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Introducción al Derecho I

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELÉCTRICA
UNIDAD AZCAPOTZALCO

“REDISEÑO DE LOS ELEMENTOS MECÁNICOS DE
UNA CADENA DE PRODUCCIÓN PARA LA
OBTENCIÓN DE MASA DE MAÍZ”

T E S I S

PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO MECÁNICO

PRESENTA:

JIMÉNEZ GARCÍA OCTAVIO

ASESORES:

M. EN C. RICARDO SANCHEZ MARTINEZ
M. EN C. RICARDO CORTEZ OLIVERA

MÉXICO, D.F.

ENERO 2015

Agradecimientos.
Al Instituto Politécnico Nacional mi Alma Mater, por haber compartido su conocimiento,
superación y coraje.
A los Directores de Tesis:
M. EN C. RICARDO SANCHEZ MARTINEZ Y M. EN C. RICARDO CORTEZ OLIVERA por
compartirme sus conocimientos e instruirme en todo lo necesario para la realización de este
trabajo de tesis.

Dedicatorias.
A mi madre, por brindarme su confianza, amor y cariño, por darme la fuerza para sobrellevar
mi vida, sus consejos, esfuerzo y dedicación han forjado lo que soy hoy en día.
A mi familia, tíos, primos, novia, por ser uno de los pilares en mi vida, el tiempo es algo que
decides dar a alguien y sabes que no volverá, y ustedes me dieron gran parte del suyo, aun
sabiendo eso, gracias.
A mi hermano, por ser mi guía, mi mentor y mi amigo, doy gracias a la vida y a mi madre por
darme la dicha de tener un gran compañero como lo es el.
A mis amigos, gracias por su sincera amistad.

ÍNDICE GENERAL.
ÍNDICE DE TABLAS. ............................................................................................................. VIII
ÍNDICE DE IMAGENES. ......................................................................................................... XII
RESUMEN. ............................................................................................................................. XIII
INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................. XVIII
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ................................................................................... XX
OBJETIVOS. ........................................................................................................................... XX
JUSTIFICACIÓN. ................................................................................................................... XXI

CAPÍTULO I GENERALIDADES……………………………………………………………………1
1.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS. ............................................................................................... 2
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2.1 CONTEXTO TECNOLÓGICO. ................................................................................................ 6
1.2.1.1 Otros procesos para elaborar tortillas de maíz. ...................................................... 6
1.2.1.2 Descripción del proceso. ........................................................................................ 7
1.2..1.2.1 Cocimiento y reposo. ...................................................................................... 7
1.2.1.2.2 Lavado. ............................................................................................................ 8
1.2..1.2.3 Molienda. ........................................................................................................ 8
1.2.1.2.4 Amasado y moldeado. ..................................................................................... 8
1.2.1.2.5 Cocimiento. ...................................................................................................... 9
1.2.1.2.6 Enfriamiento. .................................................................................................... 9
1.2.1.3 Descripción del equipo. .......................................................................................... 9
1.2.1.3.1 Recipientes de cocción y reposo. ..................................................................... 9
1.2.1.3.2 Equipo para lavado de nixtamal. .................................................................... 11
1.2.1.3.3 Equipo para la molienda del nixtamal. ........................................................... 12
1.2.1.3.4 Equipos para amasado y moldeado. .............................................................. 13
1.2.1.4 La industria de la tortilla en México. ..................................................................... 14
1.2.1.5 MASECA: salto tecnológico de 5,000 años. ......................................................... 15
1.2.1.6 Las tortillas en la actualidad. ................................................................................ 17
1.2.2 CONTEXTO NORMATIVO. ................................................................................................. 18

1.2.2.1 Norma NOM-187-SSA1/SCFI-2002, Productos y servicios. Procesamiento de
masa, tortillas, tostadas y harinas. .................................................................................... 18
12.2.1.1 Disposiciones. .................................................................................................. 18
1.2.2.2 Norma SAE, clasificación de aceros y aleaciones. ............................................... 18
1.2.2.2.1 Disposiciones. ................................................................................................. 18
1.2.2.3 Norma ASME/ASTM A285 para recipientes sometidos a presión. ........................ 19
1.2.2.4 Norma NOM-027-STPS-2008, actividades de soldadura y corte-Condiciones de
seguridad e higiene. .......................................................................................................... 19
1.2.2.4.1 Disposiciones. ................................................................................................. 19
1.2.2.5 Norma NEMA MG-1 para motores eléctricos. ....................................................... 20
1.2.2.6 Normas NEMA para instalaciones eléctricas. ....................................................... 20
1.2.2.6.1 NEMA 1. ......................................................................................................... 20
1.2.2.6.2 NEMA 2. .......................................................................................................... 20
1.2.2.6.3 NEMA 3 y 3S. ................................................................................................. 20
1.2.2.6.4 NEMA 3R. ....................................................................................................... 20
1.2.2.6.5 NEMA 4 y 4X. ................................................................................................. 20
1.2.2.6.6 NEMA 5. .......................................................................................................... 20
1.2.2.6.7 NEMA 6 y 6P. ................................................................................................. 21
1.2.2.6.8 NEMA 7. ......................................................................................................... 21
1.2.2.6.9 NEMA 8. ......................................................................................................... 21
1.2.2.6.10 NEMA 9. ........................................................................................................ 21
1.2.2.6.11 NEMA 12 y 12K. ........................................................................................... 21

CAPÍTULO II PROCESO DE DISEÑO DE INGENIERÍA
2.1 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO. ................................................................................... 23
2.2 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS. ..............................................................................................24
2.2.1 Elementos de transmisión mecánica. ....................................................................... 24
2.2.1.1 Motores eléctricos. ............................................................................................. 24
2.2.1.1.1 Ventajas. ...................................................................................................... 24
2.2.1.1.2 Desventajas. ................................................................................................ 24
2.2.1.2 Moto-reductores. ................................................................................................ 24
2.2.1.2.1 Ventajas. ...................................................................................................... 25
2.2.2 Elementos de transmisión de potencia. ................................................................... 25
2.2.2.1 Por engranes. .................................................................................................... 25
2.2.2.1.1 Ventajas. ...................................................................................................... 26
2.2.2.1.2 Desventajas. ................................................................................................ 26
2.2.2.2 Por bandas. ....................................................................................................... 26

III

2.2.2.3 Por cadena. ....................................................................................................... 27
2.2.2.3.1 Ventajas. ...................................................................................................... 28
2.2.2.3.2 Desventajas. ................................................................................................ 28
2.2.3 Elementos de unión. ................................................................................................ 28
2.2.3.1 Por soldadura. ................................................................................................... 28
2.2.3.1.1 Ventajas. ...................................................................................................... 29
2.2.3.1.2 Desventajas. ................................................................................................ 29
2.2.3.2 Por remaches. ................................................................................................... 29
2.2.3.2.1 Ventajas. ...................................................................................................... 30
.2.3.2.2 Desventajas. .................................................................................................. 30
2.2.4 Pilotos. ..................................................................................................................... 30
2.2.4.1 Pilotos para gas L.P y Natural. .......................................................................... 30
2.2.4.1.1 Ventajas. ...................................................................................................... 31
2.2.4.2 Pilotos para gas amargo. ................................................................................... 31
2.2.4.2.1 Ventajas. ...................................................................................................... 31
2.2.4.2.2 Desventajas. ................................................................................................ 31
2.2.5 Transportadores. ...................................................................................................... 31
2.2.5.1 Elevador de cangilones. ..................................................................................... 31
2.2.5.1.1 Ventajas. ...................................................................................................... 32
2.2.5.2 Transportador helicoidal. ................................................................................... 32
2.2.5.2.1 Ventajas. ...................................................................................................... 33
2.2.5.2.2 Desventajas. ................................................................................................ 33
2.2.6 Equipos para la molienda del maíz. ......................................................................... 33
2.2.6.1 Molino de discos. ............................................................................................... 33
2.2.6.1.1 Ventajas. ...................................................................................................... 34
2.2.6.1.2 Desventajas. ................................................................................................ 34
2.2.6.2 Molino de rodillos. .............................................................................................. 34
2.2.6.2.1 Ventajas. ...................................................................................................... 35
2.2.6.2.2 Desventajas. ............................................................................................... 35
2.2.6.3 Molino de martillos. ............................................................................................ 35
2.2.6.3.1 Ventajas. ...................................................................................................... 36
2.2.6.3.2 Desventajas. ................................................................................................ 36
2.2.6.4 Molinos gravitatorios. ......................................................................................... 36
2.2.6.4.1 Ventajas. ...................................................................................................... 37
2.2.6.4.2 Desventajas. ................................................................................................ 37
2.3 COMPARACIONES DEL REDISEÑO RESPECTO A LOS EXISTENTES EN LA ACTUALIDAD. ............... 37

CAPÍTULO III ANALISIS DEL DISEÑO DE INGENIERIA
3.1 TANQUE DE ALMACENAMIENTO PARA EL GRANO CRUDO. ....................................................... 41
3.1.1 Área del cilindro. ...................................................................................................... 42
3.1.2 Área del cono. .......................................................................................................... 42
3.1.3 Volumen del cilindro. ................................................................................................ 43
3.1.4 Volumen del semi cono. ........................................................................................... 43
3.1.5 Volumen total del tanque. ........................................................................................ 43
3.1.6 Cantidad de maíz que se puede almacenar en el tanque. ....................................... 43
3.1.7 Esfuerzo sobre la lámina del fondo del tanque. ....................................................... 44
3.1.8 Pesos de los componentes del tanque. ................................................................... 46
3.1.9 Lámina requerida para el tanque. ............................................................................ 52
3.2 TANQUE DE COCCIÓN. ....................................................................................................... 52
3.2.1 Volumen del tanque de cocción. .............................................................................. 52
3.2.2 Volumen del prisma. ................................................................................................ 53
3.2.3 Volumen del medio cilindro. ..................................................................................... 54
3.2.4 Volumen total. ......................................................................................................... 54
3.2.5 Calibre de la lámina a utilizar. ................................................................................. 54
3.2.5.1 Procedimiento de cálculo. .................................................................................54
3.2.5.2 Geometría del recipiente. .................................................................................. 55
3.2.5.3 Altura del tanque. .............................................................................................. 55
3.2.5.4 Presión de proyecto. .......................................................................................... 55
3.2.6 Cálculo del espesor. ................................................................................................. 56
3.2.7 Lámina para el tanque de cocción y para el reposador. ........................................... 57
3.2.7.1 Dimensiones del tanque. ................................................................................... 57
3.2.8 Total de lámina a ocupar. ......................................................................................... 59
3.2.8.1 Área circular del tanque. .................................................................................... 59
3.2.8.2 Área rectangular del tanque. .............................................................................. 59
3.2.8.3 Área de las tapas. .............................................................................................. 60
3.2.8.4 Total de área de lámina a utilizar. ...................................................................... 60
3.2.9 Diseño del eje del tanque de cocción. ...................................................................... 61
3.2.9.1 Cálculo. .............................................................................................................. 61
3.2.10 Selección de aspas para tanque de cocción. ......................................................... 62
3.2.10.1 Pasos para determinar la potencia del eje, así como el tipo de aspa a utilizar. 63
3.2.10.1.1 Clase (tipo) del material. ............................................................................ 63
3.2.10.1.2 Diámetro, capacidad y velocidad máxima del aspa. .................................. 64
3.2.10.1.4 Velocidad real del aspa. ............................................................................ 65
3.2.10.1.5 Potencia necesaria. ................................................................................... 70

3.2.11 Diseño de los soportes del tanque de cocción. ...................................................... 73
3.2.11.1 Longitud efectiva. ............................................................................................. 74
3.2.11.3 Carga critica. .................................................................................................... 74
3.2.12 Cálculo y diseño de silletas. ................................................................................... 75
3.2.12.1 Peso del tanque vacío. .................................................................................... 75
3.2.12.1.1 Área de la superficie del tanque: ............................................................... 75
3.2.12.1.2 Peso de las dos tapas. .............................................................................. 75
3.2.12.1.3 Suma de los pesos de las partes del tanque. ............................................ 75
3.2.12.1 Peso del tanque. “Lleno” (Lámina + Maíz + Agua + Cal). ................................ 75
3.2.12.2 Peso en una silleta. .......................................................................................... 76
3.2.12.2.1 Distancia optima para colocar las silletas. ................................................. 76
3.2.12.3 Diseño de silletas. ............................................................................................ 76
3.2.12.3.1 Valores de la constante K11. ...................................................................... 77
3.2.13 Diseño del bastidor del tanque de cocción. ............................................................ 79
3.2.13.1 Análisis de las vigas. ........................................................................................ 80
3.2.14 DISEÑO DE LA ESCALERA FIJA. ........................................................................ 84
3.2.14.1 Parámetros y dimensiones propuestos. .......................................................... 86
3.2.15 Cálculo de transferencia de calor entre la flama y el tanque. ................................. 86
3.2.15.1 Tiempo necesario para que el agua alcance su punto de ebullición (100°C). . 87
3.2.16 Instalación de gas. ................................................................................................. 88
3.2.16.1 Conexión al gas L.P para varios equipos. ........................................................ 88
3.3 SELECCIÓN DE LOS TRANSPORTADORES SIN FIN. ................................................................. 89
3.3.1 Datos necesarios para poder seleccionar el transportador de tornillo sin fin. ......... 92
3.3.2 Pasos para hacer la selección del transportador sin fin. .......................................... 92
3.3.2.1 Desarrollo. ......................................................................................................... 93
3.3.2.1.1 Establecer la clase (tipo) de material. .......................................................... 93
3.3.2.1.2 Determinar el diámetro, capacidad y velocidad máxima del transportador. . 95
3.3.2.1.3 Determinar la velocidad real del transportador. ........................................... 95
3.3.2.1.4 Determinar las especificaciones de los componentes. ............................... 96
3.3.2.1.5 Cálculo la potencia necesaria para el trasportador. ..................................... 98
3.3.2.1.6 Pedido del transportador en base a los valores obtenidos en los pasos
anteriores. ................................................................................................................ 100
3.4 SELECCIÓN DEL MOLINO MAQUILERO. ................................................................................ 102
3.4.1.1 Homogeneidad de la partícula. ........................................................................ 102
3.4.1.2 Grado de Contaminación. ................................................................................ 102
3.4.1.3 Facilidad de Montaje. ....................................................................................... 102
3.4.1.4 Costo. .............................................................................................................. 102
3.4.1.5 Facilidad de Mantenimiento. .......................................................................... 102

3.4.1.6 Tamaño y peso. .............................................................................................. 102
3.4.1.7 Vida útil. .......................................................................................................... 103
3.4.1.8 Ruido. .............................................................................................................. 103
3.4.2 Selección de la alternativa. ................................................................................... 103
3.4.2.1 Molino seleccionado. ...................................................................................... 103
3.4.2 Especificaciones. .................................................................................................. 104
3.5 SELECCIÓN DE ACCESORIOS. .......................................................................................... 105
3.5.1 Rodamientos y chumaceras. ................................................................................. 105
3.5.2 Cople. ..................................................................................................................... 120
3.5.3 Moto reductor. ........................................................................................................ 124
3.5.4 Válvula de cuchilla para el tanque de cocción, el tanque reposador y el tanque de
almacenamiento. .............................................................................................................127
3.5.5 Pilotos de los quemadores (para gas l.p.). ............................................................ 128
3.5.6 Válvula de globo. ................................................................................................... 129
3.5.7 Regulador de botella de alta presión. .................................................................... 130
3.5.8 Tanque estacionario. ............................................................................................. 131
3.5.9 Tanque de almacenamiento de agua vertical. ...................................................... 131
3.6 CÁLCULO ELÉCTRICO. ..................................................................................................... 133
3.6.1 Iluminación del espacio de trabajo. ....................................................................... 133
3.6.1.1 Niveles de iluminación para tareas visuales y áreas de trabajo. ...................... 134
3.6.1.1.2 Balastros. .................................................................................................. 138
3.6.1.1.3 Protección de motores eléctricos. ............................................................. 139
3.6.1.1.4 Selección de calibre de los conductores del sistema eléctrico. ................. 144
3.6.1.1.5 Selección del calibre del conductor. ......................................................... 152
3.7 DIMENSIONAMIENTO DEL LOCAL. ....................................................................................... 155

CAPÍTULO IV PLANOS DE INGENIERIA ........................................................................... 159

CAPÍTULO V COSTOS ....................................................................................................... 160
5.1 COSTOS DE PRODUCCIÓN. ............................................................................................. ..161
5.1.1 INVERSIÓN TOTAL INICIAL. ............................................................................................ 161
5.1.2 Depreciación. ........................................................................................................ 161
5.1.3 Capital de trabajo. ................................................................................................. 161
5.1.4 Estado de resultados pro-forma. ........................................................................... 163
5.1.5 Proyección de costos. ........................................................................................... 163
5.2 COSTOS DE MANOS DE OBRA. .......................................................................................... 164

VII

5.3 COSTO POR ENVASADO. .................................................................................................. 165
5.4 COSTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA. ...................................................................................... 166
5.5 COSTOS DE AGUA. .......................................................................................................... 167
5.5.1 CANTIDADES CONSUMIDAS DIARIAMENTE ...................................................................... 168
5.6 COSTOS DE COMBUSTIBLE. ............................................................................................. 168
5.7 COSTOS POR MANTENIMIENTO. ........................................................................................ 169
5.8 OTROS COSTOS. ............................................................................................................ 170
5.9 VENTA DEL PRODUCTO. .................................................................................................. 171
5.10 INVERSIÓN INICIAL. ....................................................................................................... 174
5.11 COSTOS DE INGENIERÍA DEL PROYECTO. ........................................................................ 188
CONCLUSIÓN. ..................................................................................................................... 190
GLOSARIO DE TÉRMINOS. ................................................................................................. 192
REFERENCIAS. .................................................................................................................... 194
ANEXOS. ...............................................................................................................................197

VIII

ÍNDICE DE TABLAS.
Tabla 2.1. Tabla comparativa………………………………………………………………………..39
Tabla 3.1. Capacidad y velocidad horizontal de los transportadores…………………………..64
Tabla 3.2. Longitudes y factores de potencia…………………………………………………….66
Tabla 3.3. Especificaciones del grupo componente……………………………………………..67
Tabla 3.4. Dimensiones en pulgadas y pesos promedios en libras……………………………69
Tabla 3.5. Potencia………………………………………………………………………………….72
Tabla 3.6. Valores de K11…………………………………………………………………………..77
Tabla 3.7. Peso total sobre el bastidor……………………………………………………………80
Tabla 3.8. Distribución de carga…………………………………………………………………...81
Tabla 3.9. Contra huella y ancho del escalón…………………………………………………....85
Tabla 3.10. Longitudes de transportadores……………………………………………………....91
Tabla 3.11. Características de materiales………………………………………………………..93
Tabla 3.12 Materiales que se pueden transportar……………………………………………....94
Tabla 3.13. Dimensiones…………………………………………………………………………...97
Tabla 3.14. Especificaciones de la chumacera de pared……………………………………...119
Tabla 3.15. Tipo de maquina……………………………………………………………………..120
Tabla 3.16. Factores de servicio…………………………………………………………………120
Tabla 3.17. Capacidad de los Coples…………………………………………………………...121
Tabla 3.18. Tipos de Coples……………………………………………………………………...122
Tabla 3.19. Especificaciones de Cople………………………………………………………….123
Tabla 3.20. Dimensiones de cuñeros estándar………………………………………………..124

Tabla 3.21. Especificaciones del moto reductor seleccionado……………………………….126
Tabla 3.22. Factores de servicio del moto reductor seleccionado……………………………126
Tabla 3.23. Estándares de diseño………………………………………………………………..127
Tabla 3.24. Dimensionamiento de la válvula seleccionada……………………………………128
Tabla 3.25. Especificaciones de la válvula de globo…………………………………………...129
Tabla 3.26. Especificaciones del acoplador de llenado………………………………………..130
Tabla 3.27. Especificaciones del regulador de botella………………………………………....130
Tabla 3.28. Especificaciones del tanque estacionario………………………………………….131
Tabla 3.29. Dimensionamiento del tanque estacionario……………………………………….131
Tabla 3.30. Dimensionamiento del tanque de almacenamiento de agua…………………….132
Tabla 3.31. Niveles de iluminación………………………………………………………………..134
Tabla 3.32. Lámpara LIMILUXT8……………………………………………………………..……136
Tabla 3.33. Datos eléctricos………………………………………………………………..……….137
Tabla 3.34a. Datos técnicos de iluminación……………………………………………………..137
Tabla 3.34b. Datos técnicos de iluminación……………………………………………………..137
Tabla 3.35. Dimensiones y peso………………………………………………………………….138
Tabla 3.36. Dimensionamiento de los balastros…………………………………………………138
Tabla 3.37. Potencia de los motores del rediseño………………………………………………139
Tabla 3.38. Motores trifásicos jaula de ardilla……………………………………………………140
Tabla 3.39. Especificaciones eléctricas del motor del sin fin para el nixtamal………………140
Tabla 3.40. Especificaciones eléctricas del motor del sin fin para el maíz seco…………….141
Tabla 3.41. Especificaciones eléctricas del motor del molino maquilero……………………..141
Tabla 3.42. Características de la protección para los motores………………………………..143

Tabla 3.43. Ecuaciones para determinar la corriente nominal de carga………………………144
Tabla 3.44. Capacidad de conducción de corriente (A) permisible de conductores para 0 a 200
V nominales y 60 °C a 90°C. No más de conductores portadores de corriente en una
canalización o directamente enterrados,para una temperatura ambiente de 30°C…………146
Tabla 3.45. Factores de corriente por temperatura……………………………………………..147
Tabla 3.46. Factores de ajuste para más de tres conductores portadores de corriente en una
canalización o cable………………………………………………………………………………...147
Tabla 3.47. Ecuaciones para circuitos monofásicos y trifásicos……………………………….148
Tabla 3.48. Parámetros eléctricos generales de cables en tubo (conduit)…………………....150
Tabla 3.49. Tamaño nominal mínimo de los conductores de puesta en tierra para
canalizadores y equipo…………………………………………………………………………….151
Tabla 3.50. Especificaciones de conductores……………………………………………………153
Tabla 3.51. Factores de corrección…………………………………………………………….....153
Tabla 3.52. Ecuaciones para determinar la caída de tensión………………………………….154
Tabla 3.53. Longitudes del conductor…………………………………………………………….154
Tabla 3.54. Calibre de los conductores…………………………………………………………..155
Tabla 5.1. Costo diario de materia prima…………………………………………………………164
Tabla 5.2. Costo anual de materia prima………………………………………………………...164
Tabla 5.3. Costos de empleados………………………………………………………………….165
Tabla 5.4. Costo semanal por envasado………………………………………………………...165
Tabla 5.5. Costo anual por envasado…………………………………………………………….166
Tabla 5.6. Costo diario de energía eléctrica……………………………………………………..166
Tabla 5.7. Costo anual de energía eléctrica………………………………………………….….167
Tabla 5.8. Costo de agua………………………………………………………………………….167
Tabla 5.9. Costo diario de agua…………………………………………………………………..168

Tabla 5.10. Costo anual de agua…………………………………………………………………168
Tabla 5.11. Costo del combustible…………………………………………………………………169
Tabla 5.12. Costo anual de combustible…………………………………………………………169
Tabla 5.13. Costo anual por mantenimiento……………………………………………………..170
Tabla 5.14. Otros costos anuales…………………………………………………………………170
Tabla 5.15. Costo de operación anual de la planta……………………………………………..171
Tabla 5.16. Factores de conversión de la cadena maíz-tortilla………………………………..172
Tabla 5.17. Equivalencia en Kg- masa de nixtamal…………………………………………….172
Tabla 5.18. Producción anual total de masa de nixtamal en Kg……………………………….173
Tabla 5.19. Ventas totales anules………………………………………………………………...173
Tabla 5.20. Ganancias anuales totales…………………………………………………………...173
Tabla 5.21. Cotizaciones de los equipos…………………………………………………………178
Tabla 5.22. Cotizaciones del material eléctrico y mano de obra……………………………….184
Tabla 5.23. Cotizaciones del sistema de cocción……………………………………………….186
Tabla 5.24. Cotizaciones del sistema hidráulico…………………………………………………187
Tabla 5.25. Precio por hora de ingeniería………………………………………………………..188
Tabla 5.26. Costo total del proyecto……………………………………………………………….189
Tabla 5.27. Costo real total del proyecto………………………………………………………...189

XII

ÍNDICE DE IMÁGENES.
Figura 1.1. Método tradicional de hacer tortilla………………………………………………….….2
Figura 1.2. Piedras de molino llamadas contreras, son muy porosas y se enfrían con agua…3
Figura 1.3. Uso del metate en la elaboración de la tortilla……………………………………...6
Figura 1.4.a. Quemadores de gas y agitación manual……………………………….….…..…10
Figura 1.4.b. Caldero Hamilton……………………………………………………………..……...10
Figura 1.4.c. Cocedor vertical cerrado……………………………………………………..……...11
Figura 1.5.a. Lavador tipo tambor………………………………………………………………… 12
Figura 1.5. b. Sistema Lowboy…………………….……………………………………………....12
Figura 1.6. Molino de piedras……………………………………………………………………….13
Figura 1.7.a. Mezclador tipo sigma……………………………………………………………… 14
Figura 1.7.b. Moldeador de rodillos rotatorios……………………………………..……………..14
Figura 2.1. Diagrama de flujo del proceso…………………………………………………………23
Figura 2.2. Motor eléctrico…………………………………………………………………………..24
Figura 2.3. Moto reductor…………………………………………………………………………...25
Figura 2.4. Transmisión por engranes…………………………………………………………….25
Figura 2.5. Transmisión por bandas……………………………………………………………….26
Figura 2.6. Transmisión por cadena……………………………………………………………….27
Figura 2.7. Unión por soldadura…………………………………………………………………....28
Figura 2.8. Unión por remaches…………………………………………………………………....29
Figura 2.9. Pilotos para gas natural………………………………………………………………..30
Figura 2.10. Pilotos para gas amargo……………………………………………………………...31
Figura 2.11. Transportador de cangilones………………………………………………………...32

XIII

Figura 2.12. Transportador helicoidal……………………………………………………………...33
Figura 2.13. Mollino de discos……………………………………………………………………...34
Figura 2.14. Molino de rodillos………………………………………………………………………35
Figura 2.15. Molino de martillos…………………………………………………………………....36
Figura 2.16. Molino gravitatorio…………………………………………………………………….37
Figura 3.1. Dimensionamiento del tanque vertical………………………………………………..41
Figura 3.2. Cilindro…………………………………………………………………………………...42
Figura 3.3. Área del cono……………………………………………………………………………42
Figura 3.4. Perfil estructural………………………………………………………………………...47
Figura 3.5. Columna…………………………………………………………………………………49
Figura 3.6. Distribución de la carga………………………………………………………………..50
Figura 3.7. Cortante máximo……………………………………………………………………….50
Figura 3.8. Momento máximo……………………………………………………………………….51
Figura 3.9. Vistas del tanque de cocción………………………………………………………….53
Figura 3.10. Geometría del tanque decocción…………………………………………………....53
Figura 3.11. Dimensionamiento del tanque de cocción………………………………………….58
Figura 3.12. Dimensiones del dobles………………………………………………………………59
Figura 3.13. Dimensionamiento de la hélice……………………………………………………...62
Figura 3.14. Perfil ASTM-A500 grado B…………………………………………………………….73
Figura 3.15. Silleta……………………………………………………………………………………77
Figura 3.16. Bastidor………………………………………………………………………………...79
Figura 3.17. Longitudes de la viga………………………………………………………………....81

XIV

Figura 3.18. Distribución de las cargas……………………………………………………………..81
Figura 3.19. Cortante máximo……………………………………………………………………...82
Figura 3.20. Momento máximo……………………………………………………………………..82
Figura 3.21. Perfil propuesto………………………………………………………………………..83
Figura 3.22. Conexión de gas para varios equipos……………………………………………....89
Figura 3.23. Transportador helicoidal………………………………………………………………90
Figura 3.24. Longitudes del transportador………………………………………………………...90
Figura 3.25. Molino seleccionado…………………………………………………………………104
Figura 3.26. Representación de fuerzas…………………………………………………………105
Figura 3.27. Magnitudes de las fuerzas………………………………………………………….108
Figura 3.28. Plano vertical…………………………………………………………………………108
Figura 3.29. Cortante máximo en el plano vertical………………………………………………109
Figura 3.30. Momento máximo en el plano vertical…………………………………………….109
Figura 3.31. Plano horizontal………………………………………………………………………110
Figura 3.32. Cortante máximo en el plano horizontal………………………..…………………110
Figura 3.33. Momento máximo en el plano horizontal………………………………………….111
Figura 3.34. Fuerzas finales sobre el eje………………………………………………………..112
Figura 3.35. Fuerzas en los planos I y Z………………………………………………………...113
Figura 3.36. Fuerza axial y resultantes sobre el eje…………………………………………...114
Figura 3.37. Montaje en X………………………………………………………………………...115
Figura 3.38. Dimensionamiento de la chumacera……………………………………………...118
Figura 3.39. Dimensionamiento del cople……………………………………………………....122

Figura 3.40. Válvula de cuchilla………………………………………………….……………..127
Figura 3.41. Vistas del tanque de almacenamiento de agua…………………………..…….132
Figura 3.42. Distribución de planta……………………………………………………………...158

XVI

RESUMEN.
La nixtamalización del maíz es un proceso integrado con múltiples etapas, las cuales deben
desarrollarse de tal forma que en su conjunto generen masa higiénica, nutritiva y de calidad.
Para desarrollar una cadena de producción de masa se tomara como base un procesamiento
de 500 Kg. de maíz diarios, que es un valor promedio de producción en un molino
convencional. Según la Secretaría de Economíael precio ponderado del kilogramo de tortilla
al 20 de febrero de 2012 es de $12.37 en tortillerías, y de $10.25 en tiendas de autoservicio.
Se desarrollará una cadena que sea eficiente, y aproveche de la manera más óptima posible
los recursos utilizados, de esta manera se reducirán costos de producción.
Los sistemas de producción de alimentos son diseñados en base a una normativa muy
extensa, que no sólo considera los aspectos de calidad e higiene, sino que además,
contempla procesos que generen alimentos nutritivos que sean de beneficio al consumidor.
Tales requerimientos se contemplan en el desarrollo de la cadena de producción de masa
para maíz, utilizando como base normas y parámetros tales como:
 NOM-187-SSA1/SCF1-2002: PRODUCTOS Y SERVICIOS, MASAS, TORTILLAS,
TOSTADAS Y HARINAS PREPARADAS PARA SU ELABORACIÓN Y
ESTABLECIMIENTO DONDE SE PROCESAN. ESPECIFICACIONES SANITARIAS.
INFORMACIÓN COMERCIAL. MÉTODOS DE PRUEBA.
 UTILIZACIÓN DE ACERO INOXIDABLE GRADO ALIMENTICIO.
Los sistemas de producción de masa para maíz, actualmente, operan en algunos lugares de
manera no normalizada. Desarrollar un sistema de producción de este tipo, que englobe la
aplicación de la ingeniería en base a normas, asegurará que la cadena de producción tenga
como destino final, productos de higiene y calidad óptimas para el consumo humano y, que
además, garantiza un proceso eficiente que aproveche en la mayor cantidad posible la
energía utilizada, para llegar a ser un proceso amigable con el ambiente.
Se realizará el desarrollo de una cadena de producción de masa, bajo la normativa aplicable,
se pretende concluir el trabajo y lograr el diseño de un sistema de mayor eficiencia sobre los
sistemas operantes actuales, una cadena que disminuya costos de producción, que
aproveche mejor la energía consumida y que sea de beneficio al desarrollo de la industria
nacional.
La cadena de producción constará de elementos o dispositivos mecánicos que en secuencia
integran la totalidad del sistema. Iniciará con el tanque de depósito del grano de maíz; a través
de un tornillo sinfín el grano será trasportado al tanque de cocción. En dicho tanque se llevará
a cabo la cocción del grano del maíz, se utilizará como combustible gas natural. Al finalizar la

XVII

etapa de cocción el maíz se desplazará a través de una rampa trasportadora hasta otro
recipiente donde se dejará reposar el maíz ya cocido. Utilizando otro tornillo sinfín se
trasportará el maíz desde el repasador hasta el molino maquilero, la cantidad de maíz
trasportada dependerá de la demanda solicitada de masa.
Al termino del desarrollo del proyecto, se entregará un trabajo ingenieril con base académica,
donde se describirá una memoria tecnológica, memoria de cálculo y planos de taller.

XVIII

INTRODUCCIÓN.
La producción de tortillas es un proceso mediante el cual, a partir de la cocción del molido del
maíz, se elabora masa, a la que se da una forma circular y es cocida sobre una superficie
caliente, destinándosele para la alimentación. La tortilla ha sido desde siempre, la base
fundamental de la dieta del pueblo mexicano, sobre todo en las zonas rurales.
En la actualidad existen 2 procedimientos en la elaboración de tortillas. El más extendido es
aquel en el que se usa maquinaria (molino y horno de gas). Este procedimiento lo
encontramos sobre todo en áreas urbanas, donde la necesidad de adquirir los alimentos ya
preparados resulta fundamental para el ama de casa, quien generalmente tiene otras
actividades que le impiden elaborar las tortillas directamente. A raíz de ello, el proceso se
concentra generalmente en una pequeña industria que da servicio al barrio o colonia en que
se ubica. Este tipo de empresa funciona generalmente con trabajo asalariado y utiliza masa
de maíz pre-elaborada industrialmente.
Sin embargo, hay extensas zonas del país -sobre todo las rurales del sur de México- donde se
utiliza un procedimiento totalmente rudimentario y artesanal para la elaboración de las tortillas.
En estas zonas, el procedimiento depende totalmente de las manos del ama de casa; -cuando
más, se llega a utilizar un pequeño molino (de mano o eléctrico), para moler el maíz
previamente cocido (nixtamal) y convertirlo en masa. Este modelo tiene además, otras
particularidades que lo diferencian del que describimos anteriormente: en primer lugar, es
básicamente de autoconsumo; en segundo término, no interviene trabajo asalariado, sino que
se realiza a partir del trabajo familiar -sobre todo femenino- y, en tercer lugar, se utiliza
exclusivamente leña como combustible, tanto para la cocción del maíz, como para la cocción
de las tortillas.
En términos generales, se podría decir que la elaboración de tortillas en estas condiciones y el
consecuente consumo de leña, se inscriben dentro del ámbito doméstico.
Sin embargo, las diversas condiciones en que se desarrollan ambos procesos, han marcado
una pauta en la demanda del producto. Las características de textura, sabor y frescura de las
tortillas hechas a mano, han desplazado -en las zonas donde esto es posible-, a las tortillas de
máquina y favorecido un surgimiento de su demanda con sentido comercial.
En el estado de Oaxaca, principalmente en la ciudad capital del mismo nombre, este
fenómeno es particularmente significativo. Allí, la persistencia de una gran tradición culinaria y
cultural ha colocado en un lugar relevante a la tortilla hecha a mano. Esto, explotado además
por la industria turística, ha impulsado la elaboración con fines comerciales, de un sinnúmero
de tipos de tortillas. Esta demanda urbana es satisfecha por algunas de las comunidades

XIX

aledañas, donde cientos de mujeres -campesinas todas ellas-, aprovechando la tradición, la
demanda y su habilidad, han contemplado la producción de tortillas y su venta, como una
importante actividad para complementar su depauperada economía doméstica.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
México es un país de historia y tradiciones, que basa su dieta en el consumo de maíz y frijol.
El consumo aproximado de tortilla anual en el 2010 según la secretaria de economía en su
estudio análisis de la cadena de valor maíz-tortilla: situación actual y factores de competencia
local asciende a 6.9 millones de toneladas anuales, lo que hace necesario sistemas
competitivos de producción que garanticen la cobertura de la demanda de este producto de
manera integra a nivel nacional.
En la industria de la producción de tortilla se observan sistemas poco eficientes que algunas
veces desencadenan el desabasto de consumibles, altos costos de producción, sistemas
productivos de baja eficiencia, baja rentabilidad de los sistemas, bajos estándares de sanidad
y demás desventajas, por lo que se requiere la implementación de nuevas técnicas de
producción, que sean más eficientes, económicas y que garanticen una producción de
calidad.

OBJETIVOS.

Objetivo general.
Lograr el diseño de un sistema integral para la producción de masa para tortilla que sea de
mayor eficiencia y rentabilidad sobre los sistemas operantes actuales.

Objetivo específico.
Diseñar un sistema mecánico que facilite y agilice la producción de masa para tortilla.
Diseño de un recipiente para la cocción del maíz.
Diseño de un sistema de control para el apagado automático de la flama de cocción.
Diseño de un sistema de transportación del grano del tanque de cocción hasta el molino.
Selección de motores y sistemas de transmisión de potencia para los diversos mecanismos
utilizados en la cadena de producción.
Diseño de un molino maquilero para moler el grano hasta la obtención de masa.

XXI

JUSTIFICACIÓN.
El proceso de producción de tortilla es un proceso con múltiples etapas que concluyen con la
producción de la misma. Este procesoinicia con el cernido del grano del maíz para separarlo
de impurezas, inmediatamente después de esto se procede a realizar la cocción del maíz en
una mezcla de agua con cal. El maíz cocido debe de ser enjuagado para posteriormente ser
trasladado al molino maquilero y obtener la masa.
Entonces se puede decir que el proceso de obtención de masa consta de varias etapas que
se realizan en forma cronológica, y utilizando diferentes mecanismos y dispositivos de trabajo
en los cuales es necesaria la presencia de múltiples operarios generando de esta manera un
aumento en el costo de producción, dejando así a la industria de la tortilla en bajos índices de
rentabilidad, lo que se transforma en bajas ganancias.
De ahí la importancia de implementar el diseño de un sistema que ayude y agilice la
producción de masa para tortillas. Este proceso englobará de una manera conjunta los
diversos procedimientos por los que pasa el maíz pasa ser convertido en masa. A futuro esto
reflejara sistemas más eficientes, logrando la reducción de costos de producción, aumentando
el índice de ventas, mayores ganancias, y lo más importante de todo, se lograra obtener un
producto de gran calidad.
En la norma oficial mexicana NOM-251-SSA1-2009, “prácticas de higiene para el proceso de
alimentos, bebidas o suplementos alimenticios”, se establecen los requisitos mínimos de
buenas prácticas de higiene que deben observarse en el proceso de alimentos, bebidas o
suplementos alimenticios y sus materias primas, a fin de evitar su contaminación a lo largo de
su proceso. A partir de esta norma se pretende respetar y llevar a cabo los estándares de
sanidad, consolidando así el compromiso con la sociedad de ofrecer alimentos higiénicos,
libres de contaminación.

CAPITULO I
GENERALIDADES

1.1 Antecedentes históricos.
En México, el maíz forma parte de la alimentación diaria, es el cultivo de mayor presencia en
el país, constituye un insumo para la ganadería y para la obtención de numerosos productos
industriales, por lo que, desde el punto de vista alimentario, económico, político y social, es el
cultivo agrícola más importante.
El proceso de domesticación del maíz inició hace aproximadamente 10,000 años, muy
asociada a la invención y desarrollo independiente de la agricultura en Mesoamérica, y
continua en el presente con el manejo, cultivo y selección que hacen año con año los
agricultores y sus familias.
Una de las más usuales formas de comer maíz en México son las tortillas y la tortilla antes del
siglo XX era hecha a mano, teniendo como principal ingrediente el llamado nixtamal (maíz
duro cocido en agua y cal). Este proceso consistía en preparar una solución alcalina.
Los granos de maíz secos se cocían y remojaban en esta solución, que usualmente se
preparaba con cal (oxido de calcio) en México, para después ser enjuagados y poderles quitar
la cascarilla, antes de molerse (todo esto era realizado de forma manual).
Después de 4000 años de la aparición del maíz, se inventaron utensilios como el metate, la
olla de barro, y el comal que fueron indispensables para el desarrollo de la tecnología de
nixtamalización. Por tanto, se estima que el proceso clásico de la nixtamalización para
elaborar la tortilla se inventó hace 3500 años.
El metate, herramienta prehispánica generalmente hecha de roca volcánica, fue usado por los
pueblos de Mesoamérica para moler el maíz cocido y en algunas regiones y pueblos
indígenas aún se sigue utilizando.

Figura 1.1 Método tradicional de hacer tortillas.

Este viejo método de hacer las tortillas a mano no sufrió alteraciones hasta hace 100 años
que se intentó mecanizar su fabricación, y se logró gracias a la invención del molino de piedra,
con el cual se sustituyó al metate y la tortilladora de aplastón, que a su vez sustituyeron al
tradicional torteado, y finalmente a las máquinas tortilladoras automáticas con comales
giratorios y troqueladores que se inventaron hace 75 años.

Figura 1.2 Piedras de molino llamadas contreras, son muy porosas y se enfrían con agua.

De no haberse desarrollado esa tecnología de la tortilla, la producción manual para la
preparación de la tortilla por parte de la mujer tendría que ser enorme.
Aun cuando los métodos para cocinar y fabricar la tortilla hayan cambiado, el producto es el
mismo. El maíz, la cal en polvo y el agua, son los mismos ingredientes que se usaban desde
hace 3,000 años y hoy en día son los mismos que se usan.
Igualmente, merece la pena destacar la importante evolución tecnológica de las maquinas
tortilladoras en este tiempo, por lo cual destacaremos los sucesos más importantes en la
evolución de estas máquinas a través del siguiente cronograma:
1542- Los conquistadores introducen la siembra del trigo, y al no encontrar los
ingredientes necesarios para elaborar pan, españoles avecindados en Sonora
empiezan a fabricar el zaruki, mezcla de trigo quebrado con agua, que después
se convirtió en la tortilla de harina.
1849- Aparece en los estados del norte de México y Texas un platillo elaborado
a base de tortilla de harina rellena de carne, más tarde recibiría el nombre de
burritas.

1947- La Jalisciense Ramona Bañuelos funda, en San Antonio, Texas, La
Tapatía, primera marca de tortillas de harina en Estados Unidos; la elaboración
era manual. En los años 1970 se convirtió en tesorera de ese país.
1972- Villamex registró la primera patente de la máquina para hacer tortilla de
trigo industrializada.
1978- Bimbo lanza al mercado la marca Tía Rosa.
1983- Tiendas de autoservicio en el país empiezan a vender tortilla de harina
fabricada en instalaciones propias.
1983- La tortilla de harina llega a Europa; Inglaterra es el punto de aterrizaje.
1984- El presidente Miguel de la Madrid niega apoyos para la producción en
México de la tortilla de harina enriquecida con soya como opción alimentaria.
1993- China empieza a fabricar la tortilla de harina mexicana.
Aunado al cronograma anterior se mencionará un hecho que marco el desarrollo tecnológico
de la maquina tortilladora en México el cual, ha sido muy relevante por lo cual se le hace una
mención aparte:
Después de varias décadas de investigaciones tecnológicas, en 1915 aparecieron las
máquinas tortilladoras de cocimiento automático. En 1947 aparece la primera máquina de
Celorio, que reproducía mecánicamente el cocimiento tradicional de la tortilla, pero aún
persistía el uso de rodillos (que tienden a producir una tortilla áspera), alambres despegadores
(que producen una tortilla rasposa) y el troquelado (que producen una tortilla de reborde duro).
Actualmente, existen aproximadamente 25,000 molinos de nixtamal, que conjuntamente con
las 23,000 máquinas tortilladoras completamente automáticas producen aproximadamente 12
millones de toneladas anuales de tortillas que consume el mercado mexicano.
Las tortillas aún son parte muy importante de la dieta mexicana y hasta el día de hoy la tortilla
es una de las principales fuentes de nutrientes para muchos mexicanos. Algunos números
indican que una familia de cuatro personas puede consumir hasta dos kilogramos de tortillas
al día. El precio del kilo de tortillas es controlado por el gobierno (actualmente alrededor de 12
pesos por kilo) que las hace asequible para muchas familias de bajos ingresos.

ESTUDIO DE LA TEMÁTICA ACTUAL

1.2.1 Contexto tecnológico.
El proceso para la elaboración de las tortillas de maíz utilizado en la actualidad tiene como
base el método tradicional de nixtamalización. En términos generales el procesamiento
consiste en la cocción alcalina del grano, a una temperatura inferior al punto de ebullición del
agua. Después del cocimiento, el maíz se deja reposar durantetoda la noche. El nixtamal
obtenido se separa del líquido de cocción (nejayote), se lava dos o tres veces, y se muele
para obtener una masa suave de la que se hacen las tortillas.
En los Estados Unidos la elaboración industrial de la tortilla se hace siguiendo el mismo
proceso pero se le han hecho modificaciones para adaptarlo a los adelantos tecnológicos que
se tienen en ese país.

Figura 1.3 Uso del metate en la elaboración de la tortilla.

1.2.1.1 Otros procesos para elaborar tortillas de maíz.
Además de la nixtamalización tradicional, otros métodos han sido propuestos para la
elaboración de tortillas. La masa puede ser producida por cocción de vapor, a presión por
medio de extrusión (Bedoya y Rooney, 1982).El proceso de cocción .involucra la inyección de
vapor dentro de una mezcla la cual contiene maíz, cal en polvo y una determinada cantidad de
agua. La temperatura es gradualmente elevada hasta estar cerca del punto de ebullición.
Después se cierra el vapor y se hace circular agua tibia a través de la mezcla hasta que la
temperatura disminuye a 40°C.

Entonces se sigue el proceso tradicional de reposo, lavado y molido del grano para producir
masa.
El procedimiento de cocción a presión consiste en colocar una mezcla de maíz-cal-agua
dentro de un recipiente presurizado. La presión varía de 5 a 25 psi, y el tiempo promedio de
cocción es de 20 minutos. Entonces el nixtamal es lavado y enfriado hasta 77°C y reposado
por 10 minutos.
El método de pre-remojo (presoaking), consiste en hacer reposar al maíz crudo en agua con
cal durante 12 horas a temperatura ambiente. Esto para provocar un ablandamiento en el
grano. Después se continúa con el proceso tradicional de nixtamalización. Lo anterior con el
propósito de mejorar la absorción de agua y cal en el grano y reducir gastos de energía (hasta
un 40%) mediante la disminución del tiempo de cocción de 80 a 50 minutos (Morad y col.
1986).
Los anteriores procesos tienen la desventaja de producir masas con características texturales
pobres (demasiado pegajosas), de difícil manejo tanto manual como mecánico. Por lo anterior
no ha sido posible su utilización a nivel comercial.

1.2.1.2 Descripción del proceso.
1.2.1.2.1 Cocimiento y reposo.
La cocción del maíz es una operación que puede ser continua o por lotes (batch). En ambos
casos el grano es mezclado generalmente con 2.5 a 3 partes de agua y aproximadamente con
1% de cal, basado en el peso del grano (el contenido de cal puede variar de 0.8% a 5%). El
tiempo de cocción varía desde unos cuantos minutos hasta 1.5 horas, a una temperatura en
un rango de 50°C a 90°C. Algunos investigadores mencionan temperaturas de hasta 100°C.
Para completar este ciclo el maíz cocido es dejado reposar por un periodo de 5 a 14 horas. La
cocción por lotes es el método más antiguo, adaptado de la nixtamalización tradicional,
emplea quemadores de gas y agitación manual. Este método tiende a ser deficiente en
energía, de intenso trabajo y difícil control. Se realiza generalmente por procesadores
manuales.
La diferencia entre la cocción continua y la operación por lotes se encuentra en que la primera
fue diseñada para controlar las variaciones de cocción entre los lotes de maíz cocido.
Además, también facilita el control del contenido de humedad en el producto y obtener mayor
calidad de nixtamal en menor tiempo, y con gran uniformidad.

1.2.1.2.2 Lavado.
Una vez cocido y reposado el maíz (nixtamal), se le da un lavado con agua presurizada o con
sistema rociadores. La mayoría del pericarpio y el exceso de cal son removidos durante este
paso y el licor de cocción es desechado. Se sugiere un secado el nixtamal para reducir la
humedad. El nejayote tiene un alto contenido de materiales sólidos derivados de las pérdidas
que ocurren en las etapas de cocción y reposo. Estos sólidos orgánicos representan un
problema de contaminación por la alta demanda de oxígeno químico que se requiere para su
eliminación. Por otro lado, el agua residual del proceso tiene una alta alcalinidad, la cual
cambia las características de los cuerpos receptores donde se desecha.
1.2.1.2.3 Molienda.
La molienda del nixtamal se realiza en un molino el cual se compone de dos discos de piedra
volcánica ranuradas; una es rotatoria y la otra fija. La operación empieza cuando un
transportador en espiral forza al grano a través de una abertura central entre las piedras
donde ocurre el molido. Al material viaja hacia afuera desde el centro al perímetro de los
discos. El tamaño de la partícula de la masa obtenida está relacionado con la profundidad
con la profundidad de las ranuras, del grano de cocción del maíz, la abertura o la presión del
molino y la cantidad de agua usada durante la molienda. Durante esta etapa se agregan
alrededor de 0.6 – 1.2 litros de agua por cada 600 kilogramos de nixtamal para reducir la
temperatura de la masa y darle un contenido óptimo de humedad, además de prevenir el
excesivo desgaste de las piedras. La molienda rompe la estructura del grano y promueve
propiedades plásticas y cohesivas en la masa.
1.2.1.2.4 Amasado y moldeado.
En esta etapa del proceso, el maíz molido es amasado en una masa plástica por mezcladores
o extrusores, los cuales alimentan a los moldeadores. La masa es extendida en una capa
delgada, que es recortada o forzada dentro de una configuración específica. El espesor del
extendido determina el peso del producto final. La tortilla de mesa por lo general tiene un
diámetro de 15 cm y un peso de 28 a 30 gramos. El moldeado inicia cuando la masa es
puesta entre un par de rodillos planos, los cuales siempre están rotando uno en sentido de las
manecillas del reloj y el otro en sentido opuesto; la distancia entre los rodillos es ajustable, tal
que se puede obtener productos de diferentes espesores.
El moldeado mediante extrusores, consiste en hacer pasar la masa desde una tolva de
alimentación hacia el cañón del extrusor: después, por medio de un tornillo sin fin se empuja

hacia una boquilla redonda por donde se extruye. Una cuchilla corta a la masa extruida
formando discos de un espesor determinado, los cuales son cocidos posteriormente.
1.2.1.2.5 Cocimiento.
Las tortillas son cocidas a temperaturas que varían de 280°C a 302°C, en hornos en los
cuales el tiempo de residencia es de 20 a 40 segundos, a una presión de una atmosfera.
Cada lado de la tortilla es cocido dos veces por un periodo aproximado de 15 segundos.
Durante el horneado, se producen pérdidas de humedad del 10 al 12%, para producir tortillas
con 38 a 46% de humedad.
1.2.1.2.6 Enfriamiento.
Esta operación es llevada a cabo en procesos donde el producto final no es para consumo
inmediato, y será empaquetado y almacenado para su venta posterior. Las tortillas son
enfriadas por movimientos a través de una serie de hileras abiertas, las cuales descargan
dentro de una sección donde se realiza el empaque. El tiempo requerido para disminuir la
temperatura de 94 – 100°C a 25°C es aproximadamente de 3 a 5 minutos. Un enfriamiento
impropio provoca que las tortillas se humedezcan y se peguen unas a otras. Esto como
consecuencia de la condensación de agua en el paquete, lo que ocasiona problemas
microbianos y afecta significativamente la vida del anaquel.
1.2.1.3 Descripción del equipo.
El equipo que se utiliza para llevar a cabo el proceso tradicional de producción de tortillas es
el siguiente.
1.2.1.3.1 Recipientes de cocción y reposo.
Tres tipos básicos de equipos se usan comercialmente para la cocción del maíz. El método
más antiguo adaptado de la nixtamalización tradicional emplea quemadores de gas y
agitación manual (fig. 2.2a), en recipientes abiertos. Estos recipientes se usan tanto para
cocción como para reposo: tiene una capacidad que varía entre 180 a 900 kg de grano seco, y
pueden ser usados con inyección de vapor.
Los sistemasmás avanzados de cocción, mayormente utilizados por los grandes
procesadores en plantas modernas son el caldero Hamilton y el cocedor vertical cerrado. El
caldero Hamilton (fig. 2.2b) es calentado en forma directa por vapor y el grano es agitado
mecánicamente. Consiste en un tanque enchaquetado, diseñado para cocción cercana o en el
punto de ebullición. Un sistema de agitación elaborado asegura la transferencia de calor

uniforme desde el vapor condensado a través de las paredes del caldero y dentro de la
solución de cal y grano. Es el método con mayor eficiencia de energía, pero también es el
más costoso. Tiene una configuración en la que el tanque de cocción se encuentra en una
tarima sobre el tanque de reposo; hacia el cual el maíz cocido es bombeado por gravedad.
El cocedor vertical cerrado (fig. 2.2c) emplea inyección directa de vapor para calentar y agitar
la solución de maíz y cal en un gran tanque, el cual sirve tanto para cocción como para
reposo. Cuenta con control automático de temperatura, la agitación adicional se hace con aire
comprimido y el agua de cocción es re-circulada continuamente. El sistema está diseñado
para cocción a temperaturas por debajo del punto de ebullición, por tiempos más prolongados
que los normales para cocedores de vapor. Con este equipo se tiene un considerable ahorro
de espacio en las plantas procesadoras.

Figura 1.4.a Quemadores de gas y agitación manual.

Figura 1.4.b. Caldero Hamilton.

Figura 1.4.c. Cocedor vertical cerrado

1.2.1.3.2 Equipo para lavado de nixtamal.
El lavado en procesos comerciales se hace en dos tipos de equipos, el lavador “tipo tambor”
(fig. 1.3a) y el sistema “Lowboy” o “bazuca” (fig. 1.3b). El lavador tipo tambor, consiste en un
tambor cilíndrico rotatorio y perforado, el cual contiene en sus interiores dispersores de agua
que lavan el maíz cuando pasa a través del tambor. Una vez lavado el nixtamal, este es
depositado en un secador donde se le quita el exceso de humedad.
El sistema Lowboy, es considerado un equipo arcaico comparado con la actual tecnología.
Consiste en un receptáculo equipado de un tamiz y rociadores de agua. El nixtamal lavado es
retirado continuamente del fondo receptor por una banda transportadora inclinada. El sistema
es operado a bajos volúmenes y hace una razonable labor de trabajo, pero como la mayoría
de las maquinas es sobre trabajado, por lo que se convierte en un quebrador de maíz.

Figura 1.5. a.Lavador tipo tambor

Figura 1.5.b. Sistema Lowboy.

1.2.1.3.3 Equipo para la molienda del nixtamal.
La mayoría de los molinos para nixtamal encontrados en la industria, se componen de dos
discos de piedra, uno fijo y el otro rotando de 500 a 700 rpm. Tiene un diámetro que varía de
25 a 45 cm. Y un espesor de 10 cm. El material del que están hechos estos molinos es de
piedra volcánica o materiales sintéticos como el óxido de aluminio, las piedras están
ranuradas en forma radial y para lograr una eficiencia optima es necesario que sean retalladas
o reranuradas constantemente. La profundidad de los canales o ranuras dependen del tipo de

producto que se desee hacer. Los requerimientos de potencia para estos equipos son de 10 a
75 hp.
Una barrena conectada al disco estacionario del molino se encarga de llevar el maíz a través
del centro de los discos para ser molido.

Figura 1.6. Molino de piedras.

1.2.1.3.4 Equipos para amasado y moldeado.
El nixtamal molido es amasado y mezclado por mezcladores o extrusores para después ser
extendido por equipos especiales.
Existen diversos equipos para el amasado y formado de la masa de maíz, como son el
mezclador tipo “Sigma” (fig. 1.5a) y el moldeador de rodillos rotatorios (fig. 1.5b). El primero
utiliza paletas con la configuración, que le da su nombre. Está diseñado para trabajar a 25
rpm, y tiene una construcción menos robusta que el mezclador de panadería. El moldeador de
rodillos rotatorios está formado por dos cilindros lisos cubiertos con teflón que giran uno en
contra de otro. La masa es forzada entre los rodillos y separada por alambres localizados
enfrente y atrás de los mismos. Una cortadora rota en la parte baja del rodillo de frente, el cual
puede tener configuración circular o triangular, de acuerdo al producto que se desee producir.
El extrusor-mezclador-formador “Celorio” es usado extensamente en México para producir
tortillas de alta calidad. La máquina consiste de un sistema de extrusión en la cual un tornillo
sin fin en una tolva vertical forza a la masa hacia un receptáculo en la parte inferior; de ahí
una serie de tornillos la mueven horizontalmente dentro de un tubo múltiple forzándola a

través de una abertura en el fondo de la unidad. Una compuerta cortadora controla la
descarga y regula la forma y el tamaño del producto.

Figura 1.7.a. Mezclador tipo Sigma

Figura 1.7.b. Moldeador de rodillos rotatorios

1.2.1.4 La industria de la tortilla en México.
En México, el paso de la tortilla prehispánica hasta la actual tortilla de marca se ha acelerado
con la invención de máquinas iniciada hace por lo menos 115 años, aunque son las

innovaciones tecnológicas desarrolladas a partir de las décadas de los cuarenta, cincuenta y
sesentas las que permitieron la formación y expansi6n del mercado mexicano.
En México, la tortilla es el principal producto derivado del maíz. Hasta principios de los
noventa, el 63 por ciento del maíz se utilizó en fabricar masa o harina para tortillas.
La industria en México se caracteriza por el cambio tecnológico de la planta industrial, la
sustitución técnica de tecnología que produce masa de nixtamal fresca por la que, elabora la
masa hidratando la harina de maíz nixtamalizada. Por tanto, la producción de masa de
nixtamal es incosteable. Los nuevos procesos basados en harinas mejoradas y en máquinas
de mayor escala, eficiencia y flexibilidad productiva (en el amasado, cocción, conteo,
apilamiento, transporte y empacado de tortillas), tienden a dominar la industria. Cientos de los
molinos de nixtamal comenzaron ya a cerrar desde la crisis de 1994 y las tortillerías
sobrevivientes habrán adoptado la nueva tecnología.
La producción industrial de tortilla imita y sustituye con maquinaria y harina el proceso
ancestral.
Las respuestas tecnológicas a los problemas técnicos planteados por la sustitución del
proceso tecnol6gico ancestral por el mecanizado, se alimentaron directa e indirectamente de
los conocimientos técnicos y máquinas de la industria panadera del mundo y en México.
1-2.1.5 MASECA: salto tecnológico de 5,000 años.
Cuando el mundo estaba más preocupado por llegar a la luna que por revolucionar la industria
alimenticia, Grupo MASECA decidió dar los primeros pasos para lograr un salto tecnológico
que representaría la total transformación de un proceso que había permanecido casi intacto
por milenios.
La producción de tortillas de maíz a partir de harina, en lugar de la producción tradicional a
partir de masa nixtamalizada, significó un salto tecnológico de 5, 000 años: pasar de la
antiquísima preparación artesanal en ollas y fogones, a las plantas almacenadoras,
procesadores y empaquetadoras del producto final a nivel industrial.
En el logro de este salto tecnológico, GRUPO MASECA fue pionero, lo que, tras 30 años de
investigación continua, le permitió colocarse como líder mundial en producción de harina y
tortillas de maíz para un mercado de 462 millones de consumidores, tan sólo en América, con
un valor superior a 1,600 millones de dólares.
Se dice fácil ahora que los consumidores pueden comprar tortilla empaquetada en casi
cualquier establecimiento comercial; sin embargo, para los pioneros de la harina, fue todo un

reto que inició en 1949 cuando RobertoGonzález Gutiérrez y su hijo Roberto González
Barrera adquirieron en la Ciudad Reynosa Tamaulipas un equipo casero para elaborar harina
de maíz.
Dado el acelerado crecimiento de la población (40 millones en aquel tiempo), y la creciente
urbanización del país, se requería de una producción masiva y eficiente para un alimento
primordial en la dieta del mexicano.
Para enfrentar el reto hubo que partir de cero, ya que la elaboración de la tortilla no había
variado substancialmente desde la época precolombina, prevaleciendo métodos artesanales
propios para el autoconsumo, y para sociedades cerradas carentes de desarrollo industrial.
Hasta 1943, las pocas referencias científicas de la tortilla se remitían a textos antropológicos
sobre las costumbres alimenticias de los pueblos mesoamericanos. Una patente de 1820
hablaba de que la tortilla se preparaba mezclando a mano la masa con ceniza de la hoguera.
Hoy en día, el GRUPO MASECA cuenta con 37 patentes registradas sobre los métodos para
fabricar harina de maíz, trigo y tortillas en grandes volúmenes.
Los desarrollos tecnológicos avanzaron por un hecho fundamental: a diferencia de las
grandes corporaciones donde las innovaciones pasan por la revisión y autorización de todo el
organigrama, en MASECA los resultados se verificaban directamente por Roberto González
Gutiérrez, permitiendo avanzar sin burocracia al equipo de investigación y producción liderado
por el Ing. Manuel Rubio.
Uno de los principales desarrollos fueron los tanques de almacenamiento para el cocido del
grano. Utilizando la "Teoría de los Impactos" se aplicó en los tanques de cocción un sistema
de "tornillo sinfín", para el cocimiento uniforme de cada grano contenido en varias toneladas
de maíz. El sistema permitió reutilizar el calor de los hornos y el agua empleada para hervir y
lavar. Mientras MASECA necesitaba calderas de 100 caballos de fuerza para cocer igual
cantidad de maíz que un molino tradicional, éstos necesitaban hornos de 700 caballos. Más
aun, en tanto una planta de MASECA se construía de un sólo piso, las plantas tradicionales
necesitaban edificios de hasta 10 pisos.
Los resultados fueron palpables: con un kilo de maíz se obtenían hasta 1.4 kilos de tortilla por
el método tradicional, mientras que con la harina se procesaron entre 1.55 y 1.65 kilos de
tortilla por kilo de maíz.

1.2.1.6 Las tortillas en la actualidad.
Hoy en día, el equipo para elaborar tortillas tanto personal como industrial facilita y acelera el
proceso de elaboración de tortillas. La maquinaria industrial utilizada actualmente puede
producir miles de tortillas por minuto.7
En México la tortilla se consume diariamente y casi siempre tres veces por día. Las fábricas
de tortillas (tortillerías) son muy comunes en cualquier ciudad, pueblo, colonia e incluso hay
lugares donde hay varias en una sola calle, en México. Ellas comienzan muy temprano en la
mañana desde que se prepara la harina hasta poco después de la hora de la comida (en
México eso es entre las 1:30 y las 3:30). Algunos de los supermercados y/o tiendas de
abarrotes también las venden y se pueden comprar durante todo el día.
Pero también, aún se siguen vendiendo tortillas en muchos lugares hechas a mano y aunque
su precio es más caro que el de las tortillas de máquina, su sabor es mucho más sabroso y la
tortilla un poco más gruesa, pero lo justo para poder degustar su exquisito sabor. La tortilla
hecha a mano es mucho más tradicional, aunque hoy día, en lugar de cocinarlas a leña (que
todavía sigue habiendo lugares en que se calientan así) las cocinan en comales especiales
para ello, utilizando el gas de uso doméstico.
La tortilla es un alimento que se consume durante todo el año, en cualquier ocasión, con todo
tipo de comidas. Se pueden hacer “Tacos” con cualquier ingrediente aunque lo más común es
prepararlos con carnes como ingrediente principal.
Las tortillas han subido de popularidad en otros países del mundo, especialmente en Estados
Unidos y en Europa debido a la cocina mexicana que ha sido aceptada en esos países y en
gran medida a la versatilidad del taco mexicano que puede ser preparado prácticamente con
cualquier alimento. Entre los productos de supermercados en el siglo XXI, es común encontrar
paquetes de tortillas, en bolsas de plástico, ya empacadas y/o refrigeradas; en franca
competencia con las masas de las pizzas. Éstas industrializadas, por lo general, son las
menos favorecidas que las originales, recientemente hechas a mano y cocidas sobre el comal,
al menos en los lugares con el cultivo del maíz tradicional.

http://www.ecured.cu/index.php/M%C3%A9xico
http://www.ecured.cu/index.php?title=Tacos&action=edit&redlink=1

1.2.2 Contexto normativo.
1.2.2.1 Norma NOM-187-SSA1/SCFI-2002, Productos y servicios. Procesamiento de
masa, tortillas, tostadas y harinas.
Esta Norma Oficial Mexicana tiene como propósito establecer las especificaciones sanitarias
que deben cumplir la masa, tortillas, tostadas, harinas preparadas para su elaboración y
establecimientos donde se procesan. Asimismo, establece la información comercial que debe
figurar en las etiquetas de los productos.
1.2.2.1.1 Disposiciones.
Los productos objeto de esta Norma y los establecimientos donde se elaboren deben
ajustarse a las siguientes especificaciones:
1-. Generales
2-. Específicas
3-. Físicas
4-. Químicas
5-. Microbiológicas
6-. Nutrimentales
1.2.2.2 Norma SAE, clasificación de aceros y aleaciones.
Esta Norma tiene como propósito establecer la clasificación de aceros y aleaciones de
materiales no ferrosos también, regula los grados de viscosidad de aceites, y su principal
función es la de asegurar que las construcciones o los componentes cumplan ciertos
requisitos mínimos para así asegurar la calidad de un producto
1.2.2.2.1 Disposiciones.
El objeto de esta norma, además de cumplir con lo establecido en el reglamento, debe
ajustarse a la siguiente disposición:
En este sistema los aceros se clasifican con cuatro dígitos.
a)-.El primero especifica la aleación principal

b)-.El segundo la aleación secundaria
c)-. Los dos últimos dígitos se conoce la cantidad de carbono presente en la aleación.
1.2.2.3 Norma ASME/ASTM A285 para recipientes sometidos a presión.
1.2.2.4 Norma NOM-027-STPS-2008, actividades de soldadura y corte-Condiciones de
seguridad e higiene.
Esta norma tiene como propósito establecer las condiciones de seguridad e higiene en los
centros de trabajo para prevenir riesgos de trabajo durante las actividades de soldadura y
corte.
Esta Norma rige en todo el territorio nacional y aplica en todos los centros de trabajo donde se
realicen actividades de soldadura y corte.
1.2.2.4.1 Disposiciones.
El producto objeto de esta norma, además de cumplir con lo establecido en el reglamento,
debe ajustarse a las siguientes disposiciones:
1-. Obligaciones del patrón.
2-. Obligaciones de los trabajadores.
3-. Análisis de riesgos potenciales.
4-. Condiciones de seguridad e higiene durante las actividades de soldadura y corte.
5-. Programa de actividades de soldadura y corte.
6-. Procedimientos de seguridad.
7-. Requisitos del procedimiento de rescate de un trabajador accidentado durante las
actividades de soldadura y corte en alturas, sótanos, subterráneos, espacios confinados o en
recipientes donde existan polvos, gases o vapores inflamables o explosivos.
8-. Unidades de verificación.
9-. Procedimiento para la evaluación de la conformidad.
10-. Vigilancia.

1.2.2.5 Norma NEMA MG-1 para motores eléctricos.
Esta norma se divide en 3 partes, la primera habla acerca de los estándares aplicados a todas
las máquinas, la segunda parte es de estándares aplicados a maquinas pequeñas y medianas
y la última habla sobre los estándares aplicados a máquinas