diseÑo de planta
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DISEÑO DE PLANTATRANSCRIPT
Dr. Luis A. Benites Gutiérrez 1
Profesor: Dr. Luis A. Benites Gutiérrez
Diseño de Plantas
(Material reproducido por el Autor para uso exclusivo en clase)
Universidad Nacional de Trujillo
Escuela de Ingeniería Industrial
Evaluación de Proyectos de Inversión
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Introducción:
Cada proyecto requiere de un tratamiento particular en
cada una de sus etapas, aún cuando aparentemente
tenga similitudes con otros proyectos.
Una de las etapas mas importantes del Diseño de un
proyecto es la del Diseño y Disposición de las plantas ó
lugares de producción.
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...Introducción....
Al respecto se han acumulado mucha teoría,
experiencia y conocimiento sobre diversas materias
que confluyen en este punto, como son Ingeniería de
Métodos, Diseño de Plantas, Electricidad, Tratamiento
de aguas, Tecnología de materiales de construcción,
Máquinas y Herramientas, Geología, Biología, Química
etc.
Así que difícilmente puede encontrarse un método
único en el diseño de una planta, pero si se puede
hablar de aspectos generales que deben incluirse en su
desarrollo.
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1. Selección de Terreno
Diseño y Disposición de Plantas
1.1 Abastecimiento de Materia Prima
1.2 Suministro de Agua
1.3 Mano de Obra Disponible
1.4 Transporte
1.5 Drenaje y sitios de desperdicios
1.6 Combustible y fuerza motriz
1.7 Terreno para futuras ampliaciones
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2. Construcción de la Planta
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2.1 Pisos
2.2 Muros y Techos
2.3 Ventanas
2.4 Puertas
2.5 Alumbrado
2.6 Ventilación
2.7 Drenajes de piso
2.8 Servicios Auxiliares
2.9 Almacenes
2.10 Equipo Sanitario
2.11 Seguridad
2.12 Comunicaciones
2.
2.
2.
2.
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3. Trazado de la Planta.
Diseño y Disposición de Plantas
3.1 Principios básicos del Layout
3.2 Tipos Clásicos de Layout
3.3 Elementos Básicos del Layout
3.4 Recomendaciones
4. Costeo de la planta.
5. Pasos a seguir.
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Diseño y Disposición de Plantas
Tener en cuenta los factores que van incidir en el costo
de instalación y el costo de operación de la Planta.
Primero, debe estudiarse los reglamentos locales al
respecto.
En el Perú, existe la Ley 13270, Ley de Promoción
Industrial, según el Art. 160, para construir una planta se
debe presentar una solicitud de inscripción en el Padrón
Industrial, la cual debe ser remitida al Ministerio
correspondiente, a la dirección de Industrias.
Deben analizarse los puntos indicados a continuación.
1. Selección de Terreno
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Diseño y Disposición de Plantas
Generalmente se busca la proximidad de la planta con la
Materia Prima, porque de acuerdo al tipo de producto, la
materia prima puede experimentar manipulación,
transporte, mermas, embalajes intermedios ú otro factor
que permita llevar la Materia Prima hasta la planta
originando así mayores ó menores costos.
1.1 Abastecimiento de Materia Prima
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Diseño y Disposición de Plantas
Difícilmente existirá un proceso productivo que no
requiera agua. Normalmente, el agua debe estar libre
de contaminación y con bajos contenidos de sales
minerales, particularmente de sulfatos de hierro.
Tampoco es recomendable el agua dura (Ca y Mg)
El agua debe ser potable, sino tiene que pasar, previo
análisis, por un proceso de tratamiento que determine
las características del agua con que se cuenta y a la
cual se debe llegar, así como el proceso que debe
desarrollarse para conseguirla.
1.2 Suministro de Agua
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La disponibilidad de mano de obra requiere un análisis,
sobre todo cuando requiere cierta capacitación y destrezas
que no se consiguen en los poblados adyacentes.
1.3 Mano de Obra Disponible
Hay que determinar el personal clave y
aquel que puede cambiarse fácilmente.
Debe clasificarse como Personal Directo,
Indirecto y Administración y Venta
Hay factores de estacionalidad ó temporadas, que
hay que tener en cuenta así como la imagen de la
empresa como polo de desarrollo dentro de una
sociedad.
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La facilidad de transporte es crucial para la llegada de Mat.
Prima y salida de Productos Transformados o terminados.
En algunos proyectos es necesario desarrollar este tema
en forma paralela y detallada por los costos adicionales
directos ó indirectos que se originen. Tal es el caso de
proyectos mineros, ecológicos, comunicaciones,
electricidad, combustibles y cementos.
1.4 Transporte
Deben contemplarse la producciones
presentes y futuras.
Deben contemplarse las normas
vigentes de carga y transporte.
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Deben cumplirse con las normas vigentes y los reglamentos
locales al respecto. De la misma manera las salidas de
humos, desechos sólidos. Tener en cuenta que los costos de
tratamiento de estos desperdicios en algunos casos es muy
alto y deben estar considerados con el proyecto.
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Estudiar, analizar y diseñar la red de
drenaje, la construcción de pozas de
tratamiento, rejillas y uso de filtros
que minimicen el impacto ambiental
causado por los desperdicios
emitidos.
1.5 Drenaje y sitios de desperdicios
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Estudiar, analizar y diseñar la red de Fuerza Motriz.
Determinar las necesidad presentes y futuras de energía
incluyendo factores de estacionalidad.
Determinar los costos por tipo de fuente, a gas, a petróleo,
hidroeléctrica, eólica, solar ó simplemente del
abastecimiento de la empresa eléctrica de la ciudad.
1.6 Combustible y fuerza motriz
En todo caso debe constatarse el tipo
de corriente necesitada vs. la corriente
suministrada, amperaje, fase, voltaje,
obras físicas adicionales como Casa de
Fuerza, transformador.
Todo debidamente costeado.
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Al seleccionar el terreno para la planta, deberá observarse
el terreno disponible para futuras ampliaciones, así como la
orientación de las mismas.
1.7 Terreno para futuras ampliaciones
Deberá tenerse en cuenta
los costos de cercado y
preparación así como el
mantenimiento.
Disponibilidad de servicios,
industrias aledañas etc.
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Una vez seleccionado debidamente el sitio para la
planta, se considera el tipo de construcción que se va a
levantar. El tipo de producto influye algo en esto.
Generalmente el edificio debe ser funcional, es decir
distribuido de acuerdo al proceso y a los equipos que se
van a instalar. Debe considerar futuras ampliaciones.
Es preferible construir un edificio nuevo, pero en
muchos proyectos se considerará adaptaciones ó
modificaciones.
Todo debe estar perfectamente costeado.
Cuidado con los costos históricos ó hundidos.
*** Estas son especificaciones muy generales ***
2. Construcción de la Planta
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2. Construcción de la Planta
Area para futurasampliaciones
Area deProducción
Area deServicios
Se deben considerar:
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a. Evaluar el requerimiento de superficie proyectándose
al futuro.
b. Edificaciones y costos. Dimensiones, tipos de piso,
resistencias y características funcionales para
techos, paredes.
c. Niveles de iluminación y ventilación
d. Tipos de puertas y accesos.
e. Instalaciones especiales.
Estimación de las necesidades de Terreno y
edificaciones
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Los pisos del área de procesos y de calderas se
construirán de hormigón. El pavimento de la superficie
de procesos será de una sola pieza. Tener cuidado con
las uniones ó juntas, las pendientes, canaletas, zonas de
vibración, anclajes, zonas de limpieza.
Debe aplicarse los materiales de protección y
recubrimiento de acuerdo al tipo de producción como
cerámicos, viniles ó impermeabilizantes.
2.1 Pisos
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Los muros pueden ser cualquier material impermeable,
que sea de fácil lavado y mantenimiento. La altura y
espesor y acabado depende de las necesidad de
producción y del diseño escogido.
Los techos se recomiendan altos, generalmente la altura
mínima es de 4 metros.
2.2 Muros y Techos
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La función de las ventanas es proporcionar luz y
ventilación, por lo tanto el tamaño, sistema de apertura y
cierre, protecciones adicionales, nivel de hermeticidad,
tipos de vidrio dependerán de las necesidades de cada
proyecto.
2.3 Ventanas
Las funciones normales de
las ventanas son sustituidas
por sistemas de ventilación
é iluminación mas
sofisticados.
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Depende del tipo de edificio, número de almacenes,
oficinas. Estas podrán variar corredizas, levadizas,
plegables, vaivén, dobles, de madera, metal, tipo reja.
Se recomienda revisar reglamento de construcciones
según sea el caso.
2.4 Puertas
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Nada mejor que la luz natural, pero cuando se necesita
el alumbrado eléctrico, la disposición, tipo y cantidad de
bombillas, distancias, protecciones dependerán de las
especificaciones técnicas. La intensidad de luz
necesaria ó nivel de iluminación para cada zona de la
planta varía según cada necesidad.
Ejemplo:Control de Calidad é inspección de 500 a 1000 Lux (Lumen/m2)
Elaboración de productos de 300 a 500 Lux
Almacenes y Bodegas de 100 a 200 Lux
Oficina de 40 a 150 Lux
2.5 Alumbrado
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Depende del área, tipo de maquinaria, cantidad de
personas, materiales que utilicen, tiempo de
permanencia, estación del año, tipo de instalaciones y
otros factores mas.
En este punto se incluye el nivel de humedad y
temperatura y cantidad de aire de ingreso y salida.
Los tipos de filtro dependen del ambiente y del tipo de
producción.
2.6 Ventilación
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Diseño y Disposición de Plantas
Cuando se requiera los pisos deben tener una pendiente
hacia los sumideros ó canaletas, así como estas deben
contar con sus respectivas rejillas.
El estudio debe incluir lo referente a la red de desague y
el tratamiento de los desechos, se debe evaluar si es
necesario instalaciones especiales para disminuir el
impacto ambiental.
2.7 Drenajes de piso
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Diseño y Disposición de Plantas
Se incluye las fuentes de energía,
como calderos, sub-estaciones de
electricidad, generadores, atarjeas de
tratamiento de agua, equipos de
bombeo, compresoras, incluyendo sus
instalaciones y normas de seguridad
en cada caso.
Los equipos de seguridad también se
incluyen en este acápite.
2.8 Servicios Auxiliares
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Diseño y Disposición de Plantas
Dependiendo de la cantidad, tipo, condiciones de
almacenaje, tiempo, rotación, modo de apilamiento,
densidad, y otras características de almacenamiento se
determinará la manera de como diseñar un Almacén.
2.9 Almacenes
Por lo general son de techos
y puertas altas para fácil
manipulación, seguros y
con un sistema que facilite el
control y la ubicación de los
artículos.
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Es necesario diseñarlos de acuerdo a la cantidad de
personas, tipo de trabajo que realizan, sexo,
condiciones higiénicas que deben mantenerse en la
planta, deben contar con vestidores. Lo usual es un WC
por cada 10 trabajadores en cada jornada.
2.10 Equipo Sanitario
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Referente a los equipos de salvamento ó prevención,
zonas a usarse en caso de siniestros, terremotos,
incendios, rutas de escape. Mecanismo de seguridad de
instalaciones. Cámaras de Circuito Cerrado, alarmas,
cordones de seguridad, etc.
2.11 Seguridad
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Incluye modo de envío de
señales de radio, teléfono,
datos. Deben especificarse
equipos, software, tecnología,
construcciones necesarias
como torres, casetas,
unidades móviles. Etc.
2.12 Comunicaciones
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3. Trazado ó Disposición de la Planta.
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El Layout o la disposición de planta comprende el
arreglo físico de los elementos que participan en la
fabricación como son:
- Máquinas ó equipos principales y auxiliares.
- Distribución de los espacios para el personal y los
materiales.
- Servicios auxiliares (Almacenes, Subestaciones,
Servicios Higiénicos, Comedores, Vestidores).
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3.1 Principios Básicos del Layout
1. Principio de Integración total.- El mejor Layout es
aquel que integra a personal, materiales y a equipos.
2. Principio de Mínimo Recorrido.- El mejor Layout es
aquel que permite al material o al personal
desplazarse una distancia mínima entre operaciones.
3. Principio de Optimo Flujo.- El mejor Layout es aquel
que arregla el área de trabajo para cada operación o
proceso en el mismo orden o secuencia en que se
forma, trata o monta el producto, siguiendo en lo
posible el diagrama de flujo.
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3.1 Principios Básicos del Layout
4. Principio de Espacio Cúbico.- El mejor Layout es
aquel que utiliza en forma efectiva el espacio
disponible, tanto en forma horizontal como vertical.
5. Principio de Seguridad y Satisfacción.- El mejor
Layout es aquel que permite al personal desarrollar
sus actividades con seguridad y un ambiente
cómodo. Evitar ruidos excesivos, polvo, calor, etc.
6. Principio de Flexibilidad.- El mejor Layout es aquel
que puede modificarse de acuerdo a las necesidades
que se presenten a un costo mínimo.
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3.2 Tipos Clásicos de Layout
1. Por Posición Fija.- El elemento principal permanece
en un sitio fijo. No se mueve. Los materiales, las
máquinas y herramientas, la Mano de Obra fluye
hacia él. Es el caso del montaje de un barco, la
construcción de una casa.
2. Por Proceso.- Todas las operaciones del mismo
proceso se agrupan. Estos procesos están bien
definidos: Corte, Soldadura, Montaje, Pintado.
3. Por Producto ó en Línea.- En este caso el producto
es el que se mueve. Eso significa que cualquier
equipo de fabricación, se arregla según la secuencia
de operaciones.
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Diseño y Disposición de Plantas
3.3 Elementos Básicos que intervienen
1. Producto.- ¿Qué se va a producir?. Tipo de producto.
2. Cantidad.- ¿Cuánto se va a producir?. Tipo continuo
o intermitente
3. Tipo de proceso productivo.- Tecnología empleada y
materiales requeridos.
4. Ruta.- Incluye la secuencia de operaciones,
diagramas de flujo.
5. Servicios Auxiliares.- Que permiten la producción, se
incluyen los almacenes.
6. Tiempo.- Cuando habrá de producirse.
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Diseño y Disposición de Plantas
3.4 Recomendaciones
a. Se dibuja las áreas de las máquinas a escala y de acuerdo al
proceso.
b. Se fijan los límites de la sala, dejando espacios para los
movimientos del personal y los materiales considerando
recorridos mínimos y sin peligro ni interferencias.
c. Colocar el Almacén de M. Prima cerca al punto inicial del
proceso.
d. Colocar el Almacén de P. Terminado cerca al punto final del
proceso.
e. Colocar el Almacén de Envases, cerca del punto de llenado
(Gaseosas, jugos, cerveza)
1. Planear lo general y llegar al detalle.
2. Planear lo ideal y llegar a lo práctico.
3. Planear el Layout en función del proceso y las máquinas.
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Diseño y Disposición de Plantas
3.4 Recomendaciones
a. Ubicar áreas de acceso para almacenes, puertas de ingreso y
salida, rampas.
b. Determinar las áreas de los servicios auxiliares, Sala de Fuerza,
subestaciones, Laboratorios, Oficinas de Planta, administración,
SS.HH., etc.
4. Planear el edificio y las instalaciones alrededor del Layout.
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4. COSTOS
1. Una vez conocida la superficie total requerida, las
edificaciones a realizar incluidas las instalaciones auxiliares,
se debe costear.
2. El costeo es preferible hacerlo por etapas, indicando
parámetros de costos unitarios para comparaciones y toma de
decisiones.
3. En la medida que logren realizarlo, llegaran a cumplir con lo
presupuestado.
4. Existe software para esto como el S10.
5. Además debe especificarse un Calendario ó Cronograma de
Ejecución mediante un Diagrama Gantt. Pueden usar el MS
PROJECT.
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Diseño y Disposición de Plantas
5. Secuencia típica de las operaciones de Diseño
de proyectos
1Diseño de Proceso y preparación del Diagrama
de Flujo de Proceso9
Terminación del plano general y de los planos
por área
2Preparación del Diagrama Gráfico de Flujo y de
los Planos preliminares de la planta10
Planeación de la distribución de tuberías y
ductos.
3 Diseño de recipientes, mezcladores y agitadores. 11Diseño de los cimientos para equipos,
recipientes, hornos
4 Especificaciones del equipo mecánico 12Diseño de las estructuras del edificio.
Variaciones arquitectónicas. Techos
5 Especificaciones de los instrumentos 13 Diseño de los planos de acero estructural
6Diseño de los dispositivos principales de
distribución eléctrica14
Distribución de ductos para los cables eléctricos
y comunicaciones.
7Diseño y especificación de los intercambiadores
de calor, calentadores, calderos, hornos etc.15 Compra de materiales
8 Especificaciones de Tuberías, válvulas, ductos 16 Construcción de cimentaciones
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Diseño y Disposición de Plantas
5. Secuencia típica de las operaciones de Diseño
de proyectos
17 Inicio de las construcciones. 23 Prueba de equipos
18 Terminación del diseño arquitectónico 24 Limpieza
19Terminación de las instalaciones eléctricas,
sanitarias y comunicaciones.25 Prueba piloto con carga
20 Instalación de equipos é instrumentos 26 Arranque de Planta
21 Conclusión de los sistemas de tuberías
22Terminación de acabados, sistemas de
hermeticidad, aislamiento, ruido, polvo etc.
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Lecturas Recomendadas:
De: Preparación y Evaluación de Proyectos
Nassir Sapag. Mc Graw Hill. Cuarta Edición
Leer: Capítulo 07
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Direcciones Interesantes
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