Proyecto: Diseño y simulación de equipos de proceso para la fabricación de cerveza artesanal en ...

155 Pages·2013·4.63 MB·Spanish

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL CULHUACÁN
INGENIERÍA MECÁNICA
SEMINARIO DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL CON OPCIÓN A TITULACIÓN
REGISTRO: DES/ESIME-CUL/2012/029/12.

Proyecto: Diseño y simulación de equipos de proceso
para la fabricación de cerveza artesanal en México.
PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO MECÁNICO

PRESENTAN:
C. Elpidio Lima Torres.
C. René Meza Flores.
C. Jorge Carlos Osante Miranda.

ASESORES: Firma y fecha de revisión
Lic. Celsa Piedad Santos Jácome. _________________
Ing. Emer Brito Brito. ________________

México D.F. Febrero de 2013.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD CULHUACAN

SEMINARIO DE TITULACIÓN
INGENIERÍA DE LA CALIDAD

Que como prueba escrita de su Examen Profesional para Obtener el Título de Ingeniero Mecánico
deberán desarrollar los C.:
ELPIDIO LIMA TORRES
RENÉ MEZA FLORES
JORGE CARLOS OSANTE MIRANDA

“DISEÑO Y SIMULACIÓN DE EQUIPOS DE PROCESO PARA LA FABRICACIÓN DE
CERVEZA ARTESANAL EN MÉXICO.”

La finalidad de este proyecto es diseñar y simular un equipo integral de proceso estandarizado, para la
elaboración de cerveza artesanal, aplicando tecnología, materiales y mano de obra nacional, teniendo
como uno de los objetivos obtener un equipo de dimensiones y capacidad de producción por lote requerida
por los cerveceros artesanales y que contribuya a optimizar sus materias primas, energía y mano de obra,
durante el proceso. Con esto se logrará una ventaja competitiva sobre los equipos de origen extranjero.
Por otra parte contribuiría al crecimiento de la producción de los cerveceros artesanales, lo que se vuelve
muy atractivo ya que en México hay un auge e interés en aumento por el consumo de cervezas
artesanales, las cuales se caracterizan por su producción en lotes pequeños, sus aromas y sabores,
producto de una gama amplia de materias primas usadas en su producción (malta, lúpulo, maíz, arroz,
miel, frutas, entre otros).
CAPITULADO

I.- ESTADO DEL ARTE.
II.- MARCO TEÓRICO
III.- DESARROLLO DEL PROYECTO.
IV.- PRUEBAS Y RESULTADOS.

México DF a 23 de febrero de 2013.

PRIMER ASESOR SEGUNDO ASESOR

__________________________________ __________________________________
M. EN C. CELSA PIEDAD SANTOS JÁCOME ING. EMER BRITO BRITO
Vo. Bo.
__________________________________
M. EN C. ANTONIO ROMERO ROJANO
JEFE DE LA CARRERA DE I.C.E.
DEDICATORIA

Dedico este logro a mis padres, hermanos, hijos y compañeros de escuela,
aunque un poco tarde pero con todo el amor y cariño para todos los que me
impulsaron y a los que no, les demuestro que mientras haya vida es posible salir
adelante con la ayuda de los maestros y que sea para bien de la humanidad.

Elpidio Lima Torres.
AGRADECIMIENTOS

A mis padres:

Por su gran generosidad; me dieron la vida, cuidados, amor, valores,
educación y todo lo que estuvo en sus manos.

A mis hermanos:

Por su apoyo incondicional y sus palabras de aliento para siempre ir hacia
adelante.

A mi esposa y a mis hijas:

Por su cariño, apoyo, aliento y confianza en mí, siendo mi motivación para
culminar por fin mi educación con la obtención del título.

René Meza Flores.
AGRADECIMIENTOS

A mis padres, hermanos y tío, que siempre me apoyaron y creyeron en mí, a
mis profesores, amigos y compañeros por su amistad y aportación, a mi esposa por
su gran amor y a mis hijos mi gran inspiración y a quienes dedico este legado.

Jorge Carlos Osante Miranda
Índice temático.
Título Descriptivo del Proyecto-------------------------------------------------------------- I
Planteamiento del problema----------------------------------------------------------------- II
Justificación -------------------------------------------------------------------------------------- III
Objetivo General -------------------------------------------------------------------------------- IV
Objetivos Específicos -------------------------------------------------------------------------- V

Capítulo 1: Estado del arte.
1.1. Origen de la cerveza --------------------------------------------------------------- 2
1.2. La cerveza, fuente de alimento -------------------------------------------------- 3
1.3. La cerveza en el mundo actualmente------------------------------------------ 4
1.3.1. Las 10 cervezas más vendidas en el mundo -------------------------------- 4
1.4. Historia de la cerveza en México------------------------------------------------ 7
1.4.1. La cerveza en México actualmente--------------------------------------------- 11
1.4.2. Principales marcas de cerveza artesanal en México----------------------- 12
1.4.2.1 Las 10 mejores cervezas artesanales en México --------------------------- 14
1.5. Fabricantes de equipos para cerveza artesanal----------------------------- 18
Capítulo 2: Marco teórico.
2.1. Planeación Estratégica ------------------------------------------------------------ 23
2.1.1. Fortalezas------------------------------------------------------------------------------ 23
2.1.2. Oportunidades------------------------------------------------------------------------ 23
2.1.3. Debilidades---------------------------------------------------------------------------- 24
2.1.4. Amenazas----------------------------------------------------------------------------- 24
2.1.5. Estrategias----------------------------------------------------------------------------- 24
2.1.6. Ventaja competitiva----------------------------------------------------------------- 26
2.2. Conceptos básicos------------------------------------------------------------------ 27
2.3. Materias primas --------------------------------------------------------------------- 31
2.4. Equipos básicos para la elaboración de cerveza artesanal--------------- 35
2.4.1. Equipos periféricos utilizados en la elaboración de cerveza artesanal- 41
Capítulo 3: Diseño y simulación.
3.1. Decisión sobre este proyecto----------------------------------------------------- 44
3.1.2. Estudio técnico----------------------------------------------------------------------- 45
3.2. Aplicación de normas para el diseño------------------------------------------- 46
3.3. Dimensiones y capacidades------------------------------------------------------ 47
3.3.1. Presión de trabajo------------------------------------------------------------------- 50
3.3.2. Temperatura de trabajo------------------------------------------------------------ 50
3.4. Materiales utilizados en la construcción de recipientes-------------------- 51
3.4.1. Láminas-------------------------------------------------------------------------------- 51
3.4.2. Normas para acero inoxidable---------------------------------------------------- 52
3.4.3. Tipos de acero inoxidable para fabricar tanques--------------------------- 52
3.5. Tubería--------------------------------------------------------------------------------- 54
3.5.1. Cédulas--------------------------------------------------------------------------------- 55
3.6. Registro hombre--------------------------------------------------------------------- 56
3.7. Tapas----------------------------------------------------------------------------------- 57
3.8. Accesorios de conexión y control------------------------------------------------ 61
3.9. Cálculo de la superficie de calefacción----------------------------------------- 64
3.10. Cálculo de espesores--------------------------------------------------------------- 72
3.11. Aislamientos--------------------------------------------------------------------------- 89
3.12. Soldabilidad--------------------------------------------------------------------------- 90
3.13. Acabados superficiales en acero inoxidable---------------------------------- 94
3.14. Simulación de equipos de proceso para la elaboración de cerveza---- 97
Capítulo 4: Plan de negocio
4.1. Nombre de la empresa, logotipo y lema--------------------------------------- 105
4.2. Actividad productiva----------------------------------------------------------------- 105
4.3. Objetivo--------------------------------------------------------------------------------- 105
4.4. Visión----------------------------------------------------------------------------------- 105
4.5. Misión----------------------------------------------------------------------------------- 105
4.6. Valores--------------------------------------------------------------------------------- 106
4.7. Estructura organizacional---------------------------------------------------------- 106
4.8. Estudio de mercado----------------------------------------------------------------- 108
Literatura------------------------------------------------------------------------------------------ 122
Anexos
Factibilidad----------------------------------------------------------------------------------------- 124
Viabilidad------------------------------------------------------------------------------------------- 124
Glosario-------------------------------------------------------------------------------------------- 126

Índice de Figuras.

Figura 1 Marcas de los 2 grandes grupos cerveceros en México-------------- II
Figura 2 Equipos rudimentarios para elaboración de cerveza------------------- II
Figura 3 Diferentes tipos de cerveza dependiendo de la malta y adjuntos--- III
Figura 4 Sala de cocción de mosto de cerveza artesanal en Alemania------- III
Figura 5 Elaboración de cerveza a partir de maíz---------------------------------- 2
Figura 6 Cervecería del siglo XV-------------------------------------------------------- 3
Figura 7 de la 1 a la 5, marcas de cervezas más vendidas en el mundo---- 5
Figura 8 De la 6 a la 10, marcas de cervezas más vendidas en el mundo----------- 6
Figura 9 Compañía cervecera Porfirio Díaz------------------------------------------ 9
Figura 10 Historia de la cerveza en México-------------------------------------------- 11
Figura 11 Asociación Cervecera Mexicana-------------------------------------------- 24
Figura 12 Micro cervecería----------------------------------------------------------------- 25
Figura 13 Cerveza clara--------------------------------------------------------------------- 25
Figura 14 Algunas cervezas artesanales----------------------------------------------- 29
Figura 15 Tipos más representativos de cerveza------------------------------------- 31
Figura 16 Diagrama de proceso para la fabricación de cerveza------------------ 36
Figura 17 Registro hombre en cuerpo--------------------------------------------------- 57
Figura 18 Registro hombre en tapa superior------------------------------------------- 57
Figura 19 Diferentes tipos de tapas para recipientes-------------------------------- 58
Figura 20 Diferentes tipos de tapas para recipientes (continuación)------------ 59
Figura 21 Conformación de una tapa toriesférica------------------------------------ 60
Figura 22 Accesorios para conexiones rápidas tipo “Clamp”---------------------- 61
Figura 23 Válvula sanitaria tipo “Oblea” para manejo de líquidos---------------- 62
Figura 24 Esfera de limpieza CIP--------------------------------------------------------- 62
Figura 25 Medidores de nivel y temperatura interna en tanques----------------- 63
Figura 26 Manómetros con carátula con glicerina------------------------------------ 63
Figura 27 Paila de mezcla------------------------------------------------------------------ 67
Figura 28 Paila de mosto------------------------------------------------------------------- 69
Figura 29 Tanque fermentador------------------------------------------------------------ 71
Figura 30 Proceso de soldadura TIG---------------------------------------------------- 93
Figura 31 Diferentes acabados superficiales para acero inoxidable------------- 96
Figura 32 Fabricación de tapas del recipiente----------------------------------------- 98
Figura 33 Conformado y ensamble del cuerpo del recipiente--------------------- 99
Figura 34 Fabricación y ensamble de chaqueta para calentamiento------------ 100
Figura 35 Fabricación y ensamble de chaqueta para calentamiento------------ 100
Figura 36 Tanques fermentadores en proceso de acabados---------------------- 101
Figura 37 Tanque “Whirlpool” en proceso de soldadura y acabados------------ 101
Figura 38 Proceso de embarque de los equipos terminados---------------------- 102
Figura 39 Diagrama de flujo propuesto-------------------------------------------------- 121
Figura 40 Empresa metal mecánica mexicana---------------------------------------- 124
I. Título Descriptivo del Proyecto
Diseño y simulación de equipo de proceso para elaboración de cerveza
artesanal en México.
II. Planteamiento del Problema
La situación en restaurantes o bares se repite en casi todas las ocasiones: al
pedir al mesero la selección de cervezas, el listado siempre incluye las bebidas de
los dos grandes grupos que producen la bebida en el país: Grupo Modelo y
Cuauhtémoc Moctezuma, esto ocasiona que en México a pesar de ser el sexto
consumidor de cerveza a nivel mundial, sólo se conocen en su mayoría los estilos de
cervezas de estos grandes grupos cerveceros figura 1.

Figura 1. Marcas de cerveza de los 2 grandes grupos cerveceros en México.
Sin embargo, desde hace casi 10 años, pequeñas y medianas empresas han
tenido el interés de crear cervezas artesanales, con aromas y sabores diferentes,
destinados a un sector de la población con gustos especiales. En México,
aproximadamente 500 centros de consumo comercializan cervezas de especialidad,
con aproximadamente 56 marcas de origen nacional; sin embargo por cada 100,000
botellas que se consumen en todo el país, sólo 2 son artesanales (1).
(1) Fuente: Francisco Rubio, CNN Expansión, 24 de noviembre de 2010.