fasciculo n° 4 -...
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO
FACULTAD DE AGRONOMIA Y AGROINDUSTRIAS
INGENIERIA EN ALIMENTOS
SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA
FASCICULO N° 4
TEMA: Diagramas de Ingeniería. Diagramas de
bloques. Diagramas de flujo. Introducción al
Layout de Planta. Interpretación de procesos
simples.
Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher
Año 2012
Los distintos fascículos que componen esta obra, corresponden
a los temas que se abordan a lo largo del curso de Sistemas de
Representación Grafica de la carrera de Ingeniería en Alimentos,
y que surgieron del análisis de las necesidades que los
estudiantes tienen en el aprendizaje de este idioma de la
Ingeniería.
Los apuntes fueron realizados por el personal docente de la
cátedra con la colaboración de docentes de las cátedras de
Servicios Auxiliares y de Formulación de Proyectos, integrantes
del proyecto “Proceso de enseñanza aprendizaje de Sistemas
de Representación Grafica en Ingeniería de Alimentos.
Determinación de un procedimiento efectivo para la transmisión
del conocimiento y aplicación en asignaturas del ciclo superior
de la carrera”, todos ellos bajo la dirección y coordinación del
Ing. Guido Alfredo Larcher
Año 2012
SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher
PRÓLOGO
El profesor Guido Alfredo Larcher, tuvo la enorme deferencia de recabar nuestra opinión sobre su trabajo de fascículos como guía-apoyo a la materia Sistemas de Representación Grafica, con destino al alumnado de la carrera de Ingeniería en Alimentos de la Universidad Nacional de Santiago del Estero.
Los que interactuamos en el área entendemos que siempre hay algo que decir sobre el espacio tecnológico y el presente trabajo se inscribe en esta temática. Vemos con enorme interés como la geometría y su aplicación directa en el Dibujo Técnico sigue requiriendo opiniones, reinterpretaciones y decodificaciones, que con la adecuada actualización y referenciada en el normado que le compete, ya sea este Nacional o Internacional, completa el pensamiento del espacio tecnológico actual.
La idea de generar instructivos por áreas temáticas, simplifica la tarea docente y permite que el alumnado tenga un horizonte previsible en su trayecto por el espacio curricular. Cada fascículo tiene un proceso-objetivo bien definido y se puede afirmar que cuenta con un principio y un final autocontenido, que permite que el estudiante aplique con precisión las distintas normas y sus personales soluciones ante los problemas concretos.
Como obra de guía y consulta para estudiantes de ingeniería, se suma al acervo de material necesario para poder realizar sus representaciones gráficas durante su paso universitario y un apoyo en el posterior desempeño como profesional ingeniero.
Arq. Carlos L. de VEDIA
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PLANTAS INDUSTRIALES El desarrollo de este fascículo tiene su fundamento en
tratar de acercarle al estudiante, tanto de la Asignatura
Sistemas de Representación Grafica como de
asignaturas de cursos superiores, elementos que le
permitan adquirir el conocimiento y la interpretación
necesaria de procesos simples, a los que, con la
práctica de su desarrollo, puedan luego convertirlos en
algo más elaborado y más complejo.
Para introducirnos en el tema definiremos en primer
lugar que es una planta industrial.
Una planta industrial es un conjunto formado por
maquinas, aparatos y otras instalaciones dispuestas
convenientemente en edificios o lugares adecuados,
cuya función es transformar materias o energías de
acuerdo a un proceso básico preestablecido. La
función del hombre dentro de este conjunto es la
utilización racional de estos elementos, para obtener
mayor rendimiento de los equipos.
Esta definición genérica plantea sin dudas, la
necesidad de establecer claramente una organización
que permita evaluar esa disposición conveniente, de
manera que la transformación se realice de acuerdo a
lo planificado.
Clasificación de las Plantas Industriales
Las plantas industriales presentan la siguiente
clasificación general:
Por la índole del proceso puesto en práctica.
a) Proceso continuo: Es una planta que
trabaja las 24 horas diarias. Ej.:
Elaboración de cemento.
b) Proceso repetitivo: Es una planta en la
que el tratamiento del producto se hace
por lotes. Ej.: Confección de vestidos
c) Proceso intermitente: Es una planta en
la que se manipulan partidas del
producto contra pedido. Ej.: Fabricación
de turbinas.
Por el tipo de proceso predominantes: Mecánico,
Químico, etc.
Por las materias primas predominantes: Maderera,
del pescado, Petrolera, Petroquímica, Carboquímica,
etc.
Por el tipo de productos obtenidos: Alimenticia,
Farmacéutica, Textiles, Del cemento,
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Por tipo de actividad económica:
a) Agricultura, silvicultura, caza y pesca.
b) Explotación de minas y canteras.
c) Manufactureras.
d) Construcción.
e) Comercio.
f) Transporte, almacenaje y comunicaciones.
Para fijar esta idea de planta industrial, resulta conveniente plantear la analogía que existe entre una fábrica y una persona.
Aunque en eventuales ocasiones se efectúa el diseño de una nueva instalación completa, constantemente se están haciendo modificaciones y reacomodo a nivel de estación de trabajo y de departamento.
Desde luego, el diseño es necesario para las tareas individuales y las estaciones de trabajo, pero también para su distribución manejo de materiales procedimientos y comunicaciones servicio generales y auxiliares y para el edificio mismo.
Veamos la analogía….
Esqueleto Distribución de la planta
Sistema muscular Manejo de materiales
Sistema nervioso Comunicaciones y controles
Sistemas respiratorio Servicios generales y
Circulatorio y digestivo auxiliares
De este ejemplo se puede deducir entonces que una planta industrial es una organización lo mas perfectamente planificada.
Por que planificar?
Realizar un trabajo implica saber exactamente en qué
consiste y, excepto en el caso de trabajos muy simples
y cortos, rara vez se tiene la certeza de conocer todos
los detalles de la tarea. Por lo tanto, para realizar un
buen trabajo, se deben observar todos los detalles y
registrarlos.
Con el análisis de los procesos se trata de eliminar las
principales deficiencias en ellos y además lograr la
mejor distribución posible de la maquinaria, equipo y
área de trabajo dentro de la planta.
Para lograr este propósito de la planificación, se
emplean varios tipos de diagramas y esquemas.
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DIAGRAMAS
Son dibujos que muestran las relaciones de funcionamiento entre dos o más entidades
Las entidades pueden ser físicas, como piezas mecánicas y personas o como planeamientos, implementos, etcétera.
Las formas geométricas que se emplean para representar a las entidades pueden no tener ninguna relación con las figuras reales de las entidades físicas.
El lugar que ocupan en el dibujo las diferentes entidades pueden no tener ninguna relación con la posición que en el espacio ocupan las entidades reales cuando estas son físicas: diagramas eléctricos, electrónicos, hidráulicos, los dibujos para caminos críticos.
En el esquema siguiente se plantean los distintos tipos de diagramas que se pueden utilizar en el proceso de diseño de una planta industrial y que, como lo dijimos antes, nos permiten realizar ese diseño con el mayor detalle posible.
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DIAGRAMA DE BLOQUES
El diagrama de bloques es la representación gráfica del funcionamiento interno de un sistema, que se hace mediante bloques y sus relaciones, y que, además, definen la organización de todo el proceso interno, sus entradas y sus salidas.
Un diagrama de bloques de procesos de producción es un diagrama utilizado para indicar la manera en la que se elabora cierto producto alimenticio, especificando la materia prima, la cantidad de procesos y la forma en la que se presenta el producto terminado.
No representa la forma ni el aspecto físico ni su funcionamiento. Hace hincapié en la función que cumplen los elementos.
Un diagrama de bloques debe incluir a cada una de las partes del sistema. Cada parte puede ser en realidad un conjunto de partes que agrupamos porque consideramos que juntas cumplen una función.
La ventaja de identificar esas partes es que permite analizar al sistema en forma muy simplificada.
¿Cómo se elabora un diagrama de bloques?
Una vez identificadas las diferentes partes se representa a cada parte (o conjunto de partes) mediante un bloque que dibujamos con un rectángulo en cuyo interior ponemos el nombre que lo identifica (por ejemplo la función que cumple ese grupo de partes).
Todas las partes de interés deben estar solo una vez. El orden en que se distribuyan los bloques en la hoja tiene importancia; se los distribuye tratando de que queden en un orden lógico de manera que faciliten el análisis del proceso.
Un bloque es una figura geométrica rectangular, en cuyo interior se especifica una de las etapas de un proceso.
Cuando los bloques se encuentran relacionados o vinculados, debemos pensar en qué flujos se transfieren las distintas partes entre si y los representaremos mediante flechas.
Los flujos son aquellas “cosas” que intervienen en el sistema pero que no forman parte del mismo.
Los flujos pueden ser de tres tipos y cada uno se representa con un tipo de flecha diferente:
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Materia
Energía
Información
A pesar de que lo expuesto no es considerado una
receta, sí comprende una serie de requisitos a tener
en cuenta al momento de construir un diagrama de
bloques:
Cada parte del sistema que interviene en lo que
se desea analizar debe estar representada
(puede estar incluida dentro de algún bloque)
Como cada bloque representa una parte o
conjunto de partes o funciones, debe llevar por
nombre un sustantivo (si fuera un verbo sería
una acción).
Cada parte debe aparecer solo una vez.
Los elementos que forman el sistema se
representan en bloques, lo que está en tránsito
se representa mediante flujos.
Si no los cumplen debemos revisarlos.
TIPOS DE DIAGRAMAS UTILIZADOS EN
INGENIERIA
La representación gráfica de un proceso industrial se
puede realizar utilizando algunas de las siguientes
formas o combinando a todas ellas:
De operaciones/proceso
Diagramas De maquinas
De flujos
Ejemplo de diagrama de operaciones/proceso
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Ejemplo de diagrama de máquinas
Ejemplo de diagrama de flujos
Dentro de los tipos de diagramas de procesos,
podemos encontrar los siguientes:
A modo de ejemplo desarrollamos un proceso químico
de elaboración que nos sirve para considerar los
elementos que intervienen en cada uno de los
diagramas que se elaboren, a saber:
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c) Se muestran todas las corrientes se servicios que
se suministran a los equipos principales o que
brindan una función en el proceso.
d) Los lazos de control básico, que ilustren la
estrategia de control usada para que el proceso
opere dentro de condiciones normales.
Además, en la construcción de los diagramas hay que
respetar las convenciones y formatos recomendados,
a saber:
1) Las operaciones se muestran mediante bloques.
2) La mayoría de las líneas de flujo se representan
con flechas que van en dirección del flujo.
3) La dirección del flujo es de izquierda a derecha
mientras sea posible.
4) Las corrientes ligeras (gases) van por arriba del
bloque mientras que las corrientes pesadas
(líquidos y sólidos) van por el fondo.
5) Se suministra únicamente información critica del
proceso.
6) Si las líneas se cruzan, las líneas horizontales
son continuas y las verticales se cortan.
En base a la información general del proceso y
teniendo en cuenta las convenciones y formatos, se
puede construir un diagrama de flujo de proceso
para la producción de benceno como sigue:
DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUE PARA LA
PRODUCCIÓN DE BENCENO
Un Diagrama de Flujo de Proceso (PFD), en general
contiene la siguiente información:
a) Todos los equipos principales en el proceso se
presentaran en el diagrama con una descripción de
este. Cada equipo tendrá asignado un número
único y un nombre descriptivo
b) Las corrientes de flujo de proceso están
representada por un número. Se incluye una
descripción de las condiciones de proceso y la
composición química de la corriente. Estos datos
se presentan directamente en el PFD o se incluyen
en una tabla adicional.
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Si se observa objetivamente, la información que
contiene el nuevo diagrama, incluye a la que
originariamente tenía el primero, con lo que podemos
concluir que, en la medida que vaya incorporando
elementos a los diagramas, podemos convertir un
diagrama básico de flujo o diagrama de bloques en un
diagrama de flujo de los pasos del proceso (diagrama
de tecnología) y luego, en un diagrama de flujo de los
equipos (diagrama de ingeniería).
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Veamos a modo de ejemplo un diagrama básico de bloques de proceso de elaboración de tomate cubeteado, el
cual presenta los pasos y las condiciones esenciales del proceso, expresando la organización básica del proceso
sin detallar cada uno de sus pasos ni sus condiciones particulares:
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Este diagrama puede convertirse en el diagrama de pasos del proceso, que presenta la tecnología concreta de
una alternativa de proceso, especificando cada uno de los pasos y las condiciones en las que se ha de desarrollar
cada uno de ellos, por ejemplo, temperatura, tiempo, presiones de trabajo, humedad, concentraciones, etc.. Así :
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Al diagrama anterior se le adiciona ahora la maquinaria con la cual se realiza el proceso, convirtiéndose entonces
en el diagrama de flujo de la ingeniería del proceso.
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Este diagrama también se puede representar de las
siguientes dos maneras:
O bien:
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Estos mismos diagramas se pueden realizar de otra
manera: en lugar de indicar los equipos con bloques
se esquematizan los equipos. Algunos de los
esquemas más frecuentes son los que se muestran en
las siguientes figuras.
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EJEMPLO DE DIAGRAMAS DE FLUJO DE
INGENIERIA DEL PROCESO
Proceso de elaboración de leche pasteurizada que
incluye balance de materia y energía
Representación utilizando figuras representativas de
los equipos:
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LAYOUT
Layout significa el planeamiento de la distribución relativa de los elementos físicos de un sistema.
En el área industrial: hombres, materiales, equipos y herramientas necesarios para producir un bien o realizar una tarea y considerando los espacios necesarios para el movimiento del material, almacenamiento, trabajadores directos e indirectos, equipos y herramientas y áreas de servicio.
Que objetivos persigue?
Generales: Productividad – Seguridad – Calidad –
Integrabilidad.
Específicos:
• Mejorar los procesos de manufactura
• Dar flexibilidad a los mismos, prever expansión
• Minimizar manipuleos
• Minimizar inversiones en equipo, terreno y
construcciones
• Reducir el ciclo de producción
• Reducir costos de producción
• Reducir costos de servicios.
• Reducir los accidentes
• Aumentar la seguridad del personal
• Proteger edificio, máquinas e instalaciones
• Proteger al producto, aumentar su calidad
• Mejorar procesos anexos, etc
PRINCIPIOS BASICOS DE LA DISTRIBUCION EN
PLANTA
La mejor distribución es aquella que considera y
optimiza la integración de todos los elementos
físicos que los componen, para cada conjunto de
condiciones de funcionamiento.
A igualdad de condiciones, la mejor Distribución es
la que permite minimizar las distancias que recorre
el material. Este principio y la introducción del
concepto de unidad equivalente da origen a una de
las técnicas de resolución de distribuciones.
A igualdad de condiciones, la mejor Distribución es
la que ordena las áreas de trabajo respetando las
secuencias en que se transforman, tratan o se
montan los materiales.
A igualdad de condiciones, la mejor Distribución es
la que brinda mayor comodidad y seguridad al
trabajador.
A igualdad de condiciones, la mejor Distribución es
la que ser ajustada o reordenada con menos costo
e inconveniente.
Debe utilizarse de modo efectivo todo el espacio
disponible (cúbico).
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¿Qué es diseñar un layout?
Consiste en integrar las diferentes áreas funcionales
de una empresa en un edificio único, abarcando no
solo el arreglo y composición de las secciones
funcionales del edificio, sino también las demás áreas
externas.
Las formas de integrar difieren si el layout se diseña a
partir de un predio existente o no, si ya existe alguna
edificación, si las alturas de los espacios restringen el
diseño, si los accesos al predio ya están construidos,
si hay edificios que no pueden ser reubicados, etc.
Para realizar un layout, se debe comenzar por
reflexionar y encontrar un método que simplifique las
cosas y luego sustente o justifique la solución final,
desarrollando todas las alternativas posibles de un
modo lógico y estructurado.
En consecuencia hay que buscar la mayor información
posible en referencia a cuáles son las principales
áreas a desarrollar haciendo un listado estricto de
ellas y de las que complementan el funcionamiento,
teniendo en cuenta las dimensiones de superficie que
se requiere así como las alturas, los procesos y sus
horarios, así como el equipamiento que se requerirá
en cada caso.
Es necesario conocer qué tipo de carga se manipula, que tipo de almacenamiento se utiliza, los vehículos de transporte, la cantidad de personal, las condiciones del ambiente, los niveles de iluminación, los servicios y suministros, los elementos de seguridad, etc..
Aquí es donde, por medio de diagramas de flujo, se determinan las relaciones funcionales dentro y entre las áreas, para determinar su proximidad o lejanía física.
Para realizar un layout, hay que planificar los pasos y los sentidos de circulación entre áreas evitando cuellos de botella o cruces que generen conflictos. Hay que considerar, entre otras cosas, cambios de turnos de trabajo, circulación de vehículos y personas etc.
A partir de todas las consideraciones dichas, recién
debe buscarse cuál es la mejor configuración de
layout que se adapta a los requerimientos.
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PUNTOS PRACTICOS A CONSIDERAR
Presentación del layout
Necesidad del estudio
Origen
Antecedentes
Objetivos, premisas y restricciones
Datos básicos
Datos elaborados
Plano de Layout
Alternativas y evaluación
Verificación-operación piloto
Costos de inversión y operación
Plazo de operación
Calendarización
Análisis de interferencias en la producción
Instrucciones para la implementación
Memoria del proyecto
Reglamentaciones legales.
VISUALIZACION DE LA DISTRIBUCION
La única forma de conseguir una distribución óptima es mediante una clara comprensión del plan que se está realizando.
Se debe tener una visión del aspecto de la distribución y como va a funcionar.
LOS OBJETIVOS DE LA VISUALIZACION SON:
1. Favorecer el desarrollo de una distribución perfecta
2. Ayuda al resto a comprender el plan 3. En determinados casos es la única forma de
trabajo. 4. De gran utilidad en el montaje de la distribución
MEDIOS CORRIENTES DE VISUALIZACION
1. Dibujos, diagramas, cuadros y planos 2. Plantillas y tableros de distribución 3. Modelos y maquetas tridimensionales
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PLANTILLA TRIDIMENSIONAL
BIBLIOGRAFIA
Apuntes de Organización Industrial I –
Facultad de Ingeniería – U.N.B.A. – Año 2001
Publicaciones de Juan Sebastián Arroyo –
Especialista en logística- Año 2009
LAYOUT – GAVIN AMBROSE, Paul Harris –
PARRAMON, 2005