capÍtulo 5: ingenierÍa del diseÑo · figura 5. 15. diagrama relacional de superficies ......

CAPÍTULO 5:

INGENIERÍA DEL DISEÑO

Capítulo 5: Ingeniería del diseño

101

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 103

2. METODOLOGÍA DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA ........................... 104

3. IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS FUNCIONALES Y ACTIVIDADES 105

4. TABLA RELACIONAL DE ACTIVIDADES ................................................. 106

5. JUSTIFICIACIÓN DE ACTIVIDADES .......................................................... 107

6. DIAGRAMA RELACIONAL DE ACTIVIDADES ........................................ 115

7. DIAGRAMA RELACIONAL DE SUPERFICIES .......................................... 117

8. OBTENCIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA................................... 119

8.1. Distribución ideal ......................................................................................... 119

8.2. Distribución final ......................................................................................... 119


102

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 5. 1. Tabla relacional ......................................................................................... 106

Figura 5.2. Norma de espacio de R. Muther ................................................................. 107

Figura 5.3. Zona de recepción ...................................................................................... 109

Figura 5. 4. Almacén de productos ............................................................................... 109

Figura 5.5. Laboratorio ................................................................................................. 110

Figura 5. 6. Área de fermentación ................................................................................ 111

Figura 5. 7. Área de mezclado y envasado ................................................................... 112

Figura 5. 8. Almacén del producto terminado .............................................................. 113

Figura 5. 9. Área de servicio......................................................................................... 114

Figura 5. 10. Almacén de vacío .................................................................................... 114

Figura 5. 11. Relación "A" ........................................................................................... 115

Figura 5. 12. Relación "E" ............................................................................................ 115

Figura 5. 13. Relación “I” ............................................................................................. 116

Figura 5. 14. Diagrama Relacional de Actividades ...................................................... 116

Figura 5. 15. Diagrama Relacional de Superficies ....................................................... 118

Figura 5. 16. Distribución de los departamentos .......................................................... 119

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 5.1. Relaciones entre los distintos departamentos .............................................. 106

Tabla 5.2. Criterios seleccionados ................................................................................ 106

Tabla 5.3. Leyenda de Relaciones ................................................................................ 117

Tabla 5. 4. Leyenda de departamentos ......................................................................... 117

Tabla 5. 5. Leyenda de Relaciones ............................................................................... 118

Tabla 5. 6. Leyenda de departamentos ......................................................................... 118


103

1. INTRODUCCIÓN

La distribución en planta es la ordenación de las áreas de trabajo y los equipos de una

industria con el fin de obtener una distribución que permita favorecer el trabajo, disminuir

costes y posibilitar futuras modificaciones. Para ello se tendrán en cuenta varios factores,

como pueden ser:

• La integración adecuada de los diferentes elementos: maquinaria, personal, actividades

auxiliares y materiales en el conjunto.

• La distancia recorrida por materiales y personal ha de ser mínima.

• La circulación del material debe ser ordenada, evitando posibles cruces.

• Utilización efectiva de todo el espacio.

• La seguridad y satisfacción de los trabajadores.

• La flexibilidad de la industria.

Para la obtención del diseño de la planta se realizan una serie de etapas que definirán la

dimensión, disposición y relación de las diferentes áreas.


104

2. METODOLOGÍA DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

La metodología seguida para determinar la distribución en planta más favorable para la

industria es la S.L.P. (Sistematic Layout Planning), es decir, Planificación Racional de la

Distribución en Planta. Se trata de una forma organizada de enfocar los proyectos de

planificación del espacio. La metodología en cuestión fija un cuadro operacional de fases,

una serie de procedimientos y un conjunto de normas de manera que permite identificar,

valorar y visualizar todos los elementos que intervienen en la preparación de la

distribución en planta.

Consecuentemente se requiere un cuadro organizado que permita visualizar las distintas

relaciones existentes entre los diferentes departamentos o secciones de la industria. Este

cuadro de denomina Tabla Relacional de Actividades.

Una vez establecido el cuadro se procede a diseñar el Diagrama Relacional de

Actividades y el Diagrama Relacional de Superficies, que muestran de una manera gráfica

las relaciones estipuladas en la Tabla Relacional, a la vez que propone la distribución en

planta esquemática más favorable para los diferentes departamentos.

A continuación, y en base al Diagrama Relacional seleccionado, se sustituye dicho

esquema por las superficies a escala de cada departamento, creando una distribución en

planta a escala de la industria. Dicho esquema se puede manipular para obtener el Layout

final.


105

3. IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS FUNCIONALES Y ACTIVIDADES

Se describen las actividades del proceso productivo, desde el momento de recepción de

la materia prima hasta la expedición del producto terminado. Estas actividades se agrupan

en distintas áreas:

1) Área de recepción

Recepción de los ingredientes

Control de la recepción en la caseta de control

2) Almacén de productos

Almacenamiento de los ingredientes a granel

Ordenación por zonas para cada ingrediente

3) Laboratorio, control de calidad y cámara frigorífica

Almacenamiento de productos biológicos inactivados

Análisis, mediciones y control

4) Área de fermentación

Biorreactores

Centrífugas

Atomizador

5) Área de mezclado y envasado

Mezcla de los ingredientes en el mezclador

Pesaje y control de las cantidades en balanzas digitales

Silo de almacenamiento y Tolva de Descarga

Equipo de envasado y paletizado

6) Almacén de llenado

Pales de producto acabado en espera a su expedición

7) Área servicios

Oficina de administración

Vestuarios

Aseos

Hall

8) Almacén de vacío

Almacenamientos de material de envasado

Material de limpieza


106

4. TABLA RELACIONAL DE ACTIVIDADES

Se trata de un cuadro en el que se relacionan las diferentes actividades que tienen lugar

en la industria extractora. La tabla relacional establece las relaciones de proximidad o

alejamiento entre las actividades y permite integrar las áreas de servicio complementarias,

como los aseos y oficinas, donde no existe flujo de productos.

En la Tabla 5.1 se puede observar la nomenclatura utilizada como referencia para

identificar las relaciones entre los departamentos y, en la Tabla 5.2, se muestran los

criterios observados para establecer las relaciones entre los mismos.

Tabla 5.1. Relaciones entre los distintos departamentos

RELACIÓN DEFINICIÓN

A Absolutamente necesario

E Especialmente importante

I Importante

O Proximidad ordinaria

U Sin importancia

X No deseable Fuente: Elaboración propia a partir de MARCO GUTIÉRREZ, J.L. 2000: “Asignatura

proyectos.Diapositivas”

Tabla 5.2. Criterios seleccionados

CÓDIGO CRITERIOS

1 Flujo de materiales

2 Inspección y control

3 Personal común

4 Contacto necesario

5 Conveniencia Fuente: Elaboración propia

A continuación, en la Figura 5.1, se establece la Tabla Relacional.

Figura 5. 1. Tabla relacional


107

5. JUSTIFICIACIÓN DE ACTIVIDADES

La metodología llevada a cabo para la justificación de superficies de los departamentos

se basa en el cálculo de la superficie mínima necesaria que ocupa cada máquina, siguiendo

la norma de espacio de Richard Muther. Con esta norma se tienen en cuenta el espacio

necesario para los operarios alrededor de la maquinaria.

En el caso de que la máquina tenga uno o más perfiles que requieran el acceso de dichos

operarios, se dejará una holgura de 0,60 m para su accesibilidad. En el caso de que uno o

varios perfiles de dicha máquina no requieran acceso por parte de los trabajadores, se

dejara una holgura de 0,45 m que garantizará un pasillo mínimo de 0,90 cm de amplitud.

A la hora de aplicar esta norma, son cuatro los parámetros que deben tenerse en cuenta:

1. Superficie básica (Sbasica): Largo (m) x Ancho (m) de la máquina.

2. Superficie con holgura (Sholgura): (Largo + holgura) x (Ancho + holgura)

En la Figura 5.2 se puede observar una representación de la superficie básica y con

holgura de una maquinaria genérica. En ella se muestra la superficie básica (AxL) y la

superficie con holgura ((A+0.45+0.6) x (L+0.45+0.45)).

Fuente: MARCO GUTIÉRREZ, J.L. 2000: “Asignatura proyectos. Diapositivas”

3. Coeficiente de mayoración (𝛼): Tiene en cuenta el movimiento de otros elementos

como carretillas, elevadoras; además de necesidades especiales de vías de acceso, pasillos

y servicios. El coeficiente de mayoración toma valores comprendidos entre 1,3 y 1,8,

dependiendo de si se trata de situaciones corrientes o si por el contrario la manutención y

el tránsito son de cierta importancia.

4. Superficie total de la máquina (Stotal): Se define como el producto de Sholguray 𝛼.

Seguidamente se van a justificar las superficies mínimas para cada departamento, pero

hay que tener en cuenta que todas las superficies mostradas son de naturaleza flexible y

pueden producirse cambios de forma y tamaño para que la superficie final de la nave sea

coherente

Figura 5.2. Norma de espacio de R. Muther


108

1) Área de recepción

En esta zona se recibirá y se descargará la materia prima encargada. Su acceso será fácil

para la entrada y salida de la industria. Igualmente será el área donde se recoga los

subproductos que se generen por las empresas contratadas. También contará con un

parking para 10 vehículos ligeros y tendrá la capacidad suficiente para permitir la entrada

y maniobra de los vehículos pesados.

- Caseta de control

Dimensiones: Largo x Ancho: 5,11 x 3,11 m

Holgura:

Longitud = 5,11 + 0,60 + 0,60 = 6,31 m

Anchura = 3,11 + 0,60 + 0,60 = 4,31 m

Superficie con holgura = 6,31 x 4,31 m = 27,19 m2

La dimensión del parking de vehículos ligeros es la siguiente:

10 x (5,40 x 2,50) = 135 m2

Según la bibliografía “Arte de proyectar en Arquitectura” E. Neufert las dimensiones de

los vehículos pesados son de 2,5 x 9 m y su radio de giro de maniobra es de 12 m. En las

condiciones más desfavorables podrían llegar a coincidir hasta 5 camiones a la vez, por

lo que, considerando que un camión está maniobrando y el resto esperando, se obtienen

las siguientes necesidades de espacio:

Π x 122 = 452,4 m2

5 x (2,5 x 9 m) = 112,5 m2

Teniendo en cuanto los datos obtenidos, considerando un coeficiente de mayoración de

1,8 y realizando el diseño de la zona, se diseña una superficie de 2016m2. En la

Figura 5.3 se puede observar una vista de la zona de recepción.


109

Fuente: Elaboración propia

2) Almacén de productos

En este departamento se dispondrá de varias zonas organizadas para separar los diferentes

productos. Éstos se colocarán en las estanterías disponibles según vayan llegando.

El área estimada para este departamento es de 191.76 m2, según indica la figura 5.4.


3) Laboratorio, control de calidad y cámara frigorífica

Figura 5.3. Zona de recepción

Figura 5. 4. Almacén de productos


110

Las dimensiones del laboratorio son 55.8 m2. En la figura 5.5 Se puede observar el diseño

del departamento, el cual distribuye mesas, armarios donde guardar material, un

frigorífico con congeladores, fregaderos,y la cámara frigorífica donde se guardarán las

pruebas y los productos microbiológicos.


4) Área de fermentación

En esta área se lleva a cabo la producción y el crecimiento de las bacterias probióticas

también su centrifugación, lavado y microencapsulación.

- Biorreactores

Biorreactores A y B


Holgura:

Longitud = 1,55 + 0,45 + 0,45 = 2,45 m

Anchura = 1,55 + 0,60 + 0,60 = 2,75 m


Biorreactor C


Holgura:

Longitud = 2,40 + 0,45 + 0,45 =3,30 m

Anchura = 2,40 + 0,60 + 0,60 = 3,60 m


Biorreactor D


Holgura:

Longitud = 2,20 + 0,45 + 0,45 = 3,10 m

Anchura = 2,20 + 0,60 + 0,60 = 3,40 m

Superficie con holgura = 3,10 x 3,40 m =10,54 m2

Figura 5.5. Laboratorio


111

Total Sholgura = (6,73 x 2) + 11,88 + 10,54 = 35,88m2

- Centrífugas


Holgura:

Longitud = 0,80 + 0,45 + 0,45 = 1,70 m

Anchura = 0,80 + 0,60 + 0,45 = 1,85 m


Total Sholgura = (3,14 x 3) = 9,42 m2

- Atomizador


Holgura:

Longitud = 4,40 + 0,60 + 0,45 = 5,45 m

Anchura = 2,00 + 0,60 + 0,60 = 3,20 m


Según los datos, la superficie necesaria es de 56,47 m2. La movilidad en esta área es de

1,6. Las medidas finales del departamento serán de 159,92 m2.


5) Área de mezclado y envasado

- Balanzas


Holgura:

Longitud = 0,50 + 0,45 + 0,45 = 1,40 m

Figura 5. 6. Área de fermentación


112

Anchura = 0,60 + 0,45 + 0,60 = 1,65 m


Se usan 3 balanzas, por lo tanto; Total Sholgura = 2,31 x 3 = 6.93 m2

- Mezclador


Holgura:

Longitud = 3,68 + 0,45 + 0,45 = 4,58 m

Anchura = 1,39 + 0,45 + 0,60 = 2,44 m


- Silo


Holgura:

Longitud = 4,40 + 0,60 + 0,45 = 5,45 m

Anchura = 2,00 + 0,60 + 0,60 = 3,20 m


- Envasadora


Holgura:

Longitud = 3,33 + 0,60 + 0,60 = 4,53 m

Anchura = 1,20 + 0,60 + 0,45 = 2,25 m


La superficie total necesaria es de 45,75 m2. En este departamento el coeficiente de

movilidad es de 1.6y se diseña una superficie de 159.96 m2.

Figura 5. 7. Área de mezclado y envasado



113

6) Almacén de lleno

En este departamento se almacenan los productos una vez paletizados y preparados para

su distribución. Por ello se diseña una superficie de 200 m2 disponible para ordenar los

productos por lotes y poder diferenciar un orden de salida.

Figura 5. 8. Almacén del producto terminado


7) Área servicios

Para realizar la distribución y el dimensionamiento de este apartado se han tenido en

cuenta las recomendaciones de la bibliografía “Arte de proyectar en Arquitectura” e.

Neufert. Se consideran los siguientes departamentos:

- Vestuarios:

Los vestuarios van totalmente equipados con zona de duchas, taquillas, bancos y

lavamanos. Las dimensiones de los vestuarios masculino y femenino se calculan para un

aforo de 6 personas. La suma total de superficie ocupada por elementos en cada uno de

los vestuarios es de 13 m2.

Para hallar la superficie final y la disposición final del departamento se tienen en cuenta

algunas recomendaciones de distancias como:

- Anchura mínima de un pasillo: 1,10 m.

- Puerta con un espacio de entrada de 0.88 m.

Con estas condiciones se obtiene un vestuario con una dimensión de: 40,92 m2

- Aseos:

Se dispone de dos aseos masculino y femenino conectados mediante el mismo pasillo de

acceso. En la Figura 5.9Se muestra el Layout de los mismos. La superficie final obtenida

es de 39,12 m2


114

- Hall:

Se dispone de un hall (Figura 5.9)de entrada de unos 84,49 m2.

- Despacho:

El despacho estará equipado con mobiliario y material de oficina: mesas, sillas, etc. El

área estimada es de unos 50,89 m2. En la figura 5.9se puede observar la disposición de os

elementos del despacho.


8) Almacén de vacío

En este departamento se habilitara una zona de estanterías donde se almacenarán todos

los materiales necesarios para el proceso industrial.


Figura 5. 9. Área de servicio

Figura 5. 10. Almacén de vacío


115

6. DIAGRAMA RELACIONAL DE ACTIVIDADES

A continuación se procede a diseñar el Diagrama Relacional de Actividades a partirde la

“Tabla relacional”, que se muestra en la Figura 5.1 del documento en cuestión.

a) Se comienza determinando los departamentos relacionados mediante la

relación“A”, que se representa con cuatro líneas rojas. Este proceso se determina

en laFigura 5.11.


b) Se procede a dibujar aquellos departamentos relacionados de una manera

especialmente importante (E), mediante tres trazos de color magenta. Este proceso

se muestra en la Figura 5.12


c) Posteriormente se sitúan en el esquema el resto de las relaciones “I” QUE

EXISTEN ENTRE LOS departamentos, representada mediante dos trazos de

color verde. El resultado se refleja en la Figura 5.13.

Figura 5. 11. Relación "A"

Figura 5. 12. Relación "E"


116


d) Finalmente se añaden las relaciones Ordinarias (O), obteniendo el Diagrama

Relacional de Actividades que se muestra en la Figura 5.14.


Figura 5. 13. Relación “I”

Figura 5. 14. Diagrama Relacional de Actividades


117

Tabla 5.3. Leyenda de Relaciones


Tabla 5. 4. Leyenda de departamentos


7. DIAGRAMA RELACIONAL DE SUPERFICIES

Una vez justificado el Diagrama Relacional de Actividades (Punto 6 del documento), se

realiza el dibujo del Diagrama Relacional de Superficies (DRS). En él se muestran las

relaciones entre los distintos departamentos, pero esta vez utilizando las plantillas de los

departamentos calculadas en el Punto 5 del documento. Este diagrama sirve como paso

previo para obtener el boceto ideal de la distribución en planta.

A continuación, en la Figura 5.15, se observa una muestra del “Diagrama Relacional de

Superficies”.

Código Relación de proximidad Trazos



I Importante

O Ordinario

U Sin importancia *

X No deseable *

Número Departamento

1 Área de Recepción

2 Almacén de Ingredientes

3 Laboratorio, ocntrolde calidad y cámara frigorífica

4 Área de Fermentación

5 Área de mezclado y envasado

6 Almacén de lleno

7 Área de servicios

8 Almacén de vacío


118


Tabla 5. 5. Leyenda de Relaciones


Tabla 5. 6. Leyenda de departamentos


Código Relación de proximidad Trazos



I Importante

O Ordinario

U Sin importancia *

X No deseable *

Número Departamento

1 Área de Recepción

2 Almacén de Ingredientes

3 Laboratorio, ocntrolde calidad y cámara frigorífica

4 Área de Fermentación

5 Área de mezclado y envasado

6 Almacén de lleno

7 Área de servicios

8 Almacén de vacío

Figura 5. 15. Diagrama Relacional de Superficies


119

8. OBTENCIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

El Diagrama Relacional de Superficies cumple las condiciones impuestas en la Tabla

Relacional por lo tanto se puede proceder a diseñar los planos de la industria.

8.1. Distribución ideal

Teniendo el Diagrama Relacional de Superficies se diseña el “Boceto inicial

Distribución en Planta” o “Boceto Ideal” siguiendo estos pasos:

- Eliminar los trazos que representan las relaciones entre los departamentos

- Mantener la orientación de todas las áreas

- Proceder a la unión de todos los departamentos, manteniendo su posición relativa

- Representar mediante flechas el diagrama de flujo del proceso a través de los

departamentos

El resultado se observa en la Figura 5.16,que corresponde a la distribución ideal de

los departamentos.


8.2. Distribución final

La distribución ideal es difícil de edificar, por ello se realizan modificaciones para que la

distribución sea más viable.

En primer lugar los departamentos de fermentación y mezclado se van acercar lo máximo

posible para concentrar la zona de maquinaria y así tratar de que la materia prima recorra

la menor distancia posible en su proceso.

Igualmente la zona de servicios se situará entre los dos almacenes principales; el de

ingredientes y el lleno para controlar mejor las entradas y salidas y unificar una sola zona.

1 2 3

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5

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7

8

Figura 5. 16. Distribución de los departamentos


120

En esta zona también se situarán los servicios en la zona más interior para permitir un

mejor acceso al personal de la industria desde sus puestos de trabajo.

En general las superficies aumentan para facilitar la comunicación entre los diferentes

departamentos.

El resultado se obtiene en la Figura 5.17, donde los departamentos modificados destacan

y el flujo de materia se representa mediante flechas. El área total de la planta es de 3233,08

m2.


Figura 5.17. Distribución de los departamentos final

capÍtulo 5: ingenierÍa del diseÑo · figura 5. 15. diagrama relacional de superficies ......

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