PRACTICA N11 - C. BIOPROCESOS

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CONTROL DE BIOPROCESOS
“Cartas de Control”
Apaza Aquino, Anna Lucía; Chiqui Condori, Katherine Milagros ; Gonzales Loaiza, Grecia Shirley; Gonzales
Vergara, José Enrique; Mendoza Gonzales, Izzabo Monserrath; Salas Chavez, Joaquin Aleph
Escuela profesional de Ingeniería Biotecnológica, Facultad de Ciencias Farmacéuticas, Bioquímicas y
Biotecnológicas, Control de Bioprocesos, Universidad Católica de Santa María, Arequipa – Perú, 2023.
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INTRODUCCIÓN
La carta de control es una representación gráfica de una o varias características del proceso
que se están investigando, y es la herramienta más utilizada para identificar las causas
específicas de variabilidad en un proceso. Cuando un proceso tiene una carta de control
relacionada, se dice que se está controlando. Las cartas de control son la herramienta más
poderosa para analizar la variación en la mayoría de los procesos. La carta de control es una
herramienta estadística utilizada para controlar la estabilidad del proceso en el tiempo.
El gráfico cronológico comparativo de la característica real de la calidad del proceso al
límite. Las causas especiales o atribuibles son por ejemplo: un mal ajuste de máquina, errores
del operador, defectos en materias primas. Se dice que un proceso está bajo Control
Estadístico cuando presenta causas comunes únicamente. Cuando ocurre esto tenemos un
proceso estable y predecible. Cuando existen causas especiales el proceso está fuera de
Control Estadístico; las gráficas de control detectan la existencia de estas causas en el
momento en que se dan, lo cual permite que podamos tomar acciones al momento.
El proceso de producción generalmente es monitoreado por letras de control, que
proporcionan información gráfica si el proceso está controlado o no. Bajo esta situación en
este trabajo, el rendimiento de dos tipos de tarjetas de control multivariadas comparadas, el
rendimiento de Hoteling T2 y no Paramétrica basado en el concepto de profundidad de datos.
Estudios de simulación motivados Al estudiar el proceso de la industria automotriz a través
de ambos enfoques, las conclusiones logradas son diferentes. Se dan recomendaciones sobre
el uso de una u otra carta de control de acuerdo con el comportamiento estadístico del
proceso a ser monitoreado.
Se describen como funciones principales la descripción del control exigente, la ayuda a la
obtención del control, juzgar si se ha obtenido el control, la detección de cambios en la
performance del proceso para poder cumplir con la tolerancia y finalmente alertar cuando sea
requerida una acción correctiva.
MARCO TEÓRICO
El control estadístico de procesos es una forma sencilla de fomentar la mejora continua.
Cuando un proceso se monitorea y controla continuamente, los gerentes pueden asegurarse de
que funcione a su máximo potencial, lo que da como resultado una fabricación consistente y
de calidad.
El mejoramiento de la calidad se basa en la vigilancia continua de los insumos y de los
productos durante los procesos para la elaboración de diferentes bienes o servicios. Cuando
es posible medir o comparar los insumos y productos, las herramientas estadísticas como
gráficas de control son útiles para evaluar el grado de conformidad alcanzado con respecto a
las especificaciones
VARIABILIDAD EN EL PROCESO DE PRODUCCIÓN
Nada puede hacerse para suprimir por completo las variaciones en los procesos, pero la
gerencia tiene la opción de investigar las causas de variación a fin de minimizarlas.
Si sólo se encuentran causas de variaciones naturales en el proceso, entonces las
distribuciones serán similares a la que aparece en la figura (d). Si aparecen causas de
variaciones asignables (esto es, causas que no se esperan como parte del proceso), entonces
las muestras producirán distribuciones inesperadas, tales como las mostradas en la figura (e).
Figura 1: (d) Si sólo se presentan causas de variación naturales, la salida del proceso forma
una distribución que es estable a través del tiempo y es predecible. (e) Si se presentan causas
de variación asignables, la salida de proceso no es estable a través del tiempo y no es
predecible.
El trabajo del administrador de operaciones es, desde luego, eliminar las variaciones
asignables y mantener los procesos bajo control. La figura 2 muestra tres tipos de salidas del
proceso; la figura (a) muestra un proceso fuera de control; la figura (b) muestra un proceso
bajo control pero que no se desempeña dentro de los límites de control, y la figura (c) muestra
un proceso bajo control que se encuentra dentro de los límites establecidos.
Figura 2: Tres tipos de salida del proceso
Causas asignables
Cualquier factor causante de variación logra ser identificado y eliminado. La figura 3 muestra
la forma en que las causas asignables modifican la distribución de la producción de dicha
máquina. La curva gris representa la distribución del proceso cuando sólo existen causas
comunes de variación. La línea negra ilustra un cambio en la distribución debido a la
presencia de causas asignables.
Figura 3: Efecto de las causas asignables sobre la distribución del proceso para la máquina
de llenado de cereal
MATERIALES Y MÉTODOS
En esta práctica se utilizaron diferentes tipos de materiales tanto físicos como programas.
● Materiales, Equipos y Programas:
- Beaker de 100 mL
- Beaker de 250 mL
- Malla de asbesto
- Cocinilla electrica
- Termómetro
- Brixometro
- Agua
- Gaseosa de 500 mL (Black)
- Excel
● Metodología:
Inicialmente, se llenó un recipiente de 250 ml con agua hasta su punto medio. A
continuación, el recipiente se colocó sobre una cocina eléctrica, la cual había sido
equipada previamente con una malla de asbesto, y se midió la temperatura utilizando
un termómetro hasta llegar a los 80 °C. En ese momento, se retiró el recipiente de la
cocina eléctrica y se volvió a colocar para mantenerlo estable.
En otro recipiente de 100 ml, se vertieron 80 ml de gaseosa. Posteriormente, este
recipiente se introdujo en el recipiente que contenía agua a 80 °C, y simultáneamente
se midió la temperatura en cuatro puntos distintos del recipiente con agua. Al mismo
tiempo, se tomó una muestra del recipiente con gaseosa y se midieron los grados Brix
utilizando un Brixómetro. Este procedimiento se repitió cada 3 minutos, en un total de
25 veces.
RESULTADOS
Se midió la temperatura en 4 zonas diferentes cada 3 min, este procedimiento se repitió 25 veces y se anotó en la Tabla N°1 que observaremos a
continuación, también se coloco una gota de gaseosa en el refractómetro cada 3 min para medir la temperatura Brix en la Tabla N°2. Finalmente
se sacaron los cálculo de promedio como de rango en una tabla en excel, en el cual también se realizaron 3 gráficas N°1, N°2 y N°3 que
observaremos a continuación.
Tabla N°1. Control de Variables
Gráfica N° 1. Carta de control del Promedio según la Tabla N°1
Gráfica N° 2. Carta de control del Rango según la Tabla N°1
Tabla N°2. Grados Brix (°Bx)
Gráfica N° 3. Temperatura Brix vs Tiempo.
DISCUSIÓN
Las cartas de control son una herramienta importante en el control de calidad de procesos
productivos, ya que permiten evaluar la variabilidad de las mediciones y detectar posibles
desviaciones. Estas cartas se basan en el seguimiento de una variable o parámetro específico
a lo largo del tiempo, lo que permite observar su comportamiento y tomar decisiones
informadas sobre el proceso, en la práctica presente se realizó la medición en cuatro zonas
diferentes con un intervalo de 3 minutos, en la lectura de muestras los resultados se
mantuvieron dentro del rango.
Los grados Brix (símbolo Bx) son una unidad de medida que indica la cantidad de sólidos
solubles presentes en una sustancia. En el caso de frutas y jugos, este valor indica la cantidad
de azúcar presente en la sustancia, por lo tanto en la práctica realizada en la medición de los
grados Brix nuestra primera muestra se mantuvo 4.20°Bx lo cual podemos interpretar que
hay 4.2 g de sacarosa en nuestrasolución gaseosa, en la última muestra se obtuvo una
medición de 4.9°Bx lo cual interpretamos en que se encontró 4.9 g de sacarosa en nuestra
solución gaseosa.
CONCLUSIÓN
Al analizar los datos obtenidos de las cartas de control, se pueden extraer varias conclusiones
importantes, entre las cuales se pueden incluir; La estabilidad del proceso, los puntos 2, 5, 12
y 17 de los datos en la carta de control se encuentran fuera de los límites de control
establecidos , se puede concluir que el proceso es inestable y no se mantiene en control
estadístico según la gráfica N°1 , en cambio en la gráfica N°2 refleja un descenso del punto 1
a 2 por lo que se puede decir que hubo una caída en el rango de la primera y segunda toma de
temperatura esto pudo ocurrir debido a un mal manejo del operario o perturbaciones, por lo
demás se encuentra dentro de los límites de control establecidos. Esto indica que el proceso
está funcionando de manera inconsistente e impredecible, con algunas variaciones
significativas. Con respecto a la toma de °Brix de gaseosa durante el proceso se concluye que
posee variaciones naturales que oscilan dentro de 4 y 5 °Brix como se observa en la gráfica
N°3.
BIBLIOGRAFÍA
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