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1. OBJETO DEL DISEÑO DE PLANTAS INDUSTRIALES
Diseñar una planta es analizar los factores y principios fundamentales que están implicados
en el desarrollo de un proceso técnico y económicamente eficiente, desde su estudio en el
laboratorio hasta la instalación de la planta comercial, pasando por todas y cada una de las
fases intermedias.
En el diseño de planta no solo se estudia los aspectos técnicos de ingeniería sino también
las diferentes fases económicas del proceso, destacándose el renglón del costo como uno de
los mas importantes en el mismo.
Se asume que la persona que estudia DISEÑO DE PLANTA tiene buena preparación, por
lo menos ha estudiado, termodinámica, operaciones y procesos unitarios y nociones de
economía aplicada a la Ingeniería De Alimentos, a fin de que entienda y asimile en toda su
magnitud posible el objetivo del curso propuesto.
Finalmente el propósito del curso consiste en desarrollar en el futuro ingeniero, la
capacidad de iniciativa y la capacidad de resolver los problemas mas o menos complejos
que se le presentaran en la practica industrial, sin pretender de ninguna manera formarlo
como diseñador de planta y maquinarias industriales especializados.
1.1 CLASIFICACION DE LOS DIBUJOS EN EL DISEÑO DE PLANTAS
INDUSTRIALES. Los dibujos en el diseño de plantas industriales son inevitables. Por
tal motivo los dibujos constituyen en este curso un estudio detenido.
La representación de las ideas de diseños y la reunión de la información para la
fabricación, construcción y levantamiento de estructuras y equipos se hacen en su gran
mayoría a través de Dibujos Y Modelos.
Se estima que el costo de preparación de estos dibujos, para el promedio de las plantas
de algunos tipos de Procesos como el de Alimentos es del 3% al 6% del costo total de
el levantamiento definitivo de la planta.
Los bosquejos, figuras, diagramas esquemáticos y dibujos de ingenierías de diversos
grados de complicación, así como los modelos en 3D, son muy usados en el Diseño de
Plantas y de procesos. Consideraremos especialmente tres clases de dibujo.
1. Dibujo de diseño de procesos.
2. Dibujo de diseño de Equipos
3. Dibujo de diseño de Plantas.
1.1.1. DIBUJO DE DISEÑO DE PROCESOS. Las ideas que desarrollan y proyectan el
cuadro químico y físico del proceso sujeto a estudio, se expresan y se visualizan
mejor en un diagrama de flujo (flow-sheet), estos varían en grado de complejidad,
desde un simple diagrama de bloques o cuadros conectados, mediante líneas, hasta
los diagramas esquemáticos complejos. Figura No. 1.
Figura No. 1 Dibujo de Diseño De Procesos.
1.1.2. DIBUJO DE DISEÑO DE EQUIPOS. Generalmente estos dibujos vienen
directamente de la casa o compañía constructora. Puede haber casos, sin embargo en
las que sea necesario construir algún equipo adicional o especial, y el ingeniero de
diseño deberá desarrollar los planos necesarios para la construcción d dicho equipo,
herramienta o maquinaria.
En la posibilidad de este evento, la serie de dibujos y planos necesarios para la
fabricación y ensamble de las partes que forman una pieza del equipo seguiría el
siguiente orden cronológico de desarrollo:
1.1.2.1 BOCETOS DE DISEÑO Y PRESENTACIÓN. Estos dibujos suelen ser
bosquejos hechos a mano, en los cuales básicamente se presenta la idea original.
Figura No. 2
Figura No. 2. Boceto De Un Sistema De Aspiración.
1.1.2.2.DISEÑO DEL CONJUNTO O DIAGRAMA DE DISTRIBUCIÓN. Aquí se dan
mas detalles en un plano de diseño de conjunto, usando los bosquejos de diseño y
los cálculos ya realizados. El dibujo se hace con el fin de mostrar las principales
dimensiones.
Figura No. 3. Compresor RC2-620A Hanbell. Figura No. 3. Dibujo de Conjunto del Compresor RC2-620A Hanbell
Los diagramas deberán estar suficientemente bien representados, usando dos o tres
perspectivas diferentes para que no se presenten confusiones, sobre la construcción básica
del equipo. Figura 3 y 4.
1.1.2.3.DIBUJO DE DETALLE. Consiste en hacer dibujos individuales de cada parte del
equipo, tal como se ha explicado en el punto anterior. Estos dibujos se hacen
minuciosamente a escala y dan las principales dimensiones y recomendaciones de
fabricación. El material o materiales que deben usarse en la fabricación también
deberá ser especificado. Figura No. 5.
Figura No. 5. Dibujo de detalle. Partes De Un Compresor.
1.1.2.4.DIBUJOS PARA EL ENSAMBLE EN EL TALLER. bajo esta clasificación
existen varios tipos de dibujos usados industrialmente.
1.1.2.5.CROQUIS DE CONJUNTO O DIBUJO DE DISTRIBUCIÓN GENERAL. Es
un dibujo donde están representadas las dimensiones principales y la forma exterior
de cada pieza del equipo usada en el proceso. También se incluye en esta clase de
plano la información detallada sobre las necesidades de espacio para el montaje,
sitio de anclaje y conexión de tuberías. Figura No. 6.
Figura No. 6. Dibujo De Detalle. Esquema De Un Generador De Vapor Con Secador, Con La Indicación De
Los Puntos De Medición.
1.1.3. DIBUJO DE DISEÑO DE PLANTAS. No se puede hacer una distribución de
planta al azar del equipo en una planta de alimentos y en general en una planta
industrial. El planteamiento cuidadoso y la integración de todo l equipo de proceso
y de sus aditamentos y partes vitales complementarias, como tuberías, fuerza
eléctrica e instrumentación, suministro de vapor, etc…, se hacen a través de planos
y modelos..
Los principales dibujos de esta categoría son los siguientes:
1. DIBUJO DE DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA. una vez especificado y
escogido el equipo principal o básico, se suele construir modelos a escala, con el
propósito de decidir su distribución en la planta y obtener la máxima facilidad
de operación. Figura No. 7.
Figura No. 7. Dibujo De Distribución de Planta. Frigorífico Y Diseño De Planta Para La Elaboración De
Salchichas.
2. DIBUJOS DE CONSTRUCCION DE MONTAJE. Todas las partes de la planta
se deben dibujar a escala con todos los detalles para mostrar la posición del equipo y
las conexiones complementarias, cimientos, soportes, estructuras superiores, etc…,
de modo que cada parte dl equipo pueda ser colocado en su lugar exacto por el
personal de montaje. Los dibujos que están comprendidos en este grupo son los
siguientes.
1. Planos de terreno. Figura No. 8
2. Planos de los cimientos.
3. Planos estructurales.
4. Dibujo del sistema de tuberías.
5. Dibujo del sistema eléctrico.
6. Dibujos del sistema de instrumentación.
7. Dibujos del sistema de vapor.
Figura No.8. Planos de un terreno donde demarcan el área útil.
Figura No.9. Planos de cimientos de una planta
. Figura No.10. Planos de una estructura para cubierta de dos aguas.
. Figura No.11. Planos de un sistema de redes hidráulicos
Figura No.11. Planos de un sistema eléctrico de monitoreo de variable.
Figura No.12. Planos de un sistema instrumentación.
Figura No.12. Planos de una planta de reformado de gas natural.
2. DESARROLLO DE UN PROYECTO INDUSTRIAL.
En términos generales el desarrollo de un proyecto industrial, desde el punto de vista desde el diseño de
planta, podría hacerse siguiendo los pasos que se enumeran dentro del siguiente esquema que aparece a
continuación, el cual se inicia desde la evolución de un proceso hasta el estudio y consideración de la planta
comercial.
Biblioteca
Laboratorio
Hacer un análisis económico del
Proceso.
Delinear las operaciones y procesos
unitarios implicados en el proyecto.
Buscar que otras informaciones son
necesarias
INVESTIGACION
EV
OL
UC
ION
DE
UN
PR
OC
ES
O
EVALUACION
Presentación de datos sobre propiedades
físicas y químicas DESARROLLO
Integración del equipo en proceso ESTUDIOS DE
INGENIERIA
Antecede a la planta comercial y sirve para
convertir los datos del laboratorio
proporcionados por el grupo de
investigadores, en datos para el diseño de
planta
PLANTA PILOTO
Especificaciones del equipo
Especificaciones de los materiales
Selección del equipo comercial
Trazado de la planta
Trazado de la elevación
Localización de la planta
Instrucciones de operaciones para el
personal
Selección de personal
Estimación de los costos de construcción
Costo de producción por unidad de
producción
PLANTA
COMERCIAL
Ingeniería De Proyectos.
Conjunto de actividades que demandan la concurrencia de diversas disciplinas técnicas y científicas con el
único fin de lograr la realización de un proyecto dentro de ciertas características previamente establecidas.
En esta área de la ingeniería de proyectos, los servicios que ofrecen son principalmente:
1. La evaluación de un proceso o varios procesos
2. La administración de los proyectos
3. El desarrollo de la ingeniería básica
4. El desarrollo de la ingeniería de detalle
5. La adquisición y la inspección del equipo
6. La supervisión de la construcción
7. Las pruebas y la puesta en marcha
2.1. EVALUACION DE LOS PROCESOS.
La evaluación de los procesos se realiza generalmente en dos etapas. Un análisis preliminar que se basa en la
información disponible de la literatura abierta, y un análisis detallado que se consigue a través de cotizaciones
formales a través de las compañías licenciadoras.
El análisis preliminar tiene como objetivo definir los procesos a fin de que cumplan con las especificaciones
del proceso deseado y además que sean económicamente rentables. En esta forma el análisis detallado se
reduce aquellos procesos de las características anteriores.
Función del proceso. Se debe definir
claramente cual.
Capacidad y factor del servicio. Del análisis
de mercado se establece la capacidad anual.
Sin embargo, el factor de servicio debe
establecerse en este caso.
Act
ivid
ad
es d
el A
nali
sis
Pre
lim
ina
r
Materia primas. Se deben definir las
principales materias primas disponibles o no
para la elaboración del producto final, asi
como las especificaciones técnicas de la
misma
Servicios auxiliares. Se debe establecer la
disponibilidad de los servicios auxiliares, asi
como las preferencias de los servicios y sus
costos
Consideraciones sobre contaminación. Se
deberán definir las normas que se aplican en
la eliminación de todos los desechos.
Inmediatamente se revisan los procesos disponibles en el área de instalación de la planta, y se rechazan
aquellos que no cumplan con las especificaciones previamente definidas. Se continúa con una evaluación
económica determinando la inversión, costo de la materia prima, costo de los servicios auxiliares, tratamiento
para evitar la contaminación, etc…, para así finalmente determinar el costo de producción. Mediante ésta
evaluación preliminar se podrán seleccionar aquellos procesos más atractivos para proceder a la segunda fase
o sea el análisis detallado.
Esta fase se inicia con la elaboración de la solicitud de cotización, y se continúa cuando se disponga de éstas.
El análisis de ellas es una actividad bastante compleja, ya que la información que proporcionan los
licenciadores en algunos casos no es suficientemente amplia.
Primero se comparan las especificaciones del proceso deseado, con aquellas que ofrecen los licenciadores
para proceder con el análisis de los procesos, en los cuales se revisan los siguientes aspectos:
1. Esquemas de procesamiento y sus diferencias fundamentales
2. Fundamentos de la operación de los reactores, si los hay, su con versión y acercamiento al equilibrio
3. Tipo de catalizadores utilizados, efecto de las impurezas, procedimiento para la regeneración
4. Sistemas de intercambio térmico, eficiencia térmica de los mismos
5. Soluciones manejadas, materiales de construcción empleados y problemas posibles de corrosión
6. Servicios auxiliares, sus consumos y validez de los mismos
7. Confiabilidad de los equipos y factor de servicio de la planta
8. Flexibilidad de operación
9. Mantenimiento de la unidad
10. Eliminación de los desechos
Por otra parte se deben cuantificar los siguientes renglones, todos ellos también importantes:
Inversiones
Servicios auxiliares
Materias primas
Reactivos químicos
Costos del personal
Mantenimiento
Todos ellos con el objetivo de determinar los costos de producción de cada uno de los procesos analizados.
Así mismo se deberá revisar los renglones de los ítems correspondientes a garantía y tiempo de construcción
de la planta. A propósito de esto último, es interesante siempre de determinar y estudiar la ventaja económica
que representaría la terminación rápida de la obra.
La mayor parte de los factores anteriores son cuantificables y proporcionan la base para tomar la decisión
final. Sin embargo es conveniente tener en cuenta factores adicionales como los siguientes:
1. Obsolencia del proceso
2. Experiencia del licenciador del proceso
3. Reputación del licenciador
4. Compatibilidad del proceso con los del complejo donde se instala, etc…
2.2. ADMINISTRACION DE LOS PROYECTOS.
Uno de los aspectos más interesantes de la Ingeniería de Proyectos es la administración de los mismos, el cual
busca fundamentalmente una acción coordinadora y ejecutiva que asegure la realización y la integración
apropiadas de todas las funciones involucradas.
La tarea de administración de los proyectos es muy importante ya que individualmente es un factor que puede
tener influencia sobre el éxito o fracaso relativo en la conclusión de un proyecto. Esta área de servicio en la
Ingeniería de Proyectos tiene una acción de planeación dirección, coordinación y control de las diferentes
actividades que concurren para el diseño y construcción de una planta.
En la parte de planeación se fijan los objetivos del proyecto, la fecha de terminación, el alcance que tendrán
cada una de las áreas de Ingeniería como son la Ingeniería Básica de Detalle, Construcción y Compras. Se
delimitan las responsabilidades por el tipo de contrato. Se establece el tipo de organización ya sea por
departamentos, por grupo especial o combinado.
Se asigna el personal a cada proyecto dependiendo del tipo de proyecto, experiencia, etc. Se fijan las políticas
generales del proyecto, estableciendo claramente los procedimientos de trabajo.
La herramienta más grande que se tiene para la administración del proyecto, es la programación del mismo.
para ésta labor se cuenta con un grupo especializado, quienes han logrado reunir una serie de información
estadística respecto al promedio de duración de actividades, secuencias, consumos de horas-hombre por
actividad, promedio de recepción de información ,de tal forma que se cuenta con una red de camino crítico
para cada proyecto. Como toda esta información casi siempre se procesa por computadora cualquier
alteración en el desarrollo de las actividades y las consecuencias de ésta se pueden saber casi de inmediato.
Asimismo también se obtienen reportes de consumo de horas-hombre por actividad, reportes de costos de
ingeniería y equipo, etc.
El Departamento de Control de Calidad juega aquí también en la administración de proyectos un papel
importante. La calidad en parte se fija por el departamento de especificaciones, estándares y normas los cuales
van revisando y actualizando periódicamente los trabajos, y realidad simplemente se vigila su estricto
cumplimiento.
El control de costos es también otra de las actividades importantes para lo cual se cuenta o se debe contar con
grupos especializados que producen diferentes reportes de costos, y la proyección de ésta en el proyecto. Un
primer pago para el control es la elaboración de costos estimados. Estos son realizados por ingenieros
especializados en estimaciones de costos de equipo, materiales y proyectos globales, los cuales se auxilian o
se ayudan de la información estadística que se ha recopilado de los costos de equipos, logrando tener en
algunas oportunidades ecuaciones que lo representen, y la información y análisis de precios unitarios.
Entra los reportes que normalmente se publican para el control se incluyen el Reporte Mensual de Costo del
Proyecto, reporte mesual de costos de equipo y materiales, y reporte mesual de costos de ingeniería.
Para el control de tiempo, como se había mencionado anteriormente se hace un programa básico del proyecto
que muestra fechas claves importantes que deben cumplirse. Cuando ya hay información suficiente, se
preparan programas detallados los cuales son muy útiles para la planeación del trabajo de las diferentes
especialidades de la ingeniería, para planear las compras y para los requerimientos de personal Se realizan
básicamente dos tipos de programas, uno de barras para información gene¬ral y uno de flechas o camino
crítico para control.
Al cliente o empresario se le presentan reportes mensuales del trabajo desarrollado en el proyecto, del
cumplimiento del programa y del costo_ del proyecto.
2.3. DESARROLLO DE LA INGENIERIA BASICA.
2.3.1. INVESTIGACION Y DESARROLLO. En la mayoría de los proyectos para la construcción de
plantas, la Ingeniería Básica comprende dos etapas: Diseño de Proceso y Diseño de Sistemas e
Instrumentación. Sin embargo, existe además otra etapa previa, pero que únicamente se presenta en
toda su extensión durante el primer proyecto que se realiza, y es la de investigación y desarrollo.
En esta fase se tiene como meta principal el obtener la tecnología de un proceso que permita llevar a
cabo un diseño competitivo del mismo. En resumen el trabo comprende tres etapas principales:
Exploratoria de desarrollo y Complementaria. En la primera se determina mediante
experimentación, normalmente a escala de banco y con un estudio económico, viabilidad del
proyecto. En la segunda se lleva a cabo la experimentación, normalmente a escala de planta piloto,
para obtener los datos necesarios para efectuar una evaluación económica precisa. Finalmente, en La
última fase se obtiene la información adicional para efectuar el diseño y realizar una optimización
del proceso.
2.3.2. DISEÑO DEL PROCESO. La actividad primaria del Diseño del Proceso es el análisis de las bases
de diseño. A través de ella se determina cualquier incongruencia que pudiera existir en los datos,
falta de información, criterios no definidos, etc.
Enseguida se procede con el análisis de alternativas de procesamiento y su selección. Para un análisis
efectivo es muy deseable disponer de un simulador de procesos que permita realizar balances de
materia y de energía, así como el dimensionamiento del equipo en una forma rápida y detallada.
Como uno de los resultados obtenidos durante la etapa de selección de normalmente se obtiene el
balance de energía y de materia – para el esquema seleccionado. Con éstos elementos se construye al
diagrama de flujo de proceso y se puede elaborar su documento complementario; información para
diseño de tuberías e instrumentos, donde se consignan los datos adicionales requeridos para el diseño
de sistema e instrumentación, como son los flujos máximos y mínimas, y ciertas propiedades físicas.
A partir del diagrama de flujo de procesos se determinan los requerimientos de servicios auxiliares
como son los de: vapor, agua de enfriamiento, combustible, electricidad, etc.
Por otra parte se calculan las propiedades físicas que se requieren para el dimensionamiento del
equipo, procediéndose con esta actividad para así disponer de todos los elementos requeridos en la
elaboración de datos de los equipos.
2.3.3. DISEÑO DE SISTEMAS DE INVESTIGACION. Con la información resultante del
dimensionamiento de equipo se inicia la elaboración del Plano de Tuberías e Instrumentación,
teniendo como base los diagramas de flujo de proceso, los servicios auxiliares y la información
complementaria para el diseño de tuberías e instrumentos.
Por otra parte, el diseño de instrumentación se inicia a partir de los diagramas de tubería e
instrumentación. Este diseño consiste esencialmente en la elaboración de Diagramas de
Instrumentación, índice de los instrumentos y las Hojas de Especificaciones de los mismos.
Estos diseños, sistemas e instrumentación se cubrirán con mayor amplitud en la parte de Ingeniería
de Detalle, debido que es allí precisamente en donde se completa la mayor parte de la información
que generan.
Finalmente, como último documento que se elabora dentro lo comprendido como Ingeniería Básica,
se encuentra la Filosofía operacional, el cual es la base para elaborar el Manual de Operaciones, que
será ejecutado por la compañía que realice la Ingeniería de Detalle de la planta. Los puntos básicos
que cubren son:
Variables de operación y control de procesos.
Arranque, pasos normales y de emergencia.
Operaciones normales.
Operaciones especiales.
2.4. INGENIERIA DE DETALLÉ. Consiste fundamentalmente en hacer el diseño minucioso y los dibujos
constructivos, de tal forma que con ellos se pueda construir la planta.
Dentro de los servicios que se ofrecen en esta importantísima área se encuentran:
Ingeniería de Sistemas: Planos de localización general, Diagramas de Tubería e Instrumentación,
etc.
Ingeniería de Diseño de Instrumentación.
Ingeniería de Diseño de Tuberías.
Ingeniería de Diseño de Análisis de Esfuerzos.
Ingeniería de Diseño de Intercambiadores de Calor.
Ingeniería de Diseño de Recipientes.
Ingeniería de Diseño Civil.
Ingeniería de Diseño Eléctrico.
Ingeniería de Diseño Mecánico.
Diseño Arquitectónico.
En la Ingeniería de Detalle el resultado final del diseño se presenta mediante diagramas, planos,
maquetas y listas de materiales. La elaboración de ellos requiere en ocasiones de hacer cálculos
laboriosos y repetitivos.
2.4.1. INGENIERIA DE SISTEMAS. En esta especialidad de la Ingeniería de Detalle se tiene como
objetivo elaborar documentos que son fundamentales para el inicio de actividades de otras
especialidades de diseño. Para su realización se requieren los documentos que se generan como
resultado de la ingeniería básica y prácticamente sus actividades se inician durante el desarrollo de
ésta Última etapa, y son concluidas en la parte final de la Ingeniería de Detalle, ya que los
documentos y planos que se elaboran en esta espacialidad necesitan para su finalización de
información de fabricantes de equipos.
Las actividades principales de esta especialidad son:
Elaboración de Diagramas de Tubería e Instrumentación de Proceso y Servicios Auxiliares.
Elaboración de Planos de Localización General de Equipos
Cálculos de Líneas.
Elaboración de Hojas de Datos de Instrumentos.
Verificación del comportamiento hidráulico de tubería, etc.
Para el mejor desarrollo de estas actividades se elaboran diferentes programas de cómputo para el
cálculo de líneas de tuberías, redes de tuberías, cálculo de válvulas de control, etc. Anteriormente
estos cálculos tardaban mucho tiempo en realizarlas. Hoy gracias a los adelantos de las computadoras
se hace en pocas semanas, obteniéndose aún más y mejor información, y cálculos más precisos.
Actualmente ya se están haciendo pruebas de elaboración de Planos de Localización General de
Equipos por computadora.
2.4.2. INGENIERIA DE DISEÑO DE INSTRUMENTACION. Esta especialidad de instrumentación,
dentro de la Ingeniería de Detalle, es responsable de desarrollar los sistemas de control de la planta,
así como de especificar los instrumentos para su adquisición.
Las principales actividades del Diseño de Instrumentación son:
Diseñar los sistemas de control de proceso.
Especificar la instrumentación de la planta para su adquisición.
Elaborar los diagramas de instalación do la planta.
Elaborar los diseños de tableros de control
Elaborar las listas de materiales de instrumentos
El tipo de instrumentación puede ser neumática o electrónica, según las necesidades del caso.
La instrumentación electrónica se debe preparar a un grupo de ingenieros que participen en la
especificación y desarrollo de programas de balance para el computador, por ejemplo, y en otras.
2.4.3. INGENIERIA DE DISEÑO DE TUBERIAS. La finalidad de esta especialidad de la ingeniería de
detalle, es lograr diseño de tuberías funcionales de acuerdo a las necesidades del proceso, de
operación y mantenimiento.
Las actividades de diseño de tubería se realizan tomando como base los diagramas de tuberías e
instrumentación, y el plano de localización general.
Las principales actividades de diseño de tuberías son:
Elaborar diseños de tuberías de procesos y servicios que llenen los requisitos de seguridad,
montaje, operación, mantenimiento y costos.
Elaboración de Planos de Tuberías con vista en planta y a diferentes elevaciones
Elaboración de Maquetas.
Elaboración de Diseños de Tuberías Subterráneas: drenajes tuberías contra incendio.
En la actualidad, la mayor parte de los diseños de tuberías de los proyectos, se están realizando con
maquetas, ya que resulta de mayor utilidad durante la construcción y permite hacer más fácilmente los
cambios, y es más sencilla su revisión.
2.4.4. INGENIERIA DE DISEÑO DE ANALISIS DE ESFUERZOS. En esta especialidad de la
Ingeniería de Detalle se elabora el análisis de los esfuerzos de las tuberías, limitando los mismos a
los valores permitidos por los códigos y ajustando las reacciones a los valores que resultan aceptables
por los equipos que interconectan.
Las principales actividades que sobre Análisis de Esfuerzos se realizas son los siguientes:
Analizar los esfuerzos producidos en los sistemas de tuberías, por efectos de temperatura,
presión y por el propio peso.
Diseñar juntas de expansión, curvas de expansión, y todos los aditamentos y soportes para las
tuberías.
Elaborar dibujos a detalle y localización de los soportes de las tuberías
Seleccionar las juntas de expansión, evaluarlos técnicamente y especificar los más convenientes
para su adquisición.
2.4.5. INGENIERIA DE DISEÑO DE EQUIPO DE TRANSFERENCIA DE CALOR. El objetivo de
esta especialidad es el de efectuar el diseño termodinámico y mecánico de Equipos de transferencia
de Calor que se requieran en un proyecto.
Las principales actividades de la Ingeniería de Transferencia de Calor son:
Realizar los cálculos y el diseño de intercambiadores de calor de diferentes clases y modelos.
Realizar los cálculos y el diseño de intercambiadores de calor de doble tubo.
Realizar los cálculos y el diseño de intercambiadores a fuego directo.
Elaborar dibujos en detalle, dimensionales, especificaciones y listas de materiales de éstos
equipos para su adquisición.
2.4.6. INGENIERIA DÉ DISEÑO DE RECIPIENTES. El objetivo de esta especialidad es el diseño
mecánico de recipientes y torres, de efectuar los dibujos dimensionales que mostrarán éste diseño y
de elaborar las especificaciones técnicas requeridas para su adquisición.
El diseño de recipientes es un esfuerzo mancomunado de ingenieros de proceso, diseñadores de
recipientes y de los fabricantes de éstos equipos.
Las actividades principales del Diseño de Recipientes son:
Diseños de Recipientes Atmosféricos API.
Diseños de Recipientes a Presión, Atmosféricos y a Vacío.
Diseños de Soportes Internos de Torres.
Diseño de Reactores.
Especificaciones para la adquisición de estos equipos.
Aprobación de Planos de fabricantes de recipientes.
2.4.7. INGENIERIA DE DISEÑO CIVIL. En esta área de la Ingeniería de Detalle se hacen todos los
trabajos de diseño civil de concreto y de acero, tales como cimentaciones de e quipo (anclajes), de
edificios y estructuras metálicas.
Es una especialidad que requiere trabajar coordinadamente con otras, tales como Diseño de Tuberías,
Arquitectura, Recipientes, etc., además de la información de los fabricantes de equipo.
Las principales actividades de la Ingeniería de Diseño Civil son entre otras:
Elaborar el cálculo y el diseño de los cimientos del equipo de la planta.
Elaborar el cálculo y el diseño de los salones de control, y los que se requieran en el proyecto.
Elaborar el cálculo y el diseño de los soportes del equipo y de las tuberías.
Elaborar el cálculo y el diseño de los drenajes, registros, ductos y pavimentos.
Elaborar los estudios para el cálculo de la mecánica de suelos.
Elaborar dibujos en detalle, especificaciones, listas de materiales y recomendaciones de
construcción de todos los elementos civiles.
2.4.8. INGENIERIA DE DISEÑO ELECTRICO, La finalidad de esta especialidad de la Ingeniería de
Detalle es la realización de diseños económicos, con la aplicación de las mejores técnicas, para llevar
energía eléctrica a equipos, alumbrado y comunicaciones.
Las principales actividades del Diseño Eléctrico son:
Especificaciones del Equipo Eléctrico.
Elaboración de Planos de Distribución de Fuerza.
Elaboración de Planos de Alumbrado.
Elaboración de Planos de Pararrayos.
Elaboración de Planos de Comunicaciones y sonido.
Elaboración de Diagramas de Control Eléctrico.
Diseños de Centros de Control de Motores y Subestaciones.
Elaboración de listas de ¿Materiales Eléctricos.
Para realizar éstas actividades se utilizan normas del país y las propias que la empresa tenga ya
normalizadas que estén de acuerdo en términos generales con las normas internacionales, las cuales
se aplican directamente en caso necesario.
2.4.9. INGENIERIA DE DISEÑO MECANICO. El objetivo de ésta especialidad es la elaboración de
especificaciones técnicas para la adquisición de equipos mecánicos, y del análisis técnico-económico
de las ofertas de los diversos proveedores.
Los equipos aquí considerados aunque son diseñados y garantizados por el fabricante o por el
constructor, deben cumplir las especificaciones de la empresa, las cuales se basan en normas y
códigos internacionales.
Las principales actividades de esta especialidad son:
Especificar para su adquisición equipos mecánicos como compresores, bombas, sopladores,
torres de enfriamiento, calderas, etc.
Hacer la evaluación técnico-económica y dar una recomendación de las ofertas de los
proveedores.
Revisar y aprobar los dibujos de los fabricantes de éstos equipos.
Asistir a las pruebas de funcionamiento en el taller de fabricación de éstos equipos.
Las demás inherentes a ésta especialidad.
Los ingenieros componentes de éste grupo deben contar con alto grado de especialización y
experiencia, además deben haber participado en el mantenimiento y operación de estos tipos de
equipos.
2.4.10. DISEÑO ARQUITECTONICO. En esta especialidad se realizan los diseños de todos los salones y
edificios que se requieran en el proyecto.
El Diseño Arquitectónico que se realiza debe obedecer a los requerimientos del proceso, condiciones
del lugar, funcionalidad, etc. Las principales actividades que se realizan son:
Diseño Arquitectónico de casas de fuerza, casas de bombas, de compresores, talleres, salones de
control y edificios de la planta.
Elaboración de planos arquitectónicos para detallar fachadas, instalaciones sanitarias e
hidráulicas.
Formular las especificaciones y documentos necesarios para la contratación de obras.
A pesar que el diseño es de tipo industrial se debe buscar además de su funcionalidad, resaltar
aspectos de comodidad estética.
2.5. ADQUISICION O COMPRAS. Esta área de servicios dentro de la ingeniería de proyectos, tiene por
objeto adquirir todos los equipos y materiales necesarios para planta. El servicio de adquisiciones o
compras no sólo incluye las compras, sino que considera todo el proceso a seguir en cada una de sus
etapas para asegurar que todos los materiales y equipos están de acuerdo con las especificaciones del
contrato, y que se reciban en el lugar de la construcción de acuerdo con la programación existente. Las
actividades respectivas se pueden dividir en tres grupos principales: Compra de Equipo y Materiales,
inspección y Despacho.
Este departamento tendrá la responsabilidad en la preparación de licitaciones o concursos para la
adquisición de equipos y materiales. También, en la colocación de las órdenes de compra para los
anteriores expresados, y en los servicios requeridos para construir la planta.
Siempre, como norma general, se debe siempre trabajar con un mismo proveedor, sobre todo en los
casos que éste sea fabricante. En otros casos hay que acudir al sistema de solicitud de cotizaciones o
concurso.
El análisis técnico-económico de las cotizaciones de fabricantes de equipo es elaborado por el ingeniero
de la especialidad del equipo que se está adquiriendo, quien además de verificar el estricto cumplimiento
de las especificaciones y normas, debe evaluar el precio, tiempo de entrega, términos de pago y
garantías.
Por otro lado, la inspección es de mucha importancia, sobre todo teniendo en cuenta los nuevos
materiales y métodos de fabricación que se utilizan hoy en día. El objetivo de ésta actividad es verificar
que la calidad del trabajo de fabricación del equipo y los materiales, esté de acuerdo con las
especificaciones o con las prácticas más aceptadas. El no detectar en el taller de fabricación que se usan
materiales no adecuados o una mala fabricación, puede traer consigo problemas imprevisibles tales
como paradas durante la construcción o en la puesta en marcha del proceso.
El tipo de inspección que se tiene que efectuar dependerá principalmente del tipo de fabricante, de su
experiencia, su reputación y la de los equipos y maquinaria con que cuenta para la elaboración de los
trabajos.
En el caso de empresas grandes, todos estos servicios de adquisiciones y compras son auxiliadas y
ayudadas por oficinas que tienen estas mismas empresas en diferentes lugares del mundo, las cuales en
cierta forma hacen los contactos directos con las empresas fabricantes de equipos y facilitan
enormemente los trámites necesarios que se producirían de no tener éstas oficinas.
2.6. SUPERVISION DE CONSTRUCCION. La gran mayoría de los nuevos proyectos de una empresa ya
establecida especialmente los de una nueva empresa, son realizados por otras entidades totalmente
independientes, por lo que ésta área de servicio como su nombre lo indica incluye solamente la
supervisión de la construcción.
La supervisión consiste en realizar las tareas de enlace entre el constructor y la empresa, en ayudar a
planear la construcción y a resolver los problemas que se presenten en la construcción, en vigilar que
todos los diferentes aspectos se respeten tales como indicaciones de los planos, normas y
especificaciones de diseño.
Se vigila igualmente la llegada al campo de trabajo de los materiales y equipos de la planta, se
supervisan las pruebas de los equipos hasta su entrega al personal de operación, se realizan reportes de
avance de la construcción, resaltando aspectos importantes como montaje del equipo, tendido de líneas,
colocación de aislamiento, drenajes, instrumentación, etc.
2.7. PRUEBAS Y PUESTA EN MARCHA. El arranque o "puesta en marcha" de la nueva planta
representa la culminación de un esfuerzo gigantesco. Si las etapas anteriores han sido ejecutadas
cuidadosamente, el arranque tendrá una alta posibilidad de desarrollarse sin contratiempos, si por el
contrario algunos de estos pasos fue conducido incompetentemente, o si hubo descuidos, o si se encontró
una larga serie de problemas con el equipo sin superar satisfactoriamente, el arranque puede demorar
mucho tiempo más y los costos aumentarán en la misma medida.
Este servicio en realidad se inicia con la preparación de instructivos de operación y mantenimiento, los
cuales se han de elaborar con tiempo suficiente para que se pueda hacer el entrenamiento de los opera
dores. La información que generalmente se incluye en los instructivos es la de cubrir la descripción del
proceso, las condicionas de operación y los controles, la preparación de la puesta en marcha, los paros
normales, los paros por emergencia, los aspectos de seguridad y las instrucciones especiales como son las
pruebas de laboratorio, etc.
Aquí también se incluye el servicio de entrenamiento y selección del personal que operará la planta. La
mayoría de las nuevas empresas cuentan con instalaciones especialmente preparadas para la instrucción
de operadores de planta.
Durante la etapa pre-operacional de la planta se ofrecen los Servicios de Pruebas, los cuales se pueden
resumir en:
Seleccionar los circuitos de pruebas, que incluyen líneas y equipos que operen a condiciones
similares de operación en presión y temperatura.
Proporcionar listas de inspección para la recepción del e quipo.
Instrucciones para lavado y pruebas hidrostáticas de torres.
Instrucciones para lavado y pruebas hidrostáticas de lineas y recipientes.
Instrucciones para limpieza de equipos y líneas especiales.
Revisión de circuitos de control
Calibración y pruebas de instrumentos.
Verificación de los sistemas de protección.
Pruebas de motores eléctricos, líneas de conducción, sub-estación, transformadores y centros de
control.
Pruebas de Bombas y Compresores.
Durante la etapa de Puesta en Marcha de la Planta loa servicios se pueden resumir así:
Organización del personal de arranque, que incluye al operación de la planta, de administración, de
mantenimiento y el de laboratorios, así como de un Centro de Información.
Planeación de la Puesta en Marcha, constituido por los programas de Puesta en Marcha, labora
torios, mantenimiento, seguridad y presupuesto.
Elaboración da pruebas de garantía.
2.8. SIMULACION DE PROCESOS. Algunas empresas industriales, generalmente refinerías y otras de
parecido tamaño experimentan y sienten la necesidad de disponer de algunas herramientas de cálculo
indispensables para la ejecución de la ingeniería de proceso. El desarrollo organizado de éstas
herramientas se ha visto concretado con la aparición del software de simulación de procesos.
El versátil funcionamiento de éste software hace que permita simular procesos de gran complejidad,
gracias a su estructura modular combinar y ordenar módulos para construir los diferentes esquemas de
un proceso deseado para su estudio. El software, entre otros, efectúa balances de materiales y energía,
estima propiedades termo físicas de los flujos, proporciona información para el diseño de equipo y para
estudios del comportamiento de plantas existentes, bajo condiciones de operación.
Para el uso del simulador de procesos basta preparar un diagrama de flujo del proceso, para la
identificación de las corrientes y módulos de cálculo, y suministrar la información, lo que - resulta de
gran simplicidad, debido al uso de formato libre de palabras claves en la mayoría de las lecturas.
2.9. FUENTES DE INFORMACION SOBRE NORMAS Y CODIGOS. Todo Ingeniero diseñador debe
conocer y poner en vigencia los códigos para construcción de equipos. Algunas instituciones muy
conocidas son las siguientes:
AMERICAN STANDARD ASSOCIATION (A.S.A.)
AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. (A.S.M.E. )
AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (A.P.I.)
AMERICAN SOCIETY OF TESTING MATERIALS (A.S.T.M.)
STEAM BOILER INSTITUTE (S.B.I.)
INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS (ICONTEC)
NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION (N.F.P.A.)
NATIONAL ELECTR1CAL MANUFACTURES ASSOCIATION (N.E.M.A)
2.10. FUENTES GENERALES DE CONSULTA E INFORMACION. Las principales fuentes de consultas
son:
Libros técnicos de estudio.
Catálogos de Ingeniería (la cual se requiera)
Literatura comercial.
Catálogos comerciales de equipos.
Publicaciones sobre Ingeniería (la cual se requiera)Química, tales como:
Finalmente, las publicaciones y revistas generales también sirven coso - fuente importante de consulta.
2.11. PLANTAS PILOTOS. Las plantas Pilotos son unidades de procesos completas de escala intermedia,
conteniendo todos los elementos esenciales para la fabricación de un determinado producto, y que
además cuenta con los elementos de regulación.
El equipo de una Planta Piloto puede caer dentro de una de las dos categorías siguientes;
1. Capaz de dar resultados traducibles o reproducibles, de acuerdo con las instrucciones suministradas,
a datos de operación y al diseño de la planta comercial en perspectiva
2. Diseñado y construido para permitir un margen mucho más amplio en sus características de
operación del qua es normalmente asequible en los modelos comerciales de producción.
La conversión de los datos de laboratorio proporcionados por el grupo de investigación, en datos para el
Diseño de la planta, es tan sólo una de las funciones de la Planta Piloto.
Las Plantas Pilotos son utilizadas para resolver problemas y complicaciones en los procesos da
operación. Cuando éste objetivo no se esté llevando a cabo bien porque ya se solucionó el problema o
por cualquier otra consideración, la Planta Piloto puede desarrollar un buen trabajo en:
1. Selección de Materias Primas
2. Mejoramiento de Productos y Sub-Productos,
3. Disminución de Costos,
4. Mejoramiento de algunos aspectos de Seguridad,
5. Modernización de la planta, etc.
La Planta Piloto debe ser capaz de operar durante un tiempo relativamente largos bajo condiciones que
no cambien con frecuencia, para obtener una buena aproximación de los costos de mano de obra y de los
gastos de producción. En una Planta Piloto las piezas del equipo se seleccionan específicamente para el
trabajo que se va a llevar a cabo. No se debe desmantelar la Planta Piloto hasta que la planta comercial
esté operando a satisfacción y buen éxito, puesto que es por medio de ellas donde se logran mejoras en la
calidad y en la fabricación.
El costo de la Planta Piloto constituye uno de los renglones de gastos más fuertes en el presupuesto para
la Investigación. El gasto total de construcción y operación generalmente se carga a la cuenta de costo de
éstos mismos Ítems. Para encontrar el costo de una investigación en una Planta Piloto, la persona o
departamento encargado de ello deberá proveerse en preparar un plan preliminar de investigación que lo
instruya de todos los datos que necesite para el diseño detallado del proceso de una Planta Comercial.
Del mismo modo, se deberá preparar un diseño del proceso y del equipo, y de una estimación del costo
que significa la inversión en la Planta Piloto propuesta. Basado en el plan preliminar de la investigación
en la Planta Piloto, se hace una estimación del tiempo que se necesitará para llevar a cabo el programa
que se ha proyectado, cuyo costo total de operación puede así ser estimado. Este costo junto con la
estimación del costo de la Planta Piloto propuesta, representa el costo total probable de la investigación.
Si este valor es relativamente alto comparado con el costo de una unidad comercial, la decisión puede
ser evitar el llevar a cabo una investigación completa en Planta Piloto. En reemplazo, se puede instalar
directamente una unidad comercial basada en los datos proporcionados por la investigación. En este
caso, el trabajo de investigación en el Laboratorio deberá ser más intensivo que cuando se lleve a cabo
también una investigación en Planta Piloto.
2.12. PLANTA COMERCIAL. Si el proceso sobrevive a las pruebas y estudios anteriores, y si las
estimaciones indican que el costo de producción será suficientemente bajo, el paso final del desarrollo,
esto es, la planta comercial de gran capacidad, se podrá llevar a cabo con toda seguridad de que todos
los riesgos, tanto técnicos como económicos, se han llevado a un mínimo. El tamaño de la planta
dependerá de la demanda que originó el Diseño de Planta.
A pesar de que ya anteriormente se dieron informaciones y detalle de puntos que hay que tener en cuenta
para el montaje de una planta, a continuación se resume mediante un listado, las consideraciones más
importantes que hay que tener en cuenta en el diseño de una Planta Comercial:
Especificaciones del equipo.
Especificaciones de los materiales.
Selección del equipo comercial
Planta.
Elevación.
Localización de la Planta
Instrucciones de operación para el personal
Selección del personal.
Estimación del costo de construcción
Costos de producción por unidad de material.
La meta del diseño es obtener una planta que se pueda trabajar con las máximas utilidades sobre la inversión
necesaria. “También, en cualquier diseño de planta comerciales deberá considerarse los factores de seguridad
no solo para los trabajadores sino para el público en general, el equipo, la planta y el producto final.