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UNIVERSIDAD DR. JOSÉ MATÍAS DELGADO
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y COMUNICACIONES
SEMINARIO DE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN:
DISEÑO DE UN SISTEMA PARA LA AUTOMATIZACIÓN EN
PLANTA DE ALMACENAMIENTO DE GRANOS BÁSICOS
PARA LOS SISTEMAS DE PESAJE, ALMACENAMIENTO Y
CONTROL DE INVENTARIOS EN EX–IRA SAN MARTÍN.
Tesina presentada para optar al título de:
INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y COMUNICACIONES
Por:
EVA ELIZABETH GARAY LEIVA
MIKEL SMELYN PORTILLO AYALA
Asesor:
ING. CARLOS STANLEY LUNA RODRÍGUEZ
ANTIGUO CUSCATLÁN, LA LIBERTAD, MARZO 2016
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AUTORIDADES
Dr. David Escobar Galindo RECTOR
Dr. José Enrique Sorto Campbell
VICERRECTOR
Dr. José Enrique Sorto Campbell VICERRECTOR ACADÉMICO
Ing. Silvia Regina Barrios de Ferreiro
DECANA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA
JURADO CALIFICADOR
Ing. Marco Antonio Días Deleón
COORDINADOR DEL COMITÉ EVALUADOR
Ing. Jorge Alberto Salvador Rodríguez EVALUADOR 1
Ing. Oscar René Alvarado Amaya
EVALUADOR 2
Ing. Carlos Stanley Luna Rodríguez ASESOR
ANTIGUO CUSCATLÁN, LA LIBERTAD, MARZO 2016
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AGRADECIMIENTOS
En primer lugar a Dios Todo poderoso, que siempre me ha acompañado a lo largo de
mi vida, fortaleciéndome con sabiduría, perseverancia, protección y sobre todo amor
para salir adelante.
A mis padres, Noemí Leiva por su lucha constante y sacrificios, por ser integra y cuidar
de nosotros, por ser nuestro pilar más importante, por su apoyo incondicional sin
importar nuestras diferencias de opiniones y Elmer Garay(Q.E.P.D.) aunque no pueda
verte, seguimos unidos por el amor que en vida nos diste, y hoy puedo decirte ¡Lo
logré!. Gracias a ustedes por darme una vida maravillosa que me formo con buenos
sentimientos, hábitos y valores que me hacen ser lo que hoy soy.
A mis Hermanos, Jonathan Garay y Rodrigo Garay que siempre me acompañan en los
momentos tristes y alegres, gracias por brindarme su apoyo siempre y comprensión en
todos estos años. ¡Los amo!. También a Shirley Chiquillo por creen en mí, por sus
palabras de aliento, por cuidar de mí y por sus oraciones, ¡Eres como mi hermana!
A mis familias Garay y Leiva, por creer en mí siempre, hacerme sentir amada y darme
las palabras de ánimos para seguir adelante, sé que comparten mi felicidad al culminar
mi vida universitaria; y sobre todo les dedicó este triunfo a mis abuelos
paternos(Q.E.P.D.) y a mi quería abuela Florencia Romero de Leiva. ¡Gracias!
Dedico de manera muy especial a Geovanny Saravia, mi amigo , mi novio y mi amor, no
fue sencillo culminar este proyecto, sin embargo fuiste muy motivador, me dijiste
muchas veces ¡tú puedes!. Por ayudarme en todo los que te era posible, incluso más
que eso. Pero gracias sobre todo por estar al lado mío en el instante que tenía que
defender este proyecto, tú me diste la firmeza que necesitaba y por demostrarme que
en todo momento cuento con tigo. Que este sea el primero de los nuestros triunfos
juntos ¡TE AMO!
A mis amigos Herbeth, Limón, Saade, Milagro y Memo por todos estos años que hemos
compartido y tantas noches, proyectos, exámenes, defensas y trabajos que juntos
logramos salir adelante y a quienes les expreso un gran cariño. Al mismo tiempo a mi
amigo Mikel por el equipo que fuimos en la realización de esta Tesis. Fue un honor y un
placer trabajar al lado de ustedes.
Gracias a todas las personas que ayudaron directa o indirectamente en la realización
de este documento.
Eva Garay
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AGRADECIMIENTOS
Agradezco enormemente a Dios por haberme guiado y acompañado a lo largo de toda
mi carrera, en momento de debilidades él ha sido mi fortaleza y darme una vida llena
de experiencias y bendiciones.
Les doy las Gracias a mis padres Smelyn y Yansy por apoyarme en todo momento por
los valores y la educación que me han brindado a lo largo de mi vida. Sobre todo por
ser un excelente ejemplo de vida a seguir
A mi hermana por ser parte de mi vida y representar la linda armonía familiar. A Yansy
por ser un ejemplo de desarrollo integral, por llenar mis días de alegría y amor cuando
más lo he necesitado
A Eva por haber sido una excelente compañera de tesis y amiga, por haberme tenido la
paciencia necesaria y también por las motivaciones que me daba para seguir adelante
en los momentos de angustia.
A mis amigos por confiar y creer en mí y haber hecho de mi etapa universitaria un
trayecto de vivencias que nunca olvidare.
A mi Abuelo Pedro que a pesar de su enfermedad que lo ha tenido en decaimiento ha
creído en mí, me ha guiado en las labores día con día y por sus consejos de la vida que
me han servido de mucho, Primero Dios, ¡seré Ingeniero!
Mikel Portillo
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I
ÍNDICE DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1
OBJETIVOS ..................................................................................................................... 3
Objetivo general ............................................................................................................ 3
Objetivos específicos .................................................................................................... 3
CAPÍTULO I: GENERALIDADES. ................................................................................... 4
1.1. Identificación y planteamiento del problema. ......................................................... 4
1.1.1.Identificación del problema. .......................................................................... 4
1.1.2.Planteamiento del problema. ........................................................................ 5
1.2. Delimitación. .......................................................................................................... 6
1.2.1.Delimitación geográfica. ................................................................................ 6
1.2.2.Delimitación temporal. .................................................................................. 6
1.3. Alcances y limitaciones del proyecto. .................................................................... 6
1.3.1.Alcances. ...................................................................................................... 6
1.3.2.Limitaciones. ................................................................................................. 7
1.4. Justificación del proyecto. ...................................................................................... 8
CAPÍTULO II: ANTECEDENTES ................................................................................... 10
2.1. Instituto Regulador de Abastecimiento (EX-IRA). ................................................ 10
2.1.1.Capacidad de almacenamiento EX-IRA. ..................................................... 11
2.1.2.Planta de almacenamiento EX-IRA San Martín. ......................................... 12
2.1.3.Procesamiento de granos en planta EX-IRA San Martín. ........................... 14
2.2. Producción agrícola en El Salvador. .................................................................... 17
2.3. Almacenaje y conservación de granos. .............................................................. 18
2.3.1.Consideraciones generales durante el almacenaje. ................................... 19
2.3.2.Medidas para lograr una buena conservación de granos. .......................... 20
2.3.3.Factores físicos relacionados con el deterioro de los granos. ................... 21
2.3.4.Principales insectos y ácaros en granos almacenados. .............................. 22
2.3.5.Control de insectos que atacan a los granos almacenados. ....................... 24
2.3.5.1.Control Físico. .......................................................................................... 25
2.3.5.2.Control químico. ....................................................................................... 26
2.3.6.Hongos de granos almacenados. ............................................................... 29
2.3.7.Principales métodos de almacenamiento. .................................................. 32
2.3.7.1.Almacenamiento en sacos. ...................................................................... 32
2.3.7.2.Almacén en silos plásticos.. ..................................................................... 34
2.3.7.3.Almacenaje de granos en silos.. .............................................................. 35
CAPÍTULO III: PROPUESTA DE DISEÑO. ................................................................... 37
3.1. Alternativas de solución. ...................................................................................... 37
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II
3.1.1.Solución A. .................................................................................................. 38
3.1.2.Solución B. .................................................................................................. 39
3.1.3.Análisis por puntos ponderados. ................................................................. 40
3.1.3.1.Ventajas del uso de silos metálicos. ........................................................ 42
3.2. Modelo Elegido .................................................................................................... 43
3.3. Etapas del diseño. ............................................................................................... 44
3.3.1.Descripción de las etapas de diseño. ......................................................... 44
3.3.1.1.Etapa de Proceso. ................................................................................... 45
3.3.1.2.Etapa de campo. ...................................................................................... 45
3.3.1.3.Etapa de control. ...................................................................................... 46
3.3.1.4.Etapa de visualización y supervisión. ...................................................... 46
3.4. Etapa de proceso. ............................................................................................... 46
3.4.1.Descripción del proceso. ............................................................................. 49
3.5. Etapa de campo. ................................................................................................. 51
3.5.1.Celda de carga............................................................................................ 54
3.5.2.Sensores y controlador de temperatura y humedad. .................................. 54
3.5.3.Motores. ...................................................................................................... 56
3.5.3.1.Motores utilizados en el transporte (Tornillo sin fin). ................................ 56
3.5.3.2.Motores, para la ventilación de los silos. ................................................. 58
3.5.3.3.Diagrama unifilar. ..................................................................................... 61
3.5.4.Válvula neumática. ...................................................................................... 64
3.5.4.1.Sistema de suministro de aire. ................................................................. 65
3.6.Diseño de la red. ............................................................................................ 68
3.6.1. Protocolos de la red. .................................................................................. 70
3.6.2. Configuración básica de Switch. ................................................................ 76
3.7. Etapa de control. ................................................................................................. 77
3.7.1.Programación del PLC. ............................................................................... 78
3.8. Etapa de visualización y supervisión. .................................................................. 83
3.8.1.Descripción interfaz SCADA. ...................................................................... 84
3.8.1.1.Zonas (silos). ........................................................................................... 85
3.8.1.2.Sensor (Temperatura y Humedad). ......................................................... 86
3.8.1.3.Entrada de grano. .................................................................................... 87
3.8.1.4.Salida del granos. .................................................................................... 88
3.9. Principales dispositivos del diseño. ..................................................................... 89
3.10.Centro de control de motores (CCM). ................................................................. 96
3.10.1.Tablero eléctrico. ...................................................................................... 96
3.11.Características de la sub-estación eléctrica. ................................................ 99
3.12.Características de la planta de emergencia. ..................................................... 102
CAPÍTULO IV: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD FINANCIERA. ............................ 104
-
III
4.1. Inversión inicial. ................................................................................................. 104
4.2. Costo anual de operación. ................................................................................. 108
4.3. Financiamiento. ................................................................................................. 113
4.4. Tasa mínima de rentabilidad (TMAR) ................................................................ 115
4.5. Ingresos o ahorros (costos anteriores). ............................................................. 117
4.6. Evaluación del proyecto con financiamiento. ..................................................... 119
4.6.1.Interpretación de la evaluación financiera. ................................................ 120
4.7. Evaluación del proyecto sin financiamiento. ...................................................... 121
CAPÍTULO V: EVALUACIÓN DE IMPACTO SOCIAL Y AMBIENTAL. ..................... 123
5.1. Evaluación para el montaje de elementos. ........................................................ 125
5.1.1.Conclusiones de la matriz lineal de evaluación de impacto. ..................... 127
5.2. Evaluación en la etapa de operación de la planta. ............................................ 127
CAPÍTULO VI: CONSIDERACIONES GENERALES. ................................................. 129
6.1. Análisis cualitativo de riesgos. ........................................................................... 129
6.1.1.Conclusiones del análisis cualitativo de los riesgos. ................................. 131
6.2. Cronograma de implementación. ....................................................................... 132
CONCLUSIONES ........................................................................................................ 137
RECOMENDACIONES ................................................................................................ 139
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... 141
GLOSARIO. ................................................................................................................. 145
ANEXOS ...................................................................................................................... 150
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1: Ubicación geográfica del EX-IRA San Martín............................................ 13
Ilustración 2: Estructura de los silos en planta EX-IRA San Martín. ............................... 14
Ilustración 3: Tubería de transporte para el despacho en EX-IRA San Martín. .............. 15
Ilustración 4: Tubería de transporte para el llenado de silos, EX-IRA San Martín. ......... 15
Ilustración 5 : Operaciones en el movimiento de los granos. ......................................... 16
Ilustración 6: Plagas que afectan la conservación del grano. ......................................... 23
Ilustración 7: Principales insectos en granos almacenados. .......................................... 24
Ilustración 8: Control de insectos. .................................................................................. 24
Ilustración 9: Principales géneros de hongos que atacan los granos. ............................ 32
Ilustración 10: Almacenaje de granos en sacos. ........................................................... 33
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IV
Ilustración 11: Almacén en silos plásticos ...................................................................... 34
Ilustración 12: Almacenamiento en silos metálicos. ....................................................... 36
Ilustración 13: Silos metálicos; fondo cónico y plano. .................................................... 38
Ilustración 14: Silos plásticos. ........................................................................................ 39
Ilustración 15: Etapas de diseño. ................................................................................... 44
Ilustración 16: Diagramas de Procesos para el Maíz y Arroz. ........................................ 48
Ilustración 17: Esquema del proceso de almacenamiento. ............................................ 51
Ilustración 18: Diagrama de comunicación de los dispositivos. ...................................... 53
Ilustración 19: Cable de sensores. ................................................................................. 55
Ilustración 20: Esquema de conexión controlador. ......................................................... 55
Ilustración 21: Tubería de transporte. ............................................................................. 56
Ilustración 22: Arrancador SIRIUS 3RW44 22-6BC44. .................................................. 57
Ilustración 23: Esquema de conexión de un equipo refrigerador a un silo. .................... 58
Ilustración 24: Ventilador axial Centrífugo. ..................................................................... 59
Ilustración 25: Instalación del ventilador. ........................................................................ 60
Ilustración 26: Salida de aire silos EX-IRA. .................................................................... 60
Ilustración 27: Diagrama unifilar de la planta.................................................................. 62
Ilustración 28: Paro de emergencia, tipo push-pull. ........................................................ 64
Ilustración 29: Esquema de conexión de válvulas. ......................................................... 65
Ilustración 30: Esquema Básico de suministro de aire. .................................................. 66
Ilustración 31: Topología de la red. ................................................................................ 69
Ilustración 32: Capa de enlace de datos. ....................................................................... 73
Ilustración 33: Campo de la trama. ................................................................................. 74
Ilustración 34: Secciones de la programación del PLC. ................................................. 78
Ilustración 35: Programa PLC. ....................................................................................... 79
Ilustración 36: Esquema básico de un sistema SCADA. ................................................ 84
Ilustración 37: Descripción interfaz gráfica SCADA. ....................................................... 85
Ilustración 38: SCADA, Zona 1 Maíz llenado. ................................................................ 86
Ilustración 39: SCADA, Zona 1 Maíz extracción. ............................................................ 86
Ilustración 40: SCADA, Zona 1 Tem. Y Hum.................................................................. 87
Ilustración 41: SCADA, Entrada del grano. .................................................................... 88
Ilustración 42: SCADA, Control de inventarios. .............................................................. 89
Ilustración 43: Esquema centro de control de motores (CCM). ...................................... 98
Ilustración 44: Planta de emergencia. .......................................................................... 103
Ilustración 45: Cronograma de implementación para el proyecto. ................................ 136
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V
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Capacidad de almacenamiento propia del IRA, 1987....................................... 12
Tabla 2: Descripción de fotografía vista satelital. ........................................................... 13
Tabla 3: Producción Agrícola en el salvador 2004-2014. ............................................... 18
Tabla 4: Medidas para obtener una buena conservación de los granos. ....................... 21
Tabla 5: Temperatura y humedad en almacenamiento de granos. ............................... 22
Tabla 6: Insecticidas para usarse en el tratamiento de superficies. ............................... 27
Tabla 7: Criterios para el almacenamiento de granos. ................................................... 40
Tabla 8: Análisis por peso ponderado para el almacenamiento de granos. ................... 41
Tabla 9: Ventajas del uso de silos metálicos. ................................................................. 42
Tabla 10: Resumen de los tiempos de operación para el almacenaje de Maíz.............. 49
Tabla 11: Resumen de los tiempos de operación para almacenaje de Arroz. ............... 49
Tabla 12: Total de equipamiento a instalar. ................................................................... 68
Tabla 13: Cuadro de simbología de cables. ................................................................... 70
Tabla 14: Rangos de IP. ................................................................................................. 75
Tabla 15: Otras IP a considerar. ..................................................................................... 75
Tabla 16: Dispositivos utilizados para diseño del proyecto. ........................................... 95
Tabla 17: Otros elementos del sistema. ......................................................................... 95
Tabla 18: Cuadro de potencia. ....................................................................................... 99
Tabla 19: Demanda energética de la planta. ................................................................ 101
Tabla 20: Características la Sub- estación. .................................................................. 102
Tabla 21: Inversión tangible. ........................................................................................ 105
Tabla 22: Inversión intangible. ...................................................................................... 106
Tabla 23: Imprevistos. .................................................................................................. 107
Tabla 24: Resumen de la inversión inicial. ................................................................... 107
Tabla 25: Mano de obra directa. ................................................................................... 108
Tabla 26: Costo anual de mano de obra directa. .......................................................... 109
Tabla 27: Consumo energía eléctrica. .......................................................................... 110
Tabla 28: Outsoursing mantenimiento maquinaria y equipo. ....................................... 111
Tabla 29: Resumen de costos indirectos de fabricación (anual). ................................. 112
Tabla 30: Activos garantizarles. ................................................................................... 113
Tabla 31: BANDESAL, cálculo de cuota mensual. ....................................................... 114
Tabla 32: Amortización del préstamo. .......................................................................... 115
Tabla 33: TMAR del inversionista. ................................................................................ 115
Tabla 34: TMAR del ente financiero. ............................................................................ 116
Tabla 35: TMAR global mixta. ...................................................................................... 116
Tabla 36: Costo de fuerza laboral anterior al proyecto. ................................................ 118
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VI
Tabla 37: Costo de la fuerza laboral anterior al proyecto (anual). ................................ 118
Tabla 38: Flujo de efectivo del proyecto con financiamiento. ....................................... 119
Tabla 39: Evaluaciones del Proyecto con Financiamiento. .......................................... 120
Tabla 40: Flujo de efectivo del proyecto sin financiamiento. ........................................ 122
Tabla 41: Evaluaciones del Proyecto sin Financiamiento. ........................................... 122
Tabla 42: Parámetros de medición para evaluación de impactos. ............................... 124
Tabla 43: Valoración de atributos. ................................................................................ 124
Tabla 44: Matriz lineal de evaluación en la etapa de montaje. ..................................... 126
Tabla 45: Matriz lineal de evaluación de impactos. ...................................................... 128
Tabla 46: Consideraciones en la matriz de riesgos. ..................................................... 129
Tabla 47: Riesgos del proyecto. ................................................................................... 130
ÍNDICE DE ECUACIONES
Ecuación 1: Flujo de metros cúbicos por minutos. ......................................................... 67
Ecuación 2: Cálculos de direcciones IP. ........................................................................ 74
Ecuación 3: Factor de potencia. ................................................................................... 100
Ecuación 4: Índice de importancia. ............................................................................... 123
ANEXOS
ANEXO 1: Diagrama de flujo EX-RA, San Martín. ....................................................... 150
ANEXO 2: Vista de la zona de carga IRA, San Martín. ................................................ 151
ANEXO 3: Mapas de producción de granos básicos en El Salvador ........................... 152
ANEXO 4: Diagrama de Proceso dentro de la planta .................................................. 156
ANEXO 5: Conexión celda de carga. ........................................................................... 157
ANEXO 6: Referencia toma de decisión de 7.5 HP. ..................................................... 158
ANEXO 7:Motores para trasporte de granos. ............................................................... 159
ANEXO 8: SIRIUS 3RW44. .......................................................................................... 160
ANEXO 9: Ventiladores de silos. .................................................................................. 161
ANEXO 10: Paro de emergencia. ................................................................................. 163
ANEXO 11:Diagrama neumático. ................................................................................. 164
ANEXO 12: Esquema electro-neumático ..................................................................... 165
ANEXO 13: Compresor KAESER. ................................................................................ 166
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VII
ANEXO 14: Panel de control. ....................................................................................... 168
ANEXO 15: Hojas técnicas elementos. ........................................................................ 169
ANEXO 16: Cálculo de luminarias. ............................................................................... 184
ANEXO 17: Planta de emergencia. .............................................................................. 186
ANEXO 18: Aportaciones laborales y prestaciones laborales. ..................................... 188
ANEXO 19: Variación de los precios según inflación. .................................................. 188
ANEXO 20: Plan de Mantenimiento preventivo. ........................................................... 189
ANEXO 21: Servicios externos (outsourcing). .............................................................. 190
ANEXO 22: Crédito de inversión BANDESAL. ............................................................. 191
ANEXO 23:Tabla de amortización del préstamo (mensual). ........................................ 191
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VIII
RESUMEN
En la presente tesis se realiza una propuesta para el diseño de un sistema de control
automático para la planta de almacenamiento de granos básicos EX-IRA, Ubicada en
el municipio de San Martin, departamento de San Salvador.
El diseño se basa para los sistemas de pesaje, almacenamiento y control de
inventarios únicamente para los granos de maíz y arroz. En este documentos se
establece el diagrama de flujo de los granos para su almacenamiento desde el ingreso
a la planta de los mismo hasta su despacho, se describe el mecanismo de monitoreo y
control continuo de los silos para asegurar la buena conservación de los granos.
Se determina para esta propuesta de diseño su viabilidad financiera para diagnosticar
su rentabilidad, este análisis se realiza tomando en cuenta dos posibles opciones, tener
una fuente inversionista y sin ella. Al mismo tiempo se elabora una evaluación de
impacto social y ambiental en las etapas de implementación de este proyecto.
Finalmente se estudiaron consideraciones generales, como los riesgos que el proyecto
pudieses tener desde su etapa de diseño hasta la finalización de la etapa de
implementación del mismo y establecer un cronograma de actividades para garantizar
la optimización del tiempo.
-
1
INTRODUCCIÓN
El Salvador posee una población de 6,249,262 habitantes y una extensión territorial de
21,040.79 Km² ; Según el censo que realizó La Dirección General de Estadísticas y
Censos (DIGESTYC). Es una población que demanda de necedades fisiológicas básico
como lo son: alimentación, vivienda, educación, salud y recursos económicos para
lograr obtenerlos. En tal objetivo se involucra el Gobierno para lograr la estabilidad de la
sociedad y que esta cuente al menos con las necesidades básicas.
En nuestro país desde el año 2009 se fue creado el Consejo Nacional de Seguridad
Alimentaria y Nutrición (CONASAN), para establecer un ente rector en el tema en El
Salvador, entre una de los puntos de atención para el CONASAN está la creación de
una reserva estratégica de granos básicos, para poder asegurar su circulación en el
país, y así en los momentos de escases o crisis que la población pueda adquirirlos. En
el pasado el ente rector en el sector de alimentación y el fomento de la agricultura en la
década de los 50’s fue el Instituto Regulador de Abastecimiento (IRA), que tenía como
objetivo principal abastecer a la población de los granos básicos como frijol, arroz,
sorgo, leche y principalmente maíz. Al mismo que tiempo que tenía que regular los
precios en las ventas de los mismo, de tal manera que por un lado seria beneficiado el
agricultor (vendedor) y en consumidor final. En la actualidad se encuentra las
instalaciones de IRA en el municipio de San Martin que eran unas de las plantas
principales para el almacenamiento de granos.
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2
El problema de no contar con una reserva de granos que le permita a la población
hacer uso de ellos en momentos estratégicos, debe ser de interés para todos,ya que
estos son parte fundamental de la dieta alimenticia de la población salvadoreña, a
través de instituciones como el EX-IRA puede darse una puerta al desarrollo, tomando
en cuenta la modernización de sus instalaciones para que sus procesos y productos
tengan una mejor calidad, facilitando la manipulación de los granos y poder tener un
monitoreo constante.
El presente documento da a conocer los antecedentes históricos del EX-IRA, también
se dedica una sección al almacenamiento y conservación de granos para conocer los
paramentos indicados. Se desarrolla la mejor propuesta para obtener el mejor
desempeño de las instalaciones para luego desarrollar un diseño de control automático
que pueda ser ajustado a las instalaciones del EX-IRA, también se presenta un sistema
de monitoreo y visualización SCADA para un mejor control de los dispositivos
ocupados.
También se evalúa la viabilidad financiera del proyecto, para poder analizar los
beneficios monetarios que podría tener la implementación de dicha propuesta. Así
como también los riegos que puedan tenerse desde su diseño a la puesta en marcha
del mismo.
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3
OBJETIVOS
Objetivo general
Elaborar una propuesta para la automatización de los procesos de
almacenamiento, pesaje y control de inventarios para la planta de granos básicos
del Instituto Regulador de Abastecimiento (EX-IRA) San Martín.
Objetivos específicos
Efectuar un sistema para el control automático del proceso de pesaje de los
granos en el ingreso a la planta, al mismo tiempo que se generé un registrodel
mismo.
Diseñar un sistema para el almacenamiento de maíz y arroz tal que; sea capaz
de controlar los diferentes parámetros como son: humedad y temperatura para la
conservación de los mismos.
Proponer un sistema para el control de inventario dentro de la planta de
almacenamiento para el maíz y arroz que sea en base del monitoreo y control
que proporciona el SCADA, que generé un registro de las unidades almacenadas
de los mismos.
Evaluar la viabilidad financiera dela puesta en marcha del proyecto.
-
4
CAPÍTULO I: GENERALIDADES.
1.1. Identificación y planteamiento del problema.
1.1.1. Identificación del problema.
En El Salvador en el año 2009 fue creado el Consejo Nacional de seguridad Alimentaria
y Nutricional (CONASAN) por decreto ejecutivo con el objetivo de iniciar un proceso de
consolidación e institucionalización del tema en el país, en el marco del derecho a la
alimentación (1). Dentro de su propuesta de ley el CONASAN presentaque debe
reconocerse el derecho a la alimentación; siendo así que toda persona tiene derecho a
un nivel de vida adecuado que le asegure, así como a su familia, la salud, y el
bienestar, en especial la alimentación”. El mismo documento declara en el art. 1 que se
crearán mecanismos de apoyo a la producción nacional, a la comercialización, al
abastecimiento y al acceso de los alimentos, preservando la salud y la nutrición de la
población salvadoreña.
El país presenta diversos desafíos en el ámbito de seguridad alimentaria, uno de ellos
es el alza de los precios de la canasta básica que impacta de forma económica a la
población, más aun a los hogares con menores ingresos económicos. Por otro lado está
la poca producción agrícola; ya que es un país que depende de las importaciones para
poder abastecer a todas sus habitantes. En los últimos años El Salvador no ha contado
con un sistema que le permita ser independiente en el abastecimiento de granos, y es
un tema de mucha importancia, ya que tiene un papel vital en la dieta de la población;
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5
esto ha traído graves consecuencias de escases de granos básicos como lo son Frijol,
maíz y arroz de manera tal que el costo para adquirirlos han sido elevados.
Por lo antes descrito no contar con una reserva estratégica de granos básicos como los
son maíz, arroz y frijol pone a la población en dificultad al no poder adquirirlos por su
escases o costo económico.
1.1.2. Planteamiento del problema.
En base a la identificación del problema expuesto anteriormente se formula la siguiente
interrogante:
¿En qué medida podría ser beneficioso que las instalaciones del Instituto Regulador de
Abastecimiento (EX-IRA) ubicado en el municipio de San Martín cuenten con un
sistema de control automático en los procesos de manipulación de granos en los
procesos de pesaje, almacenamiento y control de inventario; para satisfacer las
necesidades alimenticias básicas de la población salvadoreña?
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6
1.2. Delimitación.
1.2.1. Delimitación geográfica.
El proyecto se limitará geográficamente a la planta del Instituto Regulador de
Abastecimiento (EX– IRA) ubicada en el Municipio de San Martin, Departamento de
San Salvador.
1.2.2. Delimitación temporal.
A lo largo de este proyecto se utilizarán estudios, datos estadísticos y otra información
histórica correspondiente al período desde 1980 hasta el 2015 lo que permitirá contar
con la información necesaria y actualizada, así también podrá adquirirse la información
de costos de la tecnología a utilizar en la ejecución de dicho proyecto.
1.3. Alcances y limitaciones del proyecto.
1.3.1. Alcances.
Se realizará una propuesta de diseño únicamente para el proceso de manipulación de
granos de maíz y arroz; y este sea más rápido, seguro, eficiente haciendo uso de la
automatización y control automático en la planta de almacenamiento de granos básicos
del EX–IRA del Municipio de San Martin departamento de San Salvador. Siendo que se
presentará la propuesta partiendo del hecho que ya está a disposición la
-
7
infraestructura; entiéndase por infraestructura terreno, silos, tubería de transporte,
tornillo sin fin, llenadora, distribución en planta, edificio,Etc.
El presente proyecto de incorporación de control automático en la planta de
almacenamiento de granos del Instituto Regulador de Abastecimiento (EX-IRA), para
lograr obtener un control automático en todos sus procesos es un proyecto que debe
realizarse por fases, en este documento se plasma una primera fase en la que se
enfatiza en los procesos de pesaje, almacenamiento y control de inventarios. De esta
forma puede seguir incorporándose nuevos elementos para lograr un control total de la
planta.
El alcance del proyecto abarca únicamente los procesos de almacenamiento, pesaje de
los granos en su ingreso y la incorporación de un sistema para el control de inventario
con la ayuda de una aplicación software como es SCADA.
Se presentará una evaluación de costos para la implementación del proyecto.
1.3.2. Limitaciones.
En el proyecto se desarrollará una alternativa para el control y automatización en la
planta de almacenamiento de granos básicos EX-IRA ubicada en el Municipio de San
Martín
-
8
El proyecto desarrollará una alternativa para el control y automatización en la planta de
acopio de granos básicos del EX–IRA San Martin, se limita al diseño e implementación
únicamente para los granos de arroz y maíz; ya que son ideales para el
almacenamiento en silos por un largo periodo y sin perder sus propiedades como lo
son, el sabor y endurecimiento, dentro de las plata se podría almacenar otro grano
como frijol; pero estos por sus propiedades biológicas deben ser almacenados de una
manera diferente.
La propuesta del proyecto está limitada únicamente a la autorización de la etapa de
manipulación de los granos de maíz y arroz; entiéndase como manipulación de granos,
el desplazamiento de lo mismo desde su recepción en la planta hasta su salida. No se
analizará la reactivación del EX–IRA San Martín ni aspectos como estructura
administrativa, financiamiento de la organización, recopilación de granos básicos,
logística de distribución y comercialización, transporte, etc.
Para realizar un sistema de control de inventario éste se limitará a generar una base de
datos de los registros que proporciona el software aplicación SCADA.
1.4. Justificación del proyecto.
En El salvador desde ya hace unos años, se suman esfuerzo para garantizarle a la
población la adquisición de los alimentos básicos. En primer lugar fue creado el
Consejo Nacional de Seguridad Alimentaria y nutricional (CONASAN), quien entre sus
-
9
primeras actividades, se encuentra el trabajar para que la alimentación sea un derecho
y que corresponda al gobierno ser el responsable de ello. En segundo lugar el
Ministerio de Agricultura y Ganadería plantea lo siguiente: incentivar a los agricultores
para que no abandonen las actividades de siembras, y de esta manera se cubriría
mayormente la demanda de los granos en el país, al mismo tiempo podría almacenarse
granos de la producción nacional y contar con una reserva estratégica que evitará la
escases de los mismo.
Para la población salvadoreña contar con una reserva estratégica de granos, que
garanticé poder adquirirlos en tiempos de escases por diferentes factores, para su
alimentación básica es una necesidad primaria para su supervivencia ya que este
fenómeno afecta principalmente a los sectores más pobres del área urbana y rural.
Por tal motivo elaborar una propuesta para la automatización y control de la planta de
almacenamiento EX-IRA contribuiría con la necesidad del abastecimiento, regulación de
costo y cultura agrícola, en igual forma garantizaría una estabilidad en el consumo de
los mismos para los sectores más necesitados.
-
10
CAPÍTULO II: ANTECEDENTES
2.1. Instituto Regulador de Abastecimiento (EX-IRA).
El EX-IRA era un organismo de carácter autónomo de derecho público, personalidad
jurídica y patrimonio propio. Fue creado como Instituto Regulador de Cereales y
Abastecimiento (IRCA) dependiente del Ministerio de Economía. Su fundación en 1950
obedeció a la necesidad que surgió en el país, de mantener precios estables, absorber
excedentes en manos de los productores y proveer al consumidor en situaciones de
déficit.
En esa ocasión, el objetivo según el artículo 2 de su ley de creación quedo definido así:
“El Instituto tendrá como objeto fomentar la producción de alimentos básicos para la
población, y en especial la de maíz, maicillo, arroz y frijol, y regular el abastecimiento de
los mismos a base de precios estables, que sean remunerativos para el productor y
justos para los Consumidores” (2).
Luego de dos año de labores se dio, la necesidad de modificar la organización del
Instituto con el fin de simplificar su estructura administrativa y facilitar el cumplimento de
sus funciones de regulación, por lo que el 3 de junio de 1953 se decretó la Ley
Orgánica que lo convirtió en “Instituto Regulador de Abastecimiento (IRA)”, y que le
facilitaba la obtención de créditos, con el fin de hacer más eficaz la realización de los
fines del IRA, se hacen reformas a la Ley Orgánica en 1971,cambiando su dependencia
al ramo de agricultura y ganadería.
-
11
Desde 1953 el IRA fue el agente principal utilizado para implementar la política
estratégica de intervención del gobierno en la comercialización de granos, manteniendo
sus dos objetivos de creación. Aun cuando el IRA estuvo adscrito al Ministerio de
Agricultura y Ganadería, en la práctica fue institución autónoma, en razón de los cual
pudo adquirir derechos, obligaciones y manejarse con criterios propio para optar por las
operaciones comerciales que se consideraban eran las de mayor conveniencia para la
sociedad. Las decisiones de mayor trascendencia en materia de comercialización
financiera y operativa correspondieron a la junta directiva.
2.1.1. Capacidad de almacenamiento EX-IRA.
Uno de los obstáculos que el Instituto encontró para cumplir con sus objetivos fue su
limitada capacidad de almacenamiento. Este hecho originó que se manejarán
importantes cantidades de producción en condiciones poco aceptables en vista de esto
el Instituto desarrolló una serie de proyectos a partir de 1974, los que hicieron posible
disponer de una capacidad de almacenamiento de aproximadamente 2,000,000
quintales (20% de la producción nacional de granos); utilizando para ello 219 silos y 34
bodegas distribuidas entre las plantas. Con la finalización de dichos proyectos de
ampliación en 1987 el IRA tenía una capacidad de almacenamiento de
aproximadamente 2,375,695 quintales, almacenados de tal manera como muestra la
tabla 1.
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12
Plantas y Centros de acopio CAPACIDAD (Quintales) Total
(Quintales) Silos Bodegas Patios
PLANTAS
San Martín 526,000 200,000 21,895 747,895
Santa Ana 158,400 - - 158,400
Guaymango 246,000 15,000 20,000 281,000
San Miguel 232,000 20,000 30,000 282,000
Usulután 42,000 113,000 20,000 175,000
CENTRO DE ACOPIO
San José El carao 78,800 5,000 83,000
San Isidro 28,000 - 20,000 48,000
San Vicente 21,000 - - 21,000
San Juan Opico 158,000 - - 158,800
Metapan 42,000 - - 42,000
Ahuachapán 42,000 - 30,000 72,000
La Unión 42,000 25,000 30,000 97,000
Zacatecoluca 158,000 - - 158,800
Mercedes Umaña 28,000 - 22,000 50,000
Total 1,803,800 378,000 193,895 2,375,695
Tabla 1: Capacidad de almacenamiento propia del IRA, 1987.(3)
2.1.2. Planta de almacenamiento EX-IRA San Martín.
Las instalaciones de la planta de almacenamiento del Instituto Regulador de
Abastecimiento ubicada en el municipio de San Martín, departamento de San Salvador
fue la de mayor capacidad de almacenamiento de granos, teniendo 67 silos en los que
se almacenaba maíz y arroz únicamente, 3 bodegas para el almacenamiento de frijol,
azúcar, sal, leche (IRA 26) debidamente empaquetados en bolsas de 1,2 y 5 libras. La
distribución de sus silos estaba dispuesta de la manera tal que 26 silos eran destinados
al almacenamiento de arroz y los restantes 47 silos eran para maíz, estos últimos tenían
una capacidad de almacenamiento de 20,000 quintales por silo (4).
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13
Ilustración 1: Ubicación geográfica del EX-IRA San Martín. (5)
N˚ DESCRIPCIÓN
1 Bodega de almacenamiento de frijol, sal, leche, azúcar y arroz. (Empaquetado).
2 Recepción de producto y control de calidad.
3 Edificio: secadora, planta eléctrica, panel de control, motores llenadora.
4 Taller mecánico.
5 Bodega para almacenar maíz ya empaquetado.
6 Bodega de almacenamiento defrijol, sal, leche, azúcar y arroz. (empaquetado).
7 Silos con arroz.
8 Silos con arroz.
9 Silos con maíz.
10 Silos con maíz.
Tabla 2: Descripción de fotografía vista satelital.
En la imagen anterior se puede observar la ubicación geográfica, así como de la
ubicación de silos en planta de las instalaciones del EX-IRA San Martín.
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14
2.1.3. Procesamiento de granos en planta EX-IRA San Martín.
En La planta del IRA en San Martín1 eran recibidos los granos de la zona de
producción para su almacenamiento final, procesamiento y empaque.
Los silos utilizados para el almacenamiento generalmente, eran con una base de
concreto y los silos de lámina, logrando que fueran herméticos, con un sistema propio
de ventilación, necesario para conservar el producto en buenas condiciones, como se
muestra a continuación.
Ilustración 2: Estructura de los silos en planta EX-IRA San Martín.
Para la manipulación de los granos y durante su almacenamiento como su despacho,
los granos de maíz y arroz eran transportados utilizando un tornillo sin fin por una
tubería de hierro aislada de tal forma que los granos no estuvieran expuestos al
1Ver ANEXO 1, Diagrama de flujo, pág.150.
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15
ambiente para evitando posibles contaminaciones a causa de roedores. En las
ilustraciones 3 y 4 se puede observarse como luce hoy en día dichas instalación.
Ilustración 3: Tubería de transporte para el despacho en EX-IRA San Martín.
Ilustración 4: Tubería de transporte para el llenado de silos, EX-IRA San Martín.
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16
Los procesos para llevar a cabo el almacenamiento de los granos de maíz y arroz
dentro de los silos, se iniciaba con la observación del estado de los granos para poder
determinar qué proceso tendría que realizársele para su buena conservación durante el
tiempo de almacenamiento. Este proceso se describe en la ilustración siguiente:
RECIBO
INSPECCIONAR
CONDICIONES
DE GRANOS
TIENE
ACONDICIONAMIENTO
Y PRE LIMPIEZA?
LIMPIEZA
ALMACENAJE A
GRANEL
SEPARACION Y
CLASIFICACION
EMPAQUETADO
ALMACENAJE
SECADO
TIENE
ACONDICIONAMIENTO
Y PRE LIMPIEZA?
SI
SI
NO
NO
Ilustración 5 : Operaciones en el movimiento de los granos.
-
17
La planta contenía un sistema completo para el secamiento, limpieza y clasificación por
su tamaño o color, para lograr en los productos una excelente calidad y presentación. El
sistema de salida de los granos era en las presentaciones de sacos o granel. La planta
cuenta con vías amplia para la zona de carga y descarga de los productos.2
2.2. Producción agrícola en El Salvador.
En El salvador muchas familias viven de los trabajos de campo de la siembra de granos
como lo son: Frijoles, Arroz, sorgo y principal maíz, a lo largo del territorio salvadoreño
tomando las condiciones de clima y suelo, para la buena cosecha de los mismos.3
En los últimos años la agricultura en el país ha sufrido inestabilidad por diferentes
aspectos como: el cambio de reformas agrarias, perdida de la cosechas a causas del
cambio climático y la nacionalización de los créditos.
A continuación se muestra una reseña de la producción de maíz, frijoles, sorgo y arroz
de los últimos 10 años para el consumo de la población en El Salvador:
2 Ver ANEXO 2, Zona de carga EX-IRA, San Martin, pág. 151. 3 Ver ANEXO 3.Mapas de producción, pág. 152-155.
-
18
PRODUCCIÓN
Períodos Maíz (QQ) Frijol (QQ) Sorgo (QQ) Arroz (QQ)
2004/05 14570,092 2007,020 3753,353 469,868
2005/06 18060,868 1506,899 2873,533 328,783
2006/07 13530,506 1184,051 1895,019 382,409
2007/08 15387,155 1565,990 2840,635 398,409
2008/09 19101,700 2095,614 2958,065 595,851
2009/10 17291,237 1762,417 3601,359 706,161
2010/11 16898,486 1568,476 2343,645 758,536
2011/12 16639,750 1426,361 3123,939 562,960
2012/13 20368,465 2371,835 3004,644 623,142
2013/14 19067,431 2591,750 3096,941 797,577
TOTAL 170915,690 18080,413 29491,133 5623,696
Tabla 3: Producción Agrícola en el salvador 2004-2014.(6)4
2.3. Almacenaje y conservación de granos (7).
Para garantizar la disponibilidad de granos y semillas tanto en cantidad como en
calidad, es necesario recurrir al almacenamiento y conservación. El almacenamiento se
refiere a concentrar la producción en lugares estratégicamente seleccionados; en tanto
que la conservación implica proporcionar a los productos almacenados, las condiciones
necesarias para que no sufran daños por la acción de plagas, enfermedades o del
medio ambiente, evitando así disminuciones en su peso, calidad o en casos extremos la
pérdida total de la producción. Aun cuando las condiciones bajo las cuales el grano se
deteriora de manera más rápida se encuentran en áreas tropicales, los principios
4 Fuente: Elaboración Propia con datos de los “Anuales de Estadísticas Agropecuarias” desde el 2003-2014 hasta 2013-2014. MAG. (6).
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19
relacionados con la conservación de productos y granos almacenados se pueden
aplicar igualmente en otros lugares del mundo. Almacenar granos no significa
solamente guardarlos en cualquier lugar antes de su utilización. Para poder efectuar tal
labor, es necesario contar con una serie de elementos que nos permitan realizar un
buen procedimiento, como materiales, equipos apropiados para la cosecha, transporte,
limpieza, secado y locales adecuados para su almacenamiento y vigilancia constante.
El almacenamiento tiene como principal finalidad guardar la totalidad de la cosecha o
parte de esta, además de constituir una reserva de alimentos para épocas posteriores y
que el agricultor disponga de semillas para la próxima temporada, en espera de
mayores precios en el mercado.
2.3.1. Consideraciones generales durante el almacenaje.
Al momento de almacenar, se debe considerar que este material no solamente va a
constituir el alimento básico para subsistir, sino que además es un organismo vivo que
requiere de cuidados especiales para preservar sus cualidades alimenticias y
fisiológicas de tal manera de obtener una óptima germinación. Cuando no son
considerados los principios elementales de almacenamiento, se corre peligro de que
agentes causales de pérdidas producto se presenten, lo cual origina:
A. Que el grano sea dañado, consumido o destruido, total o parcialmente, por
insectos que comúnmente se multiplican en granos almacenados. Muchos de los
-
20
insectos que dañan el grano durante su almacenamiento, lo invaden desde el
campo, continuando su acción destructiva en el lugar de almacenaje.
B. Que sea invadido por hongos, los cuales originan malos olores y sustancias
tóxicas que causan enfermedades en animales domésticos y el hombre o que
sea completamente destruido por la acción de estos. Su desarrollo puede ser
ocasionado porque el grano se almacena húmedo o porque existen goteras o
filtraciones en el local de almacenaje.
C. Que sea dañado, roído y contaminado con excrementos y orinas de ratas y
ratones, los cuales son transmisores de peligrosas enfermedades, tanto para
personas como para animales.
2.3.2. Medidas para lograr una buena conservación de granos.
Las medidas a tomar en cuenta para obtener una buena conservación de los granos
durante su almacenamiento se detallan en la tabla 4.
-
21
Tabla 4: Medidas para obtener una buena conservación de los granos.
2.3.3. Factores físicos relacionados con el deterioro de los granos.
En la mayoría de los lugares en que se guarda el grano, estos son protegidos de las
inclemencias del tiempo (lluvias, rayos del sol y viento), siendo solamente dos
componentes del clima los que tienen mayor importancia: La Humedad y la
Temperatura. En general el grano responde lentamente a cambios del ambiente.
Entonces, si se aumenta la temperatura de un granero, llevará bastante tiempo para
que este entre en calor y caliente la pila de grano. Igualmente un montón de grano
llevará, mucho tiempo para absorber agua del aire, o para secarse si está húmedo
COSECHAR CON UN NIVEL
APROPIADO DE HUMEDAD.
• La cosecha con alto contenido de humedad implica depender necesariamente del secado; por otro lado, si el producto se cosecha muy seco, se aumenta el riesgo de pérdida en el campo y de daño por pájaros, roedores, insectos o lluvia.
SECADO.
• Los granos y semillas deben secarse en forma artificial o por exposición directa al sol hasta que alcanzan niveles de humedad menores del 12%. Si el producto será usado como semilla, en el secado artificial, debe cuidarse que la temperatura no dañe al embrión.
LIMPIEZA DEL PRODUCTO.
• Después del desgrane o trilla de la cosecha, se deben eliminar completamente los granos quebrados, los residuos de cosecha, polvo y restos de tierra e insectos vivos o muertos, ya que el grano sucio o dañado se deteriora más rápido en el almacén y facilita el calentamiento y desarrollo de plagas y enfermedades.
PROTECCIÓN DE GRANOS O SEMILLAS.
• De preferencia el almacenamiento debe efectuarse en envases que eviten el ataque de organismos. Se recomienda el tratamiento con agroquímicos, siempre y cuando no exista riesgo de daño a la salud, en los casos en que el producto almacenado se use en la alimentación.
TIPO DE LOCAL.
• El local debe ser seco, fresco, sin goteras y que reduzca el intercambio de humedad entre el producto almacenado y el ambiente; debe evitar los cambios bruscos de temperatura cuando esta fluctué en el ambiente exterior.
-
22
Tabla 5: Temperatura y humedad en almacenamiento de granos.
2.3.4. Principales insectos y ácaros en granos almacenados.
Existe un numeroso grupo de insectos y ácaros que afectan los granos almacenados
provocando daños de tipo cuantitativo y cualitativo. Durante el almacenaje los insectos
encuentran condiciones muy favorables para su establecimiento, reproducción y
posterior desarrollo, puesto que cuentan con alimentos y protección adecuada. Según
TEMPERATURATodos los organismos tienen un rango de temperatura fuera del cual no pueden vivir. La mayoría de los insectos que atacan a los granos almacenados mueren a menos de 18ºC siendo la temperatura óptima de esos insectos entre los 27ºC y los 34ºC. A temperaturas próximas a los 40ºC, la mayoría de los insectos que atacan a los granos almacenados no sobreviven
MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA La medición de temperatura se puede realizar insertando
termómetros de mercurio especiales entre los granos. Esteinstrumento se utiliza para descubrir áreas de temperaturas alta,causadas por infestación de insectos.
HUMEDADEn general se pueden guardar granos con contenidos de al menos14% de humedad en equilibrio con una humedad relativa de menosdel 70%.Sin embargo, mientras más seco esté el grano, menosdeterioro habrá. Muy pocos insectos atacan los productosalmacenados causando deterioro al grano con menos del 10% dehumedad, ya que la mayoría de estos mueren en condiciones demenos del 12%.
MEDICIÓN DE LA HUMEDAD En la mayoría de las ocasiones, previo almacenamiento del grano,
se necesita bajar su contenido de humedad. Para ello, si lascondiciones climáticas son favorables, el ambiente se encarga dehacerlo a bajo costo, sin embargo esto requiere tiempo. Esta formade secado es la forma más utilizada y aconsejada debido a que esla que mejor combina bajos costos de recolección, menorespérdidas de cosecha y descuentos de comercialización por secado.
-
23
el daño que estos insectos producen en los granos, se pueden establecer las siguientes
categorías:
Ilustración 6: Plagas que afectan la conservación del grano.
.
A continuación se ilustran los principales insectos que afectan al grano en pos-cosecha.
PLAGAS PRIMARIAS:
•Aquellas que poseen aparato bucal masticador y puede romper lacubierta exterior del grano para alimentarse o depositar sus huevos.Atacan granos enteros, limpios y no dañado. Ej: Gorgojo del trigo(Sitophilus granarius), barrenador de los granos (Rhyzoperthadominica), polilla de los granos (Sitotroga cerealella).
PLAGAS SECUNDARIAS:
•Aquellas que atacan después de un insecto primario. Se desarrollanentre harinas y granos quebrados. Su presencia indica, que existenotras plagas que están o estuvieron dañando el grano Ej: Gorgojo de laharina (Tribolium castaneum y Tribolium confuseum) y polilla de laharina (Ephestia spp.)
PLAGAS TERCIARIAS:
•Aquellas que se desarrollan con posteridad al ataque de los insectosprimarios y secundarios Ej.: Gorgojo plano de los granos (Cryptolestesferrugineus)Generalmente están encima o debajo de los sacos, dondehay más humedad. Las harinas infectadas adquieren mal olor. Ej. Acarode la harina (Acarus siro).
-
24
|
a) Gorgojo castaño de la harina b) Gorgojo del trigo; c) Gorgojo del arroz; d) Gorgojo plano de los granos; e) Acaro
de la harina.
Ilustración 7: Principales insectos en granos almacenados.5
2.3.5. Control de insectos que atacan a los granos almacenados.
Entre los cuidados que deben tomarse en cuenta para el control de plagas se
encuentran:
Ilustración 8: Control de insectos.
5 Fuente: “Almacenamiento y Conservación de Granos” EL GLOBO S.A, 2010 (7).
CONTROL DE INSECTOS
Control Físico
Higiene
Secado del grano
Almacenaje herméticoControl Químico
Insecticidas
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25
2.3.5.1. Control Físico.
Higiene.
Este es el aspecto más importante del control de plagas de almacenes. Aunque una
mayor parte del grano que entra al almacén infestado, la mayor parte de las plagas se
originan en residuos viejos e infectados. Se puede reducir mucho el daño hecho al
grano con las siguientes medidas:
A. Limpiar bien el almacén, desechando y quemando residuos años anteriores
(granos, saco, residuos de paja y harina, etc.). Fijarse bien en las grietas, debajo
del piso y entre las estibas.
B. Cuando sea posible, diseñar almacenes que se puedan limpiar fácilmente. Si es
necesario ocupar un almacén ya en existencia, además es necesario que se
llene todas las grietas y espacios.
C. Si el grano está en sacos, estos deben ser acomodados limpiamente en pilas,
nunca contra la pared del almacén y con un espacio adecuado entre estos para
poder limpiarse fácilmente.
D. Los alrededores del almacén (bodega, silo, manga) no deberán tener vegetación
que pueda guardar residuos infectado.
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26
Secado del grano
Es básico para toda buena práctica de almacenaje, que el grano se seque bajo un
máximo de 14% de humedad (base mojada) antes de entrar al almacén. Haciendo esto
se eliminan hongos y se reduce la intensidad del ataque de insectos. En contenidos de
humedad menos de 12% se inhiben la mayoría de los insectos excepto Sitotroga
cerealella (Polilla de los cereales o dorada) y en contenidos de humedad de mucho
menor del 10% únicamente Trogoderma granarium (Gorgojo Khapra) puede hacer un
daño considerable.
Almacenaje hermético.
Grano seco en envases herméticos puede almacenarse con seguridad por largos
periodos. Cualquier insecto que se desarrolle en el grano morirá rápidamente por falta
de oxígeno.
2.3.5.2. Control químico.
Insecticidas.
Paredes, suelos y otras superficies dentro y fuera del almacén pueden ser tratados con
un insecticida para dar un período más o menos largo (hasta unas cuantas semanas)
de protección contra insectos. Es conveniente realizarlo después de limpiar la bodega y
antes de poner nuevo grano. Los insecticidas usados para este fin son generalmente
-
27
polvos humectables (polvos que se disuelven en agua para rociarse) o concentrados
emulsibles (líquidos que se mezclan con el agua para ser rociados).
Tratamientos de superficies.
Los polvos en agua son preferidos para tratamientos de superficie absorbentes tales
como el ladrillo y el concreto (Tabla 6).
PRODUCCIÓN FORMULACIÓN CANTIDAD A APLICAR
Malathión (Malathión 50% PM) 100 grs/10 lts. agua
Pirimidios-metil (Actellic 40% PM) 125 grs/10 lts. agua
Pirimidios-metil (Actellic 50% LE) 100 cc/10 lts. agua
Diclorvos (Vapona 48% LE) 100 cc/10 lts. agua
Fenbalerato (Belmark 30% LE) 5 cc/10 lts. agua
Tabla 6: Insecticidas para usarse en el tratamiento de superficies.6
Tratamientos del espacio de la bodega.
Este método es muy efectivo contra polillas, pero también puede controlar gorgojos. En
el tratamiento se utilizan insecticidas de gran volatilidad, esparciéndolos en el aire o
sobre la superficie para que pueda evaporarse el insecticida. También se pueden
utilizar insecticidas del tipo “generadores de humo”, por ejemplo “Pirimifos-metil”
(“Actellic” generador de humo), los cuales son útiles como complemento a las
aspersiones especialmente en bodegas o galpones donde no llegaría una aspersión
6 Fuente: “almacenamiento y conservación de granos” EL GLOBO S.A, 2010 (7).
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28
liquida. Los locales antes de tratarse deberán ser limpiados a fondo, quemando los
desechos existentes y cerrando puertas y ventanas. Conviene aplicar por la tarde y
dejar cerrado por 24 horas, luego ventilar a lo menos una hora.
Mezclar insecticida con grano.
Varios insecticidas pueden mezclarse directamente con grano, cuya formulación es en
polvos diluidos, generalmente con una concentración de entre 0,1% y 5% de
ingrediente activo. Su empleo debe estar orientado cuando se sabe que el grano ha
sido expuesto al ataque de insectos antes del almacenamiento. Los insecticidas en este
caso se aplican directamente al llenar el silo, rociando el grano a medida que entre o
tratando cada saco a medida que estos se apilan. Normalmente son utilizados en
grandes cantidades de grano y en condiciones industriales.
Fumigaciones.
Las fumigaciones se realizan en depósitos y silos herméticos o en almacenes que se
convierten en herméticos, sellando puertas y ventanas, con un material apropiado o
bajo telas de polietileno, las cuales deben ser fijadas a los lados, poniendo pesas
(cadenas., tubos llenos de arena, etc.). El uso de productos fumigantes y la fumigación
de granos en particular es extremadamente peligrosa y difícil, razón por la cual deben
tomarse todas las medidas pertinentes para evitar desgracias personales. En partidas
muy grandes es conveniente contratar servicios profesionales entendidos en la materia.
-
29
Los fumigantes comúnmente usados, son Bromuro de metilo y Fosfina (Fosfuro de
aluminio y fosfuro de magnesio). El ácido cianhídrico es utilizado en menor frecuencia y
en condiciones muy controladas, como por ejemplo en fumigaciones de granos en
buques graneleros. Existen otros productos como el Tetracloruro de carbono y el
Dibromuro de etileno, pero cuyo uso en granos almacenados es muy peligroso para la
vida y la naturaleza.
2.3.6. Hongos de granos almacenados.
Desde tiempos antiguos, las pérdidas por hongos en los granos almacenados han sido
una de las causas principales de los graves problemas alimentarios mundiales. Los
daños que estos microorganismos causan en los granos son:
1. Reducción del poder germinativo.
2. Ennegrecimiento de embriones y también del grano.
3. Calentamiento.
4. Pérdida de peso.
Algunos investigadores, separan a estos hongos que invaden los granos almacenados
en dos grupos según su disposición en el grano: Microflora externa y Microflora interna,
otros, sin embargo, lo hacen de acuerdo al momento en que estos hongos invaden el
grano agrupándolo en hongos de campo y hongos de almacén.
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30
Los representantes más importantes de los hongos son los géneros: Alternaría,
Cladosporium, Helmintosporium y Fusarium. Todos estos no tienen una real importancia
en las pérdidas de grano. El segundo grupo, los hongos de almacén, es el que provoca
la mayor parte de las pérdidas. En este grupo se incluyen dos géneros de real
importancia: Aspergillus y Penicillium, existiendo otros géneros que no son de gran
importancia agronómica.
El género Aspergillus tiene como hongos de almacén, unas doce especies de las cuales
unas cinco son las más frecuentes, estas son: Aspergillus candidus, A. flavus, A.
flumigatue, A. glaucus y A. níger. Penicillium sólo cuenta con unas cuatro especies,
entre los que destacan P. cyclopium, P. martesii.
Las condiciones de almacenaje que están limitando el ataque de los granos por hongos
son:
1. El contenido de humedad del grano.
2. La temperatura.
3. El periodo de tiempo de almacenaje.
4. El grado de invasión por hongos que tenía el grano antes de ser almacenado.
5. Materiales presentes en el grano.
Cada una de estas condiciones se relaciona con las otras, así tenemos que si el
contenido de humedad del grano es óptimo para el ataque de hongos, pero la
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temperatura es baja, estos se pueden desarrollar lentamente. Un contenido de
humedad seguro para conservar granos almacenados por un año es de 12 a 13, un
mayor tiempo requiere menos de 11%.
Una de las consecuencias de la contaminación de los granos almacenados es el
calentamiento, fenómeno que se refiere al aumento de la temperatura de los granos a
causa de la actividad de los hongos, a veces en conjunto con insectos y ácaros. Otra
consecuencia es la producción por parte de algunas especies de hongos de almacén,
de toxinas las cuales al ser ingeridas por animales domésticos o por el hombre pueden
ser letales. Las más comunes son: “aflatoxina”, producida por Aspergillus flavus,
“ocratoxina”, producidopor Aspergillus ochraceus, “estrógeno f-22”, producido por
Fusarium rosae.
Los hongos sobre granos almacenados producen cambios deteriorativos que afectan su
calidad, los cuales pueden resumirse en los siguientes aspectos: pérdida de viabilidad,
manchado, calentamiento, producción de toxinas, pérdidas de las propiedades
nutritivas, además de malos olores y sabores.
Un punto importante es lo que se refiere a la fuente de inóculo, dado su importancia en
un posible control. Las fuentes de inóculo más comunes son: micelio y esporas en
estado latente en la parte externa del grano e interna de los granos y en los envases o
en las paredes de las bodegas sucias con polvo y alimentos. Por esto el control debe ir
dirigido a las condiciones de almacenaje y no tanto a las condiciones del grano antes de
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su arribo a la bodega, aunque esto también tenga importancia. Un grano almacenado
sano, seco y limpio tendrá mayor seguridad en su conservación.
a) Fusarium, b) Aspergillus, c) Penicillium
Ilustración 9: Principales géneros de hongos que atacan los granos.7
2.3.7. Principales métodos de almacenamiento.
2.3.7.1. Almacenamiento en sacos.
Los sacos son recipientes herméticos, fáciles de manejar que protegen a los granos y
semillas contra insectos, siendo apropiados para fumigar cantidades pequeñas. Sus
desventajas son que pueden romperse con facilidad, siendo destruidos fácilmente por
roedores y en ciertos casos son costosos. No obstante su manejo es fácil, permiten la
circulación del aire cuando se colocan apropiadamente y pueden almacenarse en la
casa del agricultor, sin requerir áreas especiales. Antes de utilizarse deben limpiarse
7 Fuente: “almacenamiento y conservación de granos” EL GLOBO S.A, 2010 (7).
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perfectamente, exponerse al sol y asegurarse de que no estén rotos. La humedad del
producto por almacenar debe ser inferior al 9%.
Los productos ensacados deben inspeccionarse a menos cada dos semanas,
introduciendo la mano a su interior para revisar el calentamiento del grano o la semilla,
el cambio en olor o de color, así como la presencia de insectos. Si algún problema de
este tipo se presenta, el grano debe vaciarse de nuevo, limpiarlo, secarlo y de ser
necesario tratarlo con productos especiales.
Los sacos deben estibarse sobre plataformas de metal, madera o de ladrillos, evitando
con ello el contacto directo con el suelo, dejando también una separación con las
paredes del almacén.
Ilustración 10: Almacenaje de granos en sacos. (8)
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2.3.7.2. Almacén en silos plásticos (7).
Esta tipo de almacenaje consiste en guardar los granos en bolsas plásticas herméticas,
donde el proceso respiratorio de los componentes bióticos de (granos, hongos,
insectos, etc.) consume el oxígeno (O2), generando dióxido de carbono (CO2).
La constitución de esta nueva atmósfera, rica en CO2 y pobre en O2, reduce la
capacidad de reproducción y el desarrollo de insectos y hongos, como así también la
propia actividad del grano, facilitando su conservación. La mayor ventaja que los
productores encuentran en el uso de las bolsas plásticas para almacenar granos secos
es que es un sistema económico y de baja inversión. Además de estas ventajas
económicas, permite almacenar granos de manera diferenciada, separando granos por
calidad (trigos según calidad panadera), variedad (diferentes tipos de semillas), etc., sin
gran trabajo y con alta seguridad de mantener el material diferenciado.
Ilustración 11: Almacén en silos plásticos(9)
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2.3.7.3. Almacenaje de granos en silos (7).
Las plantas de silo están diseñadas para almacenar todo tipo de granos, ya sean de
cereales, leguminosas y oleaginosas. El número de silos dependerá de los volúmenes
de grano a almacenar, de sus tipos y cualidades, ya que no es recomendable
almacenar en el mismo silo, diferentes tipos o calidades de grano.
Cuando los granos son cosechados con un elevado contenido de impurezas y basuras;
es indispensable la utilización de pre-limpiadoras. Las impurezas son portadoras de
insectos, malos olores y por lo general el grano recién cosechado tienen un porcentaje
de humedad superior a la que se requiere para conservarlo, situación que al momento
de compactación impide el paso del aire a los sistemas de aireación.
Si el grano es cosechado húmedo, es necesario contar con un equipo de secado el cual
puede ser a base de camadas o de flujo continuo. El grano almacenado húmedo,
rápidamente es invadido por microorganismos formando una masa compacta de grano
caliente y descompuesto que es necesario sacar, ya que puede destruir el silo. En las
regiones con climas más cálidos en donde la radiación solar es de consideración, el
sistema de aireación juega un papel muy importante ya que la diferencia entre la
conductividad del calor de la lámina (plancha, chapa) metálica y el grano, propicia la
migración del aire intersticial caliente y húmedo hacia zonas más frías en donde se
condensa la humedad, propiciando el deterioro del grano. La aireación homogeniza la
temperatura del silo, evitando la condensación de humedad.
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Ilustración 12: Almacenamiento en silos metálicos.8
8 Fuente: Fuente: “almacenamiento y conservación de granos” EL GLOBO S.A, 2010. (7)
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CAPÍTULO III: PROPUESTA DE DISEÑO.
3.1. Alternativas de solución.
Como se ha mencionado anteriormente en este documento el objetivo del proyecto es
facilitar los procesos de manipulación de granos en la planta de almacenamiento de
granos del EX-IRA en San Martín, para tener un programa dentro del país que aseguré
el abastecimiento de los mismos y de esta forma traiga beneficio a los agricultores
salvadoreños. Al mismo tiempo el proyecto pretende conservar la calidad de los granos
con buenas prácticas de almacenamiento, eficiencia en sus procesos de pesaje,
almacenamiento y contar con un control de inventario; utilizando técnicas de
automatización, equipo y herramientas informáticas.
Existen diferentes técnicas para el almacenamiento de granos de pos-cosechas, estas
técnicas puede ser: silos, sacos, bolsas plásticas, almacenamiento al aire libre (acopio
en pirámide y acopio en almacenes), por el propósito de este proyecto se tomaran en
cuenta únicamente las soluciones de almacenamiento en silos metálicos y bolsas
plásticas, ya que estás son las utilizadas por la industria y por la alta capacidad que
éstas proporcionan.
A continuación se realiza un análisis de alternativas de solución, en primer lugar se
establecen dos soluciones A y B, posteriormente se presentaran 8 criterios que se
consideran importantes a la hora de almacenar los granos, se le asignara una nota y un
peso a cada criterio, para finalmente obtener la mejor alternativa para el
almacenamiento de granos.
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3.1.1. Solución A.
La primera alternativa consiste en almacenar los granos pos-cosecha en silos, para su
buena conservación y calidad. Los más habituales tienen forma cilíndrica,
asemejándose a una torre, construida de madera, hormigón armado o metal. El diseño,
emplea por lo general un aparejo mecánico para la carga y descarga desde la parte
superior.
Los silos para granos granel tienen un fondo plano o cónico. El fondo cónico permite la
descarga del silo por gravedad. El fondo plano debe ser descargado manualmente o
por medio de un transportador de gusano. También cuenta con un sistema de
ventilación para control del grano.
Ilustración 13: Silos metálicos; fondo cónico y plano.(10)
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3.1.2. Solución B.
La segunda alternativa consiste en instalar un campo de almacenamiento de granos
para su conservación utilizando bolsas plásticas (silo bolsa). Esta tipo de almacenaje
consiste en guardar los granos en bolsas plásticas herméticas, donde el proceso
respiratorio de los componentes bióticos de (granos, hongos, insectos, etc.) consume el
oxígeno (O2), generando dióxido de carbono (CO2).Esta técnica permite almacenar e
manera diferente, separar los granos por calidad (según el uso que se disponga para
cada grano), variedad.
El Silo bolsa es una bolsa plástica blanca, de tres capas y filtro de rayos ultravioletas. El
tamaño más común es de entre 60-75 metros de largo, por 2,75 m. La cantidad de
grano a embolsar varía de acuerdo a la densidad volumétrica del grano (200 t de trigo,
maíz, soja y sorgo, 180 t de cebada y 120 t de girasol y arroz). (11)
Ilustración 14: Silos plásticos.(7)
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3.1.3. Análisis por puntos ponderados.
Para tomar la decisión entre las alternativas descritas en el apartado anterior, se
utilizará un análisis por puntos ponderados asignándole un valor a las características de
proyecto. El cual consiste en determinar ciertos factores que beneficien o perjudique el
proyecto, y luego asignarles peso a dichos factores para visualizar de mejor manera su
nivel de relevancia para poder tomar la mejor decisión. A continuación se presentan los
criterios a evaluar:
N˚ DE
CRITERIO
CRITERIO DESCRIPCIÓN
1 Capacidad de almacenamiento Es muy importante que la capacidad de
almacenamiento sea alta, ya que así tendrá más
cobertura el proyecto.
2 Alto periodo de almacenamiento Es vital que posea un tiempo de acopio de los granos
de meses o hasta año. Y que pueda conservar en
buen estado los mismos.
3 Superficie del suelo a utilizar. Es necesario que el espacio sea menor con mayor
capacidad de almacenamiento.
4 Control del ambiente
(temperatura y humedad),
dentro del almacén.
Es de vital importancia para la buena conservación y
calidad de los granos.
5 Inversión inicial. Es importante que el proyecta tenga una buena
rentabilidad económica a bajo costo.
6 Llenado y vaciado de los granos. Es importante que el llenado y vaciado de los granos
sea fácil, efectivo, rápido y con la menor perdidas.
7 Vida útil. Es muy importante que la estructura y equipo,
mantenga sus propiedades de almacenamiento con
el pasar el tiempo.
8 Seguridad de la estructura. Es muy importante la protección de los granos. Los
daños en la estructura perjudican el almacenamiento y
puede traer la pérdida del lote
Tabla 7: Criterios para el almacenamiento de granos.
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A continuación en la tabla 8 se muestran los factores relevantes, pesos y cálculos
ponderados para la planta de almacenamiento de granos utilizando el método por
puntos ponderados. La nota será establecida del 1 al 10; donde 1 indicará su
incumplimiento en absoluto y un 10 indicará el total cumplimiento.
El peso es la ponderación según su importancia para el proyecto.
Tabla 8: Análisis por peso ponderado para el almacenamiento de granos.
Por lo tanto teniendo en cuenta el análisis por puntos ponderados para el
almacenamiento de granos se concluye que la mejor alternativa de solución propuesta
es la Solución A; que es la que se desarrollará en este proyecto.
N˚ DE
CRITERIO
PESO SOLUCIÓN A SOLUCIÓN B
Nota Ponderación Nota Ponderación
A B C=A*B D E=A*D
1 10% 8 0.8 7 0.7
2 15% 8 1.2 6 0.9
3 10% 8 0.8 7 0.7
4 20% 8 1.6 7 1.4
5 10% 7 0.7 9 0.9
6 10% 7 0.7 7 0.7
7 15% 8 1.2 7 1.05
8 10% 8 0.8 7 0.7
TOTAL 100% 7.8 7.05
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De ella hay que destacar que no tiene un bajo costo de inversión inicial pero garantiza
una mejor calidad para la conservación de los granos en su almacenaje, tiene mayor
capacidad en volumen y un mayor tiempo de acopio de los granos; al mismo tiempo
que pueda mantener controlado el ambiente vital para la conservación de los granos.
3.1.3.1. Ventajas del uso de silos metálicos.
Como se obtuvo en el análisis por puntos ponderados en ítem anterior, almacenar los
granos en silos metálicos proporciona grandes ventajas, en cuanto a utilizar silos
plásticos esto es debido a las características que este método proporciona ha dicho
proceso. Estas ventajas se presentan en la tabla siguiente:
VENTAJAS DESCRIPCIÓN
El silo metálico asegura
unas condiciones
óptimas para el grano
durante más tiempo
El silo metálico se puede equipar con un completo sistema de control de
temperatura y ventilación, que asegura el mantenimiento del cereal en
condiciones óptimas. Esto resulta imposible en los silos bolsas, no siendo por
tanto adecuado para almacenamiento prolongado.
Mayor capacidad de
almacenaje en menos
superficie
El silo bolsa es su limitada capacidad unitaria, cada bolsa no suele pasar de
las 200 toneladas, al tratarse de un tipo de almacenamiento horizontal, el silo
bolsa ocupa grandes superficies de terreno mientras que el silo metálico por
su posición vertical permite una mayor capacidad de almacenamiento en
menos superficie
El Silo metálico es
adecuado para
almacenar grano con
mayor contenido de
humedad
El almacenaje de grano con mayor contenido de humedad no es
recomendable en el silo bolsa, ya que se podrían producir fermentaciones
con el consecuente calentamiento del grano, lo cual conlleva el inevitable
deterioro de su calidad. Además, a medida que los granos penetran en la
bolsa se expulsa una gran cantidad de oxígenos, con lo que el grano se
almacena en un ambiente rico en Dióxido de carbono. Esa falta de oxígeno
favorece la fermentación del grano y su deterioro. No olvidemos que el
proceso de fermentación es anaeróbico ya que se produce en ausencia de
oxígeno.
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Evita los problemas de
humedad en caso de
lluvias
Otra desventaja del silo bolsa frente al silo metálico son las frecuentes roturas
del film plástico, ya sea por ataque de roedores o causado por algún
elemento mecánico trabajando en su proximidad, con lo consiguiente
problemas de humedad en caso de lluvia.
El silo metálico facilita la
descarga
No hay que olvidar la dificultad que presenta el silo bolsa para descargar el
grano almacenado, lo que conlleva un inevitable deterioro del grano por
roturas o perdidas al caer al terreno El silo metálico sin embargo puede
equiparse con diversos sistemas mecánicos de descarga, según el tipo de
grano y la capacidad de transporte reque