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METODOLOGÍAS DE DISEÑO DE PLANTA
PNF PROCESOS QUMICOS U.C: PROYECTO III
Msc. Félix M. Salazar L.
Sistema Planta Industrial [4]
DISEÑO DE PLANTA NOCIONES BÁSICAS
Planta Industrial“Conjunto formado pormáquinas, aparatos einstalaciones dispuestas enedificios, cuya función estransformar materias o energíassegún un proceso pre-
establecido.”
Diseño de Planta“Resultado del Proceso deordenación física de elementosindustriales que constituyen unsistema productivo .”
DISEÑO DE PLANTA NOCIONES BÁSICAS
Complejo Refinería “El Palito”
Dis
eño
de
Pla
nta
s Industriales
Químicas
Agroindustriales
De Producción
De Tratamientos de Aguas
DISEÑO DE PLANTA NOCIONES BÁSICAS
Distribución de Planta“Disposición de lasmáquinas, departamentos,estaciones de trabajo, áreasde almacenamiento, pasillosy espacios comunes dentrode una instalaciónproductiva propuesta o yaexistente. Su finalidad esorganizar estos elementosasegurando la fluidez delflujo de trabajo, materiales,personas e información através del sistemaproductivo.”
DISEÑO DE PLANTA NOCIONES BÁSICAS
PROYECTO SIDERÚRGICA NACIONAL, VENEZUELA
Flujo de Producción“Medida del flujo de materialesen un proceso productivo uoperación de transformación; seinterpreta como el numero demateriales que se transformanen un periodo de tiempo”.
Capacidad de Producción“Máximo nivel de producciónque puede alcanzar una unidadproductiva concreta”.
DISEÑO DE PLANTA NOCIONES BÁSICAS
CAPACIDAD TEÓRICA O DE DISEÑO
CAPACIDAD INSTALADA
CAPACIDAD REAL
RELACIÓN ENTRE LOS TIPOS DE CAPACIDAD
PRINCIPIOS DE LA DISTRIBUCIÓN DE PLANTA [1]
1. Principio de Satisfacción y de la Seguridad“A igualdad de condiciones, será siempre mas efectiva la distribución que haga el trabajo mas satisfactorio y seguro para los trabajadores”
2 Principio de Integración de Conjunto
“La mejor distribución es la que integra a los hombres,
materiales, maquinarias, actividades auxiliares y cualquier otro factor de modo resulte armonía entre todas las partes”
3. Principio de la mínima distancia recorrida“A igualdad de condiciones, es siempre mejor la distribución que
permite la distancia a recorrer por el material sea la menor posible”
4. Principio de circulación o flujo de materiales“En igualdad de condiciones, es mejor aquella distribución que
ordene las áreas de trabajo de modo que cada operación o proceso este en el mismo orden o secuencia en que se procesen
los materiales”
5. Principio de Espacio Cubico“La economía se obtiene utilizando de modo efectivo todo
el espacio disponible, tanto horizontal como vertical”
6. Principio de Flexibilidad“A igualdad de condiciones será siempre mas efectiva la
distribución que pueda ser ajustada o reordenada con menos costos e inconvenientes”
PRINCIPIOS DE LA DISTRIBUCIÓN DE PLANTA [1]
Distribución FijaTípica de los proyectos enlos que el productoelaborado es demasiadofrágil, voluminoso, pesadopara moverse o tieneespecificaciones únicas. Porejemplo la fabricación debarcos, aviones, edificios omechas de taladros depozos petroleros.
Fabricación de Avión en la planta de Everett de Boeing, Washington
TIPOS DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA [1]
Por Proceso“Taller de Empleo o Distribución
Funcional”
Agrupa máquinas endepartamentos o centros detrabajo según el proceso o funciónque desempeñan. Se utilizacuando se fabrica una ampliagama de productos que requierende la misma maquinaria y seproduce un volumen no muygrande de los mismos”
Telares Panamericanos, Telares Liberttext La Victoria, Estado Aragua
TIPOS DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA [1]
Distribución por Producto“Distribución en línea o Cadena de
Montaje”Organiza los elementos en unalínea de acuerdo a la secuencia deoperaciones que hay que realizarpara llevar a cabo para laelaboración de un productoconcreto. Un ejemplo de este tipode distribución son : Elembotellado de refrescos, elmontaje de automóviles y elenlatado de conservas
CERVECERIA POLAR C.A., PLANTA SAN JOAQUIN, EDO. CARABOBO
TIPOS DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA [1]
Distribuciones Híbridas
Distribución quecombina los trestipos básicos dedistribución paraaprovechar lasventajas que ofrececada uno de ellos.
• Proceso+Producto
Célula de Trabajo
• Proceso+Producto+Fija
Sistema de Fabricación Flexible
• Proceso+Fija
Cadena de Montaje
TIPOS DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA [1]
Distribución Celular
“Aplicación de los principiosde la tecnología de grupos ala producción, agrupandooutputs igualescaracterísticas en familias yasignando grupos demáquinas y trabajadores parala producción de cadafamilia.” Ejemplo; fabricaciónde componentes metálicosde vehículos y maquinaria.”
To To
To
To
F
F
F
Ta
Ta
R
R
R
Recepción
Embarques
Célula 1
Célula 2
Célula 3
Área de ensamblaje
E
E
Distribución Celular(Células de Trabajo)
TIPOS DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA [1]
Sistemas de Fabricación Flexible
“Grupo de máquinas-herramientas de controlnumérico enlazadas entre símediante un sistema detransporte de piezas común y unsistema de control centralizado.Para cada pieza a fabricar, sedispone de programas de piezascomprobados y memorizados enuna estación de datos central.”
Flexible Manufacturing System (FMS)
TIPOS DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA [1]
Cadenas deMontaje de VariosModelos“Distribución dondeuna cadena demontaje puede serajustada paraproducir variosproductos y tareas.Ejemplo; lafabricación deautomóviles devarios modelos.”CADENA DE MONTAJE DEL TOYOTA MIRAI
(PILA DE HIDRÓGENO) EN MOTOMACHI, JAPÓN.
TIPOS DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA [1]
METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE PLANTA
• IMMER (FLUJO DE MATERIALES)
• BUFFA (SECUENCIA Y CARGA DE OPERACIONES)
• REED (PLANEAMIENTO SISTÉMICO)
ANTES DE MUTHER
• PRODUCTO
• CANTIDAD
• RECORRIDO
• TIEMPO
• SERVICIO
PLANIFICACIÓN DE DISTRIBUCIÓN SISTEMÁTICA
(PDS) • NADLER (SISTEMAS IDEALES)
• APPLE (NECESIDADES REQUERIDAS)
DESPUÉS DE MUTHER
METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE PLANTA
1. ANÁLISISPRODUCTO-CANTIDAD
“Determinación lasespecificaciones ylas cantidades delos insumos desalida (productos)del proceso en eldiseño a elaborar”.
-Especificaciones
• Cómo es el Producto?
-Cantidad
• Cuánto sera la Producción?
-Variedad
• Cuántos tipos de Productos?
METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE PLANTA
ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO
Las especificaciones son las
características de un producto y deben
incluir aspectos del servicio e, incluso,
los relativos al proceso de fabricación
HERRAMIENTAS ANÁLISIS PRODUCTO-CANTIDAD
ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LAS BARRA DE ACERO AND-420-NORMAL
DIAGRAMA PRODUCTO-CANTIDAD
Forma gráfica depresentar la relaciónentre los diferentesproductos o serviciosy la cantidad de losmismos que seelaboran o prestan.DIAGRAMA PRODUCTO-CANTIDAD
ALIMENTOS MARGARITA C.A
HERRAMIENTAS ANÁLISIS PRODUCTO-CANTIDAD
2. FLUJO DE MATERIALES
“Determinación delproceso,operaciones,actividades y losrecursos asociadosa ellos comoinsumos, equipos,herramientas ymano de obra”. SIMBOLOS DE LA AMERICAN SOCIETY
OF MECHANICAL ENGINEERS (ASME) PARA ELABORAR DIAGRAMAS DE
PROCESO
METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE PLANTA
DIAGRAMA DE FLUJOGráfica de proceso mostrando relaciones secuenciales delas actividades y su relaciones, el flujo de la información ymateriales, las ramas en el proceso, el número de pasosdel proceso y las operaciones de interdepartamentales.
HERRAMIENTAS FLUJO DE MATERIALES
DIAGRAMA DE PROCESOSEs una forma gráfica depresentar las actividadesinvolucradas en la elaboraciónde un bien y/o servicioterminado.
.
DIAGRAMA DE PROCESOS DE ELABORACIÓN DE PALETAS SERVICIOS LOGÍSTICOS S.A.
HERRAMIENTAS FLUJO DE MATERIALES
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO (PROCESO
INDUSTRIAL)Representación del proceso, suscondiciones de operación normal ysu control básico. Este tambiénindica los efluentes (líquidos, gaseso sólidos) emanados del proceso ysu disposición.Incluye el balance de masa einformación para el diseño yespecificación de equipos, ademássirve de guía para desarrollar elDiagrama de Tubería eInstrumentación.
Diagrama del Sistema Vapor en Sala de Máquinas de Cerveceria Polar
C.A.Los Cortijos
HERRAMIENTAS FLUJO DE MATERIALES
3. RELACIÓN DE ACTIVIDADES
“Establecimientode lasinterrelaciones delas operaciones y/oprocedimientosinvolucrados en elProceso General”. DIAGRAMA RELACIONAL DE LA BASE AÉREA
“TCNEL. TEÓFILO LUIS MENDEZ’ PUERTO ORDAZ, BOLÍVAR
METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE PLANTA
MATRIZ DE RELACIONES (MDR) [3]
Herramienta gráfica quemuestra la conexión orelación entre ideas,problemas, causas yprocesos, métodos yobjetivos y, en general, enla forma de una tabla(matriz). La relación seindica en cadaintersección de filas ycolumnas.
RELACIÓN DE ACTIVIDADES DE UN PROCESO DE MECANIZADO DE HIERRO
HERRAMIENTAS RELACIÓN DE ACTIVIDADES
4. DIAGRAMA RELACIONAL DE
ACTIVIDADES“Ordenamientosecuencial yjerárquico delas operacionesy/oprocedimientosestablecidospara la Planta”.
METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE PLANTA
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO DE PROCESAMIENTO DE CRUDOS PARA LA
OBTENCION DE KEROSENE
Diagrama de Relación-Actividad (DRA)[3]
Basados en la MDR seexpresa gráficamentelas prioridades entrelos ítems analizados yasí visualizar lasrelaciones de espaciofísico entre ellos.
HERRAMIENTAS RELACIONAL DE ACTIVIDADES
DIAGRAMA DE RELACIONES DE LAS OPERACIONES DE MECANIZADO DE
HIERRO
Diagrama de Flujo de Proceso
Descripción Equipo
Efluentes de entrada
Efluentes de salida
Balances de Masa
Control Básico
Vinculo Procesos
Información General
HERRAMIENTAS RELACIONAL DE ACTIVIDADES
1
6
3
1
5
4
2
7
2
3
4
5
6
7
5. ESPACIO NECESITADO Y DISPONIBLE
“Cuantificación del EspacioDisponible y del EspacioNecesitado; se levantainformación del áreadisponible y del espacioocupado por los equipos yherramientas”
PLANO AMCA PRIMERA RECONSTRUCCION DESPUES DEL TERREMOTO 1997
27% DE ESPACIO DISPONIBLE
METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE PLANTA
Análisis de Capacidad
“Proceso deestudio de losrecursosproductivos paraorganizarlos ysatisfacer lademandaestablecida”.
ESTUDIO DE MERCADO
• Estimación de la Demanda Insatisfecha
• Estudio de Proveedores (Materia Prima, Equipos,etc)
SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
• Impacto Social
• Capacidad
• Recursos Locales
PLANIFICACIÓN DE LA PRODUCCIÓN
• Determinación de la Producción
• Selección de Recursos
• Materia Prima
• Equipos y Maquinaria
ANALISIS DE LA CAPACIDAD
•Distribución de Planta Preliminar
•Ajuste de Producción
•Balance de Líneas
HERRAMIENTAS ESTUDIO RELACIONAL-ESPACIO
SELECCIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE PLANTA
REQUERIMIENTOS
• PROCESO
• PRODUCTO
• CAPACIDAD
• CONDICIONES DE OPERACIÓN
CARACTERISTICAS EQUIPOS
• DIMENSIONES
• CONDICIONES DE SERVICIO →POTENCIA DE TRABAJO E INSUMOS
• CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN
PROCEDENCIA Y COSTOS
• ESTUDIO DE PROVEEDORES
• COSTOS
• REPUESTOS
• FLEXIBILIDAD
6. ESTUDIO RELACIONAL DE ESPACIO
“PropuestaPreliminar dela distribuciónde Plantasegún loestablecido enlos apartesanteriores”.
ÁREAS DE ALIMENTOS
1 RECEPCIÓN LECHE
2 BODEGA MP
3 P BEBIDAS
4 P CONCENTRADOS
5 P COLADOS
6 P BASES
7 P MISCÉLANEOS
8 BODEGA PT
9 CUARTO FRIO
10 P INGREDIENTES
11 LAVADO CAJAS
12 ALMÁCEN PALETAS
13 ALMACÉN TAMBORES
14 RECEPCIÓN FRUTAESTUDIO PRELIMINAR RELACIONAL DE UNA DISTRIBUCIÓN DE PLANTA
DE ALIMENTOS LÍQUIDOS
METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE PLANTA
DISEÑO ASISTIDO POR
COMPUTADORA (CAD)
Uso de programascomputacionales paracrear representacionesgráficas de objetosfísicos ya sea ensegunda o terceradimensión (2D o 3D).
AUTOCAD,ALDEP, CORELAP, CRAFT
PLANO AGROINDUSTRIAL DE PROCESAMIENTO DE MANGO EN AUTOCAD
HERRAMIENTAS ESTUDIO RELACIONAL-ESPACIO
Diagrama deRecorrido (oCirculación)Esquema dedistribución deplanta en un planobi o tridimensionala escala, quemuestra dónde serealizan todas lasactividades queaparecen en elDiagrama deProceso de Flujo
DIAGRAMA DE RECORRIDO DEL PROCESO DE CORTE DE VIDRIO
HERRAMIENTAS ESTUDIO RELACIONAL-ESPACIO
7. GENERACIÓN DE ALTERNATIVAS
“Tomando encuenta factorescontextuales yeconómicos ylimitacionesprácticas segeneran diferentesalternativas delDiseño”.
METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE PLANTA
8. EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS
“Utilizando algunosmetódos de seleccióncomo los estudios defactibilidad económica,Metódo Delphi,Ponderación de Factores,entre otros; se seleccionauna de las Alternativas”.
ALGUNOS INDICADORES DE GESTIÓN PARA LA EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE DISEÑO DE
PLANTA
IND
ICA
DO
RES
DE
GES
TIÓ
N
Económicos
Macro
Inflación
Oferta y Demanda
Micro
VPN
Inversión Inicial
Costos Operativos
Productivos
Capacidad Instalada
Flexibilidad
% EspacioDisponible
Tiempo de Proceso
Operativos
Estándart
Costos
Producción
Higiene y Seguridad
N° Accidentes
N° Enfermedades
Mantenimiento
Flujo de Infromación
Ambientales
Sociales Sanitaria
Legales
METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE PLANTA
SIMULACIÓN DE PROCESOS POR COMPUTADORA
Representación de unproceso o fenómenomediante otroutilizando unordenador; permitediseñar, analizar,desarrollar y optimizardiferentes procesos.Algunos programas desimulación son:ARENA,HYSYS, ITHINK, STELLA, PROMODEL y
CHEMCAD
HERRAMIENTAS EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS
ASPEN HYSYS PERMITE SIMULACIONES EN ESTADO ESTACIONARIO Y TRANSITORIO DE PROCESOS QUÍMICOS:
CRIOGENIA, REFINACIÓN, PROCESAMIENTO DE GASES, ENTRE OTROS
MATRIZ DE DECISIONESHerramientametodológica paraseleccionar unaalternativa entre variasopciones. Consiste encomparar los totales de lasumatoria ponderada delos criterios de selección.A cada criterio se leasigna el producto de suprioridad por un pesoasignado.
MATRIZ DE DECISIONES
PROPUESTAS ALTERNATIVA A ALTERNATIVA B
CRITERIOS PESO VALOR P*V VALOR P*V
VALOR PRESENTE 10 95 950 100 1000
AMPLIACIÓN Y MODIFICACIÓN 8 60 480 80 640
OPERATIVIDAD 8 70 560 60 480
FLUJO PRODUCCIÓN 7 30 210 70 490
FLEXIBILIDAD 7 60 420 40 280
HIGIENE Y SEGURIDAD 5 40 200 60 300
TOTALES 2820 3190
HERRAMIENTAS EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS
Metódo Delphi
Herramientametodológica queconsiste en realizarcuestionarios sucesivos yde manera anónimasobre acontecimientosfuturos a un grupo deexpertos. Incluye unanalísis estadístico de losresultados para laselección de alernativas.
METODOLOGÍA DELPHI PARA SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS
HERRAMIENTAS EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS
OBSERVACIONES FINALES
• El Proceso de Diseño de Plantas no es un procesolineal y siempre se presentan situaciones derevisión al ir incluyendo factores como loseconómicos, ambientales, legales, sociales yculturales.
• Las metodologías de Diseño de Planta debeadaptarse al contexto donde se desarrollan y noson recetas estrictas a seguir.
• Dependiendo del Tipo de Planta y de la situaciónplanteada se pueden presentar estudiosadicionales a la metodologia general.
OBSERVACIONES FINALES
FUENTES DE INFORMACIÓN
[1] Medina, Omar. “Metodología para la distribución de Plantas”. Tomado dehttps://prezi.com/g1fswqgim4ao/metodologia-para-la-distribucion-de-plantas/
[2] Universidad Nacional de Colombia. : “Tipos básicos de Distribución en Planta” . Tomado dehttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4100002/lecciones/taxonomia/distribucionproducto.htm
[3] Aiteco Cpnsultores. Diagrama de Matriz-Herramientas de Calidad. Tomado dehttp://www.aiteco.com/diagrama-de-matriz/
[4] Machacuay, Santiago. “Distribución de plantas”. Tomado dehttp://es.slideshare.net/gvivanco/distribucion-planta