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 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

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lo planificado. Clasificación de las Plantas Industriales Las plantas industriales clasificación general:

presentan

la

siguiente

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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Mg. Ing. Guido Alfredo Larcher Esqueleto

Distribución de la planta

a) Agricultura, silvicultura, caza y pesca.

Sistema muscular

Manejo de materiales

b) Explotación de minas y canteras.

Sistema nervioso

Comunicaciones y controles

c) Manufactureras.

Sistemas respiratorio

Servicios generales y

d) Construcción.

Circulatorio y digestivo

Por tipo de actividad económica:

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auxiliares

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….

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 funcionamiento entre dos o más entidades

de

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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SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA 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.

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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 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).

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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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

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.

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Diagramas

De maquinas De flujos

Ejemplo de diagrama de operaciones/proceso

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Ejemplo de diagrama de máquinas

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Dentro de los tipos de diagramas de procesos, podemos encontrar los siguientes:

Ejemplo de diagrama de flujos

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 DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUE PARA LA PRODUCCIÓN DE BENCENO

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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:

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.

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:

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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.

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA Este diagrama también se puede representar de las siguientes dos maneras:

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O bien:

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SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA 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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SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA EJEMPLO DE DIAGRAMAS DE FLUJO DE INGENIERIA DEL PROCESO Proceso de elaboración de leche pasteurizada que incluye balance de materia y energía

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Representación utilizando figuras representativas de los equipos:

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SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA 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

–

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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 ¿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.

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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 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.

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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

SISTEMAS DE REPRESENTACION GRAFICA PLANTILLA TRIDIMENSIONAL

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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