3753-P213

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PROPUESTA DE ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE 
LECHONA EN LA EMPRESA TÍPICO CASERO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JAIVER ARMANDO PAJAJOY MUÑOZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DEL VALLE 
ESCUELA DE INGENIERÍA EN ALIMENTOS 
INGENIERÍA EN ALIMENTOS 
SEDE MELENDEZ CALI, COLOMBIA, 2021
2 
 
PROPUESTA DE ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE 
LECHONA EN LA EMPRESA TÍPICO CASERO 
 
 
 
 
 
 
 
JAIVER ARMANDO PAJAJOY MUÑOZ 
 
Modalidad: Empresa 
Trabajo de Grado presentado como requisito para optar al Título de Ingeniero de Alimentos 
 
 
Directora: 
LUCÍA STELLA CABRERA, MIA 
 
Codirector: 
JUAN CARLOS GÓMEZ DAZA, PhD 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DEL VALLE 
ESCUELA DE INGENIERÍA EN ALIMENTOS 
INGENIERÍA EN ALIMENTOS 
SEDE MELENDEZ CALI, COLOMBIA, 2021 
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Nota de Aceptación 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Presidente del Jurado 
 
 
 
Jurado 
 
 
Jurado 
4 
 
DEDICATORIA 
 
Este trabajo de grado está dedicado a mi madre; Rafaela Muñoz Cerón 
por ser un referente y motivo principal para emprender estudios 
profesionales. A mi pareja Yeny Lorena Charfuelan Paspur por su 
apoyo permanente y constante. 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Agradezco a Dios por ser guía en la elección de seguir el camino 
académico, a toda mi familia que de una u otra manera contribuyó 
para que esta meta se hiciera realidad; de manera muy especial a la 
profesora Lucía Stella Cabrera (Directora) por brindarme sus 
conocimientos y orientación para desarrollar este trabajo, al profesor 
Juan Carlos Gómez Daza (Codirector) por su acompañamiento y 
orientación durante este proceso y un inmenso agradecimiento al señor 
Alberto Ortiz Ballesteros, propietario de Típico Casero por abrir las 
puertas de su empresa para hacer el desarrollo del presente estudio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
CONTENIDO 
 
RESUMEN ..................................................................................................................................... 9 
ABSTRACT .................................................................................................................................. 10 
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 11 
2. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN .................................................................................. 12 
2.1 Planteamiento y formulación del problema .................................................................. 12 
2.2 Problema ingenieril ....................................................................................................... 13 
2.3 Justificación .................................................................................................................. 13 
2.4 Objetivos ....................................................................................................................... 14 
2.4.1 General .................................................................................................................. 14 
2.4.2 Objetivos específicos ............................................................................................ 14 
3. MARCO REFERENCIAL .................................................................................................... 14 
3.1 Marco contextual .......................................................................................................... 14 
3.2 Marco conceptual .......................................................................................................... 14 
3.3 Marco teórico ................................................................................................................ 16 
3.3.1 Estandarización de procesos industriales .............................................................. 16 
3.3.2 Balance de masa .................................................................................................... 18 
3.3.3 Balance de energía ................................................................................................ 21 
3.3.4 Transmisión de calor en el procesado de alimentos.............................................. 23 
3.3.5 Distribución de plantas en la industria alimentaria ............................................... 31 
3.4 Estado del arte ............................................................................................................... 34 
3.5 Marco legal ................................................................................................................... 35 
3.5.1 Legislación alimentaria en Colombia ................................................................... 35 
3.5.2 Legislación de seguridad y salud ocupacional en Colombia ................................ 36 
4. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................. 37 
4.1 Materiales ...................................................................................................................... 37 
4.2 Metodología .................................................................................................................. 37 
4.2.1 Fase 1. Planificar ................................................................................................... 37 
4.2.2 Fase 2. Hacer ......................................................................................................... 38 
5. RESULTADOS..................................................................................................................... 38 
5.1 Plano arquitectónico...................................................................................................... 38 
5.2 Diagramas de flujo ........................................................................................................ 39 
5.2.1 Diagrama de flujo del proceso de elaboración de lechona ................................... 39 
5.2.2 Diagrama de ubicación de equipos ....................................................................... 45 
5.2.3 Diagrama de flujo para la estimación del balance de masa .................................. 45 
5.2.4 Diagrama de flujo para la estimación del balance de energía ............................... 47 
5.3 Balances de masa y energía ......................................................................................... 47 
5.3.1 Balance de masa .................................................................................................... 47 
5.3.2 Balance de energía ............................................................................................... 48 
Pág. 
6 
 
5.4 Fase 3. Verificar ............................................................................................................ 49 
5.4.1 Redistribución de planta ....................................................................................... 49 
5.4.2 Reducción de mermas y pérdidas en el proceso ................................................... 52 
5.5 Fase 4. Actuar ............................................................................................................... 60 
6. CONCLUSIONES ................................................................................................................ 63 
7. RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 64 
8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................................. 65 
9. ANEXOS .............................................................................................................................. 68 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
LISTA DE TABLAS 
Tabla 1. Ecuaciones para cuantificación de masa de acuerdoal esquema de la Figura 3. ........... 20 
Tabla 2. Ecuaciones para cuantificación de energía ..................................................................... 23 
Tabla 3. Correlaciones empíricas del número de Nusselt para la convección natural sobre 
superficies ..................................................................................................................................... 28 
Tabla 4. Formulación para la elaboración de lechona .................................................................. 43 
Tabla 5. Equipos requeridos para elaboración del producto ......................................................... 45 
Tabla 6. Resultados del balance de masa y variables de proceso. Proceso Actual ....................... 48 
Tabla 7. Resultados de cuantificación de energía en el proceso de elaboración lechona ............. 49 
Tabla 8. Formula de ingredientes con el 83.6% de capacidad del equipo para llevar a mezclado.
....................................................................................................................................................... 53 
Tabla 9. Formulación ajustada del proceso de cocción de arroz con arveja ................................. 53 
Tabla 10. Cálculo del coeficiente convectivo (h) del fluido circundante ..................................... 55 
Tabla 11. Tiempo de enfriamiento del arroz cocido con arveja ................................................... 56 
Tabla 12. Tiempo estimado para el proceso de horneo de lechona .............................................. 57 
Tabla 13. Comparativa del proceso de elaboración actual y proceso con propuesta de 
estandarización .............................................................................................................................. 58 
Tabla 14. Costos de producción proceso actual Vs proceso con propuesta de estandarización ... 59 
Tabla 15. Estándares de producción del proceso de elaboración de arroz con arveja .................. 60 
Tabla 16. Estándares de producción del proceso de adobo de carne de cerdo ............................. 61 
Tabla 17. Estándares de producción del proceso de ensamble y horneo de lechona .................... 62 
Tabla 18. Cálculos del proceso de elaboración de arroz con arveja ............................................. 72 
Tabla 19. Cálculos del proceso de adobo de carne de cerdo ........................................................ 73 
Tabla 20. Cálculos del proceso de ensamble y horneo de lechona ............................................... 74 
Tabla 21. Balance de energía del proceso de cocción de arroz .................................................... 74 
Tabla 22. Determinación de costos y consumo de energía eléctrica proceso licuado .................. 75 
Tabla 23. Balance de energía proceso de mezcla de carne ........................................................... 75 
Tabla 24. Balance de energía proceso de conservación de arroz cocido ...................................... 76 
Tabla 25. Balance de energía proceso conservación de carne adobada ........................................ 76 
Tabla 26. Balance de energía proceso de horneo lechona ............................................................ 77 
Tabla 27. Área total requerida para la ubicación en planta de un equipo o máquina ................... 78 
Tabla 28. Especificaciones técnicas del procesador de vegetales ................................................. 79 
 
 
 
 
 
 
 
Pág. 
8 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1. Representación esquemática de los elementos de un proceso. ...................................... 17 
Figura 2. Representación de estructura norma ISO 9001 de 2015, con el ciclo PHVA. .............. 17 
Figura 3. Esquema para un diagrama de balance de masa sin reacción química.......................... 19 
Figura 4. Esquema para un diagrama de balance de energía. ....................................................... 22 
Figura 5. Enfriamiento de un huevo cocido en un medio ambiente frío por convección natural . 27 
Figura 6. Esquema de la configuración geométrica simple de una placa plana grande ................ 29 
Figura 7. Distribución de planta con flujo en U ............................................................................ 32 
Figura 8. Plano arquitectónico de instalaciones físicas planta Típico Casero-Actual (enero- 2020)
....................................................................................................................................................... 39 
Figura 9. Diagrama de flujo del proceso de elaboración lechona. ................................................ 40 
Figura 10. Diagrama de distribución de equipos del proceso de elaboración .............................. 45 
Figura 11. Diagrama de flujo para el balance de masa del proceso de elaboración lechona ........ 46 
Figura 12. Diagrama de flujo para el balance de energía del proceso de elaboración lechona .... 47 
Figura 13. Plano arquitectónico de instalaciones físicas planta Típico Casero-Modificado ........ 50 
Figura 14. Formato de registro para elaboración de arroz ............................................................ 69 
Figura 15. Formato de registro para el adobo de carne de cerdo ................................................. 70 
Figura 16. Formato de registro para ensamble y horneo lechona ................................................. 71 
Figura 17. Discos de procesamiento del procesador de vegetales ................................................ 79 
 
LISTA DE ANEXOS 
Anexo A. Formatos de registro de información del proceso de elaboración lechona ................. 68 
Anexo B. Cálculos del balance de masa ...................................................................................... 72 
Anexo C. Cálculos del balance de energía .................................................................................. 74 
Anexo D. Área total requerida para la ubicación en planta de un equipo o máquina ................. 78 
Anexo E. Especificaciones técnicas del equipo procesador de vegetales ................................... 79 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pág. 
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9 
 
RESUMEN 
Las pérdidas y mermas de productos alimenticios, en diferentes procesos de elaboración son 
resultado de manejo ineficiente de variables operacionales (tiempo, temperatura) e inadecuado 
manejo de materias primas y productos terminados en plantas de producción. Diferentes estudios 
han definido esta situacióncomo una problemática mundial, debido a que la tercera parte de los 
alimentos elaborados son desechados como residuos orgánicos, causando, procesos productivos 
deficientes, pérdidas económicas a las empresas y daño al medio ambiente. La empresa Típico 
Casero también presenta esta problemática, en su producto de mayor demanda, la lechona. 
Con base en lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue proponer la estandarización del 
proceso de elaboración de lechona en la empresa Típico Casero, basado en el ciclo PHVA. 
Para lograr el objetivo planteado, se identificaron variables de proceso, zonas de producción, 
cuantificación de mermas de materias primas y pérdidas de producto terminado. Enseguida se 
analizó cada uno de los aspectos anteriores mediante, diseño y distribución de planta, balances de 
masa y energía, diagramas de flujo, mecanismos de transmisión de calor y pruebas de campo en 
planta por triplicado y además de estimar costos de producción. 
 
De acuerdo con lo anterior de forma general, en todo el proceso de elaboración de lechona al 
implementar la propuesta de estandarización se logra obtener una ganancia de aproximadamente 
18 horas en tiempos de procesamiento incluido mano de obra, pasar de tener 35.54% en mermas 
y pérdidas de alimentos con el proceso actual a obtener 21.88%, una diferencia del 14% al 
implementar la prepuesta en mención. Los costos asociados en cada uno de los rubros necesarios 
para la elaboración del producto sin la implementación de la propuesta, contribuyen a obtener 
costos de producción por kg de producto de $ 12,343.42 y con la propuesta de estandarización 
tendría un costo de $ 10,328.55 una diferencia de $ 2,000.00, lo que corresponde a lograr una 
disminución de costos del 16.20% en la misma cantidad de producto. 
 
Palabras clave: Mermas y pérdidas de alimentos, variables operacionales, lechona, ciclo PHVA, 
propuesta de estandarización y costos de producción. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
ABSTRACT 
 
Losses of food products in different manufacturing processes are the result of inefficient handling 
of operational variables (time, temperature) and inadequate handling of raw materials and finished 
products in production plants. Different studies have defined this situation as a global problem, 
because a third of processed foods are discarded as organic waste, causing poor production 
processes, economic losses to companies and damage to the environment. The company Típico 
Casero also presents this problem, in its most popular product, the lechona. 
 
Based on the above, the objective of this work was to propose the standardization of the lechona 
production process in the company Típico Casero, based on the PHVA cycle. 
 
To achieve the proposed objective, process variables, production areas, quantification of waste of 
raw materials and losses of finished product were identified. Next, each of the above aspects was 
analyzed by means of plant design and distribution, mass and energy balances, flow diagrams, heat 
transmission mechanisms and field tests in triplicate plant and in addition to estimating production 
costs. 
 
In accordance with the above in a general way, in the entire lechona production process, when 
implementing the standardization proposal, it is possible to obtain a gain of approximately 18 hours 
in processing times including labor, going from having 35.54% in losses of food with the current 
process to obtain 21.88%, a difference of 14% when implementing the proposal. The associated 
costs in each of the items necessary for the elaboration of the product without the implementation 
of the proposal, contribute to obtaining production costs per kg of product of $ 12,343.42 and with 
the standardization proposal it would have a cost of $ 10,328.55, a difference of $ 2,000.00, which 
corresponds to achieving a cost reduction of 16.20% in the same amount of product. 
 
Keywords: losses of food, operational variables, lechona, PHVA cycle, proposed for 
standardization and production costs. 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
 
11 
 
1. INTRODUCCIÓN 
Las pérdidas y mermas de alimentos según (FAO, 2019), se refiere a cualquier alimento que 
se pierde en cosecha, postcosecha, procesos de elaboración industrial y cadena de suministro 
en el mercado. 
 
Disminuir la pérdida y el desperdicio de alimentos se convirtió en un propósito mundial a 
partir de la aprobación de los Objetivos de Desarrollo Sostenible suscritos por 193 países en 
la Asamblea General de Naciones Unidas celebrada el 25 de septiembre de 2015. Dicho 
objetivo quedó plasmado como una de las 169 metas que estas naciones se comprometieron 
a alcanzar para el año 2030. Específicamente en este tema, el compromiso establece la 
obligación de “reducir a la mitad el desperdicio de alimentos per cápita mundial en la venta 
al por menor y a nivel de los consumidores y reducir las pérdidas y mermas de alimentos en 
las cadenas de producción y suministro, incluidas las pérdidas posteriores a la cosecha 
(Naciones Unidas, 2015). 
 
En Colombia, la oferta disponible de alimentos para consumo humano es de 28,5 millones 
de toneladas al año, de esta cantidad se pierden y se desperdician un total de 9,76 millones 
de toneladas, lo cual equivale al 34 % del total, es decir, por cada 3 toneladas de producción 
se desecha una tonelada; así mismo el Valle del Cauca ocupa el cuarto lugar, a nivel nacional 
en pérdidas de 1,063,159.00 (17.1%) toneladas por año (DNP, 2016). 
 
Existen diferentes razones por las cuales se pierde y se desperdicia comida. Algunas causas 
están relacionadas con aspectos logísticos, condiciones climáticas, hábitos de consumo, el 
grado de desarrollo industrial, también se encuentra relacionada por la falta de 
infraestructura, procesos de elaboración mal estructurados, variables operacionales no 
controladas e industria con regulación normativa deficiente (DNP, 2016). 
 
Acorde a lo anterior, surge la necesidad de reducir mermas de materias primas y pérdidas de 
producto terminado en la industria de producción alimentaria. Según Sánchez Pineda & 
Cardenas Olivos (2014) existen diferentes métodos para estructurar procesos de manufactura 
y evitar desperdicio de alimentos, entre ellos están el ciclo PHVA (Planear-Hacer-Verificar-
Actuar), con un enfoque de mejora continua, de gran utilidad para estructurar y ejecutar 
proyectos de la mejora de la calidad y la productividad en cualquier nivel jerárquico en una 
organización, permitiendo reducir costos, optimizar productividad, acrecentar la 
participación en el mercado y aumentar rentabilidad en la empresa, entre otros. 
En este trabajo se logró establecer la propuesta de estandarización del proceso de elaboración 
de lechona en la empresa Típico Casero, basado en el ciclo PHVA, establecido en la norma 
(ISO 9001, 2015). Para alcanzar el objetivo planteado, primero se realizó un diagnóstico de 
los procesos existentes en la elaboración, identificación de zonas de producción en planta, 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
12 
 
cuantificación de mermas de materias primas, pérdidas de producto terminado y 
caracterización de variables de proceso, en seguida se analizaron cada uno de los aspectos 
anteriores mediante balances de masa y energía, diagramas de flujo, distribuciónde planta y 
mecanismos de transmisión de calor, para finalizar, con el análisis de resultados se sugiere 
una redistribución de planta, estándares y especificaciones técnicas de producción con la 
intención de mejorar la productividad y rentabilidad en la empresa. 
 
2. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 
 
2.1 Planteamiento y formulación del problema 
Las pérdidas de alimentos según la Organización de las Naciones Unidas para la alimentación 
y la agricultura (FAO, 2019), se refiere a cualquier alimento que se pierde en la cadena de 
suministro entre el productor y el mercado. 
En 2019, el desperdicio de alimentos en el mundo fue de unos 931 millones de toneladas, o 
17% del total de alimentos disponibles para consumo humano; en Europa y América Latina 
la pérdida de alimentos per cápita al año ronda en 77-94 kg respectivamente; y en Colombia 
70 kg (ONU, 2019). Estos altos índices de desperdicio de alimentos se han convertido en una 
problemática a nivel mundial, por lo cual en la cumbre de la ONU celebrada con 193 países 
en el año 2015, se estableció dentro de los objetivos de desarrollo sostenible, “reducir a la 
mitad el desperdicio per cápita de alimentos” para el año 2030. 
Según Stuart, 2017, las principales causas de pérdida y desperdicio de alimentos en países 
industrializados son la sobreproducción, altos requisitos estéticos de alimentos en el 
mercado, ineficiencias en la gestión de almacenes e inventarios, daño al embalaje, estrategias 
de comercialización que promueven compras excesivas y abundantes raciones estándar en 
los establecimientos de servicios de comida. Mientras que en países con menos recursos (en 
desarrollo) se desperdician alimentos debido a la falta de infraestructura, procesos de 
elaboración industrial inadecuados, vías y medios de transporte deficientes y 
desconocimiento técnico en el manejo de alimentos (Hidalgo & Martín, 2016). 
La empresa Típico Casero, es una empresa familiar establecida en la ciudad de Cali en el año 
2001, dedicada a la producción, fabricación y venta de alimentos de la gastronomía 
colombiana. Si bien no se tienen datos históricos sobre la merma de materias primas y pérdida 
de producto terminado en el proceso de elaboración de lechona, se han evidenciado por parte 
del personal operario y administrativo gran cantidad de producto desechado no apto para el 
consumo, debido esta problemática se han presentado una serie de consecuencias tales como 
mayor gasto en materias primas, deficiencia en la calidad del producto y devolución y quejas 
por parte de los clientes. 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
13 
 
De acuerdo con lo anterior, se evidencia que la empresa no tiene implementada la estandarización 
de manufactura de este producto; originando el aumento de residuos orgánicos y por ende 
pérdidas económicas a la empresa e impacto en el medio ambiente. 
 
2.2 Problema ingenieril 
 
Existe ausencia de estandarización del proceso. Por lo tanto, se plantea la siguiente pregunta: 
¿Cuánto dinero se puede ahorrar la empresa Típico casero con su proceso estandarizado? 
 
2.3 Justificación 
 
La pérdida de alimentos que ocurre en los procesos de producción, se refiere a una 
disminución en cantidades producidas, valor nutricional, afectación de inocuidad en 
alimentos que están destinados para el consumo humano (Wunderlich & Martínez, 2018). En 
la elaboración de los productos y manejo de materias primas existen parámetros, 
restricciones, mecanismos y diferentes variables (tiempo, temperatura y movimientos) que 
intervienen en el proceso con el fin de garantizar la normalización y calidad de los mismos 
(Plaza, 2013), que al no ser bien controladas o empleadas pueden originar procesos de 
producción deficientes. 
Con lo anterior, se ve necesario realizar un control eficaz de las variables de proceso con el 
fin de reducir mermas y pérdidas en procesos de elaboración de alimentos. El uso adecuado 
de estas variables, mediante la utilización de modelos, métodos, medidas, estilos y, en general 
de patrones definidos, basados en normas de ejecución que identifican y describen los 
productos programados, así como los procesos y actividades administrativas que se quieren 
realizar en la producción dentro de la empresa (Porras, 2010). 
La empresa Típico Casero, entre sus actividades económicas, tiene el proceso de producción 
de lechona, donde se han identificado mermas en materias primas y pérdidas en producto 
terminado, ante lo cual se pretende realizar una propuesta de estandarización del proceso de 
manufactura. 
Los beneficios que tendrá la empresa de Típico Casero a partir de la implementación y 
desarrollo de este trabajo es; conocer de forma cuantitativa las pérdidas y mermas en el 
proceso de elaboración de lechona, a su vez adquirir un método con normas y parámetros 
establecidos; de gran utilidad, implementado dentro del proceso en mención, el cual permitirá 
obtener un producto alimenticio inocuo, de buena calidad y un proceso eficiente, 
contribuyendo a la empresa mejora en sus finanzas y de la mismo forma aportar al medio 
ambiente con la reducción de residuos. 
 
 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
14 
 
 
2.4 Objetivos 
 
2.4.1 General 
Proponer la estandarización del proceso de elaboración de lechona en la empresa Típico 
Casero, basado en el ciclo PHVA, establecido en la norma (ISO 9001, 2015). 
 
2.4.2 Objetivos específicos 
 
• Identificar las variables operacionales en el proceso de elaboración de la lechona. 
• Analizar las operaciones unitarias dentro del proceso de elaboración en donde se están 
generando mermas y pérdidas de alimentos. 
• Establecer documentación para estandarización del proceso de elaboración de la lechona 
 
 
3. MARCO REFERENCIAL 
 
3.1 Marco contextual 
 
El presente trabajo de grado se realizó en la empresa Típico Casero, ubicada en la ciudad de 
Cali, Colombia. Fundada en el año 2001, por el señor Alberto Ortiz Ballesteros, actualmente 
también su propietario. Esta empresa se dedica a la producción y venta de diferentes platos 
de la gastronomía colombiana, algunos de su portafolio son: lechona tolimense, tamal 
valluno, chorizo de cerdo, papa rellena de lechona y productos cárnicos en temporada 
decembrina, entre otros. 
 
3.2 Marco conceptual 
Para efectos del presente trabajo, se presentan los siguientes conceptos y definiciones. 
 
Estandarización: Acción y efecto de estandarizar, tipificar, ajustar varias cosas semejantes 
a un tipo o norma común (RAE, 2018). 
 
Lechona: La lechona es un plato típico de la gastronomía colombiana. Este plato está 
compuesto por carne de cerdo sazonada con especias naturales, arroz cocido, arveja verde y 
cuero de cerdo salado, acompañado con arepa de maíz blanco sin sal (ICBF, 2017). 
 
Fábrica de alimentos: Es el establecimiento en el cual se realiza una o varias operaciones 
tecnológicas, ordenadas e higiénicas, destinadas a fraccionar, elaborar, producir, transformar 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización delproceso de elaboración de lechona 
15 
 
o envasar alimentos para el consumo humano (Ministerio de Salud y Protección Social, 
2013). 
 
Materia prima: Son las sustancias naturales o artificiales, elaboradas o no, empleadas por 
la industria alimentos para su utilización directa, fraccionamiento o conversión en alimentos 
para consumo humano (Ministerio de Salud y Protección Social, 2013). 
 
Mermas: Es la disminución física, en el volumen, peso o cantidad de las existencias, 
ocasionada por causas inherentes a su naturaleza o al proceso productivo, que en caso de los 
productos es la disminución de peso evidenciados en la toma de pesos antes y después de 
cada etapa de fabricación (mezclado, embutido, cocción, horneo, atemperado, enfriamiento, 
etc.) (Plaza, 2013). 
 
Pérdidas de alimentos: La pérdida de alimentos se refiere a cualquier alimento que se pierde 
en la cadena de suministro entre el productor y el mercado. Esto puede ser el resultado de 
problemas previos a la cosecha, como infestaciones de plagas, o problemas en la recolección, 
procesos de elaboración industrial inadecuados, bajos controles de variables de proceso, 
condiciones de almacenamiento precarias, empaquetado, comercialización y transporte 
deficiente. Son algunas de las causas que generan la pérdida de alimentos incluyen la falta 
de infraestructura, mecanismos de precios o incluso la falta de marcos legales (FAO, 2019). 
 
Proceso de elaboración: Es la secuencia de etapas u operaciones ligadas a diferentes 
variables (tiempo, movimiento, temperatura, etc.) que se aplican a las materias primas y 
demás ingredientes para obtener un alimento o producto alimenticio. Esta definición también 
incluye la operación de envasado y embalaje del producto terminado (Ministerio de Salud y 
Protección Social, 2013). 
 
Producto terminado: Alimento envasado, que se obtiene como resultado de uno o varios 
procesos de fabricación, por ejemplo: preparación, mezclado, pasteurización, deshidratación 
o ultra pasteurización, etc.(Santiago, 2009). 
 
Residuos orgánicos: Según su aplicación en el presente trabajo, se refiere a todo aquel 
material sólido o líquido que proviene de las diferentes actividades que, realiza la empresa y 
es susceptible de descomposición por microorganismos, o bien consiste en restos, sobras o 
productos de desecho de cualquier producto alimenticio (Ministerio de Salud y Protección 
Social, 2013). 
 
Variables de proceso: Es una condición física o química del proceso que es de interés medir 
y/o controlar ya que puede alterar el proceso de manufactura de alguna manera (Felder & 
Rousseau, 2004). 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
16 
 
 
Temperatura: La temperatura de una sustancia en un estado particular de agregación 
(sólido, líquido o gas) es una medida de la energía cinética media que poseen las moléculas 
de la sustancia. Dado que esta energía no puede medirse en forma directa, la temperatura 
debe determinarse en forma indirecta mediante la medición de alguna propiedad física de la 
sustancia cuyo valor depende de la temperatura en una forma conocida. Tales propiedades, 
así como los dispositivos de medición de temperatura basados en ellas, incluyen la resistencia 
eléctrica de un conductor (termómetro de resistencia), el voltaje en la unión de dos metales 
diferentes (termopar), el espectro de radiación emitido (pirómetro) y el volumen de una masa 
fija de un fluido (termómetro) (Felder & Rousseau, 2004). 
 
Tiempo: Parámetro que permite identificar el tiempo necesario que debe llevar un proceso u 
operación, en el procesamiento de alimentos, para cumplir con las condiciones 
organolépticas y de calidad, es decir, magnitud física que representa el periodo que transcurre 
entre un estado X y el instante en que X presenta una variación perceptible por el observador 
o instrumento de medida (Plaza, 2013). 
 
3.3 Marco teórico 
 
La lechona es un plato típico de la gastronomía colombiana. Producto elaborado mediante 
un proceso de elaboración por etapas, en donde se utilizan equipos, instrumentos de control 
y materias primas e insumos. Con el fin de proponer la estandarización del proceso y hacer 
que éste sea más eficiente en la reducción de desperdicio de alimentos y minimizar costos de 
producción, se toma como soporte la siguiente información teórica. 
 
3.3.1 Estandarización de procesos industriales 
 
Metodología compuesta por estándares. Como lo define la Organización Internacional de 
Normalización (ISO), los estándares son acuerdos documentados que contienen 
especificaciones técnicas u otros criterios precisos para ser usados consistentemente como 
reglas, guías o definiciones de características para asegurar que los materiales, productos, 
procesos y servicios cumplan con su propósito. Por lo tanto, un estándar es un conjunto de 
normas y recomendaciones. Los estándares deberán estar documentados, es decir escritos en 
papel, con objeto que sean difundidos y captados de igual manera por las entidades o personas 
que los vayan a utilizar (Muñoz, 2006). 
 
La ISO 9001 (2015), proporciona una representación esquemática de cualquier proceso y 
muestra la interacción de sus elementos (Figura 1). Los puntos de control del seguimiento y 
la medición, que son necesarios para el control, son específicos para cada proceso y variarán 
dependiendo de operaciones relacionados. 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Norma ISO 9001 de 2015 
 
Para la implementación de la estandarización en un proceso basado en la norma ISO 9001 
(2015) se toma como referencia las etapas del ciclo PHVA (Planear-Hacer-Verificar -
Actuar), de gran utilidad para estructurar y ejecutar proyectos de mejora de la calidad y la 
productividad en cualquier nivel jerárquico en una organización, como se muestra en la 
Figura 2, así: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Norma ISO 9001 de 2015 
Nota: los números entre paréntesis corresponde a los capítulos de la norma (ISO 9001, 2015) 
 
 
 
Figura 1. Representación esquemática de los elementos de un proceso. 
Figura 2. Representación de estructura norma ISO 9001 de 2015, con el ciclo PHVA. 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
18 
 
La utilización según Sánchez Pineda & Cardenas Olivos (2014) del ciclo PHVA brinda una 
solución que permite: 
 
• Mantener la competitividad de los productos. 
• Mejorar la calidad. 
• Reducir los costos. 
• Mejorar la productividad. 
• Reducir los precios. 
• Aumentar la participación en el mercado. 
• Supervivencia de la empresa. 
• Provee nuevos puestos de trabajo. 
• Aumenta la rentabilidad de la empresa. 
 
Planear. Fase preliminar en la que se identifica el problema y se definen sus características 
con la ayuda de una información lo más completa posible. A partir de un buen conocimiento 
del problema se elabora un plan de resolución, o diseño, guiado por algunas hipótesis 
preliminares perosuficientemente fundadas. 
 
Hacer. Ejecución de lo planificado. Hay que poner en marcha acciones que, basadas en el 
diagnóstico preliminar, permitan resolver el problema o corregir las deficiencias. 
 
Verificar. El equipo trata de determinar la relación causa-efecto (relación matemática entre 
las variables de entrada y la variable de respuesta) para predecir, mejorar y optimizar el 
funcionamiento del proceso. Por último se determina el rango operacional de los parámetros 
o variables de entrada del proceso. 
 
Actuar. Se deberán incorporar ahora los posibles cambios surgidos de la etapa anterior de 
evaluación. Se inicia así un nuevo ciclo teniendo en cuenta todo el conocimiento ya 
acumulado a lo largo de los ciclos anteriores 
 
3.3.2 Balance de masa 
 
Para la determinación de las mermas y pérdidas de alimentos en un proceso de producción 
se debe realizar el balance macroscópico de materia, el cual se basa en ley de la conservación 
de la masa, ésta establece que la materia se transforma, pero no se crea ni se destruye 
(Himmelblau, 2007). 
 
En la industria alimentaria se requiere hombres y maquinaria para procesar los productos 
naturales y para fabricar algo se siguen pasos relacionados entre sí. A esta secuencia se le 
llama proceso. Todas las sustancias que ingresan en un proceso reciben el nombre de 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
19 
 
alimentación o entrada, mientras que las que emergen del proceso se llaman producto o salida 
(Valiente, 1986). 
 
De acuerdo con lo anterior, en la Figura 3, se ilustra un sistema general para el cual se debe 
hacer un balance de masa, con numeración de corrientes para facilidad de cálculos, además 
de definir una frontera alrededor del proceso sobre el cual se hace el balance (volumen de 
control). Un proceso puede estar constituido por una o varios etapas de producción, llevando 
a cabo una transformación (Himmelblau, 2007). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Esquema para un diagrama de balance de masa sin reacción química 
 
Al hacer el conteo del material que participa en un proceso deben considerarse las entradas 
y las salidas que atraviesan las fronteras del proceso. La ecuación 1 expresa con palabras el 
concepto del balance de materia. 
 
[
𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝐴𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜
𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜
=
𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜
−
𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎
𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜
] (1) 
Ecuación general de balance de masa 
 
La ecuación anterior, llamada ecuación general de balance de masa, puede ser empleada con 
unidades correspondientes a velocidades de flujo o a cantidades. En el primer caso el balance 
de masa corresponde a una unidad de tiempo determinado (una hora, un día, etc.) y se aplica 
a procesos continuos y recibe el nombre de balance diferencial. En el segundo caso el balance 
corresponde a una determinada cantidad de material procesado o producido, aplicándose, por 
lo general, a procesos intermitentes (lotes) y denominándose balance integral (Londoño, 
2010). 
 
Se hace la siguiente consideración en este documento. Según Valiente (1986) todos los 
cálculos se hacen sobre procesos estacionarios o en régimen permanente y, por ello, el 
término acumulación siempre vale cero; porque de lo contrario la cantidad de materia en el 
sistema cambia con el tiempo, en tanto que para Singh & Heldman (2009) debe cumplirse 
que, la materia entrante es igual a la que sale del proceso, pero, la materia global permanece 
constante. 
 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
20 
 
Teniendo en cuanta la con consideración anterior, la ecuación 1 se convertiría en la siguiente 
expresión, así. 
 
[
𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜
= 
𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎
𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜
] (2) 
Balance de masa sin acumulación 
 
En la Tabla 1, se muestran las diferentes expresiones matemáticas necesarias para calcular 
un balance de masa, teniendo en cuenta la consideración de ecuación 1 y el esquema de la 
Figura 3; que presenta corrientes de entrada y salida. Si bien solo se muestran una corriente 
de entrada y dos de salida, puede haber varias corrientes entrando y saliendo del volumen de 
control. 
Tabla 1. Ecuaciones para cuantificación de masa de acuerdo al esquema de la Figura 3. 
Expresión matemática Nombre Número 
∑ Fi
1 = ∑ Fi
2 + ∑ Fi
3 Balance global de masa 
Ecuación 3 
∑ 𝐹𝑖
1wi
1 = ∑ Fi
2 wi
2 + ∑ Fi
3 wi
3 Balance por componente o parcial Ecuación 4 
%wi
n = 
Fi
n
FT
n x 100 Cuantificación de masa en porcentaje Ecuación 5 
Donde: 
F: entrada o salida de una sustancia (kg) 
1, 2 y 3: números de cada corriente de flujo (entradas o salidas del proceso) 
w: fracción másica de cada componente que constituye una sustancia 
n: número de la corriente de entrada o salida 
i: prefijo de la sustancia de la respectiva corriente 
T: total masa de la corriente n (Ec. 5) 
 
A continuación se indica una secuencia útil a la hora de realizar balances de materia o masa 
(Singh & Heldman, 2009): 
 
1. Identificar los datos de masa y composición de las corrientes que forman parte del 
enunciado del problema. 
2. Dibujar un diagrama de bloques del proceso, indicando debidamente las corrientes 
conocidas y definiendo los límites del sistema (ver Figura 3, como ejemplo). 
3. Indicar todos los datos disponibles en el diagrama de bloques. 
4. Elegir una base de cálculo adecuada (una masa o un tiempo). De esta elección dependerá 
la dificultad de la resolución. 
5. Escribir balances de materia, en función de la base de cálculo elegida, mediante las 
ecuaciones de Tabla 1. Para poder resolver el sistema es necesario un balance de materia 
independiente por cada incógnita. 
6. Resolver los balances de materia para determinar los valores de las incógnitas. 
 
 
 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
21 
 
3.3.3 Balance de energía 
 
Se basa en el primer principio de termodinámica, el cual establece que la energía no se crea 
ni se destruye (Valiente, 1986). Este principio se expresa de forma escrita, en ecuación (6) 
como: 
 
[
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝐴𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎
𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
=
𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎
𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
−
𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎
𝑎𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
] (6) 
 
Ecuación general de balance de energía 
 
Por lo tanto, cuando en un sistema tiene lugar cualquier tipo de proceso, se cumple que la 
energía que entra al sistema menos la que sale debe ser igual a cualquier cambio de energía 
de este, así: 
[∆𝐸𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝐸𝑠𝑎𝑙𝑒 − 𝐸𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎] (7) 
 
Ecuación para determinar el cambio de energía de un proceso 
 
Donde, E: representa la energía acumulada, entra o sale del sistema y el signo (∆) indica 
salida menos entrada. 
 
En lo que respecta al balance de energía asociada con la masa, se divide en tres tipos: energía 
interna (U), energía cinética (K) y energía potencial (P). También laenergía puede 
transferirse por calor (Q) y trabajo (W) (Himmelblau, 2007). 
Para el presente estudio es de interés la energía que se transfiere mediante calor (Q) y el 
consumo energético en cada operación que necesite suministro de energía para realizar un 
movimiento, una transformación o cambio. 
Calor (Q) 
La transmisión de calor entre un sistema y sus alrededores es probablemente la forma de 
energía que más habitualmente se manifiesta en muchos sistemas de ingeniería de los 
alimentos. El calor juega un papel muy importante en el cocinado de alimentos, su 
conservación y en la creación de nuevos productos alimentarios con propiedades únicas, entre 
otros (Cervantes & Hernández, 2001). 
El calor es una forma de energía asociada con la temperatura. El calor se transmite desde un 
objeto caliente a uno frío debido a una diferencia de temperaturas. Es decir la transmisión de 
calor entre un sistema y sus alrededores viene dada por la diferencia de temperatura. 
Se simboliza el calor mediante la letra Q. Se usa una convención de signos para indicar el 
sentido de la transmisión de calor a través de la frontera del sistema. En figura (4) se muestra 
un esquema de balance de energía; este indica que si la transferencia tiene lugar desde el 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
22 
 
sistema hacia los alrededores, entonces Q es negativo (-Q). Por el contrario, si el calor se 
transmite desde los alrededores hacia el sistema (tal como ocurre cuando se cocina la patata), 
entonces Q es positivo (+Q) (Singh & Heldman, 2009). 
 
Figura 4. Esquema para un diagrama de balance de energía. 
En la Figura 4 también se indica el flujo eléctrico y de gas natural, en consideración a la 
empresa objeto de estudio consume estas dos energías para ejecutar los diferentes procesos. 
Para la cuantificación de energía acumulada, entrante y saliente en un sistema o proceso se 
hace uso del balance de energía, teniendo en cuenta el primer principio de la termodinámica. 
De acuerdo con Singh & Heldman (2009) la entalpía (H) se usa ampliamente para determinar 
el flujo de energía de un proceso (cambio entálpico), debido a que existen valores de entalpía 
tabulados para muchas sustancias, tales como vapor de agua, amoníaco y distintos productos 
alimentarios. 
 
Para un proceso de calentamiento a presión constante sin fricción ni trabajo, procesos que se 
encuentran habitualmente en las aplicaciones de procesado de alimentos. Así, a partir de la 
ecuación 1, se puede determinar el flujo de energía en un (o varios) proceso (s) y se denomina 
contenido calorífico (Londoño, 2010). 
 
En el cálculo del flujo de energía mediante el cambio de entalpía, pueden usarse o bien 
propiedades medidas experimentalmente o bien propiedades tabuladas. Se consideran dos 
casos: proceso de calentamiento-enfriamiento sin cambio de fase (calor sensible) y con 
cambio de fase (calor latente). 
Calor sensible a presión constante 
Cantidad de calor (Q) que absorbe o libera un cuerpo sin que en el cuerpo ocurran cambios 
en su estado físico (cambio de fase). Cuando a un cuerpo se le suministra calor sensible, en 
éste aumenta la temperatura desde T1 hasta T2. Se puede cuantificar con la expresión 
matemática de ecuación (9) (Singh & Heldman, 2009; Valiente, 1986). 
 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
23 
 
Calor latente a presión constante 
Pueden tener lugar procesos de calentamiento o enfriamiento en los que la temperatura se 
mantiene constante mientras se suministra o elimina el calor latente asociado al cambio de 
fase. Por ejemplo, el calor latente de fusión para el agua a 0°C es 333,20 kJ/kg. El calor 
latente de vaporización del agua varía con la temperatura y con la presión. A 100°C, el calor 
latente de vaporización del agua es 2.257,06 kJ/kg (Cengel, 2007; Himmelblau, 2007). Se 
estable ecuación 10 para cuantificar este tipo de energía. 
 
En la Tabla 2, se presentan las ecuaciones necesarias para realizar balances de energía en 
procesos de calentamiento o enfriamiento. 
 
Tabla 2. Ecuaciones para cuantificación de energía 
Expresión matemática Nombre Número 
Q = ∆H = Hsalida − Hentrada Contenido calórico por cambios de entalpía Ecuación 8 
Q = Fi
n ∗ Cpi ∗̇ ∆T Contenido calórico mediante calor sensible Ecuación 9 
Q = Fi
n ∗ λi Contenido calórico mediante calor latente Ecuación 10 
Dónde: 
Q: cantidad de calor (positivo si entra al proceso, negativo si sale del proceso) (kJ) 
Hsalida y Hentrada: entalpía de cada corriente por unidad de masa, tomada respecto a una temperatura de 
referencia. (kJ/kg) 
F, n, i: se especifican en nomenclatura usada para balances de masa (Tabla 3) 
𝞴: landa de vaporización (en tablas de vapor) (Cengel, 2007) (J/kg) 
𝑪𝒑𝒊: poder calorífico de una sustancia (kJ/kg•K) 
∆T: cambio de temperatura en un proceso (°C) 
E: cantidad de energía eléctrica (kWh) 
W: potencia eléctrica de un equipo (kW) 
t: tiempo de proceso (h) 
 
3.3.4 Transmisión de calor en el procesado de alimentos 
 
El calentamiento y el enfriamiento son los procesos más habituales en una planta de 
procesado de alimentos. Es habitual encontrar en la moderna industria alimentaria unidades 
de refrigeración, congelado, esterilización, secado y evaporación. En estas unidades tiene 
lugar la transmisión de calor entre un producto y un agente calefactor o refrigerante. El 
calentamiento y el enfriamiento de productos alimentarios son necesarios para prevenir la 
degradación microbiana y enzimática. Además, los alimentos, pueden adquirir algunas 
propiedades sensoriales deseadas cuando se calientan o enfrían (Singh & Heldman, 2009). 
 
El estudio de la transmisión de calor es importante, muestra la base sobre la que operan varios 
de esos procesos. En este proyecto se examinan y determinan las propiedades térmicas de 
materias primas y producto terminado mediante el uso de las ecuaciones de Choi y Okos 
(1987). En el mismo sentido se examina el mecanismo de transferencia de calor por 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
24 
 
convección libre o natural mediante la ley del enfriamiento de Newton, por último se analiza 
un sistema no concentrado (con resistencia interna al flujo de calor) en régimen transitorio 
de una figura geométrica como una pared plana grande. 
 
De acuerdo con lo anterior las principales propiedades térmicas de los alimentos son: calor 
específico, conductividad térmica y difusividad térmica, las cuales están relacionadas con 
la entalpía y los coeficientes de penetración de calor (Cervantes & Hernández, 2001). 
 
Son múltiples los usos de los datos térmicos en Ingeniería de Alimentos. Pueden ser 
clasificados en tres grandes grupos. Para el cálculo de cargas de calor, basado en información 
sobre la entalpía. Para calcular flujos de calor, que son de gran importancia en el 
procesamiento de alimentos. Para fijar criterios de calidad y puntos o zonas en los que ocurre 
cambios de fase (Muñoz, 2006). 
 
Choi y Okos (1987)estudiaron el efecto de la variación de la composición en las propiedades 
térmicas llegando a obtener correlaciones para los siguientes componentes de los alimentos: 
humedad, proteínas, lípidos, carbohidratos, fibras y cenizas. Estas correlaciones están en 
función únicamente de la temperatura a que está expuesto el alimento (Alvarado, 2013). 
 
Las correlaciones encontradas por Choi y Okos para evaluar las propiedades térmicas de los 
alimentos, de sus distintos componentes son las siguientes: 
 
Calor específico (Cp): Es la medida de la cantidad de energía que acompaña al cambio de una 
unidad de temperatura por unidad de masa. Las correlaciones por componente son: 
 
Cp. proteínas = 2008,2 + 1208,9·10
-3T – 1312,9·10-6T2 
Cp. lípidos= 1984,2 + 1473,3·10
-3T – 4800,8·10-6T2 
Cp. carbohidratos = 1548,8 + 1962,5·10
-3T – 5939,9·10-6T2 
Cp. fibra = 1845,9 + 1930,6·10
-3T - 4650,9·10-6T2 
Cp. cenizas = 1092,6 + 1889,6·10
-3T – 3681,7·10-6T2 
 
Para el agua sobre la congelación: 
 
Cp. agua = 4176,2 – 9,0862·10
-5T + 5473,1·10-6T2 
 
Donde. T: es la temperatura del alimento en ºC 
Siendo el Cp del alimento: 
Cp alimento = ∑ Cpi · Xi (11) 
Calor específico de un alimento (J/kg °C) 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
25 
 
Donde. Xi : es la fracción de componente del alimento 
 
Conductividad térmica (k): Es igual al flujo de calor de un área cuando se incrementa 
la temperatura en una unidad y la distancia en una unidad de longitud. Las correlaciones 
por componente son: 
 
k. agua = 0,57109 + 0,0017625T – 6,7376·10
-6T2 
k. proteínas = 0,1788 + 0,0011958T - 2,7178·10
-6T2 
k. lípidos = 0,1807- 0,0027604T - 1,7749·10
-7T2 
k. carbohidratos = 0,2014 + 0,0013874T - 4,3312·10
-6T2 
k. fibra = 0,18331+ 0,0012497T – 3,1683·10
-6T2 
k. cenizas = 0,3296 + 0,001401T – 2,9069·10
-6T2 
 
La conductividad térmica del alimento se calcula como: 
 
K alimento = ∑ ki · Xvi (12) 
Conductividad térmica de un alimento (W/m °C) 
 
 Donde. Xvi: fracción en volumen de cada componente del alimento y se determina de la 
fracción de masa (Xi), de la densidad individual (i) y de la densidad del alimento (alimento): 
 
Xvi = (Xi · 

alimento
i
) (13) 
Fracción en volumen de cada componente del alimento 
 
Las densidades individuales (i) en (kg/m
3 ) son obtenidas de las siguientes expresiones 
matemáticas: 
. agua = 997,18 + 0,0031439T – 0,0037574T
2 
. proteínas = 1329,9 – 0,51814T 
. lípidos = 925,59 – 0,41757T 
. carbohidratos = 1599,1 – 0,31046T 
. fibra = 1311,5 – 0,36589T 
. cenizas = 2423,8 – 0,28063T 
 
 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
26 
 
Difusividad térmica (): Es la relación entre la conductividad térmica y el calor específico 
por su densidad. Sus unidades son (m2/s). Se determina a través de ecuación (14). 
 
αalimento = 
kalimento
(Cpalimento . ρalimento)
 (14) 
Difusividad térmica de un alimento 
 
El cálculo de las propiedades térmicas de los alimentos usando las correlaciones anteriores 
de forma manual es bastante tedioso y requiere de bastante tiempo, por lo que se requiere 
del uso de nuevas herramientas que permitan la evaluación de estas propiedades en forma 
precisa y confiable en un corto tiempo. Si se combinan estas ecuaciones planteadas por Choi 
y Okos con los recursos computacionales se simplifica enormemente la evaluación de estas 
propiedades. 
 
En el presente trabajo se hace uso de las Tablas de Composición de Alimentos Colombiana 
(TCAC) versión 2018, cuyo autor es el Instituto Colombiano de Bienestar Familiar (ICBF), 
como fuente de consulta de la composición química de los alimentos. Estas tablas incluyen 
773 datos de alimentos con inclusión de alimentos autóctonos y de las preparaciones típicas 
más importantes en el país. Así mismo, presenta información relevante sobre contenido de 
ácidos grasos y aminoácidos (ICBF, 2018). 
 
Mecanismo de transmisión de calor 
 
La transmisión de calor por convención se presenta cuando un fluido, sea líquido o gas, entra 
en contacto con un sólido, tal como la superficie de una pared, tiene lugar un intercambio de 
calor entre el sólido y el fluido siempre que exista una diferencia de temperaturas entre 
ambos; se le conoce como ley del enfriamiento de Newton. Durante el calentamiento o 
enfriamiento de gases o líquidos, las corrientes del fluido intercambian calor con las 
superficies sólidas por convección (Singh & Heldman, 2009). 
 
Para Cengel (2007), la convección natural tiene lugar debido a diferencias de densidad en 
los fluidos cuando éstos entran en contacto con una superficie caliente (Figura 5). La baja 
densidad del fluido a temperatura elevada causa fuerzas de empuje ascensional, y, como 
resultado, el fluido caliente se mueve hacia arriba mientras que el fluido frío ocupa su lugar. 
 
 
 
 
 
 
 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: (Cengel, 2007) 
 
En los estudios sobre convección, es práctica común quitar las dimensiones a las ecuaciones 
que rigen y combinar las variables, las cuales se agrupan en números adimensionales, con el 
fin de reducir el número de variables totales. También es práctica común quitar las 
dimensiones del coeficiente de transferencia de calor h con el número de Nusselt (Cengel, 
2007), que se define como. 
𝑁𝑢 =
ℎ𝐿𝑐
𝑘
= 𝐶(𝐺𝑟𝐿 • Pr)
2 = 𝐶𝑅𝑎𝐿
𝑛 (15) 
Número promedio de Nusselt (Nu) en la convección natural, adimensional 
 
Donde, h es el coeficiente de transferencia de calor por convección, k es la conductividad 
térmica, RaL es el número de Rayleigh, el cual es el producto de los números de Grashof 
(GrL) y de Prandtl (Pr) 
 
El número de Nusselt. Representa el mejoramiento de la transferencia de calor a través de 
una capa de fluido como resultado de la convección en relación con la conducción a través 
de la misma capa. Entre mayor sea el número de Nusselt, más eficaz es la convección. Un 
número de Nusselt de Nu = 1 para una capa de fluido representa transferencia de calor a 
través de ésta por conducción pura (Cengel, 2007). 
 
Las correlaciones para el número de Nusselt, en la convección natural se expresan en 
términos del número de Rayleigh definido como. 
 
𝑅𝑎𝐿 = 𝐺𝑟𝐿 • Pr =
𝑔𝛽(𝑇𝑠 − 𝑇∞)𝐿𝑐
3
𝜈2
• 𝑃𝑟 (16) 
Número de Rayleigh, producto de los números de Grashof y de Prandtl, adimensional 
 
 
 
Figura 5. Enfriamiento de un huevo cocido en un 
medio ambiente frío por convección natural 
 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
28 
 
 
 
Donde. 
g:aceleración gravitacional (m/s2) 
β: coeficiente de expansión volumétrica (1/K) (β= 1/T para los gases ideales) 
Ts: temperatura de la superficie (°C) 
T∞: temperatura del fluido suficientemente lejos de la superficie (°C) 
Lc: longitud característica de la configuración geométrica (m) 
𝛎: viscosidad cinemática del fluido (m2/s) 
 
Los valores de las constantes C y n dependen de la configuración geométrica de la superficie 
y del régimen de flujo, el cual se caracteriza por el rango del número de Rayleigh. El valor 
de n suele ser 1/4 para el flujo laminar y 1/3 para el turbulento. El valor de la constante C 
normalmente es menor que 1 (Cengel, 2007). 
 
El número de Grashof. También adimensional, representa la razón entre la fuerza de empuje 
y la fuerza viscosa que actúan sobre el fluido, rige el régimen de flujo en la convección natural 
(Cengel, 2007). 
 
En la Tabla 3, se muestra relación para el número promedio de Nusselt de la configuración 
geométrica que se presenta en este estudio; placa plana horizontal con superficie superior 
caliente o superficie interior fría. En esta tabla también se enseña la longitud característica 
de la configuración y los intervalos del número de Rayleigh. Todas las propiedades físicas 
del fluido circundante al sólido expuesto al mismo deben evaluarse a la temperatura de 
película. Tf =(Ts + T∞)/2 
 
Tabla 3. Correlaciones empíricas del número de Nusselt para la convección natural sobre superficies 
Configuración geométrica 
Longitud 
característica LC 
Intervalo de 
Rayleigh 
Nusselt 
Placa horizontal 
(Área superficial A y perímetro p) 
- Superficie superior de una placa 
caliente (o superficie inferior de una 
placa fría) 
 
 
𝐿𝐶 =
𝐴𝑠
𝑝
 
 
(104 a 107) 
 
 
(107 a 1011) 
 
Nu = 0.54 𝑅𝑎𝐿
1/4
 (17) 
 
Nu = 0.15 𝑅𝑎𝐿
1/3
 (18) 
Fuente: (Cengel, 2007) 
 
Las ecuaciones anteriores con números adimensionales. Son resultado del principio de 
similaridad, según el cual, si las características físicas de un fluido y las condiciones que 
existen en un experimento se expresan en términos de estas cantidades, se pueden extrapolar 
los resultados de un experimento a otros fluidos y otras condiciones. En consecuencia, el 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
29 
 
principio de similaridad hace innecesario obtener experimentalmente ecuaciones de 
transferencia de calor para cada fluido; una ecuación de correlación general puede ser 
aplicable para varios fluidos. Se debe indicar que en la práctica una similaridad total no se 
cumple. Se necesita considerar una similaridad parcial, que requiere examinar en forma 
sucesiva, o en ciertos casos simultánea, los diferentes fenómenos que pueden ocurrir 
(Alvarado, 2013; Singh & Heldman, 2009). 
 
En la conducción de calor en régimen transitorio, en general en diferentes sistemas y cuerpos, 
la temperatura varía con el tiempo así como con la posición. En coordenadas rectangulares, 
esta variación se expresa como T(x, y, z, t), en donde (x, y, z) indica la variación en las 
direcciones x, y, z, y t indica la variación con el tiempo. Para el estudio de este mecanismo 
se hace análisis la variación de la temperatura con el tiempo así como con la posición para 
problemas o sistemas unidimensionales de conducción de calor, como los asociados con una 
pared plana, mediante soluciones analíticas (Cengel, 2007; Holman, 1998). 
 
Se considere una pared plana de espesor 2L, como se muestra en Figura 6. En el instante t = 
0, esta configuración geométrica se coloca en un medio grande que está a una temperatura 
constante T∞ y se mantiene en ese medio para t > 0. La transferencia de calor se lleva a efecto 
entre estos cuerpos y sus medios ambientes por convección, con un coeficiente de 
transferencia de calor h uniforme y constante. Se desprecia la transferencia de calor por 
radiación y el sistema posee simetría geométrica y térmica con respecto a su plano central (x 
= 0). El ancho y largo de la placa son grandes en relación con su espesor o profundidad, de 
donde se puede considerar la conducción de calor en esa placa como unidimensional (Cengel, 
2007). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: (Cengel, 2007) 
 
La solución analítica para la conducción transitoria unidimensional de calor en una pared 
plana, comprende series infinitas y ecuaciones implícitas, las cuales son difíciles de evaluar. 
Por lo tanto, existe una motivación clara para simplificar las soluciones analíticas con el fin 
de presentar las soluciones en forma tabular o gráfica, usando relaciones sencillas (Cengel, 
2007). 
Figura 6. Esquema de la configuración 
geométrica simple de una placa plana grande 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
30 
 
 
De acuerdo con lo anterior, las relaciones sencillas de cantidades adimensionales son las 
siguientes: 
𝜃𝑜,𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎=
𝑇(𝑡) − 𝑇∞
𝑇𝑖 − 𝑇∞
= 𝐴1𝑒
−𝝀1
2𝝉 (19) 
Expresión matemática para T en el centro 
Donde. 
𝜽𝒐: temperatura adimensional en el centro de un cuerpo 
T(t): temperatura de un cuerpo en un instante de tiempo t (°C) 
T(i): temperatura inicial de un cuerpo cuando t = 0 (°C) 
T∞: temperatura del medio al cual el cuerpo está expuesto (°C) 
𝝉: tiempo adimensional (número de Fourier) 
 
Los términos A1 y 𝞴1, son constantes adimensionales en función del número de Biot, se 
enlistan en Tabla 4-2 de Cengel (2007) p. 231. 
La ecuación 19, permite determinar la temperatura T(t) de un cuerpo en el instante t o, de 
modo alternativo, el tiempo t requerido para alcanzar el valor específico T(t). Pero este 
propósito se cumple mediante los resultados del número de Biot y Fourier, números de 
cantidades adimensionales que se presentan a continuación: 
 Número de Biot. Es la razón de la resistencia interna de un cuerpo a la conducción de calor 
con respecto a su resistencia externa a la convección de calor. Por lo tanto, un número 
pequeño de Biot representa poca resistencia a la conducción del calor y, por tanto, gradientes 
pequeños de temperatura dentro del cuerpo (Cengel, 2007). 
 
𝐵𝑖 = 
ℎ𝐿
𝑘
=
𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑒𝑐𝑖𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 
𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜
 (20) 
Coeficiente adimensional de transferencia de calor (número de Biot) 
Donde: 
k: conductividad térmica del cuerpo (W/m °C) 
h: coeficiente convectivo de transferencia de calor del medio (aire) (W/m^2 °C) 
L: espesor de la placa plana (m) 
 
El coeficiente convectivo h se determina mediante el mecanismo de convección natural sobre 
superficies con números adimensionales o se consulta en fuentes bibliográficas. 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
31 
 
Número de Fourier (𝜏). Es una medida del calor conducido a través de un cuerpo en relación 
con el calor almacenado. Un valor grande del número de Fourier indica una propagación más 
rápida del calor a través del cuerpo (Cengel, 2007), se expresa en ecuación 21 como: 
𝐹𝑜 = 𝜏 = 
𝛼𝑡𝐿2
= 
𝐿𝑎 𝑟𝑎𝑧ó𝑛 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑎𝑙 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜
𝑎 𝑡𝑟𝑒𝑣é𝑠 𝑑𝑒 𝐿 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐿3
𝐿𝑎 𝑟𝑎𝑧ó𝑛 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑎𝑙 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 
𝑒𝑛 𝑢𝑛 𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐿3
 (21) 
Tiempo adimensional (número de Fourier) 
Donde. 
𝜶: difusividad térmica de un cuerpo (m2/s) 
t: tiempo necesario para alcanzar una Temperatura en un instante t (s) 
L: espesor de la placa plana (m) 
 
Según Cengel, (2007) y Singh & Heldman, (2009), para cuerpos con resistencia interna a la 
conducción de calor; como los alimentos, en los cuales la temperatura es función del tiempo, 
la solución de estos problemas se hace uso de soluciones en serie de varios términos. Para 
realizar el análisis usando la aproximación de un solo termino, ecuación (19), y despreciando 
los restantes, se aplica el criterio, si el número de Fourier es 𝜏 >0.2, al aplicar este criterio 
se tiene como resultado un error por debajo de 2% de modo que se pueden aplicar las 
soluciones aproximadas de un término. 
 
3.3.5 Distribución de plantas en la industria alimentaria 
 
El objetivo principal de la distribución eficaz de una planta consiste en desarrollar un sistema 
de producción que permita la fabricación del número deseado de productos con la calidad 
que se requiere y a bajo costo. La distribución física constituye un elemento importante de 
todo sistema de producción que incluye tarjetas de operación, control de inventarios, manejo 
de materiales, programación, enrutamiento y despacho. Todos estos elementos deben estar 
cuidadosamente integrados para cumplir con el objetivo establecido. La pobre distribución 
de las plantas da como resultado elevados costos de producción (Niebel & Freivalds, 2009). 
 
Para Palacios (2009) los motivos que hacen necesaria la redistribución se deben a tres tipos 
de cambios: en el volumen de la producción, la tecnología y procesos y en el producto. 
También menciona que la frecuencia de la redistribución dependerá de las exigencias del 
propio proceso, puede ser periódicamente, continuamente o con una periodicidad no 
concreta. Los síntomas que ponen de manifiesto la necesidad de recurrir a la redistribución 
de una planta productiva son: 
 
• Congestión y deficiente utilización del espacio. 
• Acumulación excesiva de materiales en proceso. 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
32 
 
• Excesivas distancias para recorrer en el flujo de trabajo. 
• Simultaneidad de cuellos de botella y ociosidad en centros de trabajo. 
• Ansiedad y malestar de la mano de obra. 
• Dificultad de control de las operaciones y del personal. 
 
De acuerdo con el contexto anterior, los requerimientos y funcionalidad de la empresa objeto 
de estudio, se puede adoptar por la distribución por proceso o funcional, esta distribución se 
presenta cuando la producción se organiza por lotes. Aquí la maquinaria, el personal y los 
servicios, se agrupan por similitud o igualdad de los procesos en departamentos o zonas. Esta 
distribución se usa principalmente en la distribución bajo pedido o en lotes (Fonseca, s/f; 
Palacios, 2009). 
Es común que, el diseño de la distribución de una planta se inicia con el sistema de circulación 
y flujo alrededor del cual se disponen los recursos y servicios. El flujo de los materiales es 
uno de los factores que determina el tipo de distribución porque informa sobre la cantidad de 
material empleado en el proceso, el espacio que el proceso ocupa, los cuellos de botella y la 
duración o tiempo total de la producción. El flujo puede ser horizontal o vertical (Niebel & 
Freivalds, 2009; Palacios, 2009). 
En la industria alimentaria, en general, las que se dedican a la transformación de alimentos 
se debe evitar el cruce de flujos y por ende la contaminación cruzada entre materia-
prima/producto-terminado. Para Fonseca (s/f) la disposición horizontal con flujo en U es la 
más empleada en la industria de alimentos, apropiado para la pequeña y mediana empresa. 
En ella todos los equipos y bodegas o almacenes se encuentran en un solo nivel, aunque no 
necesariamente integrados en un solo edifico. 
Lo esencial de la distribución en U es que la entrada y la salida de una línea se encuentran en 
la misma posición (Figura 7). En este tipo de distribución los trabajadores están ocupando el 
área interior de la célula (Niebel & Freivalds, 2009). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: (Niebel & Freivalds, 2009) 
 
Figura 7. Distribución de planta con flujo en U 
Pajajoy, J.A Propuesta de estandarización del 
 proceso de elaboración de lechona 
33 
 
La producción de arrastre Just-in-time puede conseguirse en cada proceso. Una unidad de 
material entrará al proceso mientras una unidad de producto se dirige a la salida lo que evita 
el cruce de flujos. Puesto que ambas operaciones se llevan a cabo por el mismo trabajador, 
la cantidad de trabajo en curso permanece siempre constante. Al mismo tiempo, como se 
mantiene una cantidad estándar de existencias en cada puesto/máquina, cualquier 
desequilibrio de operaciones entre los operarios se haría visible, lo que ayuda a llevar a cabo 
acciones para mejorar el proceso (Fonseca, s/f; Palacios, 2009). 
Después de concertar el diseño de planta y flujo de materiales se debe establecer las 
superficies y áreas requerida por las máquinas. Cabanillas (2010) indica, para el cálculo de 
las áreas internas de la planta de producción se emplea el método de P.F. Guerchet. El 
método de Guerchet consiste en lo siguiente: Para cada máquina o equipo a distribuir, la 
superficie total necesaria se calcula como la suma de tres superficies totales, así: 
Superficie estática (Ss): espacio básico de la máquina en (m^2). 
Superficie de gravitación (Sg): área desde la que el operario maneja la máquina y se realiza 
el mantenimiento. Esta superficie se obtiene multiplicando la superficie estática por el 
número de lados (N) a partir de los cuales la maquinaria debe ser utilizada. Ecuación 22. 
 
𝑆𝑔 = 𝑆𝑠 • 𝑁 (22) 
Superficie de gravitación (m^2) 
 
Superficie de evolución (Se): Es la superficie que hay que reservar entre los puestos de 
trabajo para los desplazamientos de personal y para la manutención. Éste se calcula como 
una relación de las dimensiones de los operarios desplazados y el doble de las cotas medias 
en las maquinarias entre los cuáles éstos se desenvuelven. Ecuación 23. 
 
𝑆𝑒 = (𝑆𝑠 + 𝑆𝑔) • 𝐾 (23) 
Superficie de evolución (m^2) 
 
Donde, K es una constante de proporcionalidad. Para la industria de alimentos es (0.1). 
 
Entonces con ecuación 24, se determina la superficie total necesaria para cada equipo o 
máquina a ubicar en planta. 
𝑆𝑇 = (𝑆𝑠 + 𝑆𝑔 + 𝑆𝑒) (24) 
Superficie total que ocupa una máquina (m^2) 
 
Finalmente, después de establecer la distribución de planta y determinar la superficie total 
que ocupan las máquinas y/o equipos, se debe elabora un diagrama mostrando los edificios, 
parqueaderos, salidas, servicios, drenajes y sistemas eléctricos, principales carreteras que 
bordean el lote, sitios de carga y descarga, entre otros y también se debe hacer un diagrama 
Pajajoy, J.A