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

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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

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 1

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,

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 2

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.

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 3

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.

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 4

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:

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 5

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

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 6

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:

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 7

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.

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 8

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).

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 9

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:

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 10

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 :

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 11

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.

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 12

Este diagrama también se puede representar de las

siguientes dos maneras:

O bien:

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 13

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.

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 14

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:

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 15

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).

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 16

¿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.

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher 17

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