Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de Tecnologías...

Equation Chapter 1 Section 1

Dep. de Ingeniería de la Construcción y

Proyectos de Ingeniería

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Trabajo Fin de Grado

Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

Autor: Francisco de Borja Moreno Adarraga

Tutor: Francisco Hernández Rodríguez

Sevilla, 2017

Estudios previos y anteproyecto de una fábrica de

hielo en barras

iii

Trabajo Fin de Grado

Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

Estudios previos y anteproyecto de una fábrica de

hielo en barras

Autor:

Francisco de Borja Moreno Adarraga

Tutor:

Francisco Hernández Rodríguez

Profesor titular

Dep. de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2017

v

Proyecto Fin de Carrera: Estudios previos y anteproyecto de una fábrica de hielo en barras

Autor: Francisco de Borja Moreno Adarraga

Tutor: Francisco Hernández Rodríguez

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

Sevilla, 2017

El Secretario del Tribunal

vii

A mi familia

A mis profesores

ix

Agradecimientos

Tras completar los cuatros años de Grado, quiero expresar mi agradecimiento a aquellos que durante toda esta

etapa han supuesto un apoyo continuo.

A mis padres, quienes siempre han priorizado el futuro de sus hijos ante cualquier cosa, por su apoyo

incondicional durante todos estos años y por tener siempre una sonrisa que ofrecer en los momentos más

difíciles.

A mi familia, quien siempre ha creido en mi, ha celebrado mis éxitos a mi lado y ha sabido tener siempre una

palabra amable y de apoyo cuando la necesitaba.

A uno de mis mejores amigos y compañero de piso durante toda esta etapa, Jesús, quien siempre supo cómo

animarme en los momentos de caída y contagiarme su alegría de vivir para hacer de este tiempo uno de los

mejores vividos.

A mi tutor del proyecto Francisco Hernández, ya que sin su apoyo y motivación no hubiera conseguido

alcanzar los objetivos del presente trabajo de fin de grado.

xi

Resumen

Tras descubrir una gran afición por el desarrollo de proyectos, comencé a pensar cual podría ser un buen tema

de iniciación para tener una toma de contacto con este ámbito así como para realizar el trabajo de fin de grado.

Y como tal, nada mejor que los estudios previos y anteproyecto de una fábrica, en este caso de hielo en barras.

En el presente Trabajo de fin de Grado se abordarán los principales aspectos a considerar en la etapa de

estudios previos de un proyecto.

Se realiza un breve estudio de mercado con objeto de identificar la oferta y la demanda de hielo en bloques así

como los precios del mismo.Seguidamente se aborda el estudio de viabilidad técnica (tamaño, tecnología,

localización y emplazamiento). Posteriormente se analizan las implaciones técnicas y económicas que tienen

las distintas normas que afectan a este tipo de instalaciones, para finalizar con el estudio de viabilidad

económica en el que se analiza la potencial rentabilidad de una inversión de un proyecto como el tratado en

este trabajo de fin de Grado.

xiii

Abstract

After finding out a fondness for the development of projects, I started to think of a topic that could be a good

one to have a first contact with this field and to develop my final project as well. And as such, nothing better

than previous studies and preliminary design of a factory, in this case a factory of ice bars.

This final project will address the main aspects to be considered at the stage of previous studies of a project.

A brief study of markey is done in order to identify supply anddemand for block ice as well as the prices of the

same.Then deals with the study of technical feasibility (size, technology, location).Subsequently discussed the

technical and economic implications that have different rules that affect this type of facility, then ending with

the economic feasibility study which analyzes the potential profitability of an investment of a project like the

one in this final project.

xv

Índice

Agradecimientos ix

Resumen xi

Abstract xiii

Índice xv

Índice de Figuras xvii

Índice de Tablas xix

1 Introducción 1 1.1 Objeto y Alcance 1 1.2 Tipos de hielo 1 1.3 Elaboración y carácterísticas del hielo en bloque 2

PARTE I: VIABILIDAD TÉCNICA 5

2 Estudio de mercado: demanda y oferta 7 2.1 Demanda: estudio de las zonas pesqueras 7 2.2 Evolución de la demanda 13 2.3 Oferta: estudio de la competencia 14 2.4 Precios 15

3 Tamaño del proyecto 17 3.1 Tamaño de las barras 17 3.2 Máquina de hacer hielo 18 3.3 Energía 18 3.4 Agua 19 3.5 Almacenamiento 19

4 Tecnología de producción 21 4.1 Análisis de las distintas tecnologías de fabricación de hielo en bloque 21

4.1.1 Fabriación de hielo en bloque con tanques de salmuera 21 4.1.2 Hielo en bloque de fabricación rápida 23

4.2 Alternativas tecnológicas: desarrollo de la solución seleccionada 24 4.2.1 Selección de los moldes de hielo 25 4.2.2 Selección del tanque de salmuera 26 4.2.3 Selección del nivel de salmuera 29 4.2.4 Especificaciones del tanque 31 4.2.5 Cálculo de la potencia frigorífica 33 4.2.6 Carga frigorífica de la planta 35

4.3 Equipos: selección del ciclo termodinámico 37 4.3.1 Selección del ciclo 37 4.3.2 Selección del refrigerante 45 4.3.3 Carga frigorífica del ciclo 47 4.3.4 Temperatura de evaporación del ciclo 47 4.3.5 Temperatura de condensación del ciclo 47 4.3.6 Selección de los componentes del cíclo termodinámico 48

xvi

4.4 Cámara frigorífica 55 4.4.1 Aislamiento de la cámara 55 4.4.2 Cálculo de la carga térmica 56 4.4.3 Equipos 60

5 Localización y emplazamiento 65 5.1 Aproximación de las dimensiones generales de la planta 65 5.2 Selección final de la parcela 68

5.2.1 Predefinición de los factores 68 5.2.2 Definición de la parcela 73

6 Lay-out 77 6.1 Diagrama de procesos 80 6.2 Localización y emplazamiento 82 6.3 Distribución en planta de los espacios 82 6.4 Distribución de equipos en los espacios 84

PARTE II: VIABILIDAD LEGAL 85

7 Normativa vigente 87 7.1 Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas 87 7.2 Reglamentación Técnico-sanitaria del hielo 96 7.3 Reglamento de los Planes de Formación de los Manipuladores de Alimentos y el Régimen de Autorización y Registro de Empresas y Entidades 98 7.4 Código Alimentario Español 99

PARTE III: VIABILIDAD ECONÓMICA 101

8 Análisis económico 103 8.1 Inversión y financiación 103

8.1.1 Inversión fija 103 8.1.2 Gastos de explotación 106 8.1.3 Carga fabril 107 8.1.4 Gastos de administración y generales 108 8.1.5 Gastos de entrega 108 8.1.6 Resumen de gastos anuales 109 8.1.7 Costo del hielo 109

8.2 Flujos de caja 109 8.3 Índices de rentabilidad: VAN y TIR 115 8.4 Análisis de sensibilidad 115

9 Conclusiones 119

Anexo 1 Alternativas de financiación económica 121

BIBLIOGRAFÍA 123

PLANOS 125

xvii

Índice de Figuras

Figura 1: Máquina de hacer hielo en bloque 2

Figura 2: Características de instalaciones contenerizadas de fabricación de hielo en bloque 4

Figura 3: Localización de los puertos de Huelva 8

Figura 4: Localización de los puertos de Cádiz 9

Figura 5: Propiedades físicas-Enfriamiento de pescado 12

Figura 6: Evolución del sector pesquero 14

Figura 7: Moldes de la marca Hielo Matic 18

Figura 8: Representación completa de una fábrica de hielo en bloque 21

Figura 9: Relación Espesor-Tiempo de congelación 22

Figura 10: Diagrama de flujo del proceso de fabricación de hielo en bloque 23

Figura 11: Máquina de fabricación rápida 24

Figura 12: Diseño de molde 25

Figura 13: Flujo de transmisión de calor en el bloque 26

Figura 14: Tiempo de congelación para espesor medio de 175 mm 27

Figura 15: Planta del Tanque de salmuera (cotas en mm) 29

Figura 16: Nivel óptimo de salmuera en el tanque 29

Figura 17: Perfil Vertical del tanque de salmuera (cotas en cm) 31

Figura 18: Perfil Horizontal del Aislamiento del tanque 32

Figura 19: Perfil Vertical del Aislamiento del tanque 32

Figura 20: Tiempo de congelación para un diámetro medio 34

Figura 21: Ciclo ideal 37

Figura 22: Elementos físicos del Ciclo ideal 38

Figura 23: Diagrama de Mollier del refrigerante R-404a 39

Figura 24: Ciclo real 40

Figura 25: Elementos físicos del Ciclo real 41

Figura 26: Compresor alternativo 42

Figura 27: Condensador multitubular 43

Figura 28: Ciclo en doble etapa 45

Figura 29: Propiedades físicas del refrigerante R-404 A 46

Figura 30: Ficha técnica del refrigerante R-404 A 46

Figura 31: Representación de una torre de enfriamiento 48

Figura 32: Relación de temperaturas entre refrigerante y agua 48

Figura 33: Ciclo teórico estándar 48

Figura 34: Compresor alternativo 50

xviii

Figura 35: Condensador 2410-B 52

Figura 36: Dimensiones del condensador 2410-B 52

Figura37: Válvula tipo V 53

Figura38: Evaporador (serpentines) 54

Figura 39: Dimensiones del evaporador ECC-570 62

Figura 40: Características técnicas del condensador GCHC RD 63

Figura 41: Dimensiones del condensador GCHC RD 64

Figura 42: Relación tipo de hielo y espacio de almacenamiento 66

Figura 43: Almacenamiento de bloques en su posición vertical 67

Figura 44: Precios del suelo urbano de uso industrial en Andalucía 70

Figura 45: Consumo de Agua en España 71

Figura 46: Representación del Polígono Industrial “El muro” 74

Figura 47: Planta de las tres parcelas del terreno 75

Figura 48: Modelo almacén general 79

Figura 49: Trazado general de camiones para maniobras 79

Figura 50: Diseño general de parking con casetilla 79

Figura 51: Diseño general de oficinas 80

Figura 52: Diseño general de casetilla de seguridad 80

Figura 53: Localización de la fábrica 82

Figura 54: Aparcamientos 83

Figura 55: Zona de carga 83

Figura 56: Variación del VAN en función al precio del bloque de 50 Kg 116

Figura 57: Variación de la TIR en función al precio del bloque de 50 Kg 117

Figura 58: Variación del VAN en función a la demanda 118

Figura 59: Variación de la TIR en función a la demanda 118

xix

Índice de Tablas

Tabla 1: Ventajas y desventajas del hielo en barras 3

Tabla 2: Puertos pesqueros de Huelva 8

Tabla 3: Puertos pesqueros de Cádiz 9

Tabla 4: Información sobre los puertos pesqueros en Cádiz y Huelva 11

Tabla 5: Necesidad de hielo en cada puerto pesquero de Cádiz y Huelva 13

Tabla 6: Información sobre la competencia 15

Tabla 7: Precios presentes en el mercado 15

Tabla 8: Desglose de costes de parar o no la fábrica cada noche 28

Tabla 9: Características del panel Espuma rígida de poliuretano HI-F 56

Tabla 10: Número de renovaciones de aire por día 58

Tabla 11: Calor emitido por una persona según la temperatura de la cámara 58

Tabla 12: Datos de selección del evaporador 61

Tabla 13: Datos del evaporador seleccionado 62

Tabla14: Datos de selección del condensador 63

Tabla 15: Demandas de los puertos de Cádiz y Huelva 69

Tabla 16: Factores de selección de la localización 72

Tabla 17: Coordenas UTM y demandas de las zonas de venta 73

Tabla 18: Clasificación de los refrigerantes 92

Tabla 19: Inversión en terreno y construcción 103

Tabla 20: Inversión en equipos de fabricación 105

Tabla 21: Inversión en cámara frigorífica 105

Tabla 22: Inversión en otros activos 106

Tabla 23: Resumen de Inversión fija 106

Tabla 24: Gastos en materiales directos 106

Tabla 25: Gastos en mano de obra directa 107

Tabla 26: Resumen de gastos de explotación 107

Tabla 27: Depreciación 107

Tabla 28: Gastos en reparación y mantenimiento 107

Tabla 29: Gastos en suministros 107

Tabla 30: Gastos en seguros 108

Tabla 31: Resumen carga fabril 108

Tabla 32: Gastos de administración y generales 108

Tabla 33: Gastos de entrega 108

Tabla 34: Resumen de gastos anuales 109

xx

Tabla 35: VAN y TIR para el análisis de los diferentes precios 116

Tabla 36: VAN y TIR para el análisis de las diferentes demandas 117

1

1 INTRODUCCIÓN

1.1 Objeto y Alcance

El objetivo de este proyecto es el anteproyecto y el estudio previo de una fábrica de hielo en barras. Para ello

se estudiará la demanda y oferta de hielo en bloques en algunas zonas concretas de Andalucía (Cádiz, Huelva

y Sevilla), se definirá el tamaño del proyecto y la tecnología de producción a usar, se elegirá la localización y

el emplazamiento, se llevará a cabo el lay-out de la planta y se estudiará la viabilidad de la fábrica.

Queda fuera del alcance de este proyecto la ingeniería de detalles al tratarse de un estudio previo.

En general, a través de este proyecto se intentarán desarrollar los distintos aspectos de una fábrica de hielo en

barras en una zona donde la demanda de éste no esté atendida adecuadamente, además de presentar una

inversión de negocio segura combinando paralelamente la distribución de este producto a diferentes ámbitos,

tales como pesqueros, grandes mercados…

1.2 Tipos de hielo

El hielo ha tenido y tiene un papel muy importante en diferentes ámbitos de nuestra vida, pues es uno de los

tres estados naturales del agua que ha permitido durante miles de años refrigerar y enfriar todo tipo de

elementos.

A través del paso de los años el ingenio del hombre ha adaptado la configuración del hielo a las diferentes

necesidades que se presentan, por lo que se puede encontrar este producto comercializado de diferentes formas

y características. En el proyecto sobre la factibilidad de una empresa productora y comercializadora de hielo

[1], se establece la siguiente clasificación:

Hielo troceado: tiene una temperatura de -0.5o

C, y se clasifica en tres diferentes tipos:

- Hielo micro: Cada trozo tiene un tamaño de aproximadamente 5mm. Es conocido por

garantizar una buena mezcla, provocando una disolución y enfriamiento rápido. Se suele

comercializar para procesos de mezcla y para género delicado como filetes de pescado.

- Hielo estándar: es una mezcla de trozos grandes y pequeños que combinan una buena

refrigeración y larga durabilidad. Su comercialización va enfocada a procesos de

refrigeración.

- Hielo macro: Está formado por trozos de hielo de hasta 9.5mm de espesor. Se caracteriza por

su alta resistencia y por ser idóneo para grandes almacenamientos, donde garantiza una

refrigeración constante. Se comercializa para el mercado de pescaderías y grandes mercados.

Hielo en pepitas: Tiene una temperatura de -0.5oC. Se caracteriza por su troceado regular y su buena

congelación, casi cúbico, que le permite ser fuerte y resistente en su interior, y suave por fuera. Para

garantizar una refrigeración rápida tiene también algunos trozos pequeños. Es ideal para bebidas y

cócteles, además de destinarse a proteger mercancías sin llegar a la congelación de estas.

StreamIce: Se conoce usualmente como hielo líquido o fluido, que es producido de agua dulce o

salada. Se caracteriza por su rápida refrigeración y su dosificación simple. El mercado en el que este

producto juega su papel es aquel en el que se necesita la refrigeración rápida de productos como

pescado, ó el control de temperaturas en procesos de mezclas. Sin embargo, no es adecuado para el

2

almacenamiento de productos por su gran cantidad de agua y su menor potencia de refrigeración

frente al hielo troceado.

Hielo en cubo: es el tipo de hielo más conocido por su uso como refrigerante de bebidas. Pueden ser

fabricados en casa o en fábricas donde suelen ser más largos y de menor espesor para asegurar que no

se atasquen en el distribuidor. Además suelen caracterizarse por un orificio en el centro que le permite

una congelación más rápida.

Hielo CO2: Se trata del estado seco del dióxido de carbono que al evaporarse no deja restos de

humedad. Es un excelente refrigerante cuyo punto de sublimación es de -78oC. En cuanto a su uso, se

suele encontrar en algunas herramientas como los extintores de incendios o máquinas del mundo del

espectáculo para simular niebla, pero su principal uso es conservar los alimentos perecederos.

Hielo en barras: Se caracteriza por ser un hielo completamente congelado y súper enfriado en forma

de barras de diferente tamaño. Se suele usar para el almacenamiento de productos a una determinada

temperatura cuando no se dispone de cámaras frigoríficas, así como cuando se necesita transportar

estos sin vehículos refrigerados. Es muy común en países y zonas cálidas.

Este último será el objeto de estudio en este trabajo, ya que será el producto que se comercializará en la

fábrica. Por tanto es intuitivo que el mercado al que se accederá será aquel donde se trabaje con grandes

cantidades de producto sin la capacidad de cámaras o máquinas refrigeradoras, tales como barcos pesqueros,

centros de comercio de grandes dimensiones como los Merkas, lonjas…

1.3 Elaboración y carácterísticas del hielo en bloque

En rasgos generales una fábrica de hielo en barras es aquella que es capaz de producir y entregar hielo en

bloques a sus clientes para diferentes objetivos, aunque con un tipo de consumo similar.

La elaboración de las barras se realiza en unos tanques de congelamiento que contienen salmuera, donde se

sumergen hasta cierta altura moldes con agua, y debido a la temperatura de la salmuera (-9:-5oC) el agua del

molde se empieza a congelar. Este proceso de congelación tarda entre 25 y 35 horas, dependiendo de la

temperatura de la salmuera y del tamaño del bloque. Terminado el período de congelación, se retiran los

moldes de la salmuera, se desmolda el hielo y se almacena para su posterior venta.

Respecto a su método de fabricación podríamos resumir el proceso en cuatro principales etapas:

1) Vertido de agua en los moldes

2) Se sumergen los moldes en la salmuera

3) Se extraen los moldes una vez congelados y se sumergen en una pila con temperatura ambiente para

que se despegue

4) Se sitúan los moldes en un volquete para desmoldar y extraer el hielo

Figura 1: Máquina de hacer hielo en bloque. Fuente: [2]

La congelación demasiado rápida puede producir hielo con tendencia a quebrarse. El peso del bloque puede

3

oscilar entre 12 y 150 kg, dependiendo de la necesidad a cubrir. Cuanto más espesor tenga el bloque de hielo,

más largo será el tiempo de congelación. Los bloques de menos de 150 mm de espesor se rompen con

facilidad, y es preferible un espesor de 150 a 170 mm para evitar que se quiebren.

Para dar una idea de la capacidad de producción de la fábrica, es necesario saber que el tamaño que ha de tener

el tanque guarda relación con la producción diaria. Una grúa rodante levanta una fila de moldes y los

transporta a un tanque de descongelación situado en un extremo del tanque de congelación, donde los sumerge

en agua a temperatura ambiente para que el hielo se desprenda. Los moldes se voltean para que salgan los

bloques, se llenan nuevamente de agua dulce y se vuelven a colocar en el tanque de salmuera para un nuevo

ciclo. Este tipo de planta suele exigir una atención continua, por lo que se trabaja con un sistema de turnos; una

planta de 100 t/día necesita normalmente entre 10 y 15 trabajadores. Las fábricas de hielo en bloques requieren

abundante espacio y mano de obra para manipular el hielo. Este último factor ha impulsado en gran medida el

desarrollo de equipo automático moderno para la fabricación de hielo.

La fabricación de hielo en barras es un proceso discontinuo, por lo que se necesita mano de obra continua para

cubrir todas las operaciones. Las principales ventajas y desventajas frente al resto de tipos de hielo son:

VENTAJAS DESVENTAJAS

Almacenamiento, transporte y manipulación

sencillos.

Los períodos de tiempo de congelación del agua

son largos.

La tasa de fusión es relativamente baja, por lo

que las pérdidas en almacenamiento y

distribución son mínimas.

No es un proceso continuo ni automático, y se

tarda bastante en empezar a producir desde su

puesta en marcha.

El hielo es compacto, por lo que se necesita

menos espacio de almacenamiento.

Requiere atención continua y altos costos de

manos de obra.

El mantenimiento de la máquina es sencillo. Las instalaciones ocupan mucho espacio.

El hielo se puede reducir a cualquier tamaño

requerido mediante su trituración.

Se necesitan salmueras con tratamientos

adecuados para reducir la corrosión de los

equipos.

El hielo es fácilmente manipulable y vendido

por bloques.

Se debe triturar el hielo antes de usarlo para

fines de consumo diferentes.

Tabla 1: Ventajas y desventajas del hielo en barras.

El hielo en bloques aún se utiliza y puede ofrecer ventajas con respecto a otras formas de hielo en los países de

clima cálido. El almacenamiento, manipulación y transporte se simplifican si el hielo está en forma de grandes

bloques; y la simplificación suele ser muy notable en las pesquerías en pequeña escala y en los sitios

relativamente remotos. Con ayuda de un buen triturador de hielo, los bloques pueden reducirse a partículas del

tamaño que se desee, pero la uniformidad de tamaño será menor que la que se logra con otros tipos de hielo.

En algunas circunstancias, los bloques pueden fragmentarse también machacándolos a mano.

En cuanto a la instalación de una fábrica de hielo en barras es interesante comentar que existen instalaciones

contenerizadas en las que la máquina, el almacén y todos los sistemas de refrigeración y eléctrico están

situados dentro. Su instalación se realiza en menor tiempo y tardan menos en alcanzar su pleno rendimiento,

además de ser portátiles, fáciles de transportar y más confiables que las tradicionales. Las características típicas

de estas instalaciones contenerizadas según [2], son las siguientes:

4

Capacidad de producción

(kg/24h)

Necesidades de energía eléctrica

(kJ)

Observaciones

(m2)

3000 6000 30 (para el contenedor)




Figura 2: Características de instalaciones contenerizadas de fabricación de hielo en bloque. Fuente: [2]

5

PARTE I: VIABILIDAD TÉCNICA

Para comenzar el anteproyecto y estudio de viabilidad de la fábrica de hielo en barras, es necesario saber que el

objetivo principal será buscar una zona adecuada para estacionar dicha fábrica, donde haya necesidades de este

producto y podamos hacer de la inversión una amortización segura, reduciendo los riesgos de pérdidas hasta el

límite que se pueda conseguir, por lo que el primer tema de estudio será la demanda y la oferta en las

diferentes zonas pesqueras de Andalucía que podamos abarcar, limitándonos solo a este sector por ser el de

mayor demanda de hielo en bloque, pudiendo despreciar el resto frente a este.

En términos generales se pretende analizar y tomar decisiones sobre el estudio de mercado, el tamaño, la

tecnología, la localización de la fábrica y por último la distribución en planta.

7

2 ESTUDIO DE MERCADO: DEMANDA Y OFERTA

Para poder analizar la demanda y oferta en el mercado al que se quiere acceder, se debe establecer previamente

cuál es éste y en función a qué se delimita su búsqueda según interese.

Por tanto para poder plantear dónde situar la fábrica, se establecerán algunas características que influyan en el

mejor rendimiento y obtención de beneficios de ésta, como las que se muestran a continuación:

Capacidad de producción: cantidad de hielo en barras que se puede producir por día, para ver si se

puede afrontar la necesidad del área que estamos tratando.

Tipos de consumo: finalidad que se le da al hielo en barras en la zona en cuestión, de forma que se

consigan plantear diferentes tipos de negocio como lonjas, pesqueros…

Temperatura y humedad ambiente: estas variables, dependiendo de la zona, son muy importantes a la

hora de localizar la fábrica, pues el consumo de energía se verá directamente influido por estas, ya que

la congelación y refrigeración del agua-hielo depende de la temperatura y humedad ambiente.

Transporte: en este aspecto influye tanto la cantidad de tráfico de la zona como la distancia a los

diferentes centros de distribución a los que se planteará ofertar el producto, además de tener en cuenta

el trayecto a los diferentes puertos pesqueros como posibles clientes.

Una vez establecidos estos patrones de búsqueda, se continúa introduciendo los diferentes puertos y grandes

mercados a los que se plantearán ofertar el producto, asumiendo que se consiga obtener un porcentaje del

hielo en barras que se demanda.

La primera hipótesis que se va a tomar es que el perímetro de búsqueda se restringirá a Andalucía, ya que la

demanda de hielo alcanza niveles muy significativos, así como que superar esta frontera incurre en unos gastos

de transporte incompatibles con una fábrica de dimensiones relativamente reducidas como será la estudiada.

Además se supondrá que se trata de una empresa de Sevilla, y por tanto las zonas pesqueras que más influyen,

siendo estas en las que se centrará el estudio, serán Huelva y Cádiz.

En cuanto a la temperatura y humedad, especificar desde primera hora que las temperaturas medias máximas y

mínimas de Huelva oscilan entre 7 y 32oC, mientras que las de Cádiz varían entre 5 y 33

oC y las de Sevilla

entre 5 y 35oC, así como la humedad relativa de éstas se encuentra entre 60-75%. Por tanto se puede decir que

no hay notable diferencia, por lo que la temperatura no será un factor muy influyente en esta toma de decisión.

2.1 Demanda: estudio de las zonas pesqueras

Las zonas pesqueras y centros que se evalúan, según los datos de la Agencia pública de Puertos de Andalucía,

son los siguientes, estando subrayados los que no influyen al sólo tener función deportiva:

8

Puertos de Huelva:

Puerto Función Número de atraques Otras ventajas

Marina Isla Canela Deportiva 231 -----------

Ayamonte Deportiva, pesquera y

comercial 316 Lonja de pescado

El Rompido Deportiva y refugio

pesquero 331 -----------

El terrón Deportiva y pesquera 210 Lonja de pescado y

saladeros

Huelva Deportiva, pesquera y


Isla Cristina Deportiva, pesquera y


Mazagón Deportiva 835 -----------

Punta Umbría Deportiva y pesquera 267 Lonja de pescado y

saladeros

Sanlúcar de Guadiana Deportiva ----------- -----------

Marina de Nuevo Portil Deportiva 395 -----------

Tabla 2: Puertos pesqueros de Huelva. Fuente: [6]

Para dar una idea de donde están localizados, se adjunta un mapa a continuación donde están marcados cada

uno de ellos:

Figura 3: Localización de los puertos de Huelva

Puertos de Cádiz:


Barbate Deportiva, pesquera y

comercial 313

Lonja de pescado y

saladeros

América Deportiva 322 -----------

Algeciras Deportiva, pesquera y

comercial 234

Lonja de pescado y

saladeros

Cádiz Deportiva, pesquera y

comercial 417 -----------

9


Chipiona Deportiva y pesquera 453 Lonja de pescado y

saladeros

Conil Deportiva y pesquera 98 Lonja de pescado

Gallineras Deportiva y pesquera 303 Lonja de pescado y

saladeros

La Alcaidesa Deportiva 624 -----------

La Atunara Pesquera ----------- Lonja de pescado

Rota Deportiva y pesquera 509 Lonja de pescado y

saladeros

Sancti Petri Deportiva y refugio

pesquero 402 -----------

Santa María Deportiva 175 -----------

Soto Grande Deportiva 1382 -----------

Tarifa Deportiva, pesquera y


Bonanza Pesquera ----------- Lonja de pescado y

saladeros

Sherry Deportiva 842 -----------

Tabla 3: Puertos pesqueros de Cádiz. Fuente: [6]

Tal y como se hizo antes, para dar una idea de donde están localizados, se adjunta un mapa a continuación

donde están marcados cada uno de ellos:

Figura 4: Localización de los puertos de Cádiz

Por último se analizan los diferentes grandes mercados donde se pueden introducir el hielo en barras, siendo

estos:

Mercacórdoba, dirección: Av. de las Lonjas, s/n, 14010 Córdoba.

Mercasevilla, dirección: Autovía Sevilla Málaga, Km 1, 41020 Sevilla.

Mercacadiz, dirección: Calle Adelfa, 1, 11011 Cádiz.

10

Mercahuelva pescados y mariscos SL, dirección: Ronda de los patos (EL PORTIL), 2.

Mercajerez, dirección: Polígono Industrial El Portal, S/N, 11408 Jerez de la Frontera, Cádiz.

Una vez se han planteado todos los ámbitos de negocio que se pretende abarcar, así como su localización, se

continúa por decidir en primera instancia de forma iterativa dónde interesaría más situar la fábrica, analizando

diferentes factores. Para ello se comienza por analizar si interesa más situar la fábrica cerca de Huelva ó Cádiz,

zonas predominantes en cuanto a pesqueros, continuando por escoger la mejor situación en cuanto a los

merca-centros, analizando la competencia, y finalmente se obtendrá en rasgos generales una zona óptima para

mejorar la eficiencia de la fábrica. A pesar de ello, hasta la parte final de este estudio no se escogerá una

localización determinada, pues ésta dependerá de muchos más factores.

Para dar una idea más concreta sobre los puertos y sobre la cual poder tomar una decisión, se va a generar una

tabla donde se encuentra la flota pesquera, producción pesquera, tipos de especies y modalidades pesqueras, de

todos los puertos de ámbito pesquero. Según la base de datos terminológicos y de identificación de especies

pesqueras de las costas de Andalucía, la información sobre los puertos pesqueros es la siguiente:

Puerto

pesquero

Flota pesquera

(nº de barcos) Producción

pesquera (Kg) Tipos de

especies

Modalidades

pesqueras Lonja

Ayamonte 49 1,271,055

Gambas, pulpos,

jureles, rapes,

salmonetes…

Arrastre de fondo,

artes menores,

rastro remolcado y

palangre de

superficie

Sí

El Terrón - - - Artes menores No

Huelva 42 789,456

Chocos, gambas,

merluzas,

salmonetes,

lenguado…

Arrastre de fondo,

artes menores, cerco

y rastro remolcado

Sí

Isla

Cristina

341

5,131,136

Chirla, choco,

pulpo, jureles,

bacaladilla,

salmonetes…

Arrastre de fondo,

artes menores, draga

hidráulica, cerco y

rastro remolcado

Sí

Mazagón - - - Trasmallo y

palangre No

Punta

Umbría 200 5,352,349

Sardinas,

boquerones,

merluzas,

jureles,

gambas…

Draga hidráulica,

artes menores,

cerco, arrastre de

fondo y rastro

remolcado

Sí

Puerto de

Barbate 79 3,196,470

Boquerones,

peces sable,

caballas del sur,

pulpo,

salmonetes…

Artes menores,

cerco, arrastre de

fondo, palangre de

superficie y

almadraba

Sí

Cádiz 37 7,878,714

Merluzas,

boquerones,

sardinas, jureles

Cerco, arrastre de

fondo, artes

menores y palangre

de superficie

Sí

11

Puerto

pesquero

Flota pesquera

(nº de barcos) Producción

pesquera (Kg) Tipos de

especies

Modalidades

pesqueras Lonja

Algeciras 88 1,152,517

Jureles,

boquerones,

peces espada,

atún, sardinas…

Artes menores,

palangre de

superficie, cerco y

arrastre de fondo

Sí

Chipiona 60 315,412

Acedias,

corvinas,

langostinos,

merluzas,

lenguados…

Artes menores y

arrastre de fondo Sí

Conil de la

Frontera 67 725,241

Pulpos, peces

sable, corvinas,

doradas,

salmonetes de

roca…

Artes menores y

almadraba Sí

Gallineras - - - Artes menores

No

La Atunara 75 1,663,121

Melvas, jureles,

sardinas,

brótolas,

salmonetes…

Rastro remolcado,

artes menores, cerco

y arrastre de fondo

Sí

Rota 26 238,775

Corvinas,

merluzas,

acedias, bonitos,

chocos,

pulpos…

Artes menores

Sí

Sancti Petri - - - Artes menores No

Santa

María 116 3,128,714

Caballas del sur,

chocos,

merluzas,

jureles,

salmonetes

Arrastre de fondo,

cerco, artes menores

y palangre de

superficie

Sí

Tarifa 78 475,579

Chicharros,

peces sable, atún

rojo, peces

espada,

gallinetas…

Artes menores Sí

Bonanza 157 2,67,832

Chirlas,

boquerones,

acedías,

merluzas,

puntillitas…

Arrastre de fondo,

artes menores, draga

hidráulica, cerco y

rastro remolcado

Sí

Tabla4: Información sobre los puertos pesqueros en Cádiz y Huelva. Fuente: [11]

Aunque no todos los barcos de pesca tienen un volumen de captura tan grande como para necesitar hielo en

barras, no se aplica un porcentaje para calcular cuántos de los barcos pesqueros podrían necesitar los

servicios, pues al aplicarlo en ambas por igual, el resultado es proporcional, pudiendo basarse por tanto en el

número previamente calculado de número de barcos pesqueros. El resultado de la cantidad de pesqueros en

cada provincia es:

Cádiz: 632 barcos con función pesquera.

Huelva: 783 barcos con función pesquera.

12

La primera decisión por tanto será acercar la fábrica más a Huelva pues el volumen de flota pesquera es casi el

doble que en Cádiz, aunque en esta última la pesca de altura esté más desarrollada.

A pesar de ello, esto es solo una pincelada, pues se continúa calculando la cantidad de hielo necesaria por

puerto cada año en función a la masa de pescado capturada. La ecuación que define la cantidad de hielo según

[2], es la siguiente:

: masa de hielo que se funde (kg)

: calor latente de fusión del hielo (80 kcal/kg)

: masa del pescado (kg)

: calor específico del pescado (kcal/kg°C)

: temperatura inicial del pescado (°C)

: temperatura final del pescado (°C)

Para saber el calor específico de los peces se hace uso de la siguiente tabla proveniente de las estimaciones del

balance frigorífico de la Universidad Politécnica de Valencia (U.P.V.):

Figura 5: Propiedades físicas-Enfriamiento de pescado.Fuente: [12]

Finalmente se continúa calculando la cantidad de hielo anual por puerto:

Donde, sustituyendo la masa capturada en cada puerto, se obtiene la necesidad de hielo de cada puerto en

toneladas por año, reflejada en la siguiente tabla:

PUERTO Toneladas de hielo por año

Ayamonte 252904,81

Huelva 157079,92

Isla Cristina 1020954,22

Punta Umbría 1064969,5

13

PUERTO Toneladas de hielo por año

Barbate 636009,17

Cádiz 1567646,3

Algeciras 229319,02

Chipiona 62758,27

Conil de la frontera 144302,91

La Atunara 330915,1

Rota 47509,62

Santa María 622527,6

Tarifa 94627,1

Bonanza 411441,41

Tabla 5: Necesidad de hielo en cada puerto pesquero de Cádiz y Huelva.

Como se puede observar en dicha tabla, los puertos con más necesidades de hielo son Isla Cristina, Punta

Umbría y Cádiz, con mayor cantidad en este último, aunque si se habla en términos de provincias se obtienen

los siguientes resultados:

Cádiz: 4147056,5 tn/año

Huelva: 2495908,45 tn/año

Tras analizar el resultado por provincia de toneladas de hielo por año, se puede deducir que la demanda será de

alrededor del doble en Cádiz, por lo que, a diferencia de lo propuesto previamente en función al número de

pesqueros, se tenderá a acercar la fábrica a esta provincia, pues el volumen de negocio es notablemente mayor.

Asumiendo poder conseguir un 0,2% de la demanda total de hielo por año, y un número de días laborables por

año de 250, se obtendría la siguiente demanda por día:

í

Analizando la demanda diaria calculada aproximadamente con las diversas hipótesis tomadas, se puede decir

que según los valores históricos de relación de demanda de hielo y beneficio, se trabajaría con un volumen de

negocio bastante notable, con el que se podría abarcar un amplio mercado que se podría definir como

suficiente para poder establecer la fábrica en una zona situada entre Huelva y Cádiz, y conseguir beneficios.

Sin embargo esto no es sino el principio del análisis para poder determinar la viabilidad del proyecto.

2.2 Evolución de la demanda

Para poder analizar en rasgos generales como podría variar la evolución de esta demanda de pescado, se

analiza la evolución de la pesca en Andalucía desde 1982 hasta el 2012, de forma que viendo dicha

variabilidad se pueda deducir si tiene una situación que tiende a una disminución de la pesca o por el contrario

a un aumento:

14

Figura 6: Evolución del sector pesquero. Fuente: [13]

Como se puede observar en el gráfico, el sector pesquero ha sufrido una disminución drástica en los últimos

treinta años, la cual sigue tendiendo a disminuir en los próximos.

En cuanto a valores, se puede decir que desde hace treinta años en adelante se ha sufrido una variación del

treinta por ciento en su totalidad, lo cual ha supuesto una disminución en el volumen de pesca capturado, lo

cual afecta directamente a la demanda de hielo que se necesita en los barcos pesqueros. Especificando de

forma más concreta la tendencia producida desde el año 2000, se puede decir que se ha producido una

disminución de alrededor del 27%. Observando la última tendencia se ve cómo se estabiliza medianamente,

aunque sigue disminuyendo su valor de forma que se puede esperar una variabilidad en la demanda

previamente calculada de alrededor de entre el 10% y el 20%.

Otros datos informativos que se podrían tener en cuenta sobre el sector pesquero es que según la Consejería de

Agricultura, Pesca y Medio Ambiente, Andalucía tenía hace dos décadas 2.473 barcos, de los que dependían

16.819 tripulantes. La cifra se redujo mucho en diez años. Pasó a haber 2.161 barcos y 12.413 tripulantes. Y

ahora se contabilizan 1.430 embarcaciones y 6.745 personas navegando. A través de estos datos también se

puede observar la gran disminución pesquera que se ha producido en los últimos años, de forma que se puede

decir que se espera una disminución de alrededor del 20%, lo cual afectaría a la demanda futura de forma

drástica.

2.3 Oferta: estudio de la competencia

Todavía queda por analizar la competencia, como posible oferta competidora, aspecto muy influyente a la hora

de la toma de decisiones, para lo que se va a definir dónde existen fábricas de hielo en barras en las provincias

de Cádiz y Huelva, y más específicamente en los puertos ya definidos:

Nombre Ubicación Proximidad Productos

Hielos Salmedina Avenida Carabela 31,11550

Chipiona, Cádiz Puerto de Chipiona

Hielo en cubos, para

cócteles, en

escamas, en barras,

nuggets y triturados

Distribuciones Hielo

Alvarado

Calle Ronda de Pte,16,11130

Chiclana de la Frontera,

Cádiz

Puerto de Gallineras

y puerto de Sancti

Petri

Hielo en cubos,

picado, escamas y

barra.

http://www.juntadeandalucia.es/agriculturaypesca/portal/

http://www.juntadeandalucia.es/agriculturaypesca/portal/

15

Nazarena del hielo

EL PUERTO DE SANTA

MAR, 11500 El Puerto de

Sta María, Cádiz

Puerto de Santa

María

Hielo en cubos,

escamas y barra.

Nazarena del hielo

Muelle de Levante, Darsena

Pesquera, Nave19,11006

Cádiz

Puerto de Cádiz Hielo en cubos,

escamas y barra.

Nazarena del hielo

Mercasevilla, Ctra. Sevilla-

Málaga, km 4,9, 41020

Sevilla

Ninguno Hielo en cubos,

escamas y barra.

Hielos Alvarado

Calle G, Nave 4 (Polígono

Industrial

Tartessos), 21007, HUELVA

Puerto de Huelva

Hielo en cubitos,

escamas, picado y

barras.

Hielos Albaida

Poligono industrial

Matalascañas, - Sector S -

Nave 2, 21760, HUELVA

Puerto de Bonanza y

puerto de Mazagón.

Hielo en cubitos,

escamas y barras.

Tabla 6: Información sobre la competencia.

En base a lo anteriormente definido, se puede decir que en la zona donde mayor competencia habrá es Cádiz,

por lo que en función a la demanda se define que Huelva tiene menor volumen de negocio cubierto por

fábricas cercanas.

2.4 Precios

Otro aspecto importante que influirá posteriormente para comparar y ver si será coherente el precio por barra

que se obtenga, será buscar algunos órdenes de magnitud de este parámetro. Uno de los aspectos más relativos

es la política de precios de una empresa que determina la forma en la que se podrá comportar la demanda. En

realidad, es importante tener en cuenta que el precio dependerá de varios aspectos, como las compras en

grandes cantidades, las promociones, ajuste en función a la demanda… Como simplificación, solo se

establecerán algunos valores de referencia para poder ver los precios actuales del mercado.

En el mercado, algunos de los precios que se presentan son los siguientes:

EMPRESA PRECIO POR BARRA DE 50 KG (€)

Hielos Salmedina 5.5

Distribuciones Hielo Alvarado 5

Nazarena del hielo 5.3

Hielos Alvarado 4.9

Hielos Albaida 5.6

Tabla 7: Precios presentes en el mercado.

Como puede observarse, el precio medio de la barra de hielo de 50 Kg se sitúa ligeramente por encima de los 5

euros. Una vez se establezca el precio por barra posteriormente, se comparará con el precio medio para

comprobar que no se aleje de este valor.

17

3 TAMAÑO DEL PROYECTO

Para poder tener una idea más clara sobre los posibles tamaños que podría abarcar la fábrica de hielo en barras,

es necesario saber la demanda que se tendrá para poder estimar las necesidades. Al no tener un valor exacto de

ésta, se plantearán diferentes escenarios de tamaño sobre los que posteriormente se podrá tener unos órdenes

de magnitud, pero para ello primero se deben decidir los tres escenarios a definir para posteriormente

estudiarlos.

Como ya se estimó previamente en el apartado 2.1 un valor aproximado de lo que podría ser la demanda en

Huelva y Cádiz, según la pesca media anual y su necesidad de hielo, se tomarán valores cercanos y lejanos a

éste, de forma que se solvente el posible error cometido, tanto por encima como por debajo. Asumiendo

abarcar el 0,2% de las necesidades calculadas de hielo en estas dos provincias pesqueras y sus alrededores, se

obtuvo una demanda de alrededor de 50 toneladas por día, por lo que se estudiarán los escenarios de 25, 50 y

75 toneladas día, de forma que se abarquen varias posibilidades reales dentro de unos límites coherentes.

Para ello se analizarán los requisitos principales para instalar una fábrica de hielo en barras como son el

tamaño de las barra, la máquina de hacer hielo, la energía, el agua y almacenamiento.

3.1 Tamaño de las barras

Como ya se ha comentado previamente, la fabricación de hielo en bloques se puede realizar de diferentes

maneras, obteniendo diferentes tipos de tamaños. El tamaño será un factor que dependerá del escenario en el

que la fábrica se encuentre, viéndose influido por la finalidad comercial del producto a vender y las propias

necesidades.

En general el peso de las barras suele oscilar entre 12 y 150 Kg, siendo este último considerado como el

máximo que un operario puede manipular de manera correcta para que el proceso se realice adecuadamente,

según [2]. En general los moldes se suelen diferenciar según el destino comercial que se les dé, entre menores

y mayores de 25Kg, encontrando menores para refrigeraciones menos voluminosas de comercios más chicos

que no necesiten de una refrigeración prolongada y en países menos cálidos, así como mayores de 25Kg para

países más cálidos, con necesidades de refrigeración muy prolongadas o transportes con camiones no

refrigerados adecuadamente.

Los moldes más grandes que se manejan comercialmente son de 25 Kg, 50Kg, 75Kg y 150Kg, encontrando

comúnmente las siguientes dimensiones entre ellos:

Molde para barra de 50 Kg: las dimensiones interiores son de 8’’x16’’x35’’ y su peso es de 16 Kg.



18

Figura 7: Moldes de la marca Hielo Matic. Fuente: [14]

En cuanto a los espesores de las barras, lo primero que se ha de saber es que una congelación demasiado

rápida puede producir hielo quebradizo, lo cual intuitivamente no conviene para las finalidades de este

producto, por lo que siempre interesará un mayor tiempo de congelación. Por esto los bloques de menos de

150 mm se rompen con facilidad, por lo que interesan unos espesores que oscilen entre 150 y 170 mm,

evitando así que se quiebren.

Una vez analizados la demanda y la oferta, así como otros factores que influyen en la toma de decisión, ya se

adquiere una idea más clara de cómo podría funcionar el mercado al que se quiere acceder, aunque para llegar

a la localización final se tiene que pasar por el análisis de muchas otros factores como el tamaño del proyecto y

la tecnología de producción

3.2 Máquina de hacer hielo

Inicialmente es necesario explicar que establecer unas dimensiones de espacio dependerá del tipo de

maquinaria, ya que no es sencillo establecer una relación directa entre ambas. Por otro lado la capacidad de

fabricación depende del horario de funcionamiento que se establezca, por lo que los valores facilitados a

continuación estarán dentro de un rango. Algunos tipos de máquinas son más adecuadas para una producción

elevada y fabricación en modelos grandes, mientras que otros son más adecuados para modelos pequeños.

Según [2], el espacio a ocupar con los tres escenarios planteados es:

- 25 toneladas/día: Superficie de 90 metros cuadrados y una altura de 5 metros.



Estos valores sólo representan las dimensiones de la máquina de hacer hielo. Al ser estas máquinas

relativamente pequeñas en las fábricas modernas, en comparación con las tradicionales, las necesidades de

espacio para los equipos de almacenamiento y refrigeración son muy superiores.

También es necesario saber que se produce un efecto al variar la escala donde al aumentar el tamaño se

requiere menos espacio por unidad de capacidad de fabricación de hielo. Siempre se pueden plantear

diferentes escenarios, como la colocación de máquinas una encima de otra, adaptándose la superficie y altura a

dicha situación particular.

3.3 Energía

La energía no sólo viene influida por la consumida al fabricar una determinada cantidad de hielo, lo que

influye en el coste de fabricación de dicho hielo en sí, sino que también depende de la energía instalada, que

determinará el equipo de suministro de energía que necesitará la fábrica.

La energía por tonelada de hielo, como se definirá a partir de ahora, dependerá de varios factores como pueden

ser la maquinaria usada, rango de funcionamiento, temperatura de enfriamiento… donde por ejemplo en zonas

19

tropicales es más caro el enfriamiento que en zonas templadas, por lo que se tiene esa ventaja al tratarse de

España, concretamente el sur.

Por otro lado los modelos grandes, como el que supone una fábrica de hielo en bloques, funcionan con más

eficiencia, así como una fábrica que utiliza plenamente sus recursos será más eficiente que una que funcione

de manera intermitente, por lo que se tenderá también a buscar este modelo de uso.

Otro aspecto que influye notablemente es la elección del refrigerante y el tipo de sistema de refrigeración

utilizado, pues por ejemplo el uso de altas temperaturas de refrigeración del condensador y agua de relleno

caliente, aumentan el consumo de energía.

Así pues, las necesidades energéticas de una fábrica de hielo son difíciles de estimar, ya que dependen de

muchos factores externos e internos. Por ello, como parte de una planificación inicial se adjuntan a

continuación un orden de magnitud del consumo de energía en kWh por tonelada de hielo en bloque fabricado,

que según [2] es:

Hielo en bloques y zona templada- entre 40 y 60 kWh por tonelada.

Este intervalo de valores solo incluye la máquina de hacer hielo y su equipo de refrigeración, por lo que podría

haber otras necesidades, como transportadores o algún sistema de refrigeración paralelo para el

almacenamiento, aunque usualmente no representan una gran cantidad frente a las otras y suelen ser de

carácter intermitente.

A pesar de ello, se debe contabilizar todo equipo que influya en el consumo eléctrico para calcular

posteriormente la demanda máxima, que nominalmente será de 1,5 a 3,8 kW por cada tonelada fabricada al

día.

Para mejorar la continuidad del suministro, se asegurará una capacidad de almacenamiento correcta que

garantice superar las posibles averías producidas, los parones por mantenimiento y corte de energía… para lo

cual sería posible usar o un propio generador, común en zonas con un suministro no seguro, o que el motor de

acoplamiento directo del equipo principal de refrigeración tenga un pequeño generador auxiliar, lo cual es más

coherente en el sur de Andalucía, zona donde se localiza la fábrica.

3.4 Agua

El agua que se consume dependerá del condensador usado, el cual varía según las cantidades que se

fabriquen, ya que el enfriamiento se puede realizar por aire en tamaños menores con máquinas más pequeñas,

o por el contrario en cantidades industriales por evaporación.

Por ahora se asume el uso de un condensador tubular y acorazado que no reutiliza el agua, cuya cantidad de

agua necesaria depende del valor de cálculo de aumento de la temperatura del agua de enfriamiento.

Asumiendo éste como un aumento de 5ºC, se traduce en una necesidad de agua de 30 a 40 toneladas por

tonelada de hielo aproximadamente, según [2].

En referencia a la fabricación de hielo para refrigerar o almacenar agua, las normas obligan a usar agua de la

misma calidad que el agua potable, o agua de mar limpia, cuyas normas microbiológicas sean iguales y esté

exenta de sustancias objetables. De esta forma no se contamina el pescado, por lo que se ha de cumplir el

Decreto 120/1991, de 11 de junio, por el que se aprueba el Reglamento de Suministro Domiciliario de Agua en

Andalucía, o el Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la

calidad del agua de consumo humano. Por ello, se estudiará posteriormente si es necesario el empleo de un

equipo de saneamiento de aguas en la fábrica o el suministro por parte de empresas externas.

3.5 Almacenamiento

El almacenamiento será un aspecto clave a la hora de afrontar este proyecto, pues en las diferencias habituales

entre producción y demanda se tiene que almacenar el producto, además de tener que asegurar un adecuado

suministro de los pedidos en los momentos de máxima demanda para garantizar un correcto trato al cliente. De

esta forma se permite que la máquina funcione 24 horas al día, pues los excedentes se pueden guardar como

20

reservas para casos de interrupción en la producción.

Por tanto se deben calcular las necesidades de almacenamiento que puedan asegurar todo lo anteriormente

dicho. Para verificar un buen cálculo, se tendrán en consideración las variaciones en la demanda de hielo a

corto y largo plazo, añadiendo además las que afecten a la máquina de producción diaria de este producto.

Para estimar la capacidad de almacenamiento requerida según una fábrica como la estudiada, se ha de trazar en

una gráfica el patrón usual de producción y utilización del hielo a lo largo de un período de tiempo y escoger

aquella que garantice disponer de hielo en todas las posibles situaciones. Para asegurar esto, se puede realizar

la hipótesis de que la capacidad de almacenamiento equivale al menos al doble de la tasa de producción diaria,

y muy probablemente ascienda a cuatro o cinco veces este valor. Por tanto, al tener unas 50 toneladas al día, se

necesitará espacio para al menos 200 toneladas, las cuales se traducirán en apartados posteriores en unas

dimensiones concretas.

21

4 TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN

La tecnología es el aspecto principal de la fábrica de hielo en barras, que determina un correcto

funcionamiento de ésta, asegurando alcanzar el objetivo diario de producción. Sin embargo, no es solo una la

alternativa que hay para desarrollar este proceso, si no que se presentan diversas opciones sobre las que poder

trabajar para obtener buenos resultados.

En primer lugar, se escogerá dentro de las distintas tecnologías de fabricación de hielo en bloque, definiendo

cada una, y cuál interesa más con la finalidad de optimizar el proceso cuanto sea posible.

Por otro lado, se analizarán las distintas alternativas tecnológicas que conllevan a una adecuada distribución en

planta, estudiando cada necesidad y ajuntando su respectiva descripción gráfica.

4.1 Análisis de las distintas tecnologías de fabricación de hielo en bloque

Como cualquier tipo de proceso de fabricación, el hielo en bloque se puede obtener a través de diferentes

métodos que simplifican o complican el proceso según el punto de vista desde el que se esté estudiando la

viabilidad técnica.

Para valorar los diferentes métodos, se analizan las tecnologías de fabricación de hielo en bloque, estudiando

su proceso y sus características.

4.1.1 Fabriación de hielo en bloque con tanques de salmuera

Desde 1869, fecha de comienzo de la producción de este tipo de hielo, la fabricación tradicional de hielo en

bloque se hace mediante una máquina que usa moldes que se sumergen en tanques de salmuera de cloruro

sódico o cálcico en circulación.

Figura 8: Representación completa de una fábrica de hielo en bloque. Fuente: [15]

22

En general, el período de congelación dependerá de las dimensiones de los moldes y la temperatura del la

salmuera, de forma que se seleccionan dichos parámetros para que el tiempo de congelación dure entre 8 y 30

horas, asegurando que no se produzca hielo quebradizo al realizar una congelación demasiado rápida. En

cuanto al peso del bloque, como ya se explicó anteriormente, suele variar entre 12 y 150 Kg, siendo el de 150

Kg el de mayor peso que un hombre puede manipular de manera correcta, según varias recomendaciones

encontradas en proyectos técnicos sobre el tema en cuestión.

Un aspecto importante es el espesor del bloque, el cual determinará el tiempo de congelación. Para conocer la

relación entre ambos, se puede analizar el siguiente gráfico de relación:

Figura 9: Relación Espesor-Tiempo de congelación. Fuente: [2]

Como se puede observar, cuanto más espesor tenga el bloque de hielo, mayor será el tiempo de congelación,

por lo que se podría decir que a menores espesores se forma más rápido. Sin embargo los bloques de menos de

150 mm de espesor se rompen con facilidad, siendo preferible un espesor entre 150 y 170 mm para evitar que

se quiebren.

Una vez congelados los bloques dentro del tanque, cuya dimensión depende de la producción unitaria, una

grúa rodante levanta los moldes de una fila y los lleva a un tanque de descongelación situado en uno de los

extremos del tanque de congelación, el cual sirve para desprender el hielo de los moldes al sumergirlos en éste.

Una vez que se han despegado, se dan la vuelta a los moldes para que salgan los bloques, y se comienza el

proceso de nuevo llenándolos de agua dulce y colocándolos en el tanque de salmuera.

El diagrama de flujo que describe el proceso es el siguiente, el cual una vez acaba, comienza de nuevo

iniciando el ciclo otra vez, por lo que es un proceso que suele exigir atención continua, para lo que se

realizarán turnos de personal.

23

Figura 10: Diagrama de flujo del proceso de fabricación de hielo en bloque.

Cada parte de este ciclo cerrado que comienza de nuevo al acabarse, conlleva una tecnología que mejora la

eficacia del proceso:

- Sets: son moldes de acero galvanizado, unidos en conjuntos de seis u ocho para ayudar a la

manipulación del puente grúa de 1 o 2 TON, y su función es congelar el agua en su interior.

- Piscina de salmuera: en general se compone de un intercambiador de calor, un agitador, salmuera, los

soportes para los asientos de los sets con los moldes para la congelación del agua. Su función es

disipar el calor de agua potable hasta que se produzca su congelación.

- Puente grúa: se desplaza a lo largo y ancho de la piscina con una capacidad de 2 TON. Primero

transporta los moldes, los introduce en la piscina de salmuera sobre los soportes para evitar que se

hunda, y una vez congelados los lleva a la piscina de agua potable para despegar los bloques de los

moldes.

- Piscina de agua potable: junto al volteador, sirve para que los sets reciban calor y se puedan desmoldar

con facilidad ayudándose del volteador.

4.1.2 Hielo en bloque de fabricación rápida

A pesar de que el almacenamiento, el transporte y la manipulación son sencillos en la fabricación tradicional

de hielo en bloque, se necesitan períodos de tiempos largos para completar la congelación del agua en los

moldes.

Debido a que los tiempos de fabricación son largos, se ha desarrollado un nuevo tipo de máquinas de hielo de

fabricación rápida que simplifican el proceso en relación al costo, tiempo y espacio. El hielo se produce en

24

pocas horas, y los tamaños de los bloques son variables, aunque suele oscilar entre 25, 50 y 150Kg. Por otro

lado el espesor adecuado para que no se produzca el quiebre del bloque es mucho menor que el del método

tradicional.

La principal diferencia respecto al anterior, comparándolo con en el primer tipo de fabricación rápida, es que

en lugar de sumergir los moldes de agua potable en el tanque de salmuera para su congelación, se utiliza un

refrigerante que recorre la parte externa de la camisa de cada molde, y a través de tuberías que recorren el

interior de estos, de forma que la congelación es mucho más rápida con un sistema más complejo y avanzado.

Para extraer los bloques, una vez formado el hielo simultáneamente en todas las superficies refrigeradas en

contacto con el agua y finalizado el ciclo de congelación, se usa un sistema de descongelación con gas caliente

y se extraen por gravedad.

En otro tipo de fabricación rápida, la congelación se realiza obteniendo bloques en un tanque de agua, en torno

a tubos por los que circula el refrigerante. Los tubos se sitúan de forma que a medida que se forma el hielo se

fusiona con el de los tubos adyacentes creando un bloque con varios núcleos huecos. Para su extracción se usa

un proceso de desescarchado y de forma automática se sacan de la superficie del tanque.

Las principales ventajas de la fabricación rápida respecto a la tradicional son las siguientes:

- Se puede detener y poner en marcha en un tiempo relativamente breve, al carecer del gran tanque de

salmuera que necesita de un enfriamiento inicial, y en cuyas máquinas tradicionales el sistema de

refrigeración se mantiene en funcionamiento continuo incluso cuando la producción está parada.

- Las máquinas ocupan espacios pequeños.

La principal desventaja son los altos costos de adquisición de la máquina y del mantenimiento de esta.

Figura 11: Máquina de fabricación rápida. Fuente: [16]

Finalmente se opta por escoger el método de fabricación de hielo en bloque a través del proceso tradicional de

salmuera, por su buena eficacia a la par que un coste de inversión inicial aceptable, así como una considerable

reducción de la complejidad de mantenimiento respecto al método de fabricación rápida. Además, el método

rápido tendría sentido en otros órdenes de producción diaria donde la capacidad que pueda dar un tanque de

salmuera no sea suficiente, de forma que se necesite una mayor optimización del sistema.

4.2 Alternativas tecnológicas: desarrollo de la solución seleccionada

La fábrica de hielo en barras no es solo un conjunto de máquinas con un determinado fin, sino que está

compuesta por una gran variedad de procesos que abarcan desde la fabricación de los bloques de hielo, hasta

su venta, transporte… Es por ello que un correcto “LAY OUT” conseguirá alcanzar correctamente los

objetivos.

En este apartado se desarrolla la solución de tanque de salmuera por la que se ha optado, definiendo todos los

componentes que intervienen en el proceso.

La distribución en planta que definirá a la fábrica de hielo en bloque, vendrá condicionada por el espacio que

ocupe cada una de las necesidades en ésta, de forma que se intente optimizar la localización de todos los

25

equipos, procesos… para que se disminuya el costo de fabricación, ya sea situando próximas dos tareas

consecutivas del proceso de obtención de hielo, o la forma del tanque para el mejor funcionamiento de la

grúa…

Por ello, lo primero que se va a determinar son los tamaños de los equipos y espacios que requiere nuestra

fábrica, comenzando por el tamaño de los moldes de hielo a usar.

4.2.1 Selección de los moldes de hielo

En Europa se pueden encontrar tamaños de moldes desde 5 Kg hasta 150Kg, por lo que habrá que buscar un

punto intermedio donde el tamaño beneficie a la producción. En el caso de la fábrica objeto de estudio se

tendrá una demanda que se puede considerar relativamente grande para la fabricación, de forma que no tendría

sentido moverse por los bloques más pequeños, pues generaría un aumento del número de moldes, y por tanto

un aumento en el costo inicial de inversión en cuanto a la instalación, además de no ser el tipo de bloque

destinado para el principal sector comercial: la pesca. Por otra parte tampoco son interesentes los órdenes más

grandes ya que tampoco forman parte del sector pesquero con el fin de conservar el pescado, además de

suponer un aumento en el tiempo de congelación de los bloques que incurriría en un aumento del costo de

producción, y en una fabricación más lenta.

Por tanto, se establecerán moldes de entre 50 o 75 Kg, que aseguran una congelación en un tiempo razonable,

y además son bloques muy usados dentro del sector pesquero para mantener fresco el pescado en los barcos,

además de ser fácilmente manejables por un operario.

Concretamente se establecen moldes de 50 Kg, cuya forma es una pirámide cuadrangular truncada, para que la

extracción se produzca de manera más sencilla al tener una base más estrecha que la otra, facilitando así el

desmoldeo de los bloques, lo cual es el resultado de la experiencia y práctica según [3]. Las medidas

normalizadas europeas de dichos tipos de moldes se muestran a continuación:

Sección superior (ABM ): 380x190 mm2

Sección inferior (ABm ): 340x160 mm2

Altura total (h): 1115 mm

Peso aproximado: 50 Kg

Volumen total: 70.35 dm3

Figura 12: Diseño de molde.

Tras establecer las medidas, hay que definir las planchas que cubren los moldes formando el cuerpo, el fondo,

las piezas de refuerzo y los hierros de suspensión. Por lo general la plancha del cuerpo suele ser de 1.5 mm y la

del fondo de 1.7 mm, ambas delgadas para que se produzca una conducción adecuada para la congelación. Se

debe elegir un material resistente al óxido y a las presiones, maleable y con buena resistencia a tracción. Por

ello se elige una plancha de acero recocida que cumpla con todos los requisitos.

En cuanto a la fijación del fondo, se realiza un doblez de la plancha en el fondo y una soldadura para lograr

estanqueidad y fijación. Para proteger las planchas de la corrosión del aire y la salmuera se le dará una capa de

galvanizado.

Por último, será necesario el uso de bastidores sobre los que se apoyan las hileras de moldes, pues éstos

ayudan a alcanzar una misma profundidad lo cual mejora la congelación uniforme, y ayudan al movimiento

solidario entre moldes de forma que se levanten y vuelquen todos a una. Por cada chasis o hilera se usarán

26

doce moldes, de forma que se asegure una producción eficaz.

4.2.2 Selección del tanque de salmuera

Para dimensionar el congelador, se realiza un estudio basado en los datos de producción diaria y en el proceso

escogido de fabricación de los bloques de hielo. Se ha definido una producción diaria de 50 toneladas,

teniendo en cuenta que se ha escogido usar hileras de doce moldes cada una, para mejorar la efectividad, así

como una producción continua en la que cada vez que se extraen y desmoldan bloques comienza el proceso de

nuevo. El desmoldeo de los moldes se realizará de dos hileras de chasis a la vez , es decir de 24 moldes a la

vez, mejorando la operatividad, por lo que cada cierto intervalo de tiempo se extraerán y almacenarán 24

moldes a la vez como número característico del ciclo del proceso.

El número de bloques diarios dependerá de la producción diaria, ya definida como 50 toneladas al día, y del

peso de los bloques, ya que la cantidad total diaria a producir entre el peso de cada bloque nos dará el número

de bloques a usar:

El número de moldes es función del tiempo de congelación calculado posteriormente en este apartado, donde

según los resultados obtenidos se deduce que se requieren tantos moldes como bloques.

Si en cada chasis se incorporan doce moldes, se tiene un total de 84 chasis, lo cual generará una producción

neta de 50.4 toneladas de hielo. Sin embargo el número de hileras, según lo establecido anteriormente por lo

que se extraen dos chasis a la vez, se puede contabilizar de 42 que se extraerán y desmoldearán con intervalos

de 34 minutos entre ellas, debido a que la producción es continua y por tanto la fábrica estará 24 horas al día

funcionando. Dividiendo esas 24 horas entre los 42 grupos de dos chasis a extraer, se obtiene una media de

34.3 minutos entre cada uno, pero asumiendo posibles fallos o parones, se reduce a 34 para poder solventar

cualquier tipo de improvisto que se produzca.

Una vez llegados a este punto, se debe especificar el tiempo de congelación de los bloques, para establecer el

número de turnos diarios de forma que se divida el número de moldes a fabricar por turno para poder dar unas

dimensiones adecuadas del tanque de salmuera.

Se puede definir que con una producción continua de 24 horas al día para mejorar la producción de hielo en

bloques, con la que se podría establecer la extracción y desmoldeo de los moldes de las dobles hileras cada 34

minutos aproximadamente, y teniendo en cuenta el espesor de los bloques, de cuyas bases se ha definido que

miden 380x190 mm y 320x160 mm, se establece un valor del espesor a tener en cuenta en el proceso de

congelación del más chico de la base mayor, pues será el que menos tarde en congelar y por tanto el que

limite el proceso de congelación.

Figura 13: Flujo de transmisión de calor en el bloque

27

Se escoge por tanto un espesor medio de 175 mm, al producirse un enfriamiento uniforme que completa la

congelación por el espesor más chico antes que por el grande.

Por tanto, guiándonos por la gráfica anteriormente facilitada se deduce que el tiempo de congelación de los

bloques será de aproximadamente 8 horas:

Figura 14: Tiempo de congelación para espesor medio de 175 mm. Fuente: [2]

Al estar el tiempo de congelación en un intervalo de siete a ocho horas, se pueden plantear dos alternativas

para mejorar el proceso de fabricación:

1) La primera sería establecer turnos de operarios de ocho horas, de forma que se complete el día entero

asegurando una producción continua que minimiza los costos de fabricación. Al abarcar un gran

número de actividades cada ciclo de producción, se necesitan alrededor de cinco operarios por turno

según [2], de forma que se completen adecuadamente las tareas de manipulación, observación,

mantenimiento…

2) La segunda opción sería realizar dos turnos por día, acabando la jornada laboral por la tarde, y

disminuyendo el costo salarial de los operarios al no trabajar por las noches, que además son los

turnos de mayor costo.

Según la disposición 4579 del Boe número 120 de 2017 del sector industrias del frio industrial, el salario que

corresponde a un peón manipulador es de 980,91 euros al mes por un turno diurno de ocho horas, donde se le

añade el recargo nocturno del 35%, resultando un total de 1324,22 euros al mes.

Para calcular el coste de parar todas las noches la fábrica, se puede aproximar que el mayor porcentaje de éste

corresponde al enfriamiento de la salmuera hasta la temperatura idónea para que pueda realizar una

congelación adecuada del agua. Sabiendo los siguientes datos, desarrollados posteriormente, se realiza el

cálculo del coste de cada opción:

Temperatura idónea de la salmuera para una correcta congelación del agua: -12 oC

Volumen de salmuera total: 203 toneladas

Calor específico de la salmuera: 0,722 Kcal/(Kg oC)

Coste energético de la compañía ENDESA: 0,14767 €/kWh

Teniendo en cuenta todo lo anterior se obtiene una necesidad energética diaria de 2044,107 kWh, lo cual

económicamente se traduce en un coste diario de 301,85 €.

Mensualmente el desglose de coste de cada opción es la siguiente:

28

OPCIÓN COSTE (€/mensuales)

Cinco operarios de turno de noche 6621,1

Parada de la fábrica cada noche 9055,6

Tabla 8: Desglose de costes de parar o no la fábrica cada noche.

Se valoran ambas opciones, pero finalmente se decide optar por la primera, ya que la parada de la fábrica en el

turno de noche supone un costo muy grande de reiniciación del proceso cada mañana, pues enfriar la salmuera

para que alcance el punto preciso de congelamiento es una pérdida temporal y económica mayor que el costo

de personal de turnos nocturnos cada día, además de suponer una fabricación mucho menos continua y óptima

con las interrupciones temporales de la producción.

Al definir que habrá tres turnos de ocho horas, se producirán los 1008 bloques durantes los tres ciclos de forma

que se optimice el proceso.

Respecto a la distribución de los elementos, los chasis se colocarán a lo ancho del tanque, y se extraerán a

través de tres ganchos, el tercero para compensar la flecha central producida por el gran peso de las hileras. Si

se suma el peso de cada molde, añadiendo los bloques formados al extraerlos, y teniendo en cuenta el peso de

los chasis, finalmente obtenemos que la grúa debe soportar alrededor de 1000 Kg. Al haberla definido de

capacidad de carga de dos toneladas aseguramos que el proceso se realice adecuadamente, e incluso se

planteará posteriormente una de menor capacidad para reducir el precio de ésta.

El tanque estará compuesto por dos compartimentos donde se separan las dos hileras de chasis, cada una con

su grúa, de forma que se dejará un espacio de seguridad entre ellas reglamentario. Cada compartimento tendrá

las siguientes medidas, según las recomendaciones de [3]:

Ancho (B)

El ancho dependerá de la cantidad de moldes que se pongan en esta dirección, así como de la forma de

posicionarlos. En nuestro caso se trata de doce moldes cuyas caras de 190 mm son las que están situadas en la

dirección del ancho de forma que se optimice el espacio y nos quede finalmente un tanque proporcionado de

ambos lados.

m: número de moldes

b: ancho del molde

s: separación entre moldes

Finalmente se obtiene un ancho de compartimento de

Teniendo en cuenta que es un proceso de congelación de salmuera con evaporador, se obtiene finalmente un

ancho de tanque de 7.2 metros, teniendo en cuenta distancias de seguridad, posibles errores…

Largo(L)

- H: número de hileras de chasis

- l: ancho de los chasis

- e: espacio entre bastidores

- d: espacio para el desaguadero

- a: espacio para el agitador

Obtenemos un valor de largo de .

Altura (H): en cuanto a la altura del tanque se escoge según medidas establecidas para peso y forma

de los moldes, siendo en el caso del tanque diseñado de 1.5 metros.

29

Figura 15: Planta del Tanque de salmuera (cotas en mm).

4.2.3 Selección del nivel de salmuera

La salmuera es el componente principal del proceso de fabricación de hielo. A través de ésta se consigue la

regulación adecuada de la temperatura para que con una carga térmica correcta y la conducción producida a

través del molde se congele el bloque en el tiempo requerido.

Principalmente el proceso de congelación es más crítico y por tanto depende del calor cedido en la parte

superior del molde al tener esta la mayor área de contacto, siendo muy importante una profundidad adecuada

del molde en la salmuera.

Para que se cumpla todo lo mencionado, es muy importante que el nivel de salmuera en el tanque sea mayor

que la del bloque ya formado en el molde, y se suele asumir que será inferior a los soportes de los moldes del

chasis.

[3] indica algunas recomendaciones para el cálculo del nivel de salmuera necesario para la adecuada

congelación del hielo, tales como la gráfica de zona óptima, así como las distancias a dejar hasta el fondo del

tanque y la distancia entre el nivel de salmuera y el chasis.

Figura 16: Nivel óptimo de salmuera en el tanque. Fuente: [3]

30

Como se observa en la gráfica anterior, donde se muestra la altura que debe tener el nivel de salmuera por

encima de la altura del bloque ya terminado (cuyo punto es el (0,0)), existe una zona óptima entre 4 y 6 cm,

determinada experimentalmente para mejorar el proceso.

Para calcular la altura del bloque ya formado, se parte de los volúmenes del molde, del hielo y la altura del

molde para obtenerla:

El volumen del molde se ha calculado previamente en el apartado de selección de moldes, el cual resulta de

70345.8 cm3, y una altura de éste de 111.5 cm.

Por tanto si el volumen del molde es de 70345.8 cm3 con un altura de 111.5 cm, y el volumen del hielo es de

54537.52 cm3, se obtiene una altura del bloque de 86.5 cm.

Teniendo en cuenta que para un funcionamiento óptimo el nivel de salmuera debe estar entre 4 y 6 cm por

encima del bloque formado, y asumiendo como media de ambos 5 cm, se debe calcular el nivel del bloque

para que quede por encima de dicha altura.

La altura del tanque de salmuera se definió en 150 cm. Teniendo en cuenta el soporte y el chasis, así como las

distancias que se deben dejar al fondo del tanque, se tiene una altura del nivel del bloque de 121.5 cm, y por

tanto una altura del nivel de salmuera de 126.5 cm, que deja una distancia de seguridad hasta el fondo del

tanque de 23.5 cm.

Para calcular el volumen de salmuera que se necesitará, habrá que restar del volumen delimitado por el nivel

de salmuera que queramos alcanzar, el volumen de los moldes:

- Volumen del tanque:

- Volumen de la zona sumergida de todos los moldes:

- Volumen de la salmuera:

Teniendo en cuenta que la densidad de la salmuera es de 1.20 Ton/m3, se obtiene un peso de salmuera

necesario para el proceso de 202,2 toneladas, es decir 203 toneladas.

31

Figura 17: Perfil Vertical del tanque de salmuera (cotas en cm).

4.2.4 Especificaciones del tanque

Aunque hay varias opciones de materiales para construir el tanque de salmuera, se usará el hierro como

elemento principal, debido a su adecuada combinación entre costo y características técnicas requeridas. Como

ventajas, destacar que no presenta grietas que puedan generar un concentrador de tensiones que conlleve a la

ruina del tanque, y su facilidad para ser ampliado posteriormente en caso de una posible ampliación en la

producción diaria.

En general el tanque está compuesto por planchas, del material seleccionado, ayudadas por una armadura que

asegura su rigidez y duración, manteniendo en su sitio las placas ante las diferentes fuerzas ejercidas en el

proceso de fabricación, diferenciando entre el fondo y paredes verticales. Los rigidizadores se fijan a las

planchas a través de soldaduras.

En cuanto a los cálculos mecánicos de las planchas, se debe tener en cuenta el peso de la salmuera como

presión sobre éstas, y en la situación más crítica para asegurar que el cálculo se haga por el lado de la

seguridad, así como el momento flector ejercido por dicha presión, diseñando el espesor de las planchas de

forma que resista todos los esfuerzos a los que está sometido. Por otro lado habrá que calcular la deformación

máxima para comprobar si conforma un peligro para el proceso.

En cuanto al armazón, habrá que diseñar las vigas horizontales y verticales para las planchas verticales en la

situación más crítica, es decir la que existe en el fondo del tanque, de forma que se tenga en cuenta la presión

máxima, el momento flector y la deformación máxima admisible, para que la flecha máxima no exceda unos

valores determinados. Además asegurando que no fallará por pandeo. Para el fondo se usará lo calculado en

las planchas verticales al haber tomado la hipótesis de mayor carga en el fondo.

Una vez diseñadas las planchas y el armazón, se ha de escoger el aislante, elemento muy importante encargado

de no dejar entrar el calor por transmisión de energía, de forma que el proceso se produzca en los tiempos para

los que se ha diseñado, lo cual se traduce posteriormente en una mejora económica.

El principal método de transmisión de calor que afectará al proceso será la conducción a través de las paredes

de las planchas, por lo que el aislante debe hacer la función de un mal conductor. Aparte de esta característica,

un buen aislante debe presentar algunos requisitos que cumplan con la totalidad de sus funciones, pues no sólo

se trata de encontrar uno que cumpla su función, sino que sea adecuado para la calidad final, optimización del

proceso… Por ello se buscan las siguientes características:

32

Mal conductor

Resistencia a la compresión, a los agentes químicos, a los parásitos y a la corrosión

Impermeabilidad al agua y al vapor de agua

Ausencia de olor que se pueda transmitir al producto final

Seguridad contra incendios

Económicamente adecuado

Con el fin de reunir la mayor cantidad de dichas características se usará Poliestireno expandido (EPS), el cual

se caracteriza principalmente por poseer un buen comportamiento térmico, tener un coeficiente de

conductividad muy bajo, poseer una gran resistencia a la absorción del agua y por ser muy difícilmente

inflamable al incorporarle retardantes.

Las paredes y el fondo serán cubiertas por este material, del cual habrá que determinar el espesor. El exterior

del tanque será cubierto por un revestimiento de cemento y resina que impida que penetre la humedad.

Para el cálculo del espesor del aislante hay que diferenciar entre las paredes, el fondo y la cubierta. Primero se

deben calcular todas las variables térmicas que engloba el problema como número de Prandtl o número de

Grashof, para posteriormente hacer un análisis térmico de la conducción a través del aire, cemento,

poliestireno, plancha de hierro y salmuera.

Figura 18: Perfil Horizontal del Aislamiento del tanque. Fuente: [3].

Por otro lado se ha de calcular el espesor del aislante en los dos tipos de paneles de madera que se ecuentran en

el tanque de salmuera, los paneles del pasillo central por los que circulan los operarios para las diferentes

manipulaciones necesarias en el proceso y los horizontales que acompañan al pasillo central. En este caso el

cálculo de la transmisión de calor no será horizontal, sino vertical, de forma que se han de recalcular las

variables térmicas necesarias, y analizar de arriba a abajo la transmisión de calor.

Figura 19: Perfil Vertical del Aislamiento del tanque. Fuente: [3].

33

4.2.5 Cálculo de la potencia frigorífica

Para poder dimensionar los equipos, es preciso conocer las variables necesarias para poder alcanzar el

principal objetivo del proceso: congelar el agua.

Para ello, se parte de los datos de producción, temperatura de entrada y de salida, de forma que se calcula la

carga térmica necesaria para poder enfriar el agua desde la temperatura de entrada hasta los cero grados

centígrados, para que posteriormente se produzca el cambio de fase líquido-sólido y finalmente enfriar el hielo

hasta la temperatura final.

Por tanto, a través de la inmersión de los moldes de agua en la solución de salmuera, se debe asegurar una

carga térmica necesaria para que la salmuera sea capaz de proporcionar la requerida para la congelación del

agua. En esto se incluye:

La carga térmica necesaria para la producción del hielo

El enfriamiento de los moldes

Los agitadores de salmuera

Pérdidas caloríficas a través de las paredes del tanque de salmuera, tanto por el fondo, la cubierta y los

laterales.

Otras pérdidas probablemente despreciables frente a las demás

El primer paso será calcular el tiempo de fabricación de un bloque de hielo, para posteriormente trasladarlo a

la producción completa y poder saber la potencia frigorífica de la planta. Para ello se dividirá el proceso en las

tres etapas explicadas anteriormente.

Como ya se desarrolló, la fábrica podrá producir en un día 1008 bloques de hielo de 50 Kg cada uno, y las

medidas de los moldes que se han escogido son de 380x190 mm en la base superior, y 340x160 mm en la

inferior, con una altura de 1115 mm.

Teniendo en cuenta que la profundidad de un molde en salmuera es de 103 cm, el volumen inmerso en

salmuera de un molde es de 0.065 m3, y sabiendo que el peso de cada bloque es de 50 Kg, se necesitará una

altura del agua en cada molde de 80 cm que corresponde con la densidad del agua de 1 ton/m3 a un volumen

total de 0.05 m3 y por tanto a 50 Kg en peso.

La salmuera sólo entrará en contacto con un porcentaje de la superficie del molde, al no estar totalmente

inmersa, por lo que la superficie de contacto será de:

Por tanto el peso de hielo por metro cuadrado de superficie de contacto con la salmuera es de:

Según reglas normalizadas y las características de los bloques, es necesario bajar la temperatura del hielo hasta

– 5 oC para que no sea frágil ni quebradizo, y a su vez mantener la temperatura de la salmuera hasta -

12oC con unas características como las siguientes:

Porcentaje de cloruro de calcio: 25,075

Concentración: 23,5 o Baume

Punto de congelación: -19 oC

Densidad: 1190 Kg/m3

Calor específico: 0.721 Kcal/ Kg oC

Viscosidad absoluta: 25 Kg/ hm

Por tanto, si se quiere calcular la temperatura de la capa de salmuera que está en contacto con las superficies de

los moldes, suponiendo que estos ya se encuentran a una temperatura de -5 oC, se obtendrá el resultado

34

restándole a la del molde la mitad de la diferencia entre ambas:

Finalmente se tienen las siguientes características de la salmuera:

Viscosidad absoluta: 23.03 Kg/h m

Calor específico: 0.722 Kcal/ Kg oC

Coeficiente de conductividad térmica: 0.455 Kcal/h m oC

Para el cálculo del tiempo del enfriamiento del agua hasta los 0 oC, se parte de obtener un espesor medio de los

moldes como resultado de la ponderación entre los dos lados de ambas bases:

Con

y

A través de estos datos, se obtiene el número de Reynolds, el número de Prandlt y el número de Stanton, para

posteriormente calcular los coeficientes y resistencias al calor, con los que junto a los calores específicos, la

temperatura de la salmuera y el peso ejercido por metro cuadrado de superficie en contacto con la salmuera, se

obtenga un tiempo de entre ocho a nueve horas de enfriamiento del agua hasta los 0 oC.

En cuanto al tiempo de cambio de fase de líquido a sólido, depende del espesor del bloque de hielo que se

pretenda conseguir, por lo que como ya se mostró a través de la gráfica, se obtendría un tiempo de ocho horas.

Sin embargo, dicho cálculo se realizó tomando la hipótesis de que el espesor sería la mitad entre los lados más

chicos de cada base.

Se intenta comprobar si rectificando dicho valor por el del espesor medio del bloque, el cual es una media

ponderada de los espesores del bloque, se obtiene un tiempo de congelación más correcto, resultando uno de

alrededor de 15 h, como se muestra a continuación:

Figura 20: Tiempo de congelación para un espesor medio

Comparando ambos, se observa cómo se aleja notablemente del valor previamente calculado, cuya hipótesis

35

era más válida que la nueva al suponer que se congela directamente por el lado más corto de la base más

grande, de tal forma que se respeta el tiempo de ocho horas de congelación de los bloques.

Finalmente, en cuanto al tiempo para enfriar el hielo hasta la temperatura final requerida, se usan las variables

anteriormente mencionadas, y se obtiene una media de 30 a 40 minutos de subenfriamiento.

4.2.6 Carga frigorífica de la planta

Al haberse realizado todos los cálculos para un tiempo de fabricación de 24 horas, los cálculos de la carga

frigorífica se harán también para este tiempo. La carga frigorífica dependerá de todos los factores que influyan

en la temperatura.Según [3], son los siguientes:

Calor extraído en la fabricación del hielo

Enfriamiento de los moldes

Los agitadores de salmuera

Pérdidas caloríficas a través de las paredes del tanque de salmuera, teniendo en cuenta las laterales, el

fondo y la cubierta

Otras pérdidas

Calor extraído en la fabricación del hielo

Contempla las tres partes de la producción del bloque, desde el enfriamiento del agua, la congelación del hielo

y el subenfriamiento de éste.

La producción total en un día es de 1008 bloques de 50 Kg, lo que hace un total de 50400 Kg de hielo diario.

- Enfriamiento del agua hasta los 0 oC:

- Congelamiento del agua:

- Subenfriamiento del hielo:

En total hacen una suma de 5317200 Kcal en la obtención del hielo.

Enfriamiento de los moldes

Teniendo en cuenta que se necesitan enfriar 1008 moldes desde 23 oC (temperatura de entrada definida

posteriormente) hasta -5 oC, que el peso de cada molde es de 18 Kg y que el calor específico del hierro es de

0.114 Kcal/Kg oC, el calor extraído sería el siguiente:

Agitadores de la salmuera

Para el cálculo de la carga térmica de los agitadores se usa la potencia térmica de éstos y se hace su

equivalencia a carga. Se usarán dos agitadores de tres caballos de vapor por lo que el resultado sería:

36

Pérdidas caloríficas a través de las paredes del tanque de salmuera

Como ya se desarrolló anteriormente, se desglosan en tres partes:

- Paredes laterales:

Para ello se comienza calculando el área de las paredes laterales

Por tanto

- Fondo del tanque:

Como antes, calculamos el área total del fondo

Con lo que se obtiene lo siguiente

- Cubierta del tanque:

Asumiendo que su área es igual a la del fondo, obtenemos que

Otras pérdidas

Como en cualquier tipo de proceso, existen determinadas perdidas que en su conjunto son las que representan

las acciones intermedias que forman parte del método de fabricación, pero que son complicadas de

contabilizar, como los enfriamientos parciales de elementos o la aportación de calor por acciones indebidas…

En su conjunto se puede asumir que representan alrededor del 3% del total, según [3].

Pérdidas totales

Se añade ese 3% de otras pérdidas:

37

Finalmente por Kg de hielo fabricado se obtienen las siguientes pérdidas:

4.3 Equipos: selección del ciclo termodinámico

En este apartado se desarrollan los equipos que intervienen tanto en el proceso de fabricación como en la

instalación de almacenamiento.

Previamente se ha de seleccionar el ciclo termodinámico a usar, definiendo así sus parámetros con los que

posteriormente se escogerán los equipos que puedan asegurar un correcto funcionamiento.

4.3.1 Selección del ciclo

En este apartado se desarrollará el principio básico de funcionamiento de un ciclo de refrigeración mediante el

análisis del ciclo ideal, de forma que finalmente se escoja el tipo de ciclo de compresión a usar. De cada ciclo

se desglosarán los equipos físicos que se usarán, además de explicar sus características más relevantes.

Ciclo ideal

El ciclo describe la evolución termodinámica que tiene el fluido refrigerante seleccionado durante todo el

proceso de fabricación del hielo en el tanque de salmuera. Para dicha descripción se usa un diagrama presión-

entalpía, cuyas variables son las que se varían para que los intercambios energéticos con los agentes externos

sean los óptimos. En la siguiente figura se muestra el diagrama de un fluido en general, donde aparecen los

diferentes estados termodinámicos de interés:

Figura 21: Ciclo ideal. Fuente: [5]

Como se puede observar en el diagrama anterior, se diferencian las zonas de líquido subenfriado, zona bifásica

y vapor recalentado. Por otra parte también se aprecia el recorrido del fluido en el ciclo, pasando por los

procesos de expansión, evaporación, compresión y condensación.

Los principales cambios de fase líquido-vapor que suceden en el diagrama se pueden englobar en dos procesos

principales de transferencia de calor. Por una parte comienza la evaporación del fluido a baja presión en la

zona bifásica, donde el refrigerante absorbe el calor del agua a congelar. Y en segundo lugar la condensación

del fluido a alta presión en la zona bifásica, donde el refrigerante cede calor a un elemento externo, de forma

que disminuye su temperatura y condensa el líquido. Este proceso ocurre a presión y temperatura constante,

por lo que vendrá definido por las temperaturas de evaporación y condensación.

Como ya se explicó anteriormente, el ciclo está compuesto físicamente por un compresor, evaporador,

condensador y una válvula de expansión. El esquema que sigue el proceso es el siguiente:

38

Figura 22: Elementos físicos del Ciclo ideal. Fuente: [17]

Al pasar por la válvula de expansión, entre los puntos 1 y 2, se produce una expansión desde la presión de

condensación a la de evaporación. A través de una regulación automática, la válvula desciende la presión

mediante una estrangulación o pérdida de carga. Es un proces isoentálpico al no intercambiarse energía:

= .

Tras esto, el fluido pasa por el evaporador, donde se produce un intercambio de calor entre éste y el agua a

congelar. El fluido viene de una bajada de presión que lo lleva hasta la zona bifásica donde su temperatura es

la de evaporación, inferior a la del agua, de forma que el fluido hierve sin variación en la presión del

evaporador, absorbiendo el calor del agua hasta la evaporación completa.

El calor absorbido por el fluido es el siguiente:

= Calor absorbido (kW)

=Caudal másico del fluido refrigerante (Kg/s)

= entalpías de los puntos 3 y 2 donde se produce la evaporación (KJ/Kg)

Posteriormente pasa por el compresor, donde se aspira el vapor a la presión de evaporación de la salida del

evaporador y a través de aporte de energía mecánica externa, se comprime de forma que se aumenta su

temperatura y presión, expulsándolo como vapor recalentado.

El incremento de entalpía y la ecuación que describe esta parte del proceso son:

= Potencia de compresión absorbida por el fluido (kW)


= entalpías de los puntos 4 y 3 donde se produce la compresión (KJ/Kg)

Finalmente tras salir del compresor, pasa por el condensador, el cual es también un intercambiador de calor

entre el fluido y un agente exterior, como agua de refrigeración. El fluido se encuentra en un estado de vapor

recalentado, el cual se enfría hasta la temperatura de condensación, y posteriormente se condensa hasta pasar a

un estado de líquido saturado. El proceso ocurre a la presión de condensación.

La potencia de condensación cedida por el fluido al agente externo se define por la siguiente ecuación:

39

= Potencia de condensación (kW)


= entalpías de los puntos 4 y 1 donde se produce la condensación (KJ/Kg)

Al ser un ciclo cerrado se puede deducir que:

Para conocer la eficacia del ciclo, se define su valor como la relación entre la energía extraída del agua a

enfriar y el trabajo absorbido por el comprensor:

Figura 23: Diagrama de Mollier del refrigerante R-404A. Fuente: [18]

Ciclo real

Como en cualquier hipótesis ideal, la principal diferencia entre ésta y la situación real es que no se contabilizan

algunas pérdidas al suponer un perfecto funcionamiento del proceso en cuestión. Por ello, a diferencia del ciclo

ideal, el ciclo frigorífico real presenta pérdidas de carga por rozamiento, intercambios energéticos entre el

fluido y el medio que atraviese en la parte de ciclo que corresponda…

Es por tanto que se define el ciclo a usar como real, contabilizando así cualquier tipo de pérdidas que se

produzcan. Para ello se desarrollan las características de dicho ciclo y sus componentes.

40

Figura 24: Ciclo real. Fuente: [5]

Las pérdidas de carga se producen tanto a la salida del evaporador, por el rozamiento del fluido con las

tuberías, como en la aspiración del compresor, lo que conlleva que la presión en 1 sea menor que la de

evaporación.

Entre los puntos 1 y 1’ se realiza un recalentamiento, comúnmente en el evaporador, para que no entren gotas

de líquido en el evaporador. Es por ello que se aumenta la potencia y se disminuye la eficacia al aumentar el

caudal másico. Por tanto el recalentamiento es un parámetro importante a controlar para no empeorar la

eficacia.

Posteriormente, entre los puntos 1 y 2 se produce una compresión no isentrópica, por lo que la curva tiende a

inclinarse a la derecha. Para que la descarga del fluido del compresor a la válvula sea correcta, su presión de

salida debe ser mayor que la de condensación. Por ello se aumenta la temperatura y presión, produciéndose un

aumento de la potencia de compresión respecto al ciclo ideal. La temperatura de descarga del compresor es

otro parámetro importante a controlar para no empeorar el rendimiento.

Tras establecer las temperaturas de evaporación y condensación, se define que la distancia entre 1’ y 4 es muy

importante para mejorar el efecto frigorífico, y por tanto mejorar el rendimiento y reducir el caudal de fluido.

Para mejorar el efecto, es interesante subenfriar el líquido entre 3’ y 3, lo que además conlleva la desaparición

de burbujas que impiden el paso a través de la válvula de expansión.

Una solución frecuente en fábricas de hielo con requerimiento de grandes capacidades refrigerantes es

recalentar el vapor saturado a la salida del evaporador mediante un intercambiador de calor, debido a que las

temperaturas en el paso primero por el intercambiador de calor hacia la válvula son mayores que en el segundo

paso hacia el compresor. Además habrá pérdidas en cualquier paso del fluido por una tubería. El recorrido

físico por los elementos se adjunta a continuación:

41

Figura 25: Elementos físicos del Ciclo real. Fuente: [5]

Los equipos y sus principales características son los siguientes:

Compresor: eleva la presión del fluido a la de condensación, para que entre en el condensador,

mediante la absorción de energía mecánica del exterior a través de un motor.

Según [5], los compresores que se utilizan en plantas con estos órdenes de producción diaria son:

- Compresor alternativo: transforma la rotación del motor en un movimiento alternativo del pistón,

aspirando vapor recalentado por la válvula de admisión en su carrera descendente y lo comprime

en su carrera ascendente, expulsándolo al final de la misma por la válvula de expansión.

Se caracteriza por tener limitaciones en la velocidad lineal, por poder ser policilíndricos,

herméticos…

La característica más importante es un espacio denominado espacio muerto, el cual se encuentra

entre la culata y la cabeza del pistón cuando éste está en el punto muerto superior de su carrera

ascendente. Este espacio evita los golpes relativos entre ambos, evitando roturas, y por tanto hay

una cantidad de fluido que no es expulsada. En la carrera descendente, la apertura de la válvula de

admisión no resulta inmediata al estar dicho fluido remanente a presión inicial superior a la de

admisión, por lo que se produce una pérdida volumétrica que se cuantifica a través del

rendimiento volumétrico:

Rv: rendimiento volumétrico

e: cociente entre espacio muerto y carrera del pistón

pcond: presión de condensación

pevap: presión de evaporación

: coeficiente de compresibilidad isentrópico

- Compresor de tornillo: se compone de un acoplamiento directo al motor, y dos rotores en forma

de hélice que giran en sentido contrario sin llegar a tocarse. El vapor entra por la admisión y se

comprime en la holgura entre los dos rotores, y posteriormente lo transportan al escape.

Este tipo de compresor requiere lubricación, siendo normalmente facilitada a través de un sistema

42

de inyección de aceite que mantiene la elevada relación de compresión, lo cual es importante para

mantener el rendimiento. La capacidad puede ser regulada por unas aperturas. Son silenciosos y

reducidos de tamaño, pero sus altos grados de calidad en tolerancias aumentan el costo de

fabricación. Presenta un claro inconveniente al tener que separar el aceite del fluido a la salida

para que no entre en el condensador.

El sistema de lubricación, de circulación libre o forzada, puede requerir un intercambiador para

enfriar el aceite. Este suele venir incluido en el equipo, aunque se necesita un fluido externo y una

bomba o compresor que haga que circule.

Se opta por un compresor alternativo, ya que la lubricación del compresor de tornillo limita el proceso, y

aumenta su complejidad al tener que separar la mezcla final y posiblemente añadir un intercambiador para

enfriar el aceite. Finalmente supone un aumento del costo de inversión y de mantenimiento, así como un

retraso temporal en la producción.

Figura 26: Compresor alternativo. Fuente: [19]

Condensador: extrae calor del fluido a presión de condensación y lo transforma en líquido. La

refrigeración de éste puede ser por agua, aire o ambos, dependiendo del costo económico y los

recursos disponibles.

- Condensador refrigerado por agua: suelen ser multitubulares, como el que ya se dijo que se

elegiría, compuestos por tubos envueltos por una carcasa cilíndrica. Por los tubos circula el

refrigerante, y por el exterior el fluido, condensando el refrigerante.

Contiene unos deflectores que aumentan el coeficiente de transferencia, produciendo una

circulación del fluido turbulenta. La temperatura del agua debe ser inferior a la de condensación,

por lo que son importantes los parámetros de salto térmico y caudal.

Como ya se mentó anteriormente, el mayor inconveniente es el alto consumo de agua que supone,

y por tanto el aumento del costo económico, ya que se desperdicia mucha a la salida de éste. Para

ello se usará una torre de refrigeración, cuyas características ya se desarrollaron previamente.

- Condensador refrigerado por aire: están compuestos por un banco de conductos por cuyo interior

circula el fluido, así como aire en el exterior de las superficies aleteadas de estos, de forma que

circula mediante ventiladores. La transferencia es muy baja, ya que el aire es un mal conductor

térmico, cuya solución incurre en equipos muy grandes. Además suponen una potencia de

ventilación grande, y por tanto una contaminación acústica notable. Existen alternativas como los

condensadores evaporativos, aunque aumentan el costo de instalación y mantenimiento en gran

medida.

Finalmente se opta por un condensador multitubular refrigerado por agua, como ya se comentó, al ser la

43

alternativa más lógica en el caso de una fábrica de notables dimensiones como la estudiada, con el uso paralelo

de una torre de refrigeración que compensa el gasto excesivo de agua mediante un ciclo cerrado que devuelve

el agua caliente como refrigerada.

Figura 27: Condensador multitubular. Fuente: [20]

Evaporador: en general es un intercambiador de calor mediante un fluido refrigerante que entra en un

estado bifásico y sale en forma de vapor al haber absorbido el calor del agua. Según [3], para que la

diferencia de temperatura sea mínima, el evaporador debe oponer la menor resistencia posible a la

transferencia de calor.

Según su colocación respecto al tanque de salmuera se clasifican en:

- Evaporadores separados: tanque y evaporador están separados. La salmuera se enfria en el

evaporador y se envía a través de una bomba al tanque, siendo reenviada de vuelta cuando se ha

recalentado.

- Evaporadores integrales: se encuentran dentro del tanque y completamente cubiertos por la

salmuera.

Entre los dos se encuentran claras ventajas en los integrales como una buena distribución de la

salmuera en el tanque, el bajo consumo de fuerza motriz y el bajo coste de instalación.

Según su funcionamiento:

- Evaporadores secos: el líquido se suministra directamente a través de una válvula a un serpentín

doblado. El vapor coge tanto espacio en la primera parte del serpentín que no se puede depositar

mucho líquido allí.

- Evaporadores inundados: se asegura el contacto del líquido con la superficie interior, con una

velocidad baja de este.

La principal ventaja del inundado es que se obtiene una mejor utilización de la superficie y por tanto

un mayor rendimiento.

Según tipo de construcción:

- Tubo descubierto: se construyen con tuberías de acero para grandes evaporadores y cuando se

utiliza amoníaco como refrigerante, o con tuberías de cobre para pequeños evaporadores. Son

ampliamente usados para el enfriamiento de líquidos.

- Evaporador super inundado con tubos de tipo caldera: está formado por tubos en ángulos recto en

sus extremos formando una parte horizontal y otra vertical. Tienen un colector inferior para

líquido y otro superior para vapor, los cuales funcionan con una velocidad baja del refrigerante,

totalmente inundados y con un mínimo de caída de presión a través de los tubos evaporadores.

Son carácteísticos del enfriamiento de salmuera.

- De superficie de placa: existen varios tipos. Uno de los más característicos está formado por dos

placas soldadas una contra la otra de forma que el gas pueda fluir entre ella. Otro tipo se compone

44

de una tubería en serpentín entre dos placas soldadas por sus orillas. En general se usan para

procesos de refrigeración para mantener productos congelados.

- Evaporadores aleteados: los serpentines aleteados son de tubo descubierto sobre los cuales se

colocan aletas. Son los más usados en aplicaciones de refrigeración industrial como en aires

acondicionados.

Aspectos a tener en cuenta:

1. Se ha de mejorar el coeficiente de transmisión de calor lo cual se consigue a través de una

superficie más pequeña del evaporador.

2. El rendimiento en los tubos verticales es función de la superficie de evaporador en contacto

directo con el líquido refrigerante. En los tubos verticales, generalmente cortos, hay un mayor

porcentaje de superficie en contacto.

3. En los tubos horizontales se encuentra una capa inferior de líquido y otra superior de gas. Si se

forman bolsas de gas, estas empujan al líquido y finalmente todo se convierte en gas, bajando el

contacto de superificie con el líquido refrigerante y por tanto disminuyendo el rendimiento.

4. Los tubos cortos y de diámetro menor mejoran la eficiencia y el rendimiento, pero se ha de poner

un mayor número de estos. La solución se encuentra en un punto de equilibrio entre ambos.

Teniendo en cuenta las características de nuestra planta se ha de seleccionar un evaporador en régimen

inundado, que maximice la superficie mojada, con una longitud y diámetro de tubos adecuado, y el máximo

rendimiento posible. Además debe ser resistente a la corrosión y la acción química del refrigerante.

Se opta por un evaporador integrado e inundado para cumplir con todos los requisitos mencionados.

Válvula de expansión: se encarga de mantener el salto entre el condensador y el evaporador.

Según [5], en una fábrica del orden de la estudiada, se suelen usar válvulas de regulación de expansión

tipo termostático, las cuales tienen un bulbo con líquido saturado y una membrana flexible que no

permite el paso del fluido entre los recintos superior e inferior, manteniendo la igualdad de presiones

entre ambos deformándose en dirección vertical. Según esta deformación, pasa más o menos fluido

de la parte de alta presión a la de baja, separada por un disco en el recinto inferior.

El funcionamiento depende del vapor que sale, pues al estar éste excesivamente recalentado la

temperatura del bulbo será mayor y se evaporará más líquido, aumentando la presión en el recinto

superior y deformándose la membrana para dejar pasar el fluido. Por el contrario al estar más

condensado se disminuye la presión, y la membrana se deforma dejando menos paso al fluido.

Acumulador: es el encargado de mantener constante la carga del fluido frigorígeno en el evaporador,

para que no se evapore en su totalidad y provoque un rendimiento más bajo. Físicamente, se trata de

un recipiente sometido a una presión superior a la de evaporación, para lo cual se intercala una válvula

de estrangulación entre ambos que impide una entrada violenta del fluido en el evaporador.

Ciclo con compresión en doble etapa

Como ya se ha mencionado, la parte más crítica del ciclo termodinámico del proceso es el salto de presiones

entre la evaporación y condensación del fluido. Si este valor es grande, puede incurrir en muchas

consecuencias negativas tales como un rendimiento volumétrico bajo, una temperatura de descarga del fluido

inadecuada, un aumento del consumo de potencia del compresor…

Según [5], la solución más idónea es una compresión en doble etapa mediante la cual se comprime el vapor

hasta una presión intermedia y posteriormente hasta la de condensación.

Sin embargo, según [3], de acuerdo con la experiencia es aconsejable utilizar un ciclo de compresión en doble

etapa cuando la relación entre la presión de condensación y la de evaporación es mayor o igual que siete.

45

Aplicando la relación anterior para las presiones posteriormente definidas en los apartados 4.3.4 y 4.3.5, se

observa que no es necesaria la división del ciclo en dos etapas de compresión:

Por tanto se opta por el ciclo teórico estándar de una sola etapa de compresión.

Figura 28: Ciclo en doble etapa. Fuente: [5]

4.3.2 Selección del refrigerante

El refrigerante que se seleccione para el proceso de fabricación de hielo en bloque ayudará absorbiendo calor y

temperatura a baja presión, para posteriormente cederlo en condiciones de presión y temperatura más elevadas.

El proceso se realiza mediante cambios de fase del fluido.

La selección del refrigerante se hará en base a las características que éste deba tener según el proceso de

fabricación escogido, pues no solo debe ser un buen eliminador del calor, sino que debe tener también buenas

propiedades en cuanto a viscosidad, contaminación del producto…

A pesar de que se pueden enumerar muchos aspectos en base a los cuales tomar decisiones para la selección

del refrigerante, los más importantes en relación al proceso técnico son:

La presión de evaporación no debe ser baja, ya que se alcanzan presiones elevadas en el proceso que

incurrirían en la transformación de fase antes de tiempo.

La presión de condensación tampoco debe ser alta por la misma razón que la presión de evaporación.

Debe tener un valor alto de su calor latente de vaporización, pues debe ser una gran energía la que

consiga el cambio de fase del fluido refrigerante para que ejerza su función.

En general, aparte de los criterios técnicos mencionados, se buscará, siempre del lado de la seguridad, que el

refrigerante cumpla técnicamente con aspectos críticos como un reducido ataque sobre los materiales, mínima

interrupción del proceso… Además, se buscará un costo adecuado y una gran disponibilidad en el mercado, lo

cual influirá en diversos aspectos como la energía, tal y como se mencionó en dicho apartado.

Para cumplir con todos los requisitos anteriormente mencionados, se selecciona el refrigerante R-404A, muy

usado en la refrigeración industrial, y concretamente en las máquinas de hielo actuales al haber sido

descubierto al final del siglo 20, en 1994, como uno de los más avanzados refrigerantes en el mercado, y

46

posible sustitutivo del tradicional amoníaco.

Este fluido es un refrigerante incoloro comúnmente usado en las instalaciones de refrigeración por

compresión, de congelación y otras aplicaciones a temperatura de evaporación comprendidas entre -45 oC y 10

oC. Se usa para refrigeraciones a muy baja, baja, media y alta temperatura. La detección de fugas es simple,

pudiendo realizarse por ejemplo a través de una solución jabonosa.

Por otra parte es muy poco tóxico incluso con exposiciones muy prolongadas, y es muy estable químicamente.

Además tiene un calor latente muy adecuado para el proceso que se está estudiando. Las propiedades físicas de

dicho refrigerante son las siguientes:

Figura 29: Propiedades físicas del refrigerante R-404 A. Fuente: [21]

En cuanto a la ficha técnica del refrigerante R-404 A, en todo el rango de temperaturas que abarca el proceso

de fabricación seleccionado, se adjunta a continuación:

Figura 30: Ficha técnica del refrigerante R-404 A. Fuente: [21]

47

4.3.3 Carga frigorífica del ciclo

Para definir la carga de cada ciclo, se parte del dato previamente calculado de la carga frigorífica total en el

proceso de 237562 Kcal/h. Como ya se desarrolló, esta carga depende de todas las cargas que intervienen en el

proceso de fabricación del hielo, por lo que la carga final real será la que deba poder aportar cada equipo

frigorífico en función de cuántos se decida tener.

Las principales ventajas de adquirir más de un equipo son que en caso de que se produzca cualquier tipo de

avería o fallo del sistema, la producción no se tiene que parar en su totalidad. Además, la planta se puede

adaptar a las diferentes demandas que van surgiendo según las necesidades de cada época, aumentando así su

adaptabilidad. También el mantenimiento puede mejorar al existir una mayor cantidad de repuestos.

En cuanto a las desventajas, el costo de instalación inicial aumenta al instalar más equipos, y por tanto el

espacio ocupado lo hace también.

Analizando todas las ventajas y desventajas que supone multiplicar los equipos, se opta finalmente por tener

dos equipos frigoríficos, lo que finalmente resulta en una capacidad de cada equipo de 118781 Kcal/h.

4.3.4 Temperatura de evaporación del ciclo

Según [3], se recomienda poner la temperatura de evaporación con una diferencia respecto a la de la salmuera

del tanque de entre 4 a 6 o

C. Teniendo en cuenta que la temperatura de la salmuera se estableció en -12 oC, y

estableciendo un gradiente entre ambos de la media del intervalo aconsejado, 5 oC, finalmente se opta por una

temperatura del refrigerante de -17 oC. La presión de evaporación correspondiente es de 3.3 Kg/cm

2.

4.3.5 Temperatura de condensación del ciclo

La temperatura de condensación vendrá definida por el tipo de condensador que se escoja para el proceso,

siendo en este caso un condensador multitubular compuesto por un recipiente cilíndrico de chapa de acero y

multitud de tubos en su interior. Además tiene una válvula de purga para extraer los gases incondensables.

Este condensador es uno de los más eficaces del mercado, pero tiene como inconveniente el uso de gran

cantidad de agua, lo que en grandes instalaciones frigoríficas como la que se está analizando encarece el

proceso muy notablemente. Para solucionarlo, se recircula y reutiliza el agua haciéndola pasar por equipos

auxiliares, denominados torres de enfriamiento, que la enfrían para después bombearla de nuevo al

condensador donde ejercerá su función. Las pérdidas de agua por evaporación se compensan con aporte de

agua nueva.

Mediante esta solución no sólo se optimiza el proceso para disminuir las pérdidas, sino que se amplía el

abanico de localización de la planta a zonas donde simplemente se tengan tomas de agua potable sin necesidad

de sumideros de calor.

Los parámetros que definen a la torre son:

Temperatura húmeda del aire en Andalucía: th=20 oC

Aproximación al búlbo húmedo: A=4 oC

Temperatura del agua fría: taf= th+A=24 oC

Temperatura del agua caliente: tac= 28 oC

Salto térmico At= 4 oC

Diferencia mínima de temperatura entre la salida del agua de enfriamiento y la temperatura de

condensación del refrigerante: 5 oC

Temperatura de condensación: tc=33 oC

Presión de condensación: 15,07 Kg/cm2

48

Figura 31: Representación de una torre de enfriamiento. Fuente: [22]

Finalmente la relación entre el agua y el refrigerante quedaría de la siguiente forma:

Figura 32: Relación de temperaturas entre refrigerante y agua.

4.3.6 Selección de los componentes del cíclo termodinámico

Una vez definido el ciclo termodinámico del proceso, se pasa a seleccionar los diferentes elementos que

intervienen en el proceso termodinámico, así como a desarrollar sus características. Para ello se adjuntarán sus

descripciones técnicas de los catálogos seleccionados, y alguno de sus parámetros característicos.

Por tanto, lo primero será definir las temperaturas y entalpías del ciclo para poder calcular los valores de los

parámetros característicos:

Figura 33: Ciclo teórico estándar. Fuente: [3]

1. Temperatura 1: -10oC-entalpía 1 ( ): 361,90 (kJ/Kg)

2. Temperatura 2:40,73oC -entalpía2 ( ):383,2 (kJ/Kg)

3. Temperatura 3:33oC-entalpía ( ): 243,77 (kJ/Kg)

4. Temperatura 4: 29oC-entalpía 4 ( ): 236,99 (kJ/Kg)

49

5. Temperatura 5:-17oC-entalpía 5 ( ): 177,49 (kJ/Kg)

6. Temperatura 6:-17oC-entalpía 6 ( ): 355,63 (kJ/Kg)

Caudal másico:

- : potencia frigorífica (kW)

- H: entalpías a la entrada y salida del evaporador (kJ/Kg)

Potencia teórica del compresor:

- : Potencia teórica del compresor (kW)

- H: entalpías a la descarga y succión del compresor (kJ/Kg)

Potencia de condensación:

- : potencia de condensación (kW)

- H: entalpías a la descarga del compresor y a la salida del condensador (kJ/Kg)

Potencia frigorífica específica:

- : potencia frigorífica específica

- : Potencia frigorífica requerida (kW)

- : potencia teórica del compresor (kW)

Tras definir todos los parámetros, se seleccionan los equipos:

Compresor alternativo: como ya se explicó, se opta por este tipo de compresor por su mayor eficacia

trabajando, así como por suponer una disminución en el costo económico de inversión. Adicionalmente

aguanta más tiempo de vida al tener el espacio muerto entre culata y pistón.

Se opta por escoger el compresor 8WA, el cual es un compresor de la serie W de la marca MAYEKAWA.

Éste se caracteriza por ser un compresor de tamaño reducido en relación a su capacidad frigorífica. Su control

de capacidad se realiza automáticamente mediante un mecanismo descargador que actúa según las variaciones

en la presión de aspiración.

Una gran ventaja es que mediante dicho mecanismo, la carga se reduce en el arranque permitiendo que se

arranque con el mínimo par. Por tanto puede ser accionado por motores de menor par de arranque que los

compresores similares de otras marcas.

La máxima velocidad de estos compresores es de 1200 a 1400 r.p.m. y su funcionamiento es silencioso.

Además puede ser usado con el refrigerante R-404A.

Este modelo se diseña con un diámetro de cilindros de 95 mm y 76 mm de carrera.

Su principal aplicación suele ser en fábricas de hielo, debido a su alta eficiencia en congelación y su resistencia

al trabajo pesado, característico de una fábrica como la estudiada.

50

Figura 34: Compresor alternativo. Fuente: [23]

Condensador: se trata de un condensador multitubular refrigerado por agua, con la adición de una torre de

refrigeración para no desperdiciar agua y ahorrar económicamente en este sentido.

Para poder acceder a los catálogos se necesita obtener la potencia de cálculo, de forma que se busque en estos

cuál corresponde al valor obtenido. Para ello se usan las recomendaciones de cálculo del catálogo de Intersam

sobre condensadores multitubulares de refrigeración [24]. El método de cálculo es complejo y se deben tener

en cuenta todos los factores que influyen en el rendimiento final del mismo.

Para calcular la potencia de cálculo habrá que añadir todos los factores presentes a continuación:

Ó

Por tanto lo primero será pasar la potencia frigorífica calculada a las unidades de kilovatios, resultando

finalmente una potencia frigorífica de 118781 kcal/h, es decir 138,14 kW, y con ella el cálculo de la potencia

de condensación de 92,14 kW.

Factor 1: factor de incrustación, depende del tipo de agua usado, en el caso del ciclo escogido

mediante una torre tratada, por lo que se obtiene un factor de 1,3.

Factor 2: factor de corrección por tipo de gas refrigerante, siendo el escogido el R-404A, por lo que se

tiene un factor de 1,04.

Factor 3: factores de relación térmica, depende de la temperatura de condensación y de evaporación,

por lo que sabiendo que son de 33oC y -17

oC se obtiene un factor de 1,5.

51

Factor 4: factor de corrección de pérdida de carga en el agua, y depende de la diferencia entre la salida

y entrada del agua, en el caso del ciclo seleccionado es de 4oC, por lo que se obtiene un factor de

1,56.

Factor 5: factor de corrección de potencias, depende del factor anterior de 4oC, y de la diferencia entre

la temperatura de condensación y la de entrada del agua, siendo esta de 9oC, resultando finalmente un

factor de 0,86.

Factor 6: factor de corrección para recuperador de calor de descarga.

Finalmente se obtiene una potencia de cálculo de 51,91 kW, con lo cual se puede seleccionar un condensador

2410-B.

52

Figura 35: Condensador 2410-B. Fuente: [24]

En cuanto a sus dimensiones son las siguientes:

Figura 36: Dimensiones del condensador 2410-B. Fuente: [24]

Los materiales constructivos de este condensador son los siguientes:

Envolvente con tubo de acero sin soldadura DIN 2448

Juntas del circuito del agua en goma natural

Conexiones de líquido mediante racor roscado o brida para acoplamiento de válvula de servicio

53

Válvula de expansión: se optará por usar una válvula de regulación de expansión tipo termostático, tal y como

se explicó por ser la más adecuada para este tipo de proceso de refrigeración, según las recomendaciones

usadas.

Como se desarrolló previamente se tiene una capacidad de 118781 Kcal/h, lo que supone según la conversión

un resultado de 39,28 toneladas de refrigeración. A través de este dato y del tipo de refrigerante a usar, se

accede al catálogo de EMERSONCLIMATE [25] y se busca el tipo de válvula termostática que coincida con

dichas características:

Se escoge una válvula de expansión termostática de puerto balanceado de tipo V y de las cargas termostáticas

recomendadas de SC.

En primer lugar se escoge esta válvula por tener la capacidad adecuada para el equipo. Por otra parte es un tipo

de válvula que funciona de manera adecuada, casi exclusivamente, con el refrigerante R-404A. Además el

término SC representa que la aplicación para la que es adecuada es para refrigeración entre 10oC y -25

oC, lo

cual es más que adecuado para la función a ejercer por la válvula.

Al ser una válvula de tipo V y usar el refrigerante característico del ciclo definido, tiene un rango de capacidad

desde 38 a 70 toneladas, intervalo más que suficiente para la necesidad calculada. Está compuesta por un

cuerpo de bronce fundido, ajustable externamente y conexiones con bridas. Esta válvula tiene un diseño de

doble orificio semi-balanceado. Es muy apropiada para aplicaciones de refrigeración.

Figura37: Válvula tipo V. Fuente: EMERSONCLIMATE

Evaporador: Como ya se comentó, se opta por un evaporador integrado e inundado para cumplir con todos los

requisitos. Su operación es completamente inundada y con un mínimo de caída de presión.

La construcción de este tipo de evaporadores puede ser realizada en varias combinaciones de tuberías a lo

ancho y lo alto de cada haz de tubos.

La construcción de los serpentines se enfoca a que las tuberías estén dispuestas para que un máximo de su

superficie esté expuesta a un relativamente pequeño flujo másico de salmuera.

54

Figura38: Evaporador (serpentines). Fuente: [3]

Selección del número de tubos:

Los evaporadores van montados a lo largo del callejón central, por lo que el número de tubos está limitado por

el espacio disponible. El mismo es de 1,5 m de ancho y 1,265 m de alto, que es el nivel de salmuera, dando así

un área recta de 1,9 m2. De acuerdo a estas dimensiones se seleccionan evaporadores `CAMFRIVENT’de 3

haces de tubos, teniendo cada haz de tubos cinco a lo ancho y 10 a lo alto, es decir que cada evaporador tiene

un total de 150 tubos. Las dimensiones de un evaporador con estas características son de 0,95 metros de ancho

por 1 metro de alto.

Cálculo del largo de los serpentines

Este cálculo se realiza solamente en lo que a la superficie de intercambio de calor se refiere (superficie del

evaporador).

Según [3], la ecuación que define el área de intercambio es la siguiente:

Donde:

- A: superficie del evaporador

- Q: Carga frigorífica de cada equipo 118781 Kcal/h

- Coeficiente global de transferencia de calor 403 Kcal/h m2 oC

- : media logarítmica de las diferencias de temperaturas entre el refrigerante y la salmuera

Con:

Donde:

- : Diferencia de temperaturas entre la salmuera a la entrada del evaporador y la superficie exterior

del tubo: -11,52 oC-(-14,6

oC)=3,08

oC

- : Diferencia de temperaturas entre la salmuera a la salida del evaporador y la superficie exterior

del tubo: -12-(14,6oC)=2,6

oC

Una vez cálculada el área, se obtiene a través del catálogo de CAMFRIVENT que por cada haz de tubos

tendremos:

El largo total del evaporador es de 8,16 metros, y el ancho de 1 metro como ya se definió antes.

55

4.4 Cámara frigorífica

Tras analizar el proceso de fabricación de los bloques de hielo y los equipos que intervienen en éste, se

prodece a desarrollar la instalación de almacenamiento donde se trasladarán las barras previamente a su venta.

4.4.1 Aislamiento de la cámara

Para reducir todas las pérdidas posibles a través de los elementos que componen el almacén se aisla éste de la

forma más adibática posible, consiguiendo así total independencia entre las condiciones exteriores e interiores.

Al tratarse de un almacen de hielo en bloques el Real Decreto 138/2011, de 4 de febrero, por el que se

aprueban el Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas y sus instrucciones técnicas

complementarias, indica que hay que disponer de una barrera de antivapor en el lado caliente del aislante que

debe ser impermeable al paso del agua, ser continua y mantener sus propiedades en el tiempo. Como barrera se

pueden usar láminas de aluminio, acero…

Cálculo del espesor

Según la teoría de la transmisión de calor, la ecuación que define el espesor de la capa aislante es la siguiente:

Donde:

- e: espesor del aislante

- k: conductividad de cada capa

- Te y Ti: temperatura exterior e interior de diseño respectivamente

- q: flujo de calor

Según recomendaciones de diversas productoras y conservadoras de hielo la temperatura ideal para conservar

el hielo en bloque es de -20ºC. Por tanto:

- Temperatura interior y exterior respectivamente de: -20 ºC y 40 ºC

- El flujo de calor máximo recomendado según [9], es de 6 W/m2.

- Usando paneles prefabricados de conductividad térmica 0.022 W/mK

La temperatura exterior de diseño se escoge según la recomendación del Reglamento de seguridad para

instalaciones frigoríficas (R.S.I.F.), donde se diferencian las zonas climáticas de España en tres principales,

perteneciendo la de objeto de estudio a la zona climática C. Todo ello presente en el anexo A-1.

Se obtiene un espesor de 0.22 metros:

En el catálogo de HURRE [26] los últimos valores oscilan entre 175 y 200 mm, por lo que se escoge el

espesor de 200mm por ser el más próximo al calculado.

Las características del panel Espuma rígida de poliuretano HI-F:

56

Espesor 200 mm

Conductividad térmica 0.022 W/mK

Barrera antivapor 0.6 mm de acero galvanizado

Densidad nominal 40 Kg/m3

Clasificación ante el comportamiento al fuego Euroclase B,s2,d0

Precio 97,90 €/m2

Tabla 9: Características del panel Espuma rígida de poliuretano HI-F. Fuente: [26]

Suelo

El suelo de la cámara también debe ser aislado para evitar la transferencia de calor. Para este caso existen dos

alternativas posibles, por un lado usar una cámara de aire y por otro el calentamiento del suelo por distintos

métodos.

Para una cámara frigorífica como la que es objeto de estudio se selecciona la opción de una cámara de aire

bajo la superficie.

Puertas

Las puertas del almacén serán de una sola hoja y con las mismas características de aislamiento térmico del

resto de las paredes, añadiendo unos anclajes y juntas adecuadas que consigan una circulación del aire mínima.

Iluminación

Para la iluminación de la cámara se opta por uno de los productos más avanzados en el sector energético que

presenta características inmejorables para una cámara frigorífica como la que es objeto de estudio: la

iluminación LED.

Este producto tiene un alto rendimiento, genera muy poco calor y consigue un alto rendimiento energético,

siendo especialmente idóneo para una cámara con temperatura de -20ºC.

4.4.2 Cálculo de la carga térmica

Según [9], cuando la temperatura de trabajo de la cámara es inferior a 0ºC, como en el caso de la cámara

objeto de estudio (-20ºC), el tiempo de funcionamiento del equipo de frio es aproximadamente 18 horas

diarias. Teniendo las horas restantes para el desescarche del evaporador.

Para mantener el frio en una cámara frigorífica y todos los bloques de hielo almacenados en nuestro caso, es

necesario extraer el calor inicial así como el que entra durante todos los procesos que suceden en esta.

El calor extraido en términos generales es:

En el calor extraido del hielo se incluye la eliminación del calor sensible, del calor latente de solidificación, y

de las reacciones químicas.

En el calor extraido por otros se incluyen los flujos de calor a través de los cerramientos de la cámara por

transmisión de paredes, suelos y techos, la refrigeración del aire exterior que entra, la ventilación, las cargas

térmicas debidas a los ventiladores, bombas, iluminación eléctrica, personas que manipulan los productos…

Para considerar posibles fallos en el cálculo se aplica en la práctica un factor de seguridad del diez porciento:

57

Por otra parte, el calor generado durante las 24 horas de uso debe extraerse en las 18 horas de funcionamiento

diario del equipo de frio, por lo que la potencia de la maquinaria Pr debe ser superior a la calculada para las 24

horas:

Las partidas correspondientes al son:

- Conservación del producto (Qh1)

Las partidas correspondientes al son:

- Flujo de calor a través de los cerramientos (Qo1)

- Entrada de aire exterior a la cámara (Qo2)

- Calor de los ventiladores del evaporador y otros motores (Qo3)

- Calor liberado por las personas (Qo4)

- Calor liberado por la iluminación (Qo5)

Los datos de partida son:

- Temperatura interior de diseño: -20ºC.

- Humedad relativa interior de diseño: 70%.

- Temperatura exterior de diseño según R.S.I.F.: 40ºC.

- Humedad relativa exterior de diseño: 65%.

- Cantidad entrada material por día: 50000Kg.

- Calor específico del hielo: Calor específico del hielo 3.02 KJ/ (kg·K).

- Como recomendación del reglamento de instalaciones térmicas en edificios (RITE), dependiendo del

tipo de cámara (conservación o congelación), se consideran admisibles los siguientes valores:

q=8 W/m2 en cámaras de conservación

- Número de renovaciones de aire por día. Como se muestra en la siguiente tabla los valores

normalmente usados en función al volumen de la cámara según [9], teniendo en cuenta que se tiene un

volumen aproximado de 960m3 calculado posteriormente en el apartado 5.1, el número es de 1,9.

58

Tabla 10: Número de renovaciones de aire por día. Fuente: [9]

- Se considera la potencia de todos los ventiladores en la sala de 1800W trabajando durante 18 horas,

así como el uso de un transpalet eléctrico para manejar los bloques de potencia 1000W, trabajando

durante un máximo de 4 horas al día.

- La manipulación de los bloques se realizará por una persona en el mismo número de horas que se ua

el transpalet eléctrico, así como ese será el número de horas de iluminación de la sala.

- El calor emitido por una persona según la temperatura de la sala viene definido según [9] en la

siguiente tabla:

Tabla 11: Calor emitido por una persona según la temperatura de la cámara. Fuente: [9]

A -20ºC por tanto es de 390 W.

- Se toma como intensidad lumínica i=12 W/m2, y se tiene en cuenta que la superficie en planta

cálculada posteriormente en el apartado 5.1 es de 275 m2

El cálculo de la carga es el siguiente:

Flujo de calor a través de los cerramientos

59

Donde:

- : Flujo de calor (W)

- : coeficiente global de transmisión de calor de pared o techo, en W/ (m2 .K).

- S: superficie de cada cerramiento en m2.

- : diferencia de temperatura entre el exterior e interior de la cámara, añadiendo la incidencia de los

rayos solares sobre las parédes de la cámara.

Entrada de aire exterior a la cámara

Donde:

- : potencia enfriamiento aire de renovación, en KJ/día

- : número de renovaciones de aire por día.

- V: volumen interior de la cámara, en m3.

- : diferencias de entalpias entre el aire del exterior e interior de la cámara, en KJ/m3 .

- : densidad aire (Kg/m3)

Calor de los ventiladores del evaporador y otros motores

Donde:

- : calor emitido en KJ

- : potencia de cada motor en KW.

- : tiempo de funcionamiento en horas.

- 0,2: factor que considera que un 20% de la potencia del motor se transforma en calor.

Calor liberado por las personas

Donde:

- q: calor emitido por persona (W).

- n: número de personas.

- t: tiempo de permanencia en horas/dia.

Calor liberado por la iluminación

Donde:

- : potencia de iluminación (W).

- t: tiempo de funcionamiento de la iluminación en horas.

60

Conservación del producto a enfriar

Donde:

- : calor específico del bloque de hielo expresado en KJ/ (Kg K).

- m: masa diaria de mercancía introducida en Kg.

- : la temperatura del producto al entrar en la cámara en ºC.

- : la temperatura del producto al final del enfriamiento en ºC.

Resultado final

Siendo esta última la potencia necesaria para la cámara frigorífica.

4.4.3 Equipos

Compresor

El compresor de la cámara frigorífica se encarga de absorber los vapores salientes del fluido refrigerante,

comprimirlos y descargarlos en el condensador.

Para la instalación objeto de estudio los compresores más utilizados son los alternativos y los de tornillo. Los

demás tipos de compresores quedan fuera de las opciones de este proyecto debido a su escasa aplicación,

siendo estos los rotativos y los centrífugos.

Para una potencia media como la de la cámara frigorífica objeto de estudio se tiende a usar un compresor de

tornillo, pues aunque su costo sea mayor se ve compensado por su alto rendimiento energético.

Para la selección del compresor de tornillo a simple etapa se hace uso del catálogo de la casa alemana Blitzer

[27], concretamente un software diseñado por la compañía que facilita la selección del compresor

introduciendo los datos de la máquina y del ciclo.

Introduciendo los datos del fluido frigorífico, la potencia frigorífica averiguada, las temperaturas de

evaporación y condensación… el programa devuelve que el compresor más adecuado es el OSN5361-K

cuyas características técnicas principales son las siguientes:

Compresor OSN5361-K

Escalones de capacidad 100%

Potencia frigorífica 49,7 kW

Potencia frigorífica * 51,5 kW

Potencia en el evap. 49,7 kW

Potencia en el eje 37,8 kW

Capacidad del condensador 81,2 kW

COP/EER 1,31

COP/EER * 1,33

Caudal másico BP 1230 kg/h

Caudal másico AP 1991 kg/h

Modo de funcionamiento Economizador

Temp. del líquido (se) 11,09 °C

61

Caudal másico ECO 761 kg/h

Potencia subenfriador 20,9 kW

Temp. Saturada ECO 1,09 °C

Presión ECO 6,26 bar(a)

Caudal aceite 1,14 m³/h

Métodos de enfriamiento Externo

Salida enfriador aceite 69,2 °C

Potencia enfriador aceite 6,34 kW

Motor necesario 45 kW

Temp. Gas de descarga no enfriado 87,4 °C

Evaporador

Como ya se explicó a la hora de elegir uno en la instalación de fabriación, existen diversos tipos que no se

desarrollarán de nuevo.

Se selecciona un evaporador de circulación forzada de aire y con un sistema de desescarche eléctrico, pues

aunque tenga más probabilidad de fuga que el inundado, su instalación es mucho menos costosa y ofrece una

mayor rentabilidad para la instalación objeto de estudio. Con el fin de mejorar la circulación del frio en la

cámara, de forma que se obtenga una temperatura uniforme en toda la cámara, se pondrán dos evaporadores.

Para seleccionar el evaporador más indicado se hace uso del catálogo Kobol [28], así determinándose a partir

de los siguientes datos:

Tipo de evaporador Dry-ex

Fluido frigorífico R-404a

Potencia frigorífica 25 KW

Temperatura de evaporación -25 ºC

Temperatura entrada aire -20 ºC

Humedad relativa del aire de entrada 70%

Sistema de desescarche Eléctrico

Tabla 12: Datos de selección del evaporador.

Dentro de la gran variedad de evaporadores ofrecidos por la marca Kobol, se profundiza la búsqueda en la

serie ECR Y ECC, los cuales son adecuados para la aplicación objeto de estudio y funcionan con un mayor

rendimiento con el refrigerante R-404a.

Según los datos anteriores, el evaporador más acorde a las necesidades de la cámara objeto de estudio es el

ECC-570, ya que el anterior no alcanza la capacidad requerida. Sus características principales son las

siguientes:

62

Nombre ECC-570

Capacidad 33078 W

Superficie 287,40 m2

Caudal de aire 52000 m3/h

Peso 443 kg

Paso de aleta 7 mm

Desescarche Eléctrico

Tabla 13: Datos del evaporador seleccionado.

En cuanto a las dimensiones:

- A: 4640 mm

- B: 4240 mm

- C: 580 mm

- D: 540 mm

- E: 1,280

- Ø: 630 mm

Figura 39: Dimensiones del evaporador ECC-570. Fuente: [28]

Condensador

El condensador pasa por tres etapas principales, enfriamiento de los gases liberados hasta la condensación,

cesión del calor latente de condensación y enfriamiento del líquido hasta la temperatura deseada.

Como ya se desarrolló anteriormente, los principales condensadores se diferencian entre refrigerados por agua

o por aire. En la instalación objeto de estudio se escoge refrigeración por aire por sus ventajas para la

aplicación que se requiere:

- La eficiencia del condensador no depende del grado de humedad del aire, lo cual es importante en una

sala de conservación de hielo en bloque.

63

- Su mantenimiento es fácil y poco costoso.

- No consume agua, siendo importante para reducir el coste de éste en una instalación como la de objeto

de estudio.

Se procede a la búsqueda del condensador en el catálogo Günter [29], concretamente a través de otro software

que facilita el condensador más adecuado según los datos siguientes:

Tipo de condensador Refrigerado por aire

Fluido frigorífico R-404a

Potencia de condensación 81,2 KW

Temperatura de condensación 52 ºC

Temperatura entrada del aire 40 ºC

Humedad relatia entrada de aire 65%

Tabla14: Datos de selección del condensador.

Introduciendo todos los datos en el software facilitado por Günter se concluye que el condensador más

adecuado para las necesidades de la cámara objeto de estudio es el siguiente:

Figura 40: Características técnicas del condensador GCHC RD.Fuente: [29]

En cuanto a dus dimensiones y precio son los siguientes:

64

Figura 41: Dimensiones del condensador GCHC RD.Fuente: [29]

Válvulas de expansión y regulación

Las válvulas de expansión sirven para las siguientes finalidades:

- En el paso del fluido de alta a a baja presión en el evaporador la válvula produce la expansión de este.

- Mantiene una alta y baja presión en los extremos de la propia válvula.

- Se encarga de regular la capacidad del fluido refrigerante que entra en el evaporador.

Entre las más utilizadas se encuentran válvulas de expansión termostática, tubos capilares, válvulas manuales y

válvulas de expansión de flotador. Se usarán válvulas de expansión termostática por ser las más adecuadas

para la finalidad de la cámara objeto de estudio, ya que las manuales no son de mucha aplicación industrial.

Los tubos capilares se usan en pequeñas instalaciones con poca variación de carga y las de expansión de

flotador son adecuadas para evaporadores inundados.

En cuanto a las válvulas de regulación se encargan de que el sistema completo funcione correctamente. Los

diferentes tipos son:

- Válvula reguladora de presión de aspiración: limita la presión de aspiración a un valor determinado

para que no se produzca una sobrecarga en el motor. Se instala en la línea de aspiración entre el

evaporador y el compresor.

- Válvula de cierre manual: aíslan partes del sistema para dar servicios o para reparaciones. Se instalan

en partes como conexiones del compresor o en entradas y salidas de filtros.

- Válvula de retención: obliga al fluido refrigerante a circular en una sola dirección. Es importante en la

descarga del compresor al separador de aceite en estado de reposo para que ningún fluido vuelva al

compresor.

- Válvula de descarga: evita que se produzcan sobrepresiones en puntos críticos, abriéndose cuando

pasen del límite establecido.

65

5 LOCALIZACIÓN Y EMPLAZAMIENTO

Tras haber definido la tecnología que se ha de usar en la fábrica, se pasa a decidir la localización de ésta, así

como una posterior distribución en planta que configure un correcto emplazamiento dentro de la misma.

Para ello se comenzará aproximando las dimensiones totales de la fábrica para posteriormente escoger la mejor

ubicación posible.

5.1 Aproximación de las dimensiones generales de la planta

En este apartado se realizará una aproximación de todos los espacios físicos que necesite la planta, para a

través de estos tener un orden de magnitud de la superficie aproximada que requiera la fábrica. Con dicha

superficie y varios parámetros restrictivos, se escogerá finalmente una localización.

Lo primero será definir todas las necesidades que se tengan, para posteriormente ir desarrollando una a una. En

términos generales se necesitará espacio físico para el tanque de salmuera, la zona de almacenamiento, las

oficinas, la zona de aparcamiento tanto para trabajadores como para los camiones (zonas de carga), y por

último todos los equipos no integrados en el proceso de fabricación.

Tanque de salmuera: como ya se desarrolló previamente, la longitud es de 20 metros, el ancho de 7,2

metros y la altura de 1,5 metros. Sin embargo al calcular la capacidad frigorífica de cada ciclo se optó

por hacer una división de equipos en dos, en vez de uno, para que la producción fuese más adaptable a

la demanda diaria. Es por ello que la longitud total se reduce a la mitad, ya que se opta por una

producción en cada tanque de 25 toneladas diarias.

Por tanto, se obtiene una longitud de 10 metros, respetando el ancho y alto, al depender del número de

moldes en cada hilera y de su altura y distancia de seguridad respectivamente. Con todo ello resulta

una superficie de 72 m2 por tanque.

El siguiente paso será decidir la situación en la que se dispondrán los dos tanques, ya sea en paralelo

para asegurar una producción más eficaz a la hora de extraerlos, o a continuación uno de otro

En cualquier caso, se puede suponer que entre los dos se requiere una superficie de 144 m2, y se añade

un supuesto pasillo entre ambos de tres metros de ancho y diez de largo, resultando una superficie

total de 174 m2, Sin embargo esto depende de la disposición de los tanques, aunque asumiremos esta

primera hipótesis como aproximación.

Zona de llenado de los moldes: esta zona estará compuesta por unas doce tuberías para llenar una

hilera entera, con su correspondiente chasis inclinado para posicionar los moldes y una rejilla de

desagüe en el suelo para drenar toda el agua que se caiga en el proceso. En total se puede suponer un

espacio de 7x3 m (21 m2).

Tanque de agua a temperatura ambiente: para dimensionar el tanque de desmoldeo, lo primero que se

debe plantear es que se harán dos extracciones a la vez para facilitar el proceso, por lo que habrá que

poner dos tanques de este estilo. Si cada uno tiene que tener la capacidad para abarcar una hilera de

doce moldes, tendrá que tener unas dimensiones de 7,5x1 m (7,5 m2).

Zona de almacenamiento: para diseñar el almacén se supone la situación de mayor producción diaria,

para establecer la mayor cantidad de producto almacenado.

Como ya se especificó según la recomendación de la FAO, se debe suponer una capacidad de

66

almacenamiento de 4 ó 5 veces la producción diaria, para períodos en los que se produzcan

interrupciones en la fabricación poder atender la demanda.

Si se almacena alrededor de cuatro veces la producción diaria de 50 toneladas, se necesita espacio

para 200 toneladas aproximadamente. El almacenamiento permitirá que los equipos funcionen 24

horas, sirviendo como reserva para averías o fallos del sistema.

No existe ningún patrón para establecer las dimensiones de la zona de almacenamiento del hielo en

bloque, pues éste dependerá de la forma en que se almacene el hielo, aunque según [4], las

necesidades de almacenamiento para los diferentes tipos de hielo disponibles se muestran en el

siguiente gráfico, donde el espacio de almacenamiento solo muestra la necesidad del producto:

Figura 42: Relación tipo de hielo y espacio de almacenamiento. Fuente: [4].

Como se observa en el gráfico, en la fabricación de hielo en bloque se aconseja usar 1.4 m3 de espacio

de almacenamiento por cada tonelada almacenada. Teniendo en cuenta que se ha establecido

almacenar 200 toneladas para tener recursos futuros en caso de interrupción, se necesitarán

aproximadamente 280 m3.

Si los bloques se almacenan verticalmente, teniendo en cuenta que la altura del bloque es de 1.5

metros, se puede establecer una necesidad de espacio de 186 m2.

Realizando el cálculo por otro método, se supone que se sitúan los bloques apoyados por su base

mayor, y juntos entre ellos de forma que sus paredes estén contiguas. Por ello necesitando un almacén

para 200 toneladas, y teniendo en cuenta que el bloque de agua acabado es de 50 Kg, se tiene un total

de 4000 bloques a almacenar. Suponiendo que se sitúan del lado de la base menor, se tiene 4000 veces

la superficie de la base, siendo esta de 0.360x0.190 m, es decir de 0.0684 m2, obteniendo un total de

superficie de almacenamiento de 273,6 m2. Con ello vemos que se amplía la superficie requerida.

67

Figura 43: Almacenamiento de bloques en su posición vertical. Fuente: [30]

El posicionamiento vertical deriva de la imposibilidad de situarlos en horizontal, unos sobre otros,

pues el peso del conjunto de bloques apoyados sobre el que se encuentra más abajo lo rompería pues

el espesor de éste no es de gran magnitud. Suponiendo apilar cuatro sobre un quinto, se hablaría de

una carga de 200 Kg sobre un espesor de 0.190 mm, cuyo resultado sería la rotura inmediata de este.

Oficinas: suponiendo que se tenga un despacho para el gerente, el administrativo y el agente

comercial, se debe dimensionar cada uno de ellos para finalmente ver las necesidades de espacio que

este ámbito requiere.

Para obtener una aproximación de las dimensiones se tendrá en cuenta una medida de los despachos

de alrededor de 3x4 m2, de los baños para todo el personal de 6x4 m

2, un despacho de reuniones de

3x5 m2, una zona para la recepción de 6x6, y un pasillo central de 1.5x10, obteniendo un total de

espacio de 150 m2, en lo cual se han añadido dos despachos más para una posible ampliación.

Aparcamientos: esta zona se restringirá exclusivamente a los trabajadores de la fábrica, y no para la

zona de carga y descarga de camiones, por lo que se necesitará espacio para el gerente, administrativo,

agente comercial, personal de recepción, y operarios. Por tanto en total se necesitarán alrededor de

entre 15-20 plazas, suponiendo que no hay espacio para aparcar en el exterior de la parcela+, dejando

un buen margen de zonas libres para posibles clientes, ampliaciones de la fábrica…

En cuanto a las dimensiones de una plaza de aparcamiento, según el Boletín Oficial de la Junta de

Andalucía (B.O.J.A.), las dimensiones y número mínimo plazas de parking para una zona de ámbito

industrial como la nuestra son de una plaza por cada 100 m2 edificables con dimensiones mínimas de

2,20x4,50 m2, por lo que se asumen unas dimensiones finales de 2,50x5 m

2, previendo una plaza por

cada cincuenta para usuarios minusválidos de tamaño mínimo de 3,60x5,00 m2.

Por tanto al prever una necesidad de 20 plazas, y teniendo en cuenta que se necesita una más para

minusválidos, se tienen unas dimensiones de 12.5 m2 por veinte plazas más 18 m

2 por una, lo que hace

un total de 268 m2, resultando finalmente una necesidad de alrededor de 275 m

2 teniendo en cuenta las

líneas de separación de las plazas de aparcamiento.

Zona de carga: la zona de carga se intentará situar lo más cercana posible a la zona de

almacenamiento, de forma que los bloques de hielo tenga un tránsito directo y sencillo desde el

almacén hasta los camiones, disminuyendo así la dificultas para transportarlos entre ambas zonas,

exponiendo menos los bloques a las condiciones ambientales y reduciendo el tiempo de carga, lo que

finalmente supone una mejora económica.

Para poder dimensionar esta zona, lo primero que se debe saber es el número de camiones que se

usarán, las dimensiones de sus plazas, y la zona necesaria para que maniobren. De forma que

sumándolo todo se obtenga una superficie aproximada.

Para escoger un número de camiones, el primer paso será definir una situación de demanda máxima

donde se tengan que repartir las cincuenta toneladas diarias de producción, de forma que si se opta por

68

usar camiones de 6.6 toneladas, se puede tener una flota de 8 camiones, y por tanto alrededor de

cuatro por cada provincia a distribuir.

Si se tiene en cuenta que cada camión tiene unas dimensiones de 6.3 metros de largo por 2,6 metros

de ancho, las dimensiones de sus plazas de aparcamiento serán de alrededor de 3.5x8 m. Pero no sólo

se puede quedar aquí el estudio, ya que la trazabilidad de giro de los camiones afecta al espacio que

hay que dimensionar para que puedan salir de la zona de carga. Por ello se tiene en cuenta que el radio

de giro de un camión no articulado como el seleccionado debe ser de alrededor del 70% de su

dimensión longitudinal, por lo que se añade en la dirección de salida de los camiones otra vez casi la

totalidad de su dimensión para que puedan efectuar la maniobra de salida de forma adecuada y sin

entorpecer a otros camiones.

Suponiendo la hipótesis más crítica donde todos los camiones se encuentran en la zona de carga, se

concluye que en la dirección transversal de los camiones, se deja para el aparcamiento un total de 28

metros, y en la dirección longitudinal 8 metros de parking más 8 de trazabilidad de giro, resultando un

total de 16 metros. Las dimensiones finales por tanto serían de 28x16 m2, es decir de 448 m

2 que se

pueden redondear a 450 m2 para tener en cuenta las líneas de separación entre camiones, y otras

distancias de pequeña magnitud no tenidas en cuenta en la aproximación.

Una vez aproximadas todas las necesidades de superficie necesarias, se suman para obtener el espacio

requerido:

Se ha obtenido un espacio total de 1358,6 m2. Aproximando las necesidades de espacio a un intervalo entre

1800 y 2200 m2, para así abarcar todos los espacios no tenidos en cuenta en el cálculo tales como pasillos de

circulación de los camiones, pasillos internos en la nave entre el tanque y los demás equipos…

5.2 Selección final de la parcela

La selección de la parcela donde situar la fábrica de hielo en bloque depende de varios factores a tener en

cuenta. El primero de ellos es el estudio de oferta y demanda que se realizó previamente en el apartado dos. El

segundo es la aproximación de la superficie que se necesitará para poder instalar la fábrica. El tercero es el

precio del suelo entre las diferentes zonas de estudio. En cuarto lugar se encuentran los servicios disponibles

en los alrededores. Y por último, de todas las opciones que se barajen se tiene en cuenta el transporte, de forma

que se consiga encontrar el sitio más adecuado para reducir todos los costes que este ámbito supone.

5.2.1 Predefinición de los factores

Factor Oferta y demanda

En relación con el estudio de oferta y demanda se obtuvieron dos resultados. En cuanto a la demanda de hielo

en bloque se mostró que en Cádiz existía un total del doble de la demanda que en Huelva. En el estudio de la

competencia se concluyó que en Huelva existía menos competencia que en Cádiz. A pesar de todo esto, el

factor del doble de demanda en Cádiz, es mucho más influyente que la mayor competencia en esta ciudad. Es

por tanto que se tiende a acercarse más a la provincia de Cádiz, diferenciando como los puertos pesqueros de

más interés los de esta ciudad.

Se adjunta a continuación el listado de puertos de Cádiz y Huelva con sus respectivas demandas anuales:

Puerto Demanda anual (toneladas)

Ayamonte 252904,81

Huelva 157079,92

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Puerto Demanda anual (toneladas)

Isla Cristina 1020954,22

Punta Umbría 1064969,5

Barbate 636009,17

Cádiz 1567646,3

Algeciras 229319,02

Chipiona 62758,27

Conil de la frontera 144302,91

La Atunara 330915,1

Rota 47509,62

Santa María 622527,6

Tarifa 94627,1

Bonanza 411441,41

Tabla 15: Demandas de los puertos de Cádiz y Huelva.

Las demandas anuales se adjuntan para su posterior uso en el factor transporte como factores de ponderación

de la localización de la fábrica de hielo en bloque.

Factor espacio

En cuanto a la definición del espacio necesario para la fábrica de hielo de bloque, se obtuvo una necesidad de

entre 1200 y 1500 m2, con lo que se intentará buscar una parcela de estas dimensiones o mayores.

Factor precio

El factor precio puede ser muy determinante para diferenciar entre las zonas donde el terreno es más caro o

menos, de forma que siempre se tienda a minimizar los costes escogiendo las zonas donde el precio sea menor.

Es por ello que se realiza la siguiente búsqueda en las zonas de estudio, para adjuntar dónde se presentan los

mayores y menores precios, siendo las zonas de interés Sevilla, Cádiz y Huelva.

Se escoge primero si comprar o alquilar el terreno. Existen ventajas y desventajas en ambos casos, aunque hay

que tener en cuenta que comprar el terreno tiene siempre atributos únicos:

- Control de la construcción: en el caso de una posible futura ampliación el propietario es el que decide

plenamente la orientación de la reforma.

- Bajo coste: a largo plazo la compra de un terreno es casi siempre más barata que el alquiler de un

terreno construido.

- Estabilidad: incluso la compra de terrenos vacíos se considera entre los inversores una de las formas

más estables de inversión, ya que ofrece un activo físico.

- Potencial de ingresos: mientras se está manteniendo, la parcela puede ser arrendada para su

explotación, suponiendo en el peor de los casos una fuente de ingresos futuros.

Por todo ello se escoge comprar el terreno.

Según el último estudio acerca de la evolución del precio medio del metro cuadrado de zona urbana de uso

industrial en Andalucía, realizado por EUROVAL, una sociedad de tasación y valoración española

70

especializada en tasación inmobiliaria y en la valoración de bienes, activos, derechos y empresas, la tabla de

resultados es la siguiente:

Figura 44: Precios del suelo urbano de uso industrial en Andalucía. Fuente: [8]

Tal y como se observa en la tabla, de mayor a menor precio del metro cuadrado de zona urbana de uso

industrial se encuentran Cádiz, Sevilla y Huelva.

Es por tanto que en primera instancia se podría definir Huelva como la zona más adecuada para situar la

fábrica en referencia a este factor. A pesar de ello, el factor demanda supone un mayor peso en la toma de

decisión que este, al ser más influyente que dicha variación del precio entre Huelva y Cádiz.

Por todo esto y teniendo en cuenta que el precio de Sevilla es inferior al de Cádiz, se decide buscar una

localización en un punto intermedio entre Sevilla y Cádiz, tendiendo a escoger una zona cuyos precios se rijan

por la provincia de Sevilla, para así disminuir el costo de inversión de la parcela.

Factor Servicios

Se procede a facilitar una lista con los servicios presentes en las diferentes zonas de análisis, de forma que se

consiga llegar a una conclusión acertada para optimizar el suministro de dichos servicios en función de

diferentes aspectos. Como recursos principales, se analizarán el agua y la electricidad. Se adopta el análisis de

las capitales de las provincias, para posteriormente analizar la seleccionada.

- Agua: este factor es el más importante para una correcta localización de la fábrica por diversos

motivos. En primer lugar, el suministro correcto de agua es un aspecto clave para el funcionamiento

continuo de la fábrica. En segundo lugar, es necesario el suministro de agua potable para cumplir con

las normativas de calidad, de forma que no sea necesaria una instalación de tratamiento de aguas que

incremente el costo de inversión inicial.

Comenzando por Sevilla, se decide centrarse en los resultados emitidos por la principal empresa de

suministro de agua potable, denominada EMASESA. En lo referente a la calidad, se alcanzan uno de

los mayores grados de ésta en Andalucía, gracias a sus instalaciones y procesos de tratamiento, pero

sobre todo gracias a sus laboratorios acreditados para el análisis de agua según la norma UNE-EN

ISO-17025. Desde su captación para abastecimiento hasta su devolución una vez usada y depurada,

se realizan controles de calidad.

EMASESA gestiona el abastecimiento de la capital hispalense y el de las poblaciones de Camas, Dos

Hermanas, Alcalá de Guadaíra, Mairena de Alcor, San Juan de Aznalfarache, Coria del Río, La

Puebla del Río, Alcalá del Río, La Rinconada, El Garrobo y desde el 1 de abril de 2011 El Ronquillo.

Funciona en un flujo continuo día a día, y sin problemas de abastecimiento.

Continuando por Cádiz, ARCGISA es actualmente la principal empresa de prestación de servicios de

agua del Campo de Gibraltar y de la Provincia de Cádiz, y una de las primeras empresas públicas de

estas características en Andalucía. En cuanto a la calidad de sus aguas es bastante buena, aunque no

tanto como la facilitada por EMASESA, ya que la empresa ARCGISA realiza los tratamientos

básicos del agua como tratamiento mínimo y desinfección.

ARCGISA distribuye agua potable en alta a las poblaciones e industrias a través de conducciones de

gran diámetro, existiendo doble ramal a este y oeste de la Bahía, con una longitud total de

aproximadamente 40 kilómetros de conducciones de este tipo.

https://es.wikipedia.org/wiki/El_Ronquillo

71

Por último se estudia la situación del agua en Huelva, donde la Empresa Municipal de Aguas de

Huelva (EMAHSA) es la principal suministradora de agua potable a toda la provincia. La calidad del

agua tampoco es tan buena como la de Sevilla, pero cuenta con un gran tratamiento que contiene

desde una desinfección y esterilización para eliminar enfermedades, hasta tratamientos de

ozonización y neutralización si la calidad lo requiere.

En su distribución, la red arterial está compuesta por ramales de mayor diámetro y tiene una longitud

de 27,32 Km. Conecta los depósitos de almacenamiento con la red de distribución, y cuenta con dos

estaciones de bombeo para mejorar la presión en un 30% de la ciudad. Llega hasta el límite de San

Juan del Puerto, y al Puerto exterior, en el término municipal de Palos de la Frontera

Se han definido las características principales de abastecimiento de agua potable de las tres provincias

de estudio, y como resultado se concluye que el mejor abastecimiento en cuanto a calidad y cantidad

se produce en Sevilla.

Por otra parte se analiza el precio en cada provincia para delimitar aún más las zonas de localización

de la fábrica. Según un estudio realizado sobre las tarifas del suministro de agua potable en España

por La federación de asociaciones de consumidores FACUA, definiendo un consumo de 10 metros

cúbicos mensuales y un calibre de contador de 13 mm, Cádiz ronda los precios más altos, seguida por

Huelva y Sevilla. El resultado del estudio se adjunta a continuación:

Figura 45: Consumo de Agua en España. Fuente: [31]

Se determina por tanto, con todo lo mencionado anteriormente, que la zona más adecuada para un correcto

suministro de agua, una mejor calidad de esta, y un menor costo a pagar es Sevilla.

- Electricidad: el recurso de la electricidad no está tan limitado como el del agua, por lo que el análisis

que se realiza sobre éste en las diferentes provincias de estudio, no se centrará tanto en el

abastecimiento y calidad como el anterior, sino en el costo que este tiene.

En lo referente a suministro, Endesa es la empresa encargada de distribuir este servicio por toda

Andalucía, mediante una gran red eléctrica distribuida por todas las provincias mediante conductores,

apoyos y subestaciones. Es por ello que no se encuentran diferencias en dicho aspecto entre las tres

provincias de estudio.

En cuanto al precio por provincia se puede decir que hay establecido un valor fijo por kWh, que

oscila dependiendo del mes en el que nos encontremos, pero que no fluctúa entre las tres provincias a

estudiar.

Por todo ello la electricidad no será un parámetro restrictivo para la selección de la localización.

Factor transporte

Se ha de establecer una media geométrica ponderada para obtener el punto donde más interesa situar la fábrica,

de forma que los costos de transporte se minimicen al situarla en un punto intermedio entre todas las zonas a

72

distribuir.

Antes de calcular el punto medio, se deben establecer los puntos de venta que más interesan para poder

generar una referencia sobre la que obtener dicho punto óptimo de localización. Es por ello que se genera una

tabla con los factores estudiados anteriormente para establecer donde se encontraría la mejor zona para situar

la fábrica.

FACTORES SEVILLA HUELVA CÁDIZ

OFERTA Y

DEMANDA

X

ESPACIO X X X

PRECIO X X

SERVICIOS X

Tabla 16: Factores de selección de la localización.

Como se puede observar en la tabla, Sevilla es la provincia donde más factores influyen positivamente para

localizar la fábrica de hielo en bloque. Por otra parte, Huelva y Cádiz empatan en suma de factores que

intervienen, sin embargo la única diferencia entre estas provincias es que en Huelva se encuentra un precio

menor del suelo urbano, así como en Cádiz la demanda es cerca del doble que en Huelva.

Se concluye finalmente que la localización de la fábrica se restringirá a un perímetro que englobe a la

provincia de Sevilla, ponderando la media hacia una mejor distribución del transporte a la provincia de Cádiz,

aunque teniendo también en cuenta a Huelva al no tender a situar la fábrica en las cercanías de Cádiz. Con

todo esto se consigue un mejor precio del suelo, se asegura la prestación correcta de los servicios, el enfoque

adecuado hacia la zona de mayor demanda, y la mayor optimización posible en la distribución del hielo.

Se adjunta a continuación la lista de todos los puntos de venta en Cádiz y Huelva, con sus respectivas

coordenadas UTM y su demanda anual. Se cálcula el centro geométrico óptimo como si se tratase del cálculo

de un centro de masas donde las demandas representan los pesos de cada zona de venta y las coordenadas

UTM su posición.

ZONA DE VENTA COORDENADAS UTM Demanda anual (toneladas)

Ayamonte (109498, 4128054.9) 252904,81

Huelva (149017.430, 4131107.199) 157079,92

Isla Cristina (118293, 4125796) 1020954,22

Punta Umbría (148234, 4122542.3) 1064969,5

Barbate (238052, 4008650.5) 636009,17

Cádiz (257027, 4002178.8) 1567646,3

Algeciras (279163, 4000943.7) 229319,02

Chipiona (193386, 4070855.1) 62758,27

Conil de la Frontera (222652, 4019093.4) 144302,91

73

ZONA DE VENTA COORDENADAS UTM Demanda anual (toneladas)

La Atunara (289904.5, 4004009,1) 330915,1

Rota (194743, 4067102.2) 47509,62

Santa María (210753, 4055435.2) 622527,6

Tarifa (265169, 3988539.5) 94627,1

Bonanza (202577, 4077938.2) 411441,41

Tabla 17: Coordenas UTM y demandas de las zonas de venta.

Para calcular el centro geométrico, se usa la siguiente fórmula:

201292.174, 4059951.95)

Donde:

- ; demanda del puerto i

- : coordenadas UTM del puerto i

El centro gemétrico que se obtiene está situado en el mar, concretamente en el golfo de Cádiz, por lo que no es

una solución válida.

Para encontrar una solución, se escogerá una localización en la provincia de Sevilla, al reuinir la mayor

cantidad de ventajas en los factores previmente definidos, y concretamente en uno de los pueblos que pasan

por la carretera de Sevilla a Cádiz (ya que en esta provincia se ha estimado que tendrá el doble de demanda

que Huelva), para asegurar que la fábrica se encuentre en una zona de fácil acceso a la carretera.

Todo lo anterior va enfocado a tener en cuenta la geometría real de la ciudad de Sevilla, ya que la distribución

de las salidas hacia Cádiz y Huelva se encuentra en zonas opuestas de la ciudad, de forma que se debe asegurar

que los camiones de transporte salgan directamente desde la fábrica a la carretera hacia Cádiz, pues al existir el

doble de demanda en esta provincia es interesante que la tenga más cerca por la necesidad de distribuir el

doble de veces que en Huelva. Además al encontrarse dichas salidas en ambos extremos de Sevilla, siempre

que se quiera ir a una provincia u otra es necesario cruzar la ciudad, por lo que al hacer frente a esta situación

es preferible que sólo haya que hacerlo cuando se quiera distribuir a Huelva, por su menor demanda que

Cádiz, asegurando por tanto un acceso directo a la carretera hacia Cádiz.

El listado de los pueblos que quedan dentro de la pro de la carretera de Sevilla a Cádiz son:

- Dos Hermanas

- Las Cabezas de San Juan

- Los Palacios y Villafranca

- El Cuervo

5.2.2 Definición de la parcela

Entre todos los pueblos que se han definido dentro del radio óptimo, se opta por descartar inicialmente los de

Cádiz, cumpliendo así con los precios más bajos del terreno, así como con la prestación de mejores servicios.

En relación a los pueblos de Sevilla, se opta por establecer la localización en una zona alrededor o cercana a

Los Palacios y Villafranca, ya que en relación a los demás pueblos es el que se encuentra en una zona

geométrica que se acerca adecuadamente a Sevilla, está cerca de Cádiz, y tiene un tiempo razonable hasta

Huelva.

Dicho pueblo se encuentra a una distancia de 32 Km de Sevilla, con la cual se consigue no alejarse de Huelva

74

en gran medida, y cumplir con una distancia a la provincia de Cádiz más que razonable cumpliendo con el

doble de la demanda en ésta.

Dentro de este pueblo, se opta por situar la parcela en el polígono industrial `EL MURO´, el cual cuenta con

las siguientes características:

Municipio: Palacios y Villafranca

Estado: Finalizado

Titularidad: Pública

Mapa del polígono:

Figura 46: Representación del Polígono Industrial “El muro”. Fuente: [32]

La calle paralela a la calle desarrollo es la calle Industria. Entre estas dos calles se puede ver el terreno

seleccionado con una letra T en el mapa del polígono.

Datos de la sociedad gestora:

- Nombre: IDELPA, S.L.

- Dirección Postal: C/ Santiago Heras, 141720 Los Palacios y Villafranca ,Sevilla

Infraestructuras básicas: - Red de alumbrado público: Sí

- Sistema de depuradoras: Sí

- Red de agua potable: Sí

- Viales y accesos: Sí

- Red de hidrantes contra incendios: Sí

- Red de alcantarillados: Sí

- Otras Infraestructuras: No

Infraestructuras de comunicaciones:

- Red de telefonía: Sí

- Red de servicios de telecomunicaciones: Sí

- Otros: Conexión a Internet ADS

Servicios: - Recogida de basura: Sí

- Supermercado: No

- Correos: Sí

- Gasolinera: Sí

- Vigilancia: Sí

- Cafetería: Sí

T

75

- Centro de empresas: Sí

- Entidades financieras: No

- Transporte público: No

- Aparcamientos: Sí

- Asistencia sanitaria: No

- Otros servicios:

- No

Se ha escogido la siguiente parcela, situada en parte de los terrenos libres de las parcelas contiguas a la

calle Desarrollo, es decir en la última parte del polígono en forma de trapecio.

Figura 47: Planta de las tres parcelas del terreno.Fuente: Google Maps

El terreno total está dividido en tres parcelas, las cuales se venden cada una de manera independiente. La

primera de ellas, la que está pegada a la Avenida Siglo XXI, es una parcela de 2816 m2, mientras que las dos

restantes, hacia la izquierda del terreno, son respectivamente de 3000 m2 y 3204 m

2. Se decide optar por la de

1964 m2 por su proximidad hacia la avenida, ventaja para la salida de los camiones, además de representar las

dimensiones más adecuadas entre las tres parcelas, de acuerdo con la suposición de necesidad de espacio que

se realizó, ampliando dicho valor por todos los posibles espacios no contados en el cálculo, los cuales se

desmostrará posteriormente que existen.

77

6 LAY-OUT

Una vez se ha seleccionado la parcela, se pasa a distribuir en planta la totalidad de los elementos, máquinas…

que forman parte del proceso de fabricación y distribución de los bloques de hielo.

El listado de elementos que intervienen en la parcela son los siguientes:

Tanque de salmuera

Zona de llenado de los moldes

Tanque de agua a temperatura ambiente

Zona de almacenamiento

Oficinas ( donde se incluyen vestuarios y zona de descanso)

Aparcamientos

Zona de carga

Para cada una de las necesidades se especificará en términos generales de qué se trata y el desglose de

elementos que intervienen en esta:

Mano de obra necesaria: personal que hace falta en la fábrica para que pueda funcionar

adecuadamente, ejerciendo cada uno su labor de forma independiente o conjunta, y con la mayor

eficacia posible.

- Operadores: son los encargados de realizar todas las tareas manuales que se requieran

durante el proceso de fabricación, carga y descarga del hielo. Se necesitarán alrededor de

cinco personas por turno, según [2], generando tres turnos al día para cubrir la totalidad de

las horas de forma que haya una producción continua.

- Personal de mantenimiento: se encarga de revisar y arreglar los defectos o irregularidades

que se encuentren en el proceso de fabricación, de forma que se consiga una producción

continua sin interrupciones. Solo se hará uso de una persona de mantenimiento al tratarse de

una fábrica de pequeñas dimensiones.

- Gerente: encargado de la dirección de la fábrica. Un solo gerente con competencias para

dirigir al resto del personal.

- Administrativo: se encarga de los principales trámites y operaciones económicas que

conciernan a la empresa.

- Conductores de camiones: transportan los bloques a sus correspondientes destinos.

Posteriormente se aclarará cuántos se necesitan en función del volumen de transportes

definido.

- Agente comercial: su principal misión es la negociación de la venta diaria a los clientes

habituales, y ampliar nuevos horizontes de empresas que puedan requerir el producto. Por

otra parte tendrá alguna competencia administrativa para cubrir su puesto en su totalidad.

- Recepcionista: para atender cualquier tipo de visita o llamada.

Área de equipos-fabricación: engloba a todos los equipos necesarios para el desarrollo de la

fabricación de las barras de hielo.

78

Unidad de compresión: equipo para forzar la refrigeración a través de un fluido que absorbe el

calor. Una sola unidad.

Equipos de alta presión: se usan en el proceso de refrigeración.

Dos condensadores

Dos bombas de enfriamiento del condensador

Un aparato receptor

Un separador de aceite

Un contenedor de aceite

Dos torres de enfriamiento

Equipo de fabricación del hielo: en su conjunto son los directamente encargados de producir el

hielo.

Dos tanques de salmuera

Un evaporador de salmuera

Un agitador de salmuera

Tantos sets para la producción de hielo y cubiertas de madera como se

necesiten para cubrir la producción diaria

Dos tanques de descongelado

Un tanque de llenado

Una bomba de llenado

Un acumulador, dos separadores líquidos

Dos grúas elevadora

Equipos diversos: engloban al resto de elementos necesarios para el continuo funcionamiento

del proceso de fabricación, ya sea en control, asilamiento…

Material de aislamiento

Refrigerantes

Cloruro de Calcio

Tuberías, accesorios…

Válvulas de control

Interruptor eléctrico

Panel de control

Equipo de limpieza del hielo:

Un soplador de aire

Una bomba de aspiración

Un receptor de aire

Alrededor de 300 tubos de goteado

Área de almacenamiento: ésta área engloba todo lo necesario para almacenar las cantidades

producidas de hielo que no se destinan a una venta directa. Tendrá espacio para almacenar alrededor

de tres o cuatro veces la producción diaria.

Una unidad de enfriamiento

Un apilador de hielo

Una puerta aisladora

Un controlador de la temperatura

79

Figura 48: Modelo almacén general.

Zonas de carga: la carga de hielo, en los camiones transportadores de éste hasta su punto de descarga,

es una parte importante y delicada del proceso de venta. Para su ejecución se necesitará transportar

inicialmente el hielo desde la zona de almacenamiento hasta los camiones, y posteriormente introducir

los bloques en estos para comenzar con el viaje previsto.

Zona de aparcamiento temporal de los camiones

Máquina transportadora y elevadora de los bloques para introducirlos en el

camión

Zona de giro de los camiones para que puedan maniobrar con el suficiente

espacio requerido

Figura 49: Trazado general de camiones para maniobras.

Aparcamientos: esta zona estará dirigida al gerente, al comercial y a los operarios que trabajan en la

fábrica para que tengan su zona propia de aparcamientos dentro de ésta.

Zona delimitada por aparcamientos

Cimentación adecuada para una correcta estabilidad del terreno

Figura 50: Diseño general de parking con casetilla.

Oficinas: despachos donde el gerente, los administrativos y el agente comercial puedan desarrollar su

trabajo.

80

Figura 51: Diseño general de oficinas.

Como se puede observar en el boceto anterior, una posible propuesta sería una segunda planta en la fábrica

donde al entrar se tenga una recepción a la derecha, y se avanza por un pasillo central hacia los despachos

a la derecha y el baño al final a la izquierda. Hay despachos y salas libres para una posible ampliación de

forma que solo haya que ocupar el espacio con el fin que se le quiera dar en un futuro.

Casetilla de vigilancia: un vigilante de seguridad se encarga de dejar pasar a los camiones para su

posterior carga, y vigila la fábrica durante todo el día, impidiendo o reportando los posibles casos de

robo o infracción legal que se produzcan por personas externas. Según los artículos 111 y 112 del

Real Decreto 2364/1994, de 9 de diciembre, por el que se aprueba el Reglamento de seguridad

privada por el BOE, se puede exigir a la empresa la necesidad de un servicio de vigilantes de

seguridad cuando el valor de los fondos o bienes que manejan lo hagan necesario. En nuestro caso la

inversión en bienes como el tanque no será de bajo valor por lo que es necesario un vigilante de

seguridad.

Figura 52: Diseño general de casetilla de seguridad.

6.1 Diagrama de procesos

A continuación se adjunta el diagrama de procesos que describe las actividades que se realizan desde la

fabricación de los bloques de hielo hasta su almacenamiento para su posterior venta.

81

Suministro

de agua

potable

Transporte de los moldes a

los tanques de salmuera

mediante grúa

Llenado de

moldes

Introducción

de los

moldes en

los tanques

Extracción

de los

bloques

congelados

Congelación de

los bloques

Transporte de los moldes a los tanques

con temperatura ambiente

Introducción

en los

tanques de

desmoldeo

Despegue de los

bloques en los

moldes

Extracción

de los

moldes con

los bloques

Colocación

de los

moldes en el

volquete

Desmoldeo de

los bloques

Introducción de los bloques

en el almacén

Transporte de los moldes a la

zona de llenado

Introducción de los bloques

en los camiones

Distribución a los clientes

82

Simbología:

6.2 Localización y emplazamiento

Como ya se comentó, la fábrica se localizará en el pueblo Los Palacios y Villafranca de Sevilla, concretamente

en una parcela situada en el norte del polígono industrial denominado ‘El Muro’, como se puede observar en el

plano P-1.

Figura 53: Localización de la fábrica. Fuente: Google Maps

6.3 Distribución en planta de los espacios

Se comenzará facilitando una distribución general de todos los elementos en la parcela seleccionada, recogida

en el plano P-2, para posteriormente especificar cada uno de ellos con mayor detalle.

Según la situación de la parcela en el polígono industrial, se opta por situar la entrada de la fábrica en la

Avenida siglo XXI, concretamente en la parte superior del trozo de avenida que conecta con la parcela, así

OPERACIÓN

TRANSPORTE

ESPERA

83

como la salida en la parte inferior de ésta, consiguiendo así que el tránsito de coches siga el mismo sentido en

la fábrica que en la avenida. De esta forma se facilita que la entrada y salida a la parcela se produzcan de la

mejor manera posible al seguir el sentido definido de la calle.

En el interior de la parcela, se ha establecido el aparcamiento de los coches en la parte norte , en el sentido de

entrada a la parcela, de forma que el tránsito de coches normales es mínimo dentro de la fábrica, consiguiendo

la mínima interrupción posible con los camiones de transporte. Finalmente se ha optado por diseñar 11 plazas

de parking estándar y una para minusválidos, ya que el polígono industrial cuenta con facilidades de

aparcamiento fuera de la parcela, con lo que las necesidades de plazas se han podido reducir notablemente,

limitando su número a las requeridas por el personal que trabaja en la fábrica.

Figura 54: Aparcamientos.

En relación a los camiones de transporte, una vez dentro de la parcela se dirigen a la izquierda recorriendo la

totalidad de ésta para finalmente estacionar en la zona de carga establecida en la zona sur. Se han definido

ocho plazas de estacionamiento, pegadas a la zona final de la fábrica, concretamente a la zona de

almacenamiento, para mejorar el proceso de carga de hielo en los camiones, ya que los bloques de hielo son

difíciles de manipular, y se ha optado por simplificar el proceso de carga y manipulación de estos. Mediante

esta estrategia se consigue un flujo directo de hielo entre almacenamiento y camión.

Figura 55: Zona de carga.

84

6.4 Distribución de equipos en los espacios

Tras definir por completo el exterior de la parcela, se pasa a especificar las componentes de la propia fábrica,

compuesta por oficinas, zona de producción y almacenamiento. Todo ello se puede observar en los planos P-3,

P-4, P-5, P-6 y P-7.

La entrada se establece cerca del parking de los empleados, y en la parte norte superior derecha del edificio.

La entrada al edificio se encuentra en la zona de oficinas, donde en el sentido transversal de la parcela se ha

diseñado una recepción que da paso a ésta, así como tres despachos en la parte de la derecha del pasillo central,

una sala de reuniones y un área social en la izquierda, y una baño-vestuario al final del pasillo.

Por otra parte, en la recepción se encuentra la puerta que da acceso a la propia zona de fabricación. Como ya se

definió el proceso consiste en el llenado de los moldes, introducción y congelación en el tanque, desmoldeo en

el tanque a temperatura ambiente y extracción para introducir los bloques en la zona de almacenamiento.

Debido a dicho orden, se establece la zona de llenado cerca de la entrada, la zona de los tanques de salmuera

en la mitad hacia el fondo, la zona de los tanques de desmoldeo justo debajo de la zona de llenado, así como

se deja un espacio grande debajo de los tanques de desmoldeo, con un suelo de rejillas para el drenado de

agua, donde se vuelcan los moldes para extraer los bloques y finalmente mediante una entrada con pendiente a

la zona de almacenamiento introducir los bloques en ésta, de forma que un operario aprovechando el desnivel

entre la zona de fabricación y almacenamiento pueda girar el bloque para almacenarlo verticalmente.

Por último se ha diseñado la zona de almacenamiento en la parte inferior de la fábrica, consiguiendo un

tránsito directo y optimizado entre la zona de fabricación y la de almacenamiento, así como entre la zona de

almacenamiento y la de carga de los camiones. Dentro de ésta identificamos los equipos (compresor,

condensador y evaporador) en la parte norte derecha de la sala, así como la zona de acceso a la de carga en la

sur izquierda de la sala.

85

PARTE II: VIABILIDAD LEGAL

El estudio de la viabilidad legal de la fábrica de hielo en bloques tiene como objetivo comprender las

especificaciones de la ley en todos los aspectos que intervienen en ésta, de forma que se pueda poner en

funcionamiento correctamente mediante el respaldo de la ley.

La finalidad de este estudio es doble:

Analizar la normativa que afecta a una fábrica de hielo en bloques en sus diferentes aspectos legales

como seguridad, medio ambiente…

Analizar las implicaciones que las normas legales tienen en la fábrica desde un punto de vista

económico y técnico.

87

7 NORMATIVA VIGENTE

La normativa vigente que regula una instalación frigorífica para la fabriación de hielo es la siguiente:

- Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas, aprobado por el Real Decreto

3099/1977, de 8 de septiembre, y posteriormente desarrollado, modificado y cumplimentado por

diversas disposiciones.

El reglamento está compuesto por seis capítulos que recogen la normativa básica a cumplir en

instlaciones frigoríficas, así como añade complementariamente una serie de instrucciones técnicas que

profundizan en las instalaciones, materiales y equipos.

- Orden del 16 de agosto de 1964 por la que se aprueba la reglamentación Técnico-sanitaria del hielo.

Esta orden está compuesta por seis capítulos que recogen la normativa básica técnico-sanitaria que

afectan a la fabricación, manipulación, distribución y comercio del hielo artificial.

- DECRETO 189/2001, de 4 de septiembre, por el que se regulan los Planes de Formación de los

Manipuladores de Alimentos y el Régimen de Autorización y Registro de Empresas y Entidades,

que impartan formación en materia de manipulación de alimentos.

Este decreto está compuesto por cinco capítulos que establecen los planes de formación que deben

seguir las empresar del sector alimentario, así como las empresas que pueden desarrollar formación en

el area de manipuladores de alimentos.

- REAL DECRETO 640/2006, de 26 de mayo, por el que se regulan determinadas condiciones de

aplicación de las disposiciones comunitarias en materia de higiene, de la producción y

comercialización de los productos alimenticios.

- Norma 3.27.25, 3.27.26, 3.27.27 y 3.27.28 del Código Alimentario Español, aprobado por Decreto

2484/1967, de 21 de septiembre de 1967.

A continuación se resume el contenido de dicha normativa.

7.1 Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas

Normativa básica

Capítulo I: Disposiciones Generales

Artículo 1: Objeto.

El objetivo del reglamento es definir las condiciones que deben cumplir las instalaciones frigoríficas

en orden a garantizar la seguridad de las personas y los bienes, así como la protección del medio

ambiente.

Artículo 2: Ámbito de aplicación.

Este reglamento y sus instrucciones técnicas complementarias se aplican a las instalaciones

frigoríficas de nueva construcción, afectando por tanto a la que es objeto de estudio.

La fábrica objeto de estudio entra dentro del ámbito de aplicación de esta norma, dadas la capacidad y

potencias nominales de la misma.

88

Artículo 3: Definiciones.

Los términos y expresiones de éste reglamento se entenderán conforme a las definiciones establecidas

con carácter general en la Instrucción técnica complementaria IF-01 y, en su caso, en las demás

instrucciones técnicas complementarias de este reglamento.

Capítulo II: Refrigerantes, fluidos secundarios, sistemas de refrigeración, locales de emplazamiento e

instalaciones

Artículo 4: Refrigerantes.

El refrigerante se encarga de absorber calor para posteriormente cederlo. La norma especifica que los

refrigerantes se expresarán por su fórmula o por su denominación química, o, si procede, por su

denominación simbólica alfanumérica. La denominación comercial no es suficiente para denominar al

refrigerante.

Según los criterios de seguridad, la norma clasifica los regrigerantes en tres grupos:

Grupo de alta seguridad (L1): Refrigerantes no inflamables y de acción tóxica ligera o nula.

Grupo de media seguridad (L2): Refrigerantes de acción tóxica o corrosiva o inflamables o

explosivos mezclados con aire en un porcentaje en volumen igual o superior a 3,5 por cien.

Grupo de baja seguridad (L3): Refrigerantes inflamables o explosivos mezclados con aire en

un porcentaje en volumen inferior al 3,5 por cien.

En el presente estudio se ha optado por un refrigerante del grupo L1 para uso común en instalaciones

frigoríficas.

Artículo 5: Fluidos secundarios.

El fluido secundario es el que recibe la energía térmica de un intercambio. La norma los clasifica según

la forma en la que relizan el intercambio de calor en tres grupos:

- Tipo a: Fluidos cuyo intercambio de calor se verifica exclusivamente por transferencia de

calor sensible.

- Tipo b: Fluidos cuyo intercambio de calor se verifica con cambio de fase sólido-líquido.

- Tipo c: Fluidos cuyo intercambio de calor se verifica con cambio de fase líquido-vapor.

En el presente estudio se trata de un fluido secundario tipo c.

Se establece en el reglamento que en la industria, en general, podrán utilizarse los fluidos tipo a) y b)

sin limitación y los del tipo c) de acuerdo con la reglamentación particular que les afecte.

Artículo 6: Clasificación de los sistemas de refrigeración.

Según el método de extracción de calor (enfriamiento) del medio a tratar, la norma clasifica a los

sistemas de refrigeración en dos grupos simplificados:

- Sistemas directos: cuando el evaporador o el condensador del sistema de refrigeración está en

contacto directo con el medio que se enfría o calienta

- Sistemas indirectos: cuando el evaporador o el condensador del sistema de refrigeración,

situado fuera del local en donde se extrae o cede calor al medio a tratar, enfría o calienta un

fluido secundario que se hace circular por unos intercambiadores para enfriar o calentar el

medio citado.

Según los cuál sea el emplazamiento del sistema de refrigeración, la norma clasifica en tres grupos

atendiendo a la seguridad:

- Tipo 1: Sistema de refrigeración instalado en un espacio ocupado por personas, no

considerado como una sala de máquinas específica. cve: BOE-A-2011-4292 BOLETÍN

OFICIAL DEL ESTADO Núm. 57 Martes 8 de marzo de 2011 Sec. I. Pág. 25824.

89

- Tipo 2: Sistema de refrigeración con el sector de alta presión instalado en una sala de

máquinas específica o al aire libre.

- Tipo 3: Sistema de refrigeración con todas las partes que contienen refrigerante situado en una

sala de máquinas específica o al aire libre.

El sistema de refrigeración de estudio se puede clasificar como un sistema directo de tipo 1.

Artículo 7: Clasificación de los locales.

Atendiendo a criterios de seguridad, la norma clasifica los locales en los que se ubican las instalaciones

frigoríficas en cuatro tipos:

- Categoría A: Locales que pueden estar abiertos al público, y que normalmente están ocupados

por personas con una capacidad limitada de movimientos para responder ante una emergencia.

- Categoría B: Locales donde las personas pueden pernoctar y locales en los que no se controla

el número de personas presentes o a los que tiene acceso cualquier persona no familiarizada

con las medidas de seguridad personales requeridas.

- Categoría C: Locales donde sólo puede reunirse un número limitado de personas, de las cuales

alguna de ellas estará familiarizada con las medidas generales de seguridad.

- Categoría D: Locales no abiertos al público y a los que tienen acceso sólo personas autorizadas

que estarán familiarizadas con las medidas de seguridad generales del establecimiento.

En el caso de la instalación de estudio se trata de un local de categoría D.

Artículo 8: Clasificación de las instalaciones frigoríficas.

Se entiende como instalación frigorífica el conjunto compuesto por los elementos de un sistema

frigorífico y los complementos específicos correspondientes para lograr un intercambio de calor y

controlar su funcionamiento.

La norma las clasifica en función del riesgo potencial en las categorías siguientes:

- Nivel 1: Instalaciones formadas por uno o varios sistemas frigoríficos independientes entre sí

con una potencia eléctrica instalada en los compresores por cada sistema inferior o igual a 30

kW siempre que la suma total de las potencias eléctricas instaladas en los compresores

frigoríficos no exceda de 100 kW, o por equipos compactos de cualquier potencia, siempre

que en ambos casos utilicen refrigerantes de alta seguridad (L1), y que no refrigeren cámaras o

conjuntos de cámaras de atmósfera artificial de cualquier volumen.

- Nivel 2: Instalaciones formadas por uno o varios sistemas frigoríficos independientes entre sí

con una potencia eléctrica instalada en los compresores superior a 30 kW en alguno de los

sistemas, o que la suma total de las potencias eléctricas instaladas en los compresores

frigoríficos exceda de 100 kW, o que enfríen cámaras de atmósfera artificial, o que utilicen

refrigerantes de media y baja seguridad (L2 y L3).

La instalación frigorífica de estudio se encuentra dentro del nivel 1.

Capítulo III: Profesionales habilitados y empresas frigoristas.

Artículo 9: Profesionales habilitados.

La norma establece que la instalación, el mantenimiento, reparación… de las instalaciones ha de

realizarse por profesionales friogoristas habilitados que deberán cumplir y poder acreditar cuando se

requiera algún tipo de título sobre la seguridad de instalaciones frigoríficas.

Artículo 10: Empresas frigoristas.

Según la norma una empresa frigorista es la persona física o jurídica que, como una actividad

económica organizada, realiza la la ejecución, puesta en servicio, mantenimiento, reparación,

modificación y desmantelamiento de las instalaciones frigoríficas en el ámbito del presente

reglamento.

90

Antes de comenzar las actividades, la empresa frigorista a establecerse en España debe presentar, ante

el órgano competente de la comunidad autónoma donde se establezca, una serie de documentación

presenten en el anexo A-1.

Cualquier hecho que suponga modificación de alguno de los datos incluidos en la declaración

originaria, así como el cese de las actividades, deberá ser comunicado por el interesado al órgano

competente de la comunidad autónoma, donde presento ésta, en el plazo de un mes.

Artículo 11: Requisitos de las empresas frigoristas.

Los requisitos específicos exigidos para la ejecución, puesta en servicio, mantenimiento, reparación,

modificación y desmantelamiento de los diferentes niveles de instalaciones frigoríficas se adjuntan en

la norma. En el caso del Nivel 1 :

Cualquier empresa frigorista que cuente, como mínimo, con un profesional frigorista habilitado en

plantilla podrá montar, poner en servicio, mantener, reparar, modificar y desmantelar las instalaciones

del Nivel 1.

Deberá tener suscrito un seguro de responsabilidad civil profesional u otra garantía equivalente que

cubra los posibles daños derivados de su actividad, por importe mínimo de 300.000 euros.

Asimismo deberá disponer de un plan de gestión de residuos que considere la diversidad de residuos

que pueda generar en su actividad y las previsiones y acuerdos para su correcta gestión ambiental y

que, en su caso, si procede, contemplará su inscripción como pequeño productor de residuos peligrosos

en el órgano competente de la comunidad autónoma.

En todo caso, deberá disponer de los medios técnicos que se especifican en la Instrucción técnica

complementaria IF-13.

Artículo 12: Obligaciones de las empresas frigoristas

Las empresas frigoristas ejercerán sus actividades dentro de un estricto cumplimiento del Reglamento

de seguridad para instalaciones frigoríficas, cuyo desarrollo se encuentra en el enexo A-1.

Artículo 15: Responsabilidad de la empresa frigorista.

Las responsabilidades de la empresa frigorista se establecen en el reglamento, presente completo en el

anexo A-1.

Artículo 16: Actualización de las cuantías mínimas.

Las cuantías mínimas que debe cubrir el seguro de responsabilidad civil o garantía equivalente se

actualizará por orden del Ministro de Industria, Turismo y Comercio, siempre que sea necesario para

mantener la equivalencia económica de la garantía y previo informe de la Comisión Delegada del

Gobierno para Asuntos Económicos.

Capítulo IV: Titulares y requisitos de las instalaciones frigoríficas

Artículo 17: Titulares de las instalaciones frigoríficas.

La norma establece que los titulares de las instalaciones frigoríficas podrán contratar el mantenimiento

de la instalación con una empresa frigorista inscrita en el Registro Integrado Industrial o constituirse

como empresa automantenedora.

Artículo 18: Obligaciones de los titulares de las instalaciones frigoríficas.

Las obligaciones de los titulares se establecen en el reglamento, presente completo en el anexo A-1.

Artículo 19: Requisitos mínimos de las instalaciones.

La norma establece que las instalaciones proporcionan las condiciones mínimas exigibles para

preservar la seguridad de las personas y los bienes cuando hayan sido realizadas de conformidad con

las prescripciones del presente reglamento, o cuando se hayan tomado soluciones alternativas que

proporcionen, al menos, un nivel de seguridad y unas prestaciones equiparables a las establecidas, lo

cual debe se justificado.

91

Artículo 20: Diseño y ejecución de las instalaciones frigoríficas.

La norma declara que las instalaciones frigoríficas y los elementos, equipos y materiales que las

integran deberán cumplir las prescripciones establecidas en el presente reglamento y en aquella otra

normativa que les sea aplicable.

En cuanto a los materiales establece que cualquier material empleado en la construcción de las

instalaciones frigoríficas deberá ser resistente a la acción de las sustancias con las que entre en

contacto.

Artículo 21: Puesta en servicio.

Tras la instalación y sus correspondientes pruebas de idoneidad de una instalación como la de objeto de

estudio, el titular presentará ante el órgano competente cuatro documentos desarrollados en el anexo A-

1.

Artículo 22: Mantenimiento.

La norma establece que el mantenimiento de las instalaciones frigoríficas así como la manipulación de

refrigerante se realizará por empresas frigoristas, quedando restringida la manipulación de los circuitos

frigoríficos y refrigerantes a los profesionales referidos en el artículo 9.

Artículo 23: Reparación de instalaciones.

La norma establece que las reparaciones se realizarán por empresas frigoristas, quedando restringida la

manipulación de los circuitos y refrigerantes a los profesionales referidos en el artículo 9.

Artículo 24: Modificación de instalaciones.

La norma declara que la transformación de una instalación por ampliación o sustitución de equipos por

otros de características diferentes requerirá el cumplimiento de los mismos requisitos exigidos para las

nuevas instalaciones.

Artículo 26: Controles periódicos.

La norma establece dos controles principales, desarrollados en el anexo A-1.

Artículo 27: Almacenamiento de refrigerante en sala de máquinas.

Artículo 28: Cartel de seguridad.

La norma obliga a situar un cartel bien visible y adecuadamente protegido en la proximidad del lugar

de operaciones, con algunas indicaciones desarrolladas en el anexo A-1.

Capítulo V: Otras disposiciones.

Capítulo VI: Régimen sancionador.

Instrucciones técnicas complementarias

En este apartado se analizarán las instrucciones técnicas complementarias que sean de interés para la fábrica

objeto de estudio.

Instrucción IF-01: Terminología.

La norma incluye una serie de definiciones sobre los sistemas de refrigeración, locales y

emplazamiento, presiones, componentes de los sistemas de refrigeración, tuberías, accesorios de

seguridad, fluidos y varios. El listado detallado de estas definiciones se encuentra en el anexo A-1.

Instrucción IF-02: Clasificación de los refrigerantes.

Los refrigerantes se clasifican según su efecto en la salud y la seguridad.

Para su nomenclatura la norma establece que se denominarán o expresarán por su fórmula o por su

denominación química o, si procede, por su denominación simbólico alfanumérica, no siendo

suficiente, en ningún caso, su nombre comercial.

92

En el refrigerante objeto de estudio se utiliza la nomenclatura alfanumérica, para lo que la norma

establece que ha de usarse denominación simbólica alfanumérica adoptada internacionalmente y que se

detalla en el anexo A-1.

La clasificación final que establece la norma por grupos de seguridad se resume en la siguiente tabla:

Tabla 18: Clasificación de los refrigerantes. Fuente: BOE

Para el propósito de este reglamento se agrupan de forma simplificada de la siguiente forma:

- Grupo L1 de alta seguridad = A1;

- Grupo L2 de media seguridad = A2, B1, B2;

- Grupo L3 de baja seguridad = A3, B3;

El refrigerante objeto de estudio se encuentra en el grupo de alta seguridad (L1).

Instrucción IF-03: Clasificación de los sistemas de refrigeración.

La instrucción clasifica a los sistemas de refrigeración en sistemas directos, sistemas indirectos abiertos,

sistemas indirectos abiertos ventilados, sistemas indirectos cerrados, sistemas indirectos cerrados ventilados

y sistemas dobles indirectos abiertos. En general se diferencian en el contacto directo o indirecto con el

medio a enfriar o calentar, así como en su exposición abierta o dentro del tanque.

La planta frigorífica objeto de estudio es un sistema de refrigeración directo, al estar el evaporador

directamente en contacto con el agua a congelar y no tener circuito de refrigeración auxiliar.

Instrucción IF-04: Utilización de los diferentes refrigerantes.

La instrucción establece que la utilización de los diferentes refrigerantes se determinará considerando: el

sistema (directo o indirecto), su tipo de emplazamiento (1, 2 ó 3), el local donde se empleen (A, B, C y D),

y en todo caso se efectuará conforme a las prescripciones siguientes:

En general, los refrigerantes del grupo L1 están permitidos en todos los sistemas y aplicaciones, con las

limitaciones que se indican a continuación.

En locales de categoría C y D, como son las de la fábrica objeto de estudio, los sistemas de refrigeración

situados en un emplazamiento tipo 1,2 y 3 no tendrán restricción en la carga de refrigerante.

Instrucción IF-05: Diseño, construcción, materiales y aislamiento empleados en los componentes

frigoríficos.

La instrucción establece que los sistemas de refrigeración y sus componentes se deberán diseñar y

construir evitando los posibles riesgos para las personas, los bienes y el medio ambiente. Para ello se

93

utilizan las normas UNE, completadas por códigos o recomendaciones aceptados en la U.E.

Materiales empleados en la construcción de equipos frigoríficos.

En general se delcara que los materiales de construcción y de soldadura deberán ser los apropiados

para soportar las tensiones mecánicas, térmicas y químicas previsibles. Deberán ser resistentes a los

refrigerantes utilizados, a las mezclas de aceite y refrigerante con posibles impurezas y contaminantes,

así como a los fluidos secundarios.

Algunas recomendaciones de interés para el objeto de estudio son las mencionadas a continuación:

- Acero común, acero fundido y aceros de baja aleación: serán utilizables en todas las piezas por

las que circula refrigerante o también fluidos secundarios.

- Acero de alta aleación: se requieren este tipo de acero en zonas donde concurran bajas

temperaturas con altas presiones o existan riesgos de corrosión o tensiones térmicas.

- Cobre y sus aleaciones: El cobre y las aleaciones con un alto porcentaje del mismo no se

deberán utilizar para elementos que contengan amoníaco a no ser que su compatibilidad haya

sido previamente probada.

El aislamiento térmico de los componentes del circuito frigorífico.

La instrucción establece que los recipientes, intercambiadores o tuberías y accesorios que trabajen a

temperaturas relativamente bajas (t < 15 ºC) deberán estar protegidos mediante aislamiento térmico de

la absorción de calor y de las condensaciones superficiales no esporádicas.

La selección del refrigerante se ha de hacer en función de las características del sistema de

refrigeración.

El espesor del aislante dependerá de parámetros como la temperatura y humedad relativa del ambiente,

la conductividad térmica del material aislante…

El material aislante deberá cumplir algunos requisitos como un coeficinete de conductividad térmico

bajo, tener unos factores de resistencia a la absorción y difusión del vapor de agua altos, tener buena

resistencia a la inflamabilidad, a la descomposición y al envejecimiento…

Instrucción IF-06: Componentes de las instalaciones.

Requisitos relativos a la presión.

Todas las partes del circuito del refrigerante se deberán diseñar y construir para mantener la

estanqueidad y soportar la presión que pueda producirse durante el funcionamiento, reposo y transporte

teniendo en cuenta las tensiones térmicas, físicas y químicas que puedan preverse.

El valor mínimo de la presión máxima admisible se especifica en el anexo A-1.

Equipos a presión.

Los equipos a presión nuevos deberán cumplir, en cuanto a diseño, con el Real Decreto 769/1999, de 7

de mayo, o con el Real Decreto 1495/1991, de 11 de octubre.

Los soportes y apoyos para equipos a presión deberán diseñarse y situarse para soportar las cargas

estáticas y dinámicas que se produzcan.

Tuberías y conexiones.

Se establece que las uniones de tuberías o elementos que contienen refrigerante que vayan a ir

cubiertas o protegidas deberán ser expuestas para inspección visual y probadas antes de cubrir o

colocar las protecciones.

Además las tuberías de paso de refrigerante no pueden colocarse en zonas de paso exclusivo ni en

huecos con elevadores u objetos móviles. En espacios libres utilizables como paso y en los pasillos de

acceso a las cámaras, deberán de colocarse a una altura mínima de 2,25 metros del suelo o junto al

techo.

94

Válvulas y dispositivos de seguridad.

Las válvulas que se instalen en tuberías de cobre deberán tener apoyos independientes de las tuberías,

de resistencia y seguridad adecuadas.

Las válvulas de seccionamiento deberán estar rotuladas o numeradas.

Instrumentos de indicación y medida.

Como medida de seguridad la instrucción establece que los sistemas de refrigeración deberán estar

equipados con los instrumentos de indicación y medida necesarios para los ensayos, funcionamiento y

mantenimiento.

Cada sector o etapa de presión de un sistema de refrigeración deberá estar provisto de indicadores de

presión cuando la carga de refrigerante supere los 100 kg para los refrigerantes del grupo L1.

Los indicadores de nivel de líquido deberán cumplir con la Norma UNE EN 12178.

Los recipientes de líquido que contengan más de 100 Kg de refrigerante para el grupo L1 tienen que

tener indicadores de nivel.

Los manómetros para fluidos frigorígenos deberán estar graduados en unidades de presión.

Los compresores estarán provistos de manómetros; en una instalación con refrigerante del grupo

primero, cuando la carga de la misma sobrepase los 50 kilogramos.

Las bombas volumétricas para líquidos estarán provistas de un manómetro en el sector de impulsión.

Se preverá la colocación de un dispositivo apropiado de amortiguamiento o de una válvula de cierre

automático para evitar la fuga de fluidos peligrosos.

Instrucción IF-07: Sala de máquinas específica, diseño y construcción.

Instrucción IF-08: Protección de instalaciones contra sobrepresiones

Cualquier instalación frigorífica que funcione con una carga de refrigerante igual o mayor a 10

Kilogramos del grupo L1, debe estar protegida al menos por un elemento de seguridad contra

sobrepresiones conectado a otro del sector de alta presión. A su vez cualquier elemento de alta presión,

aislable por válvula de seccionamiento y que contengra refrigerante, cuyo diámetro interior sea mayor

de 160 milímetros, deben ser protegidos por una válvula de seguridad.

Los compresores de desplazamiento positivo con un caudal volumétrico de más de 25 l / s deberán

estar protegidos con un dispositivo de alivio de presión montado entre la descarga y la aspiración según

las Normas EN 12693 o UNE EN 60335-2-34.

En caso de que no se monte una válvula de corte en la descarga será suficiente con instalar un

dispositivo de alivio de presión en el sector de alta, siempre que no existan válvulas de corte

intercaladas.

Los recipientes de presión de la instalación frigorífica que puedan ser independizados de otras partes

del sistema y con un diámetro interior mayor o igual a 152 mm se protegerán según lo desarrollado en

el anexo A-1.

Los elementos o dispositivos de alivio de presión deberán estar conectados directamente sobre los

recipientes a presión o componentes que protejan o lo más cerca posible de éstos. Deberán ser

fácilmente accesibles y, salvo cuando protejan contra sobrepresiones por dilatación térmica del líquido,

deberán estar conectados en la parte más alta posible, siempre por encima del nivel de líquido. La

pérdida de presión entre el componente a proteger y la válvula (dispositivo) de alivio no deberá ser

superior al valor límite indicado por el fabricante del mismo, o el resultado de los cálculos establecidos

en la Norma UNE EN 13136.

En el caso de que un dispositivo de alivio de presión esté descargando, la presión en cualquier

componente no deberá sobrepasar en más del 10 % la presión máxima admisible, condición a cumplir

por cada una de las válvulas de seguridad independientemente. La capacidad mínima de descarga del

dispositivo de alivio requerida por un depósito a presión deberá ser determinada por la ecuación

desarrollada en el anexo A-1.

95

No deberán colocarse válvulas de cierre entre un componente protegido del sistema y su

correspondiente dispositivo de alivio de presión, salvo cuando se empleen dispositivos que descarguen

desde un equipo a presión a otro de menor presión.

Un disco de rotura no deberá utilizarse como único dispositivo de alivio de presión del sector de alta.

Si para proteger equipos se utilizan tapones fusibles, éstos deberán estar colocados por encima del

nivel máximo de refrigerante líquido.

Cuando la carga de refrigerante del sistema sea mayor que 2,5 kg con refrigerante del grupo L1 no se

deberán utilizar tapones fusibles como único dispositivo de alivio de presión con descarga a la

atmósfera.

Instrucción IF-09: Ensayos, pruebas y revisiones previas a la puesta en servicio.

La instrucción establece que antes de la puesta en servicio de un sistema de refrigeración todos sus

componentes o el conjunto de la instalación deberán someterse a los ensayos desarrollados en el

anexo A-1.

Instrucción IF-10: Marcado y documentación.

Los sistemas de refrigeración y sus componentes principales deberán ser identificados mediante

marcado (marcado CE cuando proceda, placa de identificación, etiquetas codificadas, etc.) tal y como

se establece en esta instrucción. Este marcado deberá estar siempre visible.

Instrucción IF-11: Cámaras frigoríficas, cámaras de atmósfera artificial y locales refrigerados

para procesos.

Las cámaras frigoríficas deberán ser diseñadas para mantener en condiciones adecuadas el producto

que contienen desde el punto de vista higiénico sanitario.

Asimismo, su diseño deberá preservar a la propia cámara del deterioro que pudiera producirse debido

a la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la misma, garantizar la seguridad de las

personas ante desprendimientos bruscos de las paredes, techos y puertas por la influencia de las

sobrepresiones y depresiones, de las descargas eléctricas por derivaciones en las instalaciones y

componentes eléctricos; así como evitar la formación de suelos resbaladizos como consecuencia del

agua procedente de condensaciones superficiales y aparición de hielo e el interior de las cámaras y en

zonas de tránsito de las personas y vehículos.

El consumo energético para mantener la cámara en las condiciones interiores prefijadas deberá ser lo

más bajo posible, dentro de límites razonables.

Las cámaras se aislarán térmicamente con materiales que, en su caso, cumplan con el Real Decreto

1630/1992, de 29 de diciembre.

Las cámaras dispondrán de una barrera antivapor construida sobre la cara caliente del aislante. El

valor de la permeabilidad de la barrera de vapor para las cámaras proyectadas para funcionar a

temperaturas negativas deberá ser inferior a 0,002 g/m2.h.mmHg.

La estructura y el aislamiento de las cámaras deben dimensionarse para resistir como mínimo

depresiones o sobrepresiones de 300 Pa sin que se produzcan deformaciones permanentes.

Todas las puertas isotermas llevarán dispositivos que permitan su apertura manual desde dentro sin

necesidad de llave, aunque desde el exterior se puedan cerrar con llave.

En todas las cámaras con volumen superior a los 20 m3 se dispondrá un sistema con una o varias

válvulas equilibradoras de presión.

Instrucción IF-12: Instalaciones eléctricas.

El proyecto, construcción, montaje, verificación y utilización de las instalaciones eléctricas, se

ajustarán a lo dispuesto en el vigente Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) y sus

instrucciones técnicas complementarias.

Las condiciones de las instalaciones eléctricas se desarrollan en el anexo A-1.

96

Instrucción IF-13: Medios técnicos mínimos requeridos para la habilitación como empresa

frigorista.

Las botellas de refrigerante se almacenarán en un emplazamiento específico, vallado, ventilado y no

situado en un sótano. Si como consecuencia del análisis obligatorio de riesgos del local se determina

que la concentración de refrigerante, en caso de fuga del contenedor de mayor carga, es superior al

límite práctico admitido indicado en la tabla A del apéndice 1 de la IF-02 será necesario colocar un

detector de fugas para el refrigerante en cuestión.

La instrucción establece los medios técnicos mínimos de los que deben disponer cada uno de los

frigoristas, por centro de trabajo y por empresa.

Instrucción IF-14: Mantenimiento, revisiones e inspecciones periódicas de las instalaciones

frigoríficas.

Esta instrucción establece todos los requisitos necesarios a realizar en el mantenimiento, revisión e

inspecciones de las instalaciones frigoríficas, todo ello presenten en el anexo A-1.

Instrucción IF-15: Puesta en servicio de las instalaciones frigoríficas.

Esta instrucción establece la documentación a presentar para la puesta en servicio de las instalaciones

frigoríficas, así como los requisitos mínimos que debe cumplir el proyecto.

Instrucción IF-16: Medidas de prevención y de protección personal.

La instrucción establece que se cumplirán además de las prescripciones establecidas en el Reglamento

de seguridad para instalaciones frigoríficas y sus instrucciones técnicas complementarias, las

disposiciones específicas de prevención, protección y lucha contra incendios de ámbito nacional o

local que les sean de aplicación.

Instrucción IF-17: Manipulación de refrigerantes y reducción de fugas en las instalaciones

frigoríficas.

En general se establece que la adquisición a título oneroso o gratuito, manipulación, recuperación,

limpieza y reutilización de refrigerantes, queda restringido a las empresas frigoristas.

La instrucción desarrolla todos los requisitos y procedimientos necesarios para manipular y gestionar

el refrigerante desde su adquisición hasta la gestión de sus residuos, así como se centra posteriormente

en la reducción de fugas en las instalaciones frigoríficas.

Los refrigerantes se reutilizarán cuando estén permitidos para ello, siendo limpiados o regenerados

tras su recuperación para su uso en el mismo sistema o similares, así como siendo destruidos ante la

imposibilidad de ser regenerados cuando sea el caso

Instrucción IF-18: Identificación de tuberías y simbolos a utilizar en los esquemas de las

instalaciones frigoríficas.

Esta instrucción contempla los símbolos a usar en los esquemas de las instalaciones frigoríficas que se

aplican a las tuberías de refrigerantes y de fluidos secundarios utilizados en sistemas e instalaciones

frigoríficas y bombas de calor

Instrucción IF-19: Relación de normas une de referencia.

La presente instrucción técnica complementaria tiene por objeto recoger el listado de normas, a las

que se refiere el artículo 30 del Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas.

7.2 Reglamentación Técnico-sanitaria del hielo

Capítulo I: Principios generales

Desde el artículo 1 al 4 se define el hielo y sus dos tipos, natural y artificial. Se establece como hielo

alimentcio el hielo artificial, el cual deber ser indoor, incoloro, insipido y estar estento de impurezas visible.

Se distingue entre hielo opaco, claro y cristalino, dependiendo de si está elaborado por congelación con agua

97

potable en reposo, con agua agitada mecánicamente y con agua destilada, respectivamente.

Capítulo II: Operaciones licitas e ilicitas

El artículo seis define que la única material prima que puede usarse para la fabricación de hielo es agua

potable, química y bacteriológicamente.

El artículo siete establece que si el agua potable es suministrada por la red general de suminstro o por

compañías autorizadas, no será preceptiva la presentación de certificado de análisis.

Capítulo III: Ámbito de aplicación

El artículo nueve declara que las prescripciones de este reglamento afectan a la fabriación, manipulación,

distribución y comercio del hielo artificial en su aspect técnico-sanitario.

Capítulo IV: Fabriación del hielo

El artículo doce establece que las operaciones de congelación del agua para la obtención del hielo artificial

deben realizarse en locales adecudos y con aparatos que se mantengan en perfecto estado de limpieza. Se

deben adopter las disposiciones precisas para evitar que se pueda mezclar el prodcuto con agetnes patógenos o

sustancias tóxicas.

El artículo trece establece las condiciones higiénicas que deben cumplir las instalaciones a las que afecta este

reglamento, las cuales son las siguientes:

- Los locales de fabriación tienen que estar separados de locales donde pernocte gente o hagan sus

comidas cualquier clase de personas.

- Así mismo se hallarán protegidos contra la posible penetración de animales domésticos o roedores.

- Tendrán la suficiente ventilación, y se adoptarán las medidas necesarias para evitar el polvo y

cualquier otra causa de insalubridad.

- Las zonas de fabriación y de almacenamiento tendrán instaladas tuberías de agua potable y llaves de

paso para facilitar su limpieza.

- El suelo debe ser impermeable, dotado de desagües para facilitar su limpieza.

- Las paredes deben estar cubiertas de cemento o cualquier material impermeable, como mínimo, hasta

una altura de un metro.

El artículo catorce establece que los moldes deben estar hechos de cualquier material que autorice el

Organismo competente.

El artículo quince establece que toda maquinaria a presión empleada debe estar provista de los dispositivos de

seguridad legalmente exigidos.

Los artículos diecisiete y diciocho establecen que para que una industria de nueva creación pueda denominarse

Fábrica de hielo habra de cumplir los preceptos generales y específicos que correspondan por materia de su

competencia a los distintos ministerios y otros Organismos, tanto de la Administración Central como

Provincial o Local.

Capítulo V: Manipulación y transporte

El artículo diecinueve establece que se adoptan las siguientes medidas a la hora de manipular el hielo:

- En el momento de desmoldeo, los bloques de hielo deberan ser recogidos sobre superficies limpias y

perfectamente lavables.

- El personal debera usar ropa de trabajo limpia usando guantes o manguitos de goma, así como

delantales del mismo material o de cualquier otro idóneo.

- El hielo no deberá depositarse nunca en el suelo en espera de su entrega.

El artículo veinte establece que el hielo deberá transportarse debidamente protegido para evitar el contacto con

el exterior. Las paredes de los vehículos en que se transporte serán fácilmente lavables y se mantendrán en

buen estado de conservación, debiendo tener en la caja orificios para la salida del agua procedente de la fusión

del hielo.

98

Capítulo VI: Competencias

7.3 Reglamento de los Planes de Formación de los Manipuladores de Alimentos y el Régimen de Autorización y Registro de Empresas y Entidades

Capítulo I: Ámbito de aplicación, objeto y definiciones.

Artículo 1. Objeto y ámbito de aplicación.

Constituye el objeto del presente Decreto regular:

a) La aprobación, el control y la verificación de los planes de formación con los que han de contar las

empresas del sector alimentario, de manera que se garantice, en todo momento, que sus trabajadores disponen

de una formación adecuada en higiene alimentaria, de acuerdo a la actividad laboral que desarrollan dentro de

la empresa.

b) La autorización y el registro de empresas o entidades, ubicadas en la Comunidad Autónoma de Andalucía,

con capacidad para desarrollar e impartir formación en el área de los manipuladores de alimentos,

estableciendo los requisitos que han de cumplir. Se regula igualmente la solicitud del reconocimiento de la

formación, en los casos de centros o escuelas de formación profesional o educacional.

A los efectos del presente Decreto, se entenderá por:

1. Manipuladores de alimentos: Todas aquellas personas que, por su actividad laboral, tienen contacto directo

con los alimentos durante su preparación, fabricación, transformación, elaboración, envasado,

almacenamiento, transporte, distribución, venta, suministro y servicio.

2. Empresa del sector alimentario: Cualquier empresa con o sin fines lucrativos, ya sea pública o privada, que

lleve a cabo cualquiera de las actividades siguientes: Preparación, fabricación, transformación, elaboración,

envasado, almacenamiento, transporte, distribución, manipulación, venta, suministro y servicio de productos

alimenticios.

4. Plan de formación: Conjunto de programas y actividades, que se deberán desarrollar, con el objetivo de que

los trabajadores de las primeras dispongan de una formación en higiene alimentaria.

5. Planes generales de higiene: Conjunto de programas y actividades preventivas básicas.

7. Plan de análisis de peligros y puntos de control críticos: Documento cuyo cumplimiento asegura el control

de los peligros que resultan significativos para la inocuidad de los alimentos.

Capítulo II: De la aprobación, control y verificación de los planes y actividades de formación.

Artículo 3. Aprobación de los planes.

1. Los planes de formación de las empresas del sector alimentario, se presentarán durante la tramitación de la

autorización sanitaria de funcionamiento

2. Las personas responsables de las empresas dispondrán de la documentación que acredite los programas y

actividades de formación impartidas a sus manipuladores

Artículo 4. Control de programas y actividades.

1. El control de los programas y actividades desarrolladas por las empresas alimentarias, se llevará a cabo por

los Organos encargados del control sanitario oficial de alimentos.

Artículo 5. Verificación del plan.

La verificación del plan de formación de las empresas alimentarias, se realizará por los Organos encargados

del control sanitario oficial de alimentos...

Capítulo III: De la autorizacion de empresas o entidades y del reconocimiento de la formacion en los

casos de centros o escuelas de formacion profesional o educacional.

99

Capítulo IV: De la acreditación de la formación.

Capítulo V: Inspecciones y sanciones.

Artículo 17. Control e inspección.

El control e inspección del cumplimiento de lo establecido en el presente Decreto, corresponderá al personal

que lleve a cabo funciones de inspección y control.

7.4 Código Alimentario Español

Capítulo I: Código alimentario español

Concepto

El Código Alimentario es el cuerpo orgánico de normas básicas y sistematizadas relativas a los alimentos,

condimentos, estimulantes y bebidas, sus primeras materias correspondientes, utensilios y enseres de uso y

consumo doméstico

A tales efectos, tiene como finalidad:

Definir qué ha de entenderse por alimentos, condimentos estimulantes, bebidas y demás productos y

materias a que alcanza esta codificación.

Determinar las condiciones mínimas que han de reunir aquéllos.

Establecer las condiciones básicas de los distintos procedimientos de preparación, conservación,

envasado, distribución, transporte, publicidad y consumo de alimentos.

Aplicación

En cuanto a lo que en éste se consuma o pretenda consumir, cualquiera que sea el país o territorio de

su origen.

En cuanto a los que en éste se obtenga, elabore o manipule cualquiera que sea el país o territorio

donde haya de consumirse, si bien podrán tenerse en cuenta a efectos de exportación las legislaciones

de los países de destino, con las correspondientes indicaciones en los envases.

A una fábrica como la objeto de estudio solo afecta el capítulo 27.

Capítulo XXVII: Aguas y hielo

3. 27.25. Hielo alimenticio.

Es únicamente el artificial, fabricado a partir de agua potable, que ofrezca los siguientes caracteres:

a) Ser inodoro, incoloro e insípido y estar exento de impurezas visibles.

b) Dar por fusión un líquido que satisfaga las condiciones de pureza y potabilidad exigidas para las aguas.

3. 27.26. Clasificación.

Se distinguirán las siguientes clases de hielo alimenticio:

a) Mate u opaco: Elaborado, por congelación, con agua potable en reposo. Con aspecto lechoso.

b) Claro o semitransparente: Elaborado por congelación de agua potable, agitada mecánicamente durante el

proceso. Transparente en todo su espesor, excepto el núcleo, que será opaco.

c) Cristalino: Preparado exclusivamente con agua destilada o desionizada y privada de aire. Debe ser

transparente en toda su masa.

3. 27.27. Prohibición.

Se prohibe destinar a la refrigeración de productos alimenticios hielo que no se ajuste a las condiciones que

establecen los dos artículos anteriores.

100

3. 27.28. Hielo para usos especiales.

La elaboración de hielo con agua de mar, con soluciones de sal o de otros productos deberá autorizarse

exclusivamente con destino a fines específicos y con caracteres tales que no puedan confundirse en ningún

caso con el hielo alimenticio

101

PARTE III: VIABILIDAD ECONÓMICA

103

8 ANÁLISIS ECONÓMICO

En este apartado se va a analizar la rentabilidad de la inversión que supone acometer el proyecto objeto de

estudio en función a las alternativas escogidas en los apartados anteriores. Finalmente se tomará una decisión

sobre la solución obtenida que determinará la viabilidad de la fábrica de hielo en bloques.

Se comenzará analizando la inversión a realizar y su posible financiación, seguido de los flujos de caja

compuestos por los ingresos y gastos. Posteriormente se estudiarán los indicadores de rentabilidad que

definirán la viabilidad del proyecto para la vida útil de este. Finalmente se realizará un análisis de sensibilidad

para estudiar cómo las posibles variaciones de los principales parámetros afectan a dichos indicadores,

determinando por tanto lo arriesgada que es la inversión.

8.1 Inversión y financiación

8.1.1 Inversión fija

Para estimar la inversión que supone la fábrica de hielo en bloques, se comenzará realizando una estimación

del coste de los elementos que se requieren, incluyendo el terreno.

Terreno y construcción

Item Unidad Descripción Cantidad Precio Total

1 m2 m

2 de terreno en

los Palacios y

Villafranca

1964 200 €/ m2 392800 €

2 m2 Construcción

de la nave

900 235 €/ m2 212071,86 €

3 m2 Pavimentar 1000 49,93 €/ m

2 46928,14 €

TOTAL 651800 €

Tabla 19: Inversión en terreno y construcción.

Esta estimación incluye la construcción de la nave en sí, la diferenciación de sus diferentes espacios, la

urbanización del pavimento, los honorarios a pagar por la dirección de la obra y la realización del proyecto, así

como los pagos correspondientes a la licencia de obra. Todo el coste está realizado con unos materiales de

calidad media.

Maquinaria y Equipo

Zona de fabriación de los bloques:


4 --------- Tanque de

salmuera

2 7788 €/ tanque 15576 €

104


5 --------- Compresor

alternativo

8WA

(Mayekawa)

2 6558,2 €/

compresor

13116,4 €

6 --------- Condensador

2410-b

(Intersam)

2 4186 €/

condensador

8372 €

7 --------- Evaporador-

Serpentín

2 9801,61

€/evaporador

19603,22 €

9 --------- Separador de

aceite 5540/5

(Castel)

2 153 €/

separador de

aceite

306 €

10 --------- Recipiente de

líquido

BV15/V.SG

(Tecnac)

2 460 €/

recipiente de

líquido

920 €

11 --------- Torre de

enfriamiento

EWK-I

(EWK)

2 1495 €/ torre de

enfriamiento

2990 €

12 --------- Agitadores de

salmuera con

motor VICSA

2 937,2 €/

agitador de

salmuera

1875,2 €

13 --------- Bombas y

válvulas

--------- --------- 1780 €

14 --------- Conjunto de

tuberías y

accesorios

--------- --------- 2300 €

15 --------- Conjunto de

dispositivos de

control

--------- --------- 450 €

16 --------- Moldes para

bloques de 50

Kg

1008 35 €/molde 35280 €

17 --------- Grúa eléctrica

de 1.5 toneladas

2 3800 €/grúa 7600 €

18 --------- Volquete 1 1748 €/volquete 1748 €

19

---------

Tanque de

llenado

automático de

moldes

1

6995 €/tanque

6995 €

20 --------- Tanque de

desmoldeo

2 642 €/tanque 1284 €

105


21 Kg Carga inicial

del refrigerante

R-404a

90 16.67 €/Kg 1500 €

TOTAL 121695,82 €

Tabla 20: Inversión en equipos de fabricación.

Cámara frigorífica:


22 m2 Aislamiento de

paredes y suelo

342 97,90 €/m2 33481,8 €

23 --------- Accesorios para

la cámara

(puerta,

válvulas)

--------- --------- 14955,2 €

24 --------- Compresor

OSN5361-K

1 5730

€/compresor

5730 €

25 --------- Accesorios

compresor

(motor,

válvula)

--------- --------- 20745 €

26 --------- Evaporador

ECC-570

2 5920

€/evaporador

11840 €

27 --------- Condensador

GHCH RD

1 3175

€/condensador

3175 €

28 --------- Válvulas,

tuberías y

accesorios

--------- --------- 1500 €

29 --------- Sistema de

regulación y

control

--------- --------- 5500 €

30 --------- Equipos contra

incendios

--------- --------- 5940 €

31 --------- Visado del

colegio

profesional

--------- --------- 14783,15 €

32 --------- Transpalet

eléctrico

1 1651,53

€/transpalet

1651,53 €

TOTAL 119301,68 €

Tabla 21: Inversión en cámara frigorífica.

106

Otros activos


33 --------- Instalación

eléctrica de la

planta

--------- --------- 24500 €

34 --------- Casetilla de

seguridad

1 2000 €/casetilla 2000 €

35 --------- Equipo de

oficina

--------- --------- 10000 €

36 --------- Proyecto e

Ingeniería

--------- --------- 20000 €

37 --------- Instalación y

montaje

--------- --------- 43000 €

38 --------- Intereses

durante la

construcción

--------- --------- 273756 €

39 --------- Imprevisto --------- --------- 70000 €

TOTAL 469756 €

Tabla 22: Inversión en otros activos.

Resumen de Inversión fija

Terreno y construcción 651800 €

Maquinaria y equipo 240997,5

Otros activos 469756 €

TOTAL 1362553,5 €

Tabla 23: Resumen de Inversión fija.

8.1.2 Gastos de explotación

Materiales directos

Item Unidad Descripción Cantidad anual Precio Total anual

1 m3 Agua potable 13000 2,13 €/m

3 27690 €

Tabla 24: Gastos en materiales directos.

Mano de obra directa

Puesto Número Salario Total anual

Operario calificado 1 15353,85 € 15353,85 €

Operario semicalificado 2 7454,85 € 14909,69 €

Ayudante 2 7269,57 € 14539,13 €

Aporte patronal (11,15%) 8279 €

Fondo de reserva 6185,15 €

107

Vacaciones 6200 €

TOTAL 94915,64 €

Recargo sueldo segundo turno

(20%)

113898,77 €

Recargo sueldo nocturno (35%) 242034,88 €

TOTAL 336950,52 €

Tabla 25: Gastos en mano de obra directa.

Resumen gastos de explotación

Materiales directos 27690 €

Mano de obra directa 336950,52 €

TOTAL 364640,52 €

Tabla 26: Resumen de gastos de explotación.

8.1.3 Carga fabril

Depreciación

Elemento Vida útil Costo Valor anual

Edificio 20 años 259000 € 12950 €

Maquinaria y equipos 20 años 240997,5 € 12049,9 €

TOTAL 24999,9 €

Tabla 27: Depreciación.

Reparación y mantenimiento

Reparación y mantenimiento anual 6700 €

Tabla 28: Gastos en reparación y mantenimiento.

Suministros

Item Unidad Descripción Cantidad anual Precio Total anual

1 kWh Energía

eléctrica

1062500 0,141133

€/ kWh

149953,81 €

2 m3 Agua 16900 2,13 €/m

3 35997 €

3 ------- Lubricantes ------- ------- 38000 €

TOTAL 223950,81 €

Tabla 29: Gastos en suministros.

108

Seguros

Elemento Porcentaje sobre su valor Coste anual

Edificio 1% 2590

Maquinaria y equipos 1% 2409,98 €

TOTAL 4999,98 €

Tabla 30: Gastos en seguros.

Resumen carga fabril

Depreciación 24999,9 €

Reparación y mantenimiento 6700 €

Suministros 223950,81 €

Seguros 4999,98 €

TOTAL 260650,7 €

Tabla 31: Resumen carga fabril.

8.1.4 Gastos de administración y generales

Puesto Número Salario Total anual

Gerente 1 27932,99 € 27932,99 €

Agente comercial 1 22012,90 € 22012,90 €

Administrativo 1 21446,41 € 21446,41 €

Recepcionista 1 14713,60 € 14713,60 €

Vigilante 1 15530,75 € 15530,75 €

Aporte patronal (11,15%) 11332,50 €

Fondo de reserva 8466,33 €

Vacaciones 4250 €

TOTAL 125685,48 €

Tabla 32: Gastos de administración y generales.

8.1.5 Gastos de entrega

8 conductores 107177,28 € anuales

Alquiler de los camiones 120000 € anuales

Combustible 59447 € anuales

TOTAL 286624,28 € anuales

Tabla 33: Gastos de entrega.

109

8.1.6 Resumen de gastos anuales

Gastos de explotación 336950,52 €

Gastos de carga fabril 260650,7 €

Gastos de administración y generales 125685,48 €

Gastos de entrega 286624,28 €

TOTAL 1009910,98 €

Tabla 34: Resumen de gastos anuales.

8.1.7 Costo del hielo

El costo del hielo teniendo en cuenta que se producen al año 252000 bloques de hielo es de:

Utilizando un precio de venta de 5 € el bloque de 50 Kg los beneficios serían los siguientes:

Ingresos: 5*252000=1260000 € anuales.

Expresándolos en términos de rendimiento:

8.2 Flujos de caja

Datos:

Inversión Fija: 1362553,5 € ( terreno: 392800 €)

Capital de trabajo: 1009910,98 €.

Porcentaje de inversión a ser financiada: 75%

- Tasa de interés anual ( operaciones a más de diez años): 2,40%

- Tasa de impuesto en la renta: 25%.

Depreciación lineal

969753,5 /20: 48487,675 €.

Vida útil: 20 años

Venta activo fijo (al final): 170000 €.

Ingresos: 1260000 €, con una previsión de un aumento del 2% anual a partir del tercer año.

Horizonte del proyecto: 21

Años operativos: 20

110

Costes anuales: 1009910,98 €, previsión de variación de los costes anuales (precio del agua,

electricidad, combustible…).

Se hace uso del programa Excel para generar las tablas de los flujos de caja:

112

AÑO 0 AÑO 1 AÑO 2 AÑO 3 AÑO 4 AÑO 5 AÑO 6 AÑO 7 AÑO 8 AÑO 9 AÑO 10 AÑO 11 AÑO 12 AÑO 13 AÑO 14 AÑO 15 AÑO 16 AÑO 17 AÑO 18 AÑO 19 AÑO 20

U.Operativa

250089,02 243621,7219 236926,7086 255194,2643 273718,2252 292498,0389 326509,2206 360804,8478 395405,311 430330,8293 465601,4701 485829,6037 506110,2745 526420,3302 546734,5338 567025,4145 608768,4442 650750,2557 693006,0876 735570,173

Depreciación

-48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675 -48487,675

U.Operativa neta

201601,345 195134,0469 188439,0336 206706,5893 225230,5502 244010,3639 278021,5456 312317,1728 346917,636 381843,1543 417113,7951 437341,9287 457622,5995 477932,6552 498246,8588 518537,7395 560280,7692 602262,5807 644518,4126 687082,498

Ingreso por equipo

170000

Utilidad antes impuestos

201601,345 195134,0469 188439,0336 206706,5893 225230,5502 244010,3639 278021,5456 312317,1728 346917,636 381843,1543 417113,7951 437341,9287 457622,5995 477932,6552 498246,8588 518537,7395 560280,7692 602262,5807 644518,4126 857082,498

Impuesto de renta

-50400,3363 -48783,5117 -47109,7584 -51676,6473 -56307,6376 -61002,591 -69505,3864 -78079,29321 -86729,409 -95460,78856 -104278,4488 -109335,4822 -114405,6499 -119483,1638 -124561,7147 -129634,4349 -140070,1923 -150565,6452 -161129,6032 -214270,624

Utilidad neta

151201,0088 146350,5352 141329,2752 155029,9419 168922,9127 183007,7729 208516,1592 234237,8796 260188,227 286382,3657 312835,3463 328006,4465 343216,9496 358449,4914 373685,1441 388903,3046 420210,5769 451696,9355 483388,8095 642811,873

Depreciación 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675 48487,675

Flujo operativo 199688,6838 194838,2102 189816,9502 203517,6169 217410,5877 231495,4479 257003,8342 282725,5546 308675,902 334870,0407 361323,0213 376494,1215 391704,6246 406937,1664 422172,8191 437390,9796 468698,2519 500184,6105 531876,4845 691299,548

Inversión

Activo Fijo -1362553,5

Capital de trabajo -1009910,98

Recuperación del C.d.t 1009910,98

Flujo de caja libre -2372464,48 199688,6838 194838,2102 189816,9502 203517,6169 217410,5877 231495,4479 257003,8342 282725,5546 308675,902 334870,0407 361323,0213 376494,1215 391704,6246 406937,1664 422172,8191 437390,9796 468698,2519 500184,6105 531876,4845 1701210,53

115

8.3 Índices de rentabilidad: VAN y TIR

El cálculo del VAN y la TIR se realizan igualmente mediante las fórmulas ya diseñadas por el programa

Excel, para lo cual se ha de calcular antes el Costo medio ponderado de capital: WACC, cuyos datos de partida

son:

% Deuda: 75%

% Capital: 25%

TEA: 2,40%

Koa: 16%

Tasa de impuestos: 25%

Con este dato se ejecutan las fórmulas del VAN y la TIR cuyos resultados son los siguientes:

VAN: 1783643,754

TIR: 11%

PAYBACK: 10,13 años.

Por tanto con un VAN positivo y una TIR mayor a la tasa de descuento se puede concluir que es un proyecto

rentable pues generará valor futuro.

Por otra parte se adjuntan en el anexo A-1, dos posibilidades diferentes de inversión donde se varía el

porcentaje de deuda y el de capital para ver como oscilan los índices de rentabilidad, concluyendo como mejor

opción la escogida en este apartado.

8.4 Análisis de sensibilidad

En una fábrica como la que es objeto de estudio es conveniente estudiar la variación de parámetros que afecten

a la rentabilidad de la inversión. Por ello se realiza en este apartado un análisis de sensibilidad cuyo principal

parámetro a variar es la demanda, ya que una vez realizada la inversión se puede producir una disminución en

la demanda que afecten negativamente a los beneficios.

Para ello partimos de los datos proporcionados en el apartado anterior, y se varía la demanda a varias

situaciones:

Se analiza una posible variación del precio de venta del 20% por arriba y por debajo del establecido,

es decir se analizan los flujos de caja y sus índices de rentabilidad para un rango de precios de los

bloques de 50 Kg entre 4 € y 6 €.

Se analiza una posible variación de la demanda del 20% por debajo de la estimada, es decir se

analizan los flujos de caja y sus índices de rentabilidad para un rango de demanda entre 40 toneladas y

50 toneladas.

Variación del precio en un 20%

Los resultados del VAN y la TIR de cada precio son los siguientes:

Precio VAN TIR

4 € -807995,305 3%

4,2 € -289667,493 4%

116

Precio VAN TIR

4,4 € 228660,3186 6%

4,6 € 746988,1304 8%

4,8 € 1265315,942 9%

5 € 1783643,754 11%

5,2 € 2301971,566 13%

5,4 € 2820299,378 14%

5,6 € 3338627,189 16%

5,8 € 3856955,001 17%

6 € 4375282,813 19%

Tabla 35: VAN y TIR para el análisis de los diferentes precios.

Las gráficas que muestran la variación del VAN y la TIR en función del precio son las siguientes:

Figura 56: Variación del VAN en función al precio del bloque de 50 Kg.

Como se puede observar en la figura anterior, a partir de un precio menor de 4,2 € la inversión deja de ser

rentable.

117

Figura 57: Variación de la TIR en función al precio del bloque de 50 Kg.

Como se puede observar en la figura anterior, la TIR se hace menor que la tasa de descuento a partir de un

precio menor de 4,2 €, y por tanto deja de ser rentable.

Variación de la demanda en un 20%

Los resultados del VAN y la TIR de cada demanda son los siguientes:

Demanda VAN TIR

40 toneladas -890269,561 2%

42 toneladas -376055,462 4%

44 toneladas 138158,6372 6%

46 toneladas 652372,7362 7%

48 toneladas 1166586,835 9%

50 toneladas 1783643,754 11%

Tabla 36: VAN y TIR para el análisis de las diferentes demandas-

Las gráficas que muestran la variación del Van y la Tir en función a la demanda son las siguientes:

118

Figura 58: Variación del VAN en función a la demanda.

Como se puede observar en la figura anterior, a partir de una demanda menor 42,5 toneladas la inversión no es

rentable al hacerse el VAN menor que cero.

Figura 59: Variación de la TIR en función a la demanda.

Como se puede observar en la figura anterior, a partir de una demanda menor 43 toneladas la inversión no es

rentable al hacerse la TIR menor que la tasa de descuento.

119

9 CONCLUSIONES

Aunque se han señalado las características más importantes durante el desarrollo del trabajo, es necesario hacer

un resumen de los aspectos técnicos y económicos que suponen un beneficio en la instalación y explotacón de

la fábrica de hielo en bloques.

Las principales conclusiones a las que se han llegado son las siguientes:

1) En base al estudio realizado de la demanda actual de hielo en las provincias de Cádiz y Huelva, así

como en su posible futuro, es factible la instalación de esta fábrica de hielo en bloques en la provincia

de Sevilla, teniendo en cuenta que la rentabilidad de la inversión es positiva siempre que la demanda

no baje de 42,5 toneladas y que el precio al que se vendan los bloques de hielo no esté por debajo de

4,2 euros.

2) Los estudios técnico-económicos han derivado en localizar la fábrica en la provincia de Sevilla para

distribuir hielo a las provinicias de Cádiz y Huelva, sin embargo con ligeros cambios se podría

plantear la localización en otra provincia con un clima similar, e incluso una posible futura amplación

en el mercado al que se accede para comenzar a distribuir a otros puertos pesqueros.

3) Se ha establecido la capacidad de la planta en 50 toneladas al día, pero al haber dividido la producción

en dos tanques de salmuera de características idénticas, la versatilidad de la planta en capacidad es

grande, lo que redunda en una gran economía al poder adaptarse a las variaciones de demanda que se

puedan producir. Si fuese necesario se podría incluso modificar la capacidad de la planta realizando

algunos cambios.

4) Los equipos seleccionados son de fácil adquisición a través de las casas constructoras, pudiendo ser

rápidamente reparados por estas, o incluso no supone un gran problema el sustituirlos por otros de

capacidades y características iguales.

5) La inversión total se ha estimado en 2372464,48 euros, donde se ha incluido la inversión fija y capital

para un año de operación. Suponiendo un trabajo continuo de 24 horas al día durante 250 días

laborables al año, la utilidad neta anual oscila en un intervalo entre 141329,2752 y 642811,8733 euros, y el flujo de caja libre entre 189816,9502 y 1701210,528 euros, siendo la rentabilidad sobre

la inversión total de 18,35%, valor muy aceptable desde todo punto de vista.

121

ANEXO 1 ALTERNATIVAS DE FINANCIACIÓN

ECONÓMICA

Manteniendo el flujo de caja libre obtenido en el apartado de viabilidad económica, se varían los porcentajes

de deuda y de capital para ver cómo oscilan los indices de rentabilidad.

50% de financiación







969753,5 /20: 48487,675 €.








Costo medio ponderado de capital: WACC, cuyos datos de partida son:

% Deuda: 50%

% Capital: 50%

TEA: 2,40%

Koa: 16%


Con este dato se ejecutan las fórmulas del Van y la Tir cuyos resultados son los siguientes:

VAN: 509104,2403

TIR: 11%

Sigue siendo un proyecto rentable, pero con un valor actual neto menor que con un 75% de financiación.

122

25% de financiación







969753,5 /20: 48487,675 €.








Costo medio ponderado de capital: WACC, cuyos datos de partida son:

% Deuda: 25%

% Capital: 75%

TEA: 2,40%

Koa: 16%


Con este dato se ejecutan las fórmulas del Van y la Tir cuyos resultados son los siguientes:

VAN: -270817,899

TIR: 11%

Ya no es un proyecto rentable al tener un valor actual neto menor que cero.

123

BIBLIOGRAFÍA

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comercializadora de hielos en la ciudad de Quito.

Quito (Ecuador): Universidad politécnica Salesiana sede Quito

http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/1408/3/CAPITULO%202.pdf

[2] Graham, J., Johnston, W.A. y Nicholson, F.J. (1993). El hielo en las pesquerías.

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http://www.fao.org/docrep/003/T0713S/T0713S00.HTM

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Guayaquil (Ecuador): Escuela Superior Politécnica del Litoral

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marquetas.

Guayaquil (Ecuador): Escuela Superior Politécnica del Litoral

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Cádiz. Optimización energética del proceso. Estudio de viabilidad.

Sevilla: Escuela Técnica Superior de Ingeniería (E.T.S.I.)

[6] Agencia Pública de Puertos de Andalucía

[7] Base de datos terminológicos y de identificación de especies pesqueras de las costas de Andalucía

[8] EUROVAL, sociedad de tasación y valoración española especializada en tasación inmobiliaria y en la

valoración de bienes, activos, derechos y empresas.

https://www.euroval.com/precio-del-suelo-urbano-andalucia/

[9] Fernández, J. (2012). Diseño de cámara frigorífica.

Cataluña: Universidad Politécnica de Cataluña (U.P.C.)

[10] Vasquez, J. (2013). Cálculo de una cámara de frío para conservación de hielo, hortalizas y frutas

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[11] Base de datos terminológicos y de identificación de especies pesqueras de las costas de Andalucía

(ICTIOTERM).

http://www.ictioterm.es/puertos_pesqueros.php

[12] Estimaciones del balance frigorífico.

Valencia: Universidad Politécnica de Valencia (U.P.V.)

http://www.upv.es/entidades/DTRA/infoweb/dtra/info/U0639388.pdf

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Insituto Nacional de Estadística (I.N.E.)

[14] Moldes para fábrica de hielo en barra de 50 Kg de Hielo Matic.

http://www.hielomatic.com/product/fabrica-de-hielo-en-barra

[15] Sanabria, Elisabet. Acciones a implantar en una fábrica de hielo para el mejoramiento de la protección

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http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/1408/3/CAPITULO%202.pdf

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http://www.hielomatic.com/product/fabrica-de-hielo-en-barra

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http://www.monografias.com/trabajos75/fabrica-hielomejoramiento-ahorro-energetico/fabrica-

hielomejoramiento-ahorro-energetico2.shtml

[16] Máquina de fabriación rápida de hielo en bloque de Snowkey.

[17] Elementos físicos del ciclo ideal de refrigeración.Fisicanet.

https://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/ap07_ciclos_termicos.php

[18] Diagrama de Mollier del refrigerante R-404A.

IES ESTELAS DE CANTABRIA, Grupo de Ingeniería Térmica.

http://www.imacifp.com/wp-content/uploads/2013/03/Apuntes-de-Maquinas-Diagrama-de-Mollier.pdf

[19] Guerra, Javier. Compresor alternativo.

La Rioja: Universidad de La Rioja, Departamento de Ingeniería Mecánica.

http://tecnologia-compresores.blogspot.com.es/2010/04/compresor-alternativo-continuacion.html

[20] Condensador multitubular HEN.BUSCH.

https://frigoristas.wordpress.com/condensadores/

[21] Propiedades físicas del refrigerante R-404A.Gasservei.

http://www.gas-servei.com/images/Ficha-tecnica-R404A.pdf

[22] Torre de enfriamiento. Mexochem Corporativo.

https://i.mkt.lu/cont/2358776/665/400/mexochem-torre-pbtc-1a.jpg

[23] Catálogo de compresores alternativos serie W de MAYEKAWA.

https://mayekawa.es/images/pdf/CompresorSerieW.pdf

[24] Catálogo de condensadores multitubulares de refrigeración de Intersam.

http://www.intersam.es/Info/PDF/condensadores-multitubulares-refrigeracion.pdf

[25] Catálogo de válvulas, controles y protectores del sistema de EMERSONCLIMATE.

http://www.emersonclimate.com/es-LA/Documents/pdfs/Catalogo-Mexico-2014.pdf

[26] Panel de Espuma rígida de poliuterano HI-F de HURRE.

http://www.huurreiberica.com/index.php/es/paneles-frigorificos/hi-f-frigorifico

[27] Software para catálogo de Blitzer.

https://www.bitzer.de/es/es/assistencia/software/software/software-versions.jsp

[28] Catálogo de evaporadores ECR-ECC de Kobol.

http://www.area.es/productos/evaporadores-ecr-ecc-kobol

[29] Software para catálogo de Günter.

http://www.guentner.eu/know-how/product-calculator-gpc/gpc-software/

[30] Proceso de fabriación del hielo en barras. HIELERADETIJUANA.

https://www.youtube.com/watch?v=ftebifYDTg0

[31] Consumo de agua en España. Federación de Asociaciones de Consumidores (FACUA).

http://www.lavozdigital.es/cadiz/lvdi-cadiz-soporta-tercera-tarifa-agua-mas-cara-espana-

201601312028_noticia.html

[32] Polígono Industrial El Muro. Prodetur.

http://www.prodetur.es/prodetur/www/infraestructuras/infraestructuras-empresariales/catalogo-

poligonos-industriales/poligono-0081.html

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http://www.imacifp.com/wp-content/uploads/2013/03/Apuntes-de-Maquinas-Diagrama-de-Mollier.pdf

http://tecnologia-compresores.blogspot.com.es/2010/04/compresor-alternativo-continuacion.html

https://frigoristas.wordpress.com/condensadores/

http://www.gas-servei.com/images/Ficha-tecnica-R404A.pdf

https://i.mkt.lu/cont/2358776/665/400/mexochem-torre-pbtc-1a.jpg

https://mayekawa.es/images/pdf/CompresorSerieW.pdf

http://www.intersam.es/Info/PDF/condensadores-multitubulares-refrigeracion.pdf

http://www.emersonclimate.com/es-LA/Documents/pdfs/Catalogo-Mexico-2014.pdf

http://www.huurreiberica.com/index.php/es/paneles-frigorificos/hi-f-frigorifico

https://www.bitzer.de/es/es/assistencia/software/software/software-versions.jsp

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http://www.guentner.eu/know-how/product-calculator-gpc/gpc-software/

https://www.youtube.com/watch?v=ftebifYDTg0

http://www.lavozdigital.es/cadiz/lvdi-cadiz-soporta-tercera-tarifa-agua-mas-cara-espana-201601312028_noticia.html

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http://www.prodetur.es/prodetur/www/infraestructuras/infraestructuras-empresariales/catalogo-poligonos-industriales/poligono-0081.html

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125

PLANOS

Listado de planos

P-1 Localización y emplazamiento

P-2 Distribución en planta de los distintos espacios

P-3 Distribución de las diferentes zonas

P-4 Distribución de los equipos

Proyecto:

Fábrica de hielo en bloques

Descripción:

Plano de localización

Nº plano:

1

Escala:

Sin escala

Unidades:

Metros

Fecha:

11/09/2017

Plano de emplazamiento

SITUACIÓN

Plano de localización

LOCALIZACIÓN

Aparcamientos

Casetilla

Oficinas

Zona

de

producción

Almacén

Zona de

carga

Trazado de

giro de

camiones

Proyecto:

Nº plano:

Fecha:

Descripción:

Escala: Unidades:

Distribución en planta de los espacios


2

Metros1:50011/09/2017

3

8

,6

5

2

,5

3

,6

3

0

64

10,73

8,08

12,2

4

4

2

8

8

7

,6

3

,5

Proyecto:


Descripción:

Plano por zonas

Nº plano:

3

Escala:

Ir a tabla

Unidades:

Metros

Fecha:

11/09/2017

1

2

2

2

3

4

5

5

Distribución de oficina

1.Recepción-Secretaría

2.Despachos individuales

3.Área social-Comedor

4.Sala de reuniones

5.Baños-Vestuarios

6

6.Cuarto de limpieza

1

1

2

3

4

5

Distribución de la zona de fabricación

1.Tanque de Salmuera

2.Zona de llenado

3.Tanque de desmoldeo

4.Zona de desmoldeo

Suelo de drenado

5.Paso del hielo al almacén

1

2

3

3

5

5

4

Distribución del almacén

1.Compresor

2.Condensador

3.Evaporador

4.Transpalet eléctrico

5.Hileras de bloques de hielo

Área

Escala

Oficinas

Fabricación

Almacén

1:125

1:125

1:125

1

7

,5

1

4

,2

4

,2

4

,2

2

,5

2

,5

2

,8

4

5

,2

2

,8

2

4

4

,3

6

6

1

,9

1,5

1

2

,7

3

,5

4

3

,5

4

6

6

7

7

8

8

6.Compresor

7.Condensador

8.Evaporador

1

0

7

,2

1

7

3

7

,5

1

1

,2

1

5

5

,5

1

2

2

Proyecto:


Descripción:

Plano de equipos

Nº plano:

4

Escala:

Ir a tabla

Unidades:

Metros

Fecha:

11/09/2017

Área

Escala

Equipos 1

Equipos 2

Puente grúa

1:50

1:50

1:100

1

3

2

4

5

6

Distribución de los equipos

1.Tanque de salmuera

2.Compresor

3.Condensador

4.Torre de enfriamiento

5.Bombas y Válvulas

6.Entrada y salida al tanque de desmoldeo

1

2

3 4

5

6

7

Distribución de los equipos 2

1.Tanque de salmuera

2.Evaporador

3.Acumulador del evaporador

4.Válvula de flotador

5.Motor del compresor

6.Compresor

7.Separador de aceite

1

2

3

4

5

Funcionamiento Puente grúa

1.Extracción de la zona de llenado

2.Transporte a los tanques de salmuera

3.Introducción en los tanques de salmuera

4.Transporte a la zona de desmoldeo

5.Introducción en los tanques de

desmoldeo

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