230 Proveedor: Jersa Aprobado:

Ing. Carlos Orozco Álvarez

Cuadro No. 19.- Hoja de datos de la despulpadora DP -105

66



Hoja de datos del equipo Equipo: Limpiadora por aspersores Nomenclatura: LI-104


Cuerpo: Ácero Inoxidable 316

Aspersores: Ácero Inoxidable 316

Dimensiones de la limpiadora

Capacidad: 1000 kg

Velocidad de limpiado: 1000 kg h-1



Servicios Entrada Salida Servicio: Agua de lavado Servicio: Agua de lavado

Flujo másico: 484.4 kg h-1 Flujo másico: 484 kg h-1

Cotización Elaboró: Carlos Ignacio Díaz López Precio: $15,215 Proveedor: Jersa Aprobado: Ing. Carlos Orozco Álvarez

Cuadro No. 20.- Hoja de datos de la limpiadora por aspersores LI-104

67



Hoja de datos del equipo Equipo: Seleccionadora de rodillos Nomenclatura: SL-103

Materiales de fabricación Imagen Cuerpo: Ácero Inoxidable 316

Rodillos: Ácero Inoxidable 316

Malla: Ácero Inoxidable 316

Dimensiones de la seleccionadora Capacidad: 1000 kg

Velocidad de selección: 1000 kg h-1



Cotización Elaboró: Carlos Ignacio Díaz López Precio: US$32,865 Proveedor: Jersa Aprobado:

Ing. Carlos Orozco Álvarez

Cuadro No. 21.- Hoja de datos de la seleccionadora de rodillos SL-103.

68



Hoja de datos del equipo Equipo: Centrífuga de discos Nomenclatura: CD-109


Soporte: Ácero Inoxidable 316

Discos: Ácero Inoxidable 316 Cámara de centrifugación: Ácero Inoxidable 316 Tuberia: Ácero Inoxidable 316

Dimensiones de la centrífuga

Áltura de la cámara de centrifugación: 0.919m Diámetro de los discos 0.111 m

Distancia entre el centro de rotación y el tope del líquido: 0.011 m

Accesorios Tuberías Diámetro de los accesorios: 1" Diametro de la tubería: 1" Número de codos de 90º: 2 Longitud de la tubería: 1.0 m

Propiedades de la centífuga Variables de operación

Fuerzas G: 13690 Flujo másico: 507.56 kg h-1 Velocidad de sedimentación: 2.281 m s-1 Caída de presión 0.2 kPa Área característica específica: 255.082 m2 Tiempo de centrifugación: 5 h

Cotización Elaboró: Carlos Ignacio Díaz López Precio: US$68,100 Proveedor: Matche Aprobado: Ing. Carlos Orozco Álvarez

Cuadro No. 22.- Hoja de datos de la centrífuga de d iscos CD-109.

69

7.2.4 ARREGLO DEL EQUIPO EN LAS ÁREAS DE PROCESO

Figura No.8.- Arreglo del equipo en las áreas de pr oceso.

70

Figura No.9.- Dimensiones totales de la planta.

71

Figura No.10.- Dimensionamiento de las áreas de pr oceso.

72

7.3. ESTUDIO ECONÓMICO

7.3.1 MONTO DE LA INVERSIÓN DEL PROCESO

La inversión fija comprende el conjunto de bienes que son adquiridos durante la etapa de

instalación de planta y se utilizan a lo largo de su vida útil.

Los rubros que integran la inversión fija se clasifican en tangibles (como la maquinaria, el

equipo, que están sujetos a depreciación y obsolescencia, y el terreno, que no lo está) e intangibles

(como las patentes y los gastos de organización, que son amortizados en plazos convencionales).

Existen varios métodos para estimar la inversión fija del proceso, el que se utilizó en el

presente trabajo es el de factor de Lang, el cual está determinado por la Ec. 1.

LEI *= ... Ec. 1

Donde:

I: Inversión fija de la planta proyectada.

E: Inversión en equipo de proceso de la misma planta.

L: Factor de Lang que depende del estado físico de los materiales en proceso. Así para manejo de

sólidos es de 3.9; 4.1 para manejo de sólidos y líquidos; y 4.8 para procesos que operan con fluidos.

El costos total del equipo principal de proceso para la producción de jugo de tuna (E), tal como

se muestra en la Tabla 23, fue de 225 615 dólares, es decir 2 481 765 pesos; el factor de Lang (L)

utilizado fue de 4.1, que como ya se mencionó es para el manejo de sólidos y líquidos. Al sustituir en

la Ec. 1:

E = 2 481 765 pesos

L = 4.1

1.4*1000000

1*2481765

=

pesos

smillónpesopesosI

I = 10.17 millones de pesos

73

Por lo tanto la inversión fija (I) es de 10.17 millones de pesos.

Cuadro No.23.- Costos del equipo de proceso para la producción de jugo de tuna.

EQUIPO CLAVE COSTO

(dólares)


Desespinadora

Seleccionadora de

rodillos

Limpiadora

Despulpadora

Tanque de pulpa

Bomba de pulpa

Filtro prensa

Centrífuga

Tanque deareador

Bomba del jugo

Pasteurizador

Tanque de

almacenamiento

TO-101

DS-102

SL-103

LI-104

DP-105

TP-106

P-107

FP-108

CT-109

TD-110

P-111

PT-112

TA-113

1 000

18 905

32 865

15 215

10 230

47 00

5 000

25 000

68 100

10 000

5 000

24 900

4 700

COSTO

TOTAL

225615

7.3.2 COSTOS UNITARIOS DE PRODUCCIÓN

Se elaboró un programa para determinar los costos unitarios de producción, rentabilidad del

proceso y análisis de sensibilidad. La base de cálculo que fue utilizada para obtener los costos

unitarios de producción son los siguientes:

74

1. Se procesará 1 tonelada por hora de tuna, 24 horas al día.

2. Se obtiene 0.497 toneladas de jugo por cada tonelada de tuna.

3. Factor de servicio = 0.4

4. Con los punto 1, 2 y 3 se determinó la capacidad de la planta de la siguiente forma:

4.0*1

365*

1

24*

1

1*

1

497.0

=año

días

día

h

h

tontuna

tontuna

tonjugolantaCapacidadp

Capacidad de la planta instalada = 1744 ton de jugo / año

5. Precio de venta del jugo de tuna ($/kg de jugo) = $ 8.2

6. Costo de la tuna ($/kg de tuna) = $ 1.1

7. Proceso sin financiamiento externo.

7.3.2.1 PROGRAMA DE OPERACIÓN

Se elaboró un programa de operación de la planta de producción de jugo de tuna para los

primeros 5 años. En la Tabla 24 se muestra el porcentaje de la capacidad instalada a la que se

operará dicha planta para los diferentes años, así como la producción en tonelada de jugo de tuna

que se obtendrán.

Cuadro No.24.- Programa de operación de la planta p ara la producción de jugo de tuna (en toneladas de jugo al año).

Años 0 1 2 3 4 5

% de Operación 0 70 80 90 100 100

Producción de

jugo (ton) 0 1221 1395 1569 1744 1744

75

7.3.2.2 COSTOS TOTALES DE OPERACIÓN

Los egresos o costos totales de la planta están agrupados en los siguientes rubros.

1. Costos directos de operación.

2. Costos indirectos de operación.

3. Gastos generales.

A continuación se desglosa cada uno de ellos.

� Costos directos de operación.

Son los que están directamente involucrados en elaboración de y venta del producto, por lo

que varían con el volumen de producción.

Estos costos están integrados por los siguientes rubros:

a) Materias primas e insumos.

El costo de materia prima e insumos se obtienen multiplicando el volumen de producción por

el consumo por unidad de producto por el precio de adquisición.

El precio de adquisición debe incluir el costo de manejo y transporte desde el lugar de

producción hasta la planta, así como su costo de almacenamiento hasta que se consume.

En el caso de la producción de jugo de tuna de los balances de materia se obtiene que se

requiere 2009.6 kg de tuna por tonelada de jugo, por otra parte se estima el precio de la tuna como

1.1 pesos por kilogramo de tuna.

b) Mano de obra de operación.

El costo de la mano de obra se obtiene multiplicando los salarios de cada uno de los niveles

del personal de operación por el número de elementos que se requieren en cada nivel. Los sueldos y

salarios considerados son los establecidos en el lugar de localización de la planta.

Se considera que el costo de mano de obra de operación es 15 % del costo total del producto.

76

c) Personal de supervisión.

Además de los técnicos de operación se necesita personal para la supervisión de la

producción en cantidad y en calidad que depende del volumen de mano de obra utilizado de la

complejidad de las operaciones y del nivel de calidad del producto demandado.

Se considera que el costo del personal de supervisión es del orden de 10 a 25 % del costo de

la mano de obra directa operación; en el presente trabajo se utilizó el 10 %.

d) Servicios auxiliares.

El costo de estos servicios (principalmente agua, combustible, energía eléctrica, refrigerante,

etc.) se obtiene multiplicando su consumo unitario por el volumen de producción por el costo de

unitario del servicio, el cual depende del lugar de localización de la planta.

En el cuadro No. 25 se muestra el consumo de energía de los equipos de proceso.

Cuadro No.25.- Consumo de energético de los equipos de proceso para procesar una tonelada de tuna por hora.

EQUIPO CLAVE HP

GASTADOS

FLUJO DE VAPOR REQUERIDO

(kg/h)


Desespinadora

Seleccionadora de rodillos

Limpiadora

Despulpadora

Tanque de pulpa

Bomba de pulpa

Filtro prensa

Centrífuga

Tanque deareador

Bomba del jugo

Pasteurizador

Tanque de almacenamiento

TO-101

DS-102

SL-103

LI-104

DP-105

TP-106

P-107

FP-108

CT-109

TD-110

P-111

PT-112

TA-113

---

5

1.5

2

3

---

1

1

7

---

1

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

50.4

---

TOTAL 21.5

50.4

77

La electricidad gastada para producir una tonelada de jugo de tuna es 21.5 HP, es decir 16.03

kW, y se estima que el costo de electricidad es de $ 2.298 por kW; por lo tanto para determinar el

costo por electricidad para procesar 1 tonelada de tuna por hora, se efectuó el siguiente cálculo:

=kW

pesos

h

kWaricidadtunCostoelect

1

298.2*

1

03.16

Costo por electricidad para procesar 1 tonelada de tuna = 37 pesos/h.

Y el costo por electricidad para obtener 1 tonelada de jugo de tuna se obtiene de la siguiente

manera:

=

tonjugotontuna

tonjugo

h

tontunapesosoricidadjugCostoelect

1

1*

1

497.0*

1

1*37

Costo por electricidad para producir 1 tonelada de jugo de tuna = 74 pesos/h.

Por otro lado para procesar 1 ton de tuna por hora se requiere 50.4 kg/h de vapor saturado de

agua a 100 °C, el poder calorífico y densidad del d iesel es 10620 kcal/kg y 0.8843 kg/L

respectivamente. El precio del diesel es de 5.34 pesos por litro; por lo tanto para calcular el costo del

combustible (diesel) que se requiere para procesar 1 tonelada de tuna se efectuaron los siguientes

cálculos:

� Litros de Diesel por hora requeridos por hora para elevar la temperatura de 50.4 kg/h de

agua de 20 °C a 100 °C, para procesar 1 tonelada po r hora de tuna.

−

=

h

kgaguaKK

Kkgagua

Kcal

Kcal

kgdiesel

kgdiesel

LdieselTDieselelev

1

4.50*)15.29315.373(*

*

1*

10620

1*

8843.0

1

Diesel para elevar la temperatura del agua = 0.4293 L/h

78

� Litros de Diesel requeridos para producir vapor saturado a 100 °C utilizando agua a la

misma temperatura, para procesar 1 tonelada por hora de tuna.

=

kgdiesel

Ldiesel

kcal

kgdiesel

kgvapor

kcal

h

kgvaporrDieselvapo

8843.0

1*

10620

1*

1

.4359.539*

1

4.50

Diesel para producir vapor saturado = 2.8949 L/h

� Costo de diesel para producir vapor saturado a 100 °C a partir de agua a 20 °C, para

procesar 1 tonelada por hora de tuna.

( )

+=Ldiesel

pesoshLdieselhLdiesellCostodiese

34.5*/8949.2/4293.0

Costo de diesel para producir vapor saturado = 18 pesos/h

Y el costo por combustible para obtener 1 tonelada de jugo de tuna se obtiene de la siguiente

manera:

=

tonjugotontuna

tonjugo

h

tontunapesosljugoCostodiese

1

1*

1

497.0*

1

1*18

Costo por combustible para producir 1 tonelada de jugo de tuna = 36 pesos/h.

Para determinar los C.C.* necesarios para producir 50.4 kg/h de vapor se efectuó el siguiente

cálculo:

79

=

hkgvapor

CC

h

kgvaporCC

/65.15

..1*

1

4.50..

C.C. necesarios para producir 50.4 kg/h de vapor = 3.22 C.C.

*C.C. Un caballo caldera genera 15.65 kg/h de vapor saturado 100 °C utilizando agua de alimentación

a la misma temperatura.

El precio del agua es de 5 pesos por tonelada de tuna por hora procesada. Y el costo de agua

para obtener 1 tonelada de jugo de tuna se obtiene de la siguiente manera:

=

tonjugotontuna

tonjugo

h

tontunapesosugoCostoaguaj

1

1*

1

497.0*

1

1*5

Costo por electricidad para producir 1 tonelada de jugo de tuna = 10 pesos/h.

e) Mantenimiento y reparación.

El monto de este rubro depende de las condiciones de operación (presión, pH, etc.), velocidad

del desplazamiento de los materiales de la intensidad de operación de las instalaciones industriales.

Estos costos incluyen los refacciones, materiales, mano de obra y supervisión de las operaciones de

mantenimiento y reparación.

Cuando no se dispone de datos de plantas similares, los costos anuales de este rubro se

puede estimar como un porcentaje de la inversión fija, mismo que varía en función del tipo de

operación:

80

Cuadro No.26.- Costos de mantenimiento respecto a l a inversión fija.

CONDICIONES DE OPERACIÓN COSTO (% de la inversión

fija)

Procesos químicos simples (ligeras) 2-4

Procesos promedio en condiciones de

operación normales (poco severas)

4-8

Procesos aplicados, condiciones de

erosión severa o instrumentación

elevada (severa)

8-12

En el presente trabajo se utilizó que el costo de mantenimiento y reparación es 4 % de la

inversión fija.

f) Suministros de operación.

También llamados implementos de planta, son aquellos productos misceláneos que se

requieren y que no forman parte de las materias primas, ni de los materiales de mantenimiento.

Productos tales como lubricante, materiales de limpieza, (CIP) y artículos para protección y uso de

operarios.

Se considera que su costo es un 15% del costo de mantenimiento y reparación.

g) Regalías.

Cuando la planta va a emplear una patente vigente en el país en el que se desea realizar el

proyecto, es necesario conseguir el licenciamiento y las condiciones de pago.

Se considera que su valor es de 1 a 3 % del valor de producción, operación, en el presenta

trabajo se elimina éste punto ya que el proceso de producción de jugo de tuna no está patentado.

h) Impuestos sobre la renta.

El monto de estos impuestos varía de acuerdo con la localización de la planta, habiendo

lugares donde es necesario pagar impuestos federales, estatales y municipales. Estos impuestos

también llamados impuestos sobre ingresos mercantiles varían de 3 a 10% del valor de las ventas. En

el presente trabajo se estimó como el 3 % del valor de ventas.

81

En el cuadro No.27 se muestran los costos directos de operación para el proceso de

producción de jugo de tuna.

Cuadro No.27.- Costos directos de operación para el proceso de producción de jugo de tuna (en miles de pesos).

años 0 1 2 3 4 5

Tuna 0 2698 3084 3469 3854 3854

Mano de obra

Directa 0 1216 1328 1440 1552 1552

Personal de

supervisión 0 122 133 144 155 155

Electricidad 0 90 103 116 129 129

Combustible 0 44 50 56 62 62

Agua 0 12 14 16 18 18

Mantenimiento y rep. 0 407 407 407 407 407

Suministro de

operación 0 61 61 61 61 61

Impuestos sobre

renta 0 300 343 386 429 429

Costos DIRECTOS 0 4950 5522 6095 6667 6667

� Cargos fijos de inversión (costos indirectos)

Estos cargos son una consecuencia de la inversión fija y, por lo tanto, tienden a permanecer

constantes, independientemente del volumen de producción. Dentro de estos tenemos a los

siguientes:

a) Depreciaciones y Amortizaciones.

La disminución en el valor de los activos fijos (tangibles) de la planta durante su vida útil se

denomina depreciación, mientras que los activos intangibles se amortizan; ambos representan un

costo que debe ser incluido en la estimación de los egresos.

82

En México se tiene la depreciación para maquinaria y equipo de proceso es de 10 % de la

inversión fija (Ley del Impuesto Sobre la Renta).

b) Impuestos sobre la propiedad.

El costo de este rubro depende de las leyes fiscales vigentes en el lugar de localización de la

planta. Así por ejemplo en áreas urbanas estos impuestos son del 4% anual de la inversión fija, y de 1

a 2% anual en zonas poco desarrolladas.

En el presente trabajo se estimó como el 4 % de la inversión fija.

c) Seguros sobre la planta.

Para proteger la inversión de la planta industrial, esta se suele asegurar, a un costo que varía

de acuerdo con el nivel de riesgo que represente su operación y con la disponibilidad de medios de

protección. Este costo representa un egreso anual del orden de 1% de la inversión fija.

� Cargos fijos de operación (costos indirectos)

Son aquellos cargos necesarios para coordinar los servicios de la planta, seguridad industrial y

proporcionar servicios a los empleados de la planta. Se incluyen gastos como: superintendencia de la

planta, laboratorios de control de calidad, servicios médicos, de comedor y de vigilancia. El egreso de

estos costos está relacionado directamente con el volumen de mano de obra utilizada en la planta. Su

costo está en el orden de 30 y 60% del costo anual de la mano de obra directa, supervisión y

mantenimiento y reparación. En el presente trabajo se estimó como el 30 % del costos de la mano de

obra directa, supervisión y mantenimiento y reparación.

En el cuadro No.28 se muestran los costos indirectos de operación para el proceso de


83

Cuadro No.28.- Costos indirectos de operación para el proceso de producción de jugo de tuna (en miles de pesos).

años 0 1 2 3 4 5

Depreciación y

Amort. 0 1018 1018 1018 1018 1018

Impuestos sobre la

prop. 0 407 407 407 407 407

Seguros sobre la

planta 0 102 102 102 102 102

Mano de obra

Indirecta 0 523 560 597 634 634

Costos INDIRECTOS 0 2050 2087 2124 2161 2161

� Gastos Generales.

Son aquellos gastos necesarios para hacer llegar el producto al mercado y mantener la

empresa en posición competitiva. Se incluyen en este medio:

a) Gastos administrativos.

Este rubro incluye los egresos por concepto de sueldos del personal de administración,

contabilidad y compras, gastos de asesorías legales, gastos de servicios técnicos, mantenimiento y

suministros de oficina, comunicaciones, etc. Se puede considerar un monto del orden de 5 a 10% de

los ingresos por venta.

En el presente trabajo se estimó como el 5 % de los ingresos por ventas.

b) Gastos de distribución y venta.

Comprende los gastos derivados del conjunto de actividades para hacer llegar el producto al

consumidor, tales como: sueldos; gastos derivados de la adquisición de materiales y otros gastos de

oficinas de ventas; comisiones a vendedores; gastos de embarque y distribución del producto.

El valor de estos gastos en lo general varia entre el 5 y 25% del costo total del producto. En el

presente trabajo se estimó como el 5 %.

84

c) Gastos de investigación y desarrollo.

Son aquellos utilizados para introducir eficiencia en la tecnología de producción y el desarrollo

de nuevos productos o de nuevos usos para el producto, todo ello para mantener y mejorar la

posición de la compra en el mercado. En mercados altamente competidos se considera necesario

invertir en estas actividades del 2 a 15% del total de las ventas.

En el presente trabajo se estimó un valor de 2 % del total de las ventas.

d) Gastos financieros.

Para la realización del proyecto se requiere generalmente de un crédito, el cual tiene un costo

representado, en este caso, por los intereses del capital obtenido. Por lo tanto los gastos financieros

son equivalentes al monto de estos intereses por año, y son considerados fijos para cada periodo

anual, pero pueden variar de un año a otro por efecto de la inflación. La taza de interés se considera

del 30% anual sobre saldos insolutos.

En el cuadro No.29 se muestran los gastos generales de operación para el proceso de


Cuadro No.29.- Gastos generales de operación para e l proceso de producción de jugo de tuna (en miles de pesos).

años 0 1 2 3 4 5

G. de Administración 0 500 572 643 715 715

G. de Distribución 0 405 443 480 517 517

G. de Investigación 0 200 229 257 286 286

G. Financieros 0 0 0 0 0 0

GASTOS

GENERALES 0 1106 1243 1381 1518 1518

En el cuadro No.30 se muestran los costos totales de operación, los cuales son la suma de los

costos directo, indirectos y gastos generales.

85

Cuadro No.30.- Costos totales de operación par el p roceso de producción de jugo de tuna (en miles de pesos).

años 0 1 2 3 4 5

Costos DIRECTOS 0 4950 5522 6095 6667 6667

Costos INDIRECTOS 0 2050 2087 2124 2161 2161

GASTOS

GENERALES 0 1106 1243 1381 1518 1518

Costos Totales de

Prod. 0 8105 8852 9599 10346 10346

7.3.2.3 VOLUMEN MÍNIMO ECONÓMICO

El punto en el cual los INGRESOS son iguales a los EGRESOS se le denomina punto de

equilibrio, y al nivel de producción en que se obtiene este equilibrio se le llama capacidad mínima

económica de operación o volumen de producción mínimo.

Para determinar el punto de equilibrio, primero se agrupan los costos en variables y fijos.

A. Costos y gastos variables:- Materias Primas.

- Mano de obra.

- Personal supervisión, etc.

B. Costos y gastos fijos: - Cargos fijos de inversión.

- Cargos fijos de operación.

- Gastos generales.

El volumen mínimo económico se calcula con la Ec. 2 o bien con la Ec. 3

Cvp

CfVm

−= ... Ec. 2

Donde:

Vm: Volumen mínimo económico (con respecto al 100% de la capacidad de la planta).

P: Precio de venta.

86

Cf: Costos fijos totales.

Cv: Costos variables unitarios.

CvI

VCfVm

−=

* ... Ec. 3

Donde:

Cf: Costos fijos totales.

Cv: Costos totales variables.

I: Ingresos totales.

V: Volumen de operación al 100% de la capacidad instalada.

En el cuadro No.31 se muestran los costos y gastos tanto fijos como variables de operación

para el proceso de producción de jugo de tuna.

Cuadro No.31.- Costos y gastos fijos y variables de operación para el proceso de producción de jugo de tuna (en miles de pesos).

COSTOS Y GASTOS FIJOS (Cf) COSTOS Y GASTOS VARIABLES

(Cv)

Mantenimiento y rep. 407

Suministro de operación 61

Depreciación y Amort. 1018

Impuestos sobre

propiedad 407

Seguros sobre la planta 102

Cf (total) 1994

Materia prima 3854

Mano de obra directa 1552

Personal de supervisión 155

Serv. Auxiliares 209

Impuestos sobre renta 429

Mano de obra indirecta 634

Gastos Administrativos 715

Gastos Distribución y Venta 517

Gastos Investigación y des. 286

Gastos Financieros 0

Cv (total) 8352

87

Ingresos* (I) = 14 298 miles de pesos

Volumen de operación (V) = 1744 ton de jugo/año

Sustituyendo en la Ec. 3:

milespesosmilespesos

añotonjugomilespesosVm

835214298

/1744*1994

−=

Vm = 585 ton/año

% de la capacidad = 34%

*Los ingresos se obtienen de multiplicar el volumen anual de producción, cuando se opera al

100 % de la capacidad instalada, por el precio de venta del jugo de tuna.

7.3.3 RENTABILIDAD DEL PROCESO

Para determinar la factibilidad de un proyecto industrial se requiere por un lado, los

presupuestos de ingresos, (empleando para ello los volúmenes y precios de venta obtenidos del

estudio de mercado), y por otro, calcular los presupuestos de egresos a través de los volúmenes y

preciso de las materias primas o insumos necesarios para operar la planta.

Estos presupuestos permitirán determinar los presupuestos de utilidades derivables de la

operación de la planta, así como determinar diversos índices y coeficientes que servirán para la

evaluación económica del proyecto, en el presente trabajo se calculará para dicho fin la Tasa Interna

de Retorno (TIR).

7.3.3.1 INGRESOS POR VENTAS

Con base a las proyecciones de volúmenes de ventas de productos, se prepara un programa

tentativo base de producción, el cual permitirá estimar el presupuesto de ingresos, multiplicando los

volúmenes anuales de producción que se espera vender, por los precios correspondientes.

En el cuadro No.32 se muestra el cuadro de ingresos por ventas para el proceso de


Cuadro No.32.- Cuadro de ingresos por ventas para e l proceso de producción de jugo de tuna (en miles de pesos).

años 0 1 2 3 4 5

Ventas 0 10008 11438 12868 14298 14298

Ingresos Totales 0 10008 11438 12868 14298 14298

88

7.3.3.2 ESTADO DE RESULTADOS

La finalidad del análisis del estado de resultados o de pérdidas y ganancias es calcular la

utilidad neta, que es en forma general, el beneficio real de la operación de la planta, y que se obtiene

restando a los ingresos los costos en que incurra la planta y los impuestos que deba pagar.

Para obtener los presupuestos de utilidades, se restan a los presupuestos de ingreso los

presupuestos de egreso.

Los resultados obtenidos se denominan utilidades brutas (o utilidades de operación), a los

cuales se les restan los impuestos vigentes en el país en donde se proyecta la planta (Impuesto sobre

la renta; 32% en México), para obtener las utilidades netas.

En algunos países a estas utilidades se les deduce un determinado porcentaje denominado

reparto de utilidades a los trabajadores (RUT; 10% en México), para obtener las utilidades netas o

repartibles, que pueden entregarse a los socios, o para realizar nuevas inversiones.

En el cuadro No.33 se muestra el cuadro de estado de resultados para el proceso de


Cuadro No.33.- Cuadro de estado de resultados para el proceso de producción de jugo de tuna (en miles de pesos).

años 0 1 2 3 4 5

Ingresos 0 10008 11438 12868 14298 14298

Egresos 0 8105 8852 9599 10346 10346

Costos Directos 0 4950 5522 6095 6667 6667

Costos Indirectos 0 2050 2087 2124 2161 2161

Gastos Generales 0 1106 1243 1381 1518 1518

Utilidad de Operación 0 1903 2586 3269 3952 3952

ISR (32%) 0 609 827 1046 1265 1265

RUT (10%) 0 190 259 327 395 395

Utilidad Neta 0 1104 1500 1896 2292 2292

7.3.3.3 CAPITAL DE TRABAJO

El capital de trabajo son los recursos económicos que emplean las empresas para atender las

operaciones de producción, distribución y venta de los productos, esto es, son los recursos para

mantener un acopio de materias primas, repuestos y materiales en el almacén, esto como distribución

89

de productos, recursos para financiar las cuentas por cobrar y efectivo en caja para hacer frente a

pagos y gastos de operación.

El capital de trabajo está formado por los siguientes rubros:

1. Activo circulante.

a) Inventario de materias prima.

El volumen de materia prima que es necesario tener en planta para lograr una operación

continua depende de los siguientes factores:

� Capacidad de operación de planta.

� Lapso de tiempo requerido para el suministro.

� Diversidad de fuentes de suministro.

� Costo de almacenamiento en la planta.

Se considera que el valor del inventario equivale al consumo de la planta durante un mes.

b) Inventario de productos en proceso.

Este rubro tiene mayor significación en el caso de la elaboración de productos que requieren

un tiempo de elaboración largo, y particularmente cuando los insumos son de alto costo, como

sucede en la fabricación de bienes de capital. Para determinar el monto se deben tomar en cuenta los

siguientes factores:

� Tiempo de elaboración / producto.

� Volumen de producción.

� Insumos requerido / producto, y su costo.

Se estima que el valor del inventario equivale al costo mensual de producción. En el presente

trabajo no se considera este rubro.

c) Inventario de producto terminado.

En la determinación del volumen de producto que debe formar este inventario es necesario

tomar en cuenta los siguientes aspectos:

� Fluctuaciones en el nivel de ventas.

� Características del producto y su costo de almacenamiento

90

� Capacidad de la planta y costos de producción.

� Capacidad financiera de la empresa.

Se considera que el valor del inventario es igual a un mes de los costos de producción.

d) Caja y bancos.

Todas las empresas requieren para una operación de dinero en efectivo, en caja o en cuenta

corriente, para el pago de sueldos y para cubrir gastos menores e imprevistos en servicios y

materiales. El monto de este rubro depende del tamaño de la planta, número de empleados,

diversidad de productos que elabora, etc.

Se considera el valor de este rubro igual a un mes del costo de producción.

e) Cuentas por cobrar.

Las empresas venden sus productos dando un plazo con los compradores para efectuar sus

pagos. La dimensión de estas cuentas dependerá del nivel de ventas, del precio del producto y de los

plazos establecidos por la empresa.

El monto de este rubro suele ser un crédito igual a 15 días del valor de las ventas.

2. Pasivo circulante

a) Cuentas por pagar a proveedores.

La magnitud de este renglón depende básicamente de los plazos de pagos que le otorguen los

proveedores a la empresa, y que generalmente suelen ser del orden de 15 a 30 días del costo de

materia prima o insumos.

En el presente trabajo se considera el valor de este rubro como de 15 días.

El Capital de Trabajo será igual a:

Capital de trabajo = Inventarios + caja y bancos + cuentas por cobrar - cuentas por pagar.

En el cuadro No.34 se muestra el cuadro de capital de trabajo para el proceso de producción

de jugo de tuna.

91

Cuadro No.34.- Capital de trabajo para el proceso d e producción de jugo de tuna (en miles de pesos).

años 0 1 2 3 4 5

ACTIVO

CIRCULANTE 0 4718 5181 5644 6107 6107

Inv. Materia Prima 0 554 634 713 792 792

Inv. Prod. Proceso 0 0 0 0 0 0

Inv. Prod. Terminado 0 1665 1819 1972 2126 2126

Caja y Bancos 0 1665 1819 1972 2126 2126

Cuentas por cobrar 0 833 909 986 1063 1063

PASIVO

CIRCULANTE 0 277 317 356 396 396

Cuentas por pagar 0 277 317 356 396 396

CAPITAL DE

TRABAJO 0 4441 4864 5287 5711 5711

INCREM. CAP.

TRAB. 0 4441 423 423 423 0

7.3.3.4 FLUJO NETO DE EFECTIVO (FNE)

La importancia de calcular el estado de resultados es la posibilidad de determinar los FNE,

que son las cantidades que se usan en la evaluación económica. Mientras mayores sean los FNE,

mayor será la rentabilidad económica del proyecto, los FNE representan el dinero sobrante.

FNE = Utilidad Neta + Depreciación y Amortización +Crédito Bancario – Inversión Fija – Incremento del capital de trabajo – Pago de crédito.

En el cuadro No.35 se muestra el cuadro de flujo de efectivo para el proceso de producción de

jugo de tuna.

92

Cuadro No.35.- Cuadro de capital de flujo de efecti vo para el proceso de producción de jugo de tuna (en miles de pesos).

años 0 1 2 3 4 5

ENTRADAS 0 2121 2517 2913 3310 8397

Utilidad Neta 0 1104 1500 1896 2292 2292

Depreciación y Amort. 0 1018 1018 1018 1018 6105

Crédito Bancario 0 0 0 0 0 0

SALIDAS 10175 4441 423 423 423 -5711

Inversión Fija 10175 0 0 0 0 0

Increm. Capital de trabajo 0 4441 423 423 423 -5711

Pago crédito 0 0 0 0 0 0

Flujo Neto Efectivo -10175 -2320 2094 2490 2886 14108

7.3.3.5 DETERMINACIÓN DE LA TASA INTERNA DE RETORNO

La Tasa Interna de Retorno (TIR) representa la tasa de interés que los inversionistas podrían

ganar sobre el saldo de la inversión que hayan realizado en el proyecto.

En el cuadro No.36 se muestra la tasa interna de retorno (TIR) para el proceso de producción

de jugo de tuna.

Cuadro No.36.- Tasa interna de retorno (TIR) para e l proceso de producción de jugo de tuna.

Periodo Flujo Neto

0 -10175 1 -2320 2 2094 3 2490 4 2886 5 14108

TIR (%)

14

93

7.3.4 ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD

7.3.4.1 CON RESPECTO AL MÉTODO DE AMORTIZACIÓN

Los métodos de amortización analizados son:

a. Método de amortización de pagos iguales.

b. Método de amortización creciente.

c. Método de amortización constante.

Se calculó la TIR para los diferentes métodos de amortización de crédito (Tabla 37), con el fin

de determinar el método que proporcionara la TIR más alta, tomando como base de cálculo lo

siguiente:




4. Capacidad de la planta = 1744 ton de jugo / año



7. Financiamiento externo (sobre la inversión fija) = 30%

Los valores anteriores son tomados como precios y datos bases para las siguientes tablas a

menos que se indique algún cambio.

Cuadro No.37 Tasa Interna de Retorno obtenida para los diferentes métodos de amortización de crédito.

MÉTODOS DE AMORTIZACIÓN DE

CRÉDITO

TIR (%)

Método de amortización de pagos

iguales.

10

Método de amortización creciente. 8

Método de amortización constante. 9

94

Al comparar las TIR calculadas con los diferentes métodos de amortización, se observa que la

TIR más alta fue de 10 %, obtenida por el método de amortización de pagos iguales, por tanto este

método se utilizará para realizar los siguientes puntos del análisis de sensibilidad.

7.3.4.2 PORCIENTO DE FINANCIAMIENTO

Se calculó la TIR con diferentes porcentajes de financiamiento y por el método de

amortización de pagos iguales, con el fin de determinar el porcentaje de financiamiento que

proporcioné la TIR más alta, dicho valores se muestran en el cuadro No. 38.

Cuadro No.38.- Tasa Interna de Retorno obtenida par a diferentes porcentajes de financiamiento externo sobre la inversión fija con el método de amortizaci ón de pagos iguales.

PORCIENTO DE FINANCIAMIENTO

EXTERNO SOBRE LA INVERSIÓN

FIJA

TIR (%)

0 14

10 13

30 10

50 6

60 4

70 2

80 0

100 -5

Debido a que el porcentaje de financiamiento externo sobre la inversión fija que presenta una

TIR aceptable, en comparación con una Tasa Mínima Aceptable* (TMAR) de 14 % , es la de 0 % y 10

% de financiamiento con estas se trabajó para los siguientes rubros del análisis de sensibilidad.

95

3.4.3 PRECIO MÁXIMO DE LAS MATERIAS PRIMAS Y PRECIO MÍNIMO DEL PRODUCTO

QUE SIGAN HACIENDO RENTABLE EL PRODUCTO

En los cuadros 39 y 40 se muestra la TIR obtenida para diferentes precios de venta de la tuna

($/ kg de tuna) con 0 % y 10 % de financiamiento externo sobre la inversión fija por el método de

amortización de pagos iguales respectivamente; así mismo con un precio base de jugo de 8.2 pesos

por kg de jugo.

Cuadro No.39.- Tasa interna de retorno obtenida par a diferentes precios de la tuna ($/kg de tuna), sin financiamiento externo y precio de 8.2 pesos por kg de jugo.

PRECIO MATERIA

PRIMA ($/kg de tuna)

TIR (%)

0.8 21

1 16

1.1 14

1.2 12

1.3 10

1.5 6

1.7 3

1.9 -2

Cuadro No.40.- Tasa interna de retorno obtenida par a diferentes precios de la tuna ($/kg de tuna), con 10% de financiamiento externo sobre la inversión fi ja (método de amortización de pagos iguales) y

precio de 8.2 pesos por kg de jugo. PRECIO MATERIA

PRIMA ($/kg de tuna)

TIR (%)

0.8 19

1 15

1.1 13

1.2 11

1.3 9

1.5 5

1.7 1

1.9 -4

96

Como se observa en las Tablas 39 y 40 el máximo precio de la tuna que permite obtener una

TIR aceptable con respecto a la TMAR (14 %) es de 1.1 pesos por kg de tuna cuando no hay

financiamiento y de 1 peso por kg de tuna para 10 % de financiamiento externo sobre la inversión fija.

En los cuadros 41 y 42 se muestra la TIR obtenida para diferentes precios de venta del jugo

($/ kg de jugo) con 0 % y 10 % de financiamiento por el método de amortización de pagos iguales

respectivamente; así mismo con un precio base de tuna de 1.1 pesos por kg de tuna.

Cuadro No.41.- Tasa Interna de Retorno obtenida par a diferentes precios de venta del jugo ($/kg de jugo), sin financiamiento externo y precio de 1.1 pesos por kg de tuna.

PRECIO DE

VENTA ($/kg de

jugo)

TIR (%)

9 19

8.8 18

8.7 17

8.5 16

8.4 15

8.2 14

8 13

7.8 12

7.5 10

7.2 8

Cuadro No.42.- Tasa Interna de Retorno obtenida par a diferentes precios de venta del jugo ($/kg de jugo), con 10 % de financiamiento externo sobre la inversión fija (método de amortización de pagos

iguales) y precio de 1.1 pesos por kg de tuna. PRECIO DE

VENTA ($/kg de

jugo)

TIR (%)

9 18

8.8 16

8.7 16

8.5 15

8.4 14

8.2 13

8 12

97

7.8 10

7.5 9

7.2 7

Cuadro No.42.- (Continuación).

El precio mínimo precio de venta del jugo (Tablas 41 y 42) que permite obtener una TIR

aceptable con respecto a la TMAR es de 8.2 pesos por kg de jugo cuando no hay financiamiento, y

de 8.4 pesos por kg de jugo para 10 % de financiamiento externo sobre la inversión fija.

Para mantener una TIR de 14 % sin financiamiento con un costo de tuna ($/kg de tuna) = $

2.5, el cual es el precio máximo de tuna, se necesita que el precio de venta del jugo ($/kg de jugo)

sea $ 13.1

Para mantener una TIR de 14 % con 10 % de financiamiento con un costo de tuna ($/kg de

tuna) = $ 2.5, se necesita que el precio de venta del jugo ($/kg de jugo) sea $ 13.3

7.3.4.4 VOLUMEN MÍNIMO DE OPERACIÓN QUE SIGA HACIEN DO RENTABLE EL

PROYECTO

En las Tabla 19 y 20 se muestra la TIR obtenida para diferentes volúmenes de tuna procesada

por hora con 0 y 10 % de financiamiento externo sobre la inversión fija por el método de amortización

de pagos iguales.

Para determinar la inversión en el equipo necesaria para procesar diferentes capacidades de

tuna, y así recalcular la TIR, se empleó la regla “de las seis décimas”, representada por la Ec. 4

6.0

*

=CA

CBEAEB ... Ec. 4

98

Donde:

EB: Inversión en equipo para la planta proyectada con una capacidad CB.

EA: Inversión en equipo según la cotización disponible para una planta similar con capacidad CA.

Así pues si se incrementa la capacidad de 1 a 2 toneladas de tuna por hora procesada, al

inversión en el equipo será:

EA = 2.481 millones de pesos.

CA = 1 tonelada por hora de tuna.

CB = 2 tonelada por hora de tuna.

Al sustituir en la Ec. 4

6.0

/1

/2*481.2

=

htontuna

htontunasosmillonespeEB

EB = 3.76 millones de pesos.

Cuadro No.43.- Tasa Interna de Retorno obtenida par a diferentes volúmenes de tuna procesada por hora, sin financiamiento externo.

VOLUMEN DE TUNA

PROCESADA (ton de tuna/h)

TIR (%)

0.2 2

0.5 9

0.8 12

0.9 13

1 14

2 20

3 23

4 24

5 24

99

Cuadro No.44.- Tasa Interna de Retorno obtenida par a diferentes volúmenes de tuna procesada por hora, con 10 % de financiamiento externo sobre la i nversión fija (método de amortización de pagos

iguales). VOLUMEN DE TUNA

PROCESADA (ton de tuna/h)

TIR (%)

0.2 -1

0.5 7

0.8 11

1 13

1.2 14

2 19

3 22

4 23

5 23

En los cuadros Tablas 43 y 4

se observa que con los precios bases planteados el volumen mínimo de tuna procesada que

permite obtener una TIR aceptable con respecto a la TMAR es de 1 ton de tuna por hora cuando no

hay financiamiento, mientras que para 10 % de financiamiento externo sobre la inversión fija (método

de amortización de pagos iguales) es de 1.2 ton de tuna por hora.

100

8. CONCLUSIONES

Cuando la base de cálculo es:




4. Capacidad de la planta = 1744 ton de jugo / año



Se obtiene una TIR del 14 % cuando no hay financiamiento externo, lo cual satisface la TMAR.

Si se solicitara un financiamiento externo, este sería del 10 % sobre la inversión fija y con el

método de amortización de pagos iguales, ya que dicho método es el que presenta una TIR más alta

en comparación con los otros métodos.

El máximo precio de la tuna que permite obtener una TIR aceptable con respecto a la TMAR

(14 %) es de 1.1 pesos por kg de tuna cuando no hay financiamiento y de 1 peso por kg de tuna para

10 % de financiamiento externo sobre la inversión fija. Mientras que el precio mínimo precio de venta

del jugo es de 8.2 pesos por kg de jugo cuando no hay financiamiento, y de 8.4 pesos por kg de jugo

para 10 % de financiamiento externo sobre la inversión fija.

Se determinó que el volumen mínimo de operación necesario para obtener una TIR del 14 %

cuando no hay financiamiento es de 1 tonelada de tuna por hora, mientras que para un financiamiento

externo sobre la inversión fija de 10 % es de 1.2 toneladas de tuna por hora.

“diseÑo de un proceso para la elaboraciÓn de jugo …

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