Universidad Nacional Experimental“Francisco de Miranda”

Área de TecnologíaComplejo Académico El SabinoDepartamento de Energética

Unidad Curricular: Diseño de Plantas

UNIDAD I:

INTRODUCCION AL DISEÑO DE PLANTAS

Guía Nº 02:

Ingeniería Conceptual:

Estudio de la Capacidad de la Planta, Estudio de

Tecnologías y, Estudio de la Ubicación de la Planta

Profesoras: Ing. Esp. Carmen Brock de Briceño

Ing. Fanny Yadira Robayo

UNEFM. Universidad para el Desarrollo Integral del Estado Falcón.Profesoras Fanny Robayo. e-mail: robayo_fy@unefm.edu.ve

Carmen Brock. e-mail: brock@unefm.edu.ve

Capacidad de la PlantaEl presente material de apoyo fue desarrollado con la finalidad de

presentarles los nuevos conceptos que requieren ser manejados por los estudiantes de la cátedra Diseño de Plantas, para la determinación de la capacidad de la planta, selección de tecnologías y, ubicación de la planta. Estos estudios son desarrollados durante la fase de ingeniería conceptual.

Entre los objetivos finales de este material de apoyo, se quiere que el estudiante este en la capacidad de profundizar los conceptos de capacidad de las plantas, para que de esta manera sirvan en las futuras toma de decisiones en el medio a desempeñarse, determinar los factores que afectan las decisiones sobre la capacidad, y analizar la medición y planeación de la capacidad de las instalaciones; así como, explicar el método empleado para la selección de tecnología y ubicación de la planta, definir los factores considerados para cada tipo de selección, determinar el comportamiento de cada opción según el factor considerado, y establecer la conclusión de la tecnología a emplear y la ubicación de la Planta.

CONTENIDO:

1. Estudio de capacidad. Capacidad: Definición Importancia Conceptos importantes de la capacidad La capacidad y sus mediciones Planificación de la capacidad Factores condicionantes del diseño de la capacidad

2. Estudio de tecnologías. Factores a considerar en la selección Pasos a seguir para la selección de la tecnología Presentación del estudio de tecnología Método de factores ponderados

3. Estudio de Ubicación de la planta. Ejercicios propuestos.

“Y dijo al hombre: he aquí que el temor del Señor es la sabiduría, y el apartarse del mal la inteligencia”

Job 28:28

1. Estudio de Capacidad

2/15

Diseño de PlantasCapacidad

La capacidad es la tasa de producción que puede obtenerse de un proceso. Esta característica se mide en unidades de salida por unidad de tiempo: una planta de artículos electrónicos puede producir un número de computadores por año, o una compañía de tarjetas de crédito puede procesar cierta cantidad de facturas por hora.

La capacidad diseñada es la tasa de producción que quisiera tener una empresa en condiciones normales; es también la capacidad para la que se diseñó el sistema.

La capacidad del sistema de producción define los límites competitivos de la empresa. De manera específica, establece la tasa de respuesta de la empresa a un mercado, su estructura de costos, la composición de su personal, y la estrategia general de inventarios.

Si la capacidad no es adecuada, una compañía puede perder

clientes, si su servicio es lento o si permite que entre la competencia al mercado. Si la capacidad es excesiva, es probable que la compañía tenga que reducir precios para estimular la demanda, sub-utilizar su personal, llevar un exceso de inventario o buscar productos adicionales, menos rentables, para seguir en actividad.

Es necesario para todas las empresas analizar y estudiar el sistema de capacidad que pueden implementar, todo esto con el fin de poder abarcar la mayor cantidad de demanda, optimizando las utilidades para la empresa y con el tiempo contemplar la posibilidad de expandirse, para poder aumentar su mercado y brindar un mejor servicio de calidad y satisfacción de necesidades a la mayor parte de la población consumidora del producto.

En una situación como la indicada, lo primero que debe tenerse presente es el tamaño actual de la demanda que va a atender la instalación en ciernes, y su crecimiento previsible hacia el futuro, respecto al producto o servicio que se trata de proveer. Es indispensable también tener una noción clara sobre la configuración y el funcionamiento de la instalación y sobre sus requerimientos de materias primas e insumos por cada unidad física del (o de los) producto(s) que se va a generar en ella.

Diseño de Plantas

Capacidad de la Planta

También, es necesario conocer los precios y los costos de dichos productos y de dichos insumos y, por supuesto, toda la información tecnológica, comercial y financiera que es pertinente en una situación como la que se esta tratando.

Importancia

Suponga que se instala una planta demasiado pequeña. Surgen dos objeciones a saber: La experiencia mundial indica que para muchísimos tipos de industrias y de máquinas, es mas costoso producir cada unidad física de producto (p.e.: tonelada de cemento, barril de gasolina) en una instalación pequeña que en una instalación grande. Este es un fenómeno muy conocido y que se denomina con el nombre de “economías de escala".

Si la demanda crece (que es el escenario donde esto se discute), la planta pequeña va a quedar copada pronto y en los años subsiguientes se desaprovechará una gran parte de esa demanda futura

Si por el contrario, se instala una planta muy grande, aparecen otras objeciones como las siguientes: El desembolso inicial de dinero va a ser demasiado grande, con los correspondientes grandes costos financieros.

La planta va a trabajar largo tiempo con capacidad de producción sobrante y los costos de capital (como la depreciación) se van a repartir en una producción relativamente pequeña, generando fuertes extra-costos unitarios a cada unidad de producto.

Surge pues la necesidad de escoger un tamaño intermedio que no sea demasiado pequeño ni demasiado grande. Es decir que aproveche las economías de escala pero que ocasione un desembolso que no sea excesivo; y que atenúe los costos fijos de producción de cada unidad de producto, siendo pequeña, pero no tan pequeña que pierda mercado futuro desde muy joven.

Conceptos importantes de la capacidad

Al hablar de capacidad de una planta, se debe conocer:4/15

Diseño de Plantas

Mejor nivel operativo: se entiende el punto de la capacidad donde es menor el costo promedio por unidad.

Economías de escala: se trata del concepto conocido, al aumentar el tamaño de una planta y su volumen, baja el costo promedio por unidad producida, puesto que cada unidad absorbe parte de los costos fijos. Esta reducción en el costo promedio por unidad continúa hasta que la planta es tan grande que aumenta el costo de coordinar el manejo de personal y flujo de materiales; entonces, se llega a un punto donde hay que encontrar nuevas fuentes de capacidad. Se obtiene economías de escala si la producción se aproxima al mejor nivel operativo de la instalación; si rebasa este nivel, hay des-economías.

Tasa de uso de la capacidad: se define como el grado en que una empresa utiliza su capacidad, y se calcula de la siguiente manera:

Capacidad utilizada / capacidad diseñada

La tasa de uso de la capacidad se expresa como un porcentaje, para lo que se requiere que el numerador y el denominador se midan con unidades y períodos similares (hora máquina / día, barriles de petróleo / día, pacientes / día, gastos de producción / mes).

Holguras de capacidad: es la cantidad de capacidad que excede la demanda esperada. Por ejemplo, si se espera que la demanda mensual para una instalación sea de un millón de pesos en productos y la capacidad de diseño es de 1.2 millones al mes, la holgura de capacidad es de 20%. Una holgura que de capacidad del 20% equivale una tasa de uso del 83% (100%/120%).

La capacidad y sus mediciones

Las medidas nombradas a continuación tienen en cuenta los diversos factores o situaciones que afectan la capacidad.

CAPACIDAD DE DISEÑO: Es la estimada en el diseño de la instalación, la cual puede o no ser alcanzada. En el momento de la construcción de una planta, por ejemplo, se pacta un porcentaje

Diseño de Plantas

Capacidad de la Plantamínimo de la capacidad de diseño con la cual debe quedar terminada (90 o 95%).

CAPACIDAD EFECTIVA: Es una reducción de la capacidad de diseño, puesto que prevé situaciones como mantenimiento de máquinas, falta de capacitación y demás obstáculos temporales que afectan la capacidad.

UTILIZACIÓN: Reducción de la capacidad efectiva a un 15%, puesto que aunque teniendo en cuenta situaciones diversas, ninguna máquina o persona puede trabajar continuamente sin presentar errores y además los productos suelen presentar una inferencia entre sí.

RENDIMIENTO: indica la cantidad de productos buenos obtenidos de un proceso de producción, en comparación con la cantidad de materiales que entraron. Éste concepto incluye las pérdidas naturales, los desperdicios, los cuales son evitables porque son causados por derrames, pérdidas en muestras, residuos dejados durante el proceso en tuberías o tanques, y por último las mermas que sí son inevitables, por ejemplo cuando se corta una masa extendida para hacer galletas.

Planificación de la capacidad

La planificación de la capacidad de la planta tiene como objetivo establecer el nivel de capacidad que satisfaga la demanda del mercado de manera rentable, la cual se puede contemplar a largo plazo.

La planificación de la capacidad constituye un proceso único, compuesto de una serie de fases inseparables, tales como:

Realización de una evaluación de la capacidad actual (si la planta existe) y proyectarla hacia el futuro obteniendo así la disponibilidad de la misma.

6/15

Diseño de Plantas Estimación de las necesidades de capacidad en el horizonte temporal elegido, basada en las previsiones sobre la demanda o en los planes de producción a satisfacer durante aquel tiempo, esto incluye:

- Como Base: una buena previsión de la demanda.- Acciones futuras de la competencia.- Evolución de los precios de productos alternativos.- Cambios demográficos, tendencias y ciclos.- Gustos.- Colchón de capacidad, cuyo objetivo es proporcionar una capacidad extra para ocasiones en que la demanda supere a la esperada, posibilidad de satisfacer la demanda en los períodos pico, aumentar la flexibilidad en cuanto a permitir cambios en el volumen, diseño y gustos.

La previsión de la demanda sirve no sólo para determinar las necesidades de capacidad de productos actuales, sino para buscar productos con ciclos complementarios e introducir nuevos productos sustitutivos de aquéllos en declive.

Observación de las divergencias entre disponibilidad y necesidades (si la planta existe), y determinar las posibles alternativas que eliminen dichas divergencias, y definir entre las siguientes estrategias:

- Contracción: último recurso. En caso de llevar a cabo esta estrategia, la empresa puede dar otro uso a parte de las instalaciones, ponerlas en reserva ó vender instalaciones y transferir mano de obra.

Diseño de Plantas

Capacidad de la Planta

Tales cómo: cerrar plantas, regulación de empleo, des-inversión.

- Expansión: el paso previo es estudiar si se aprovecha toda la capacidad actual, y los factores que inciden en su mayor o menor utilización:

Grado de heterogeneidad de los productos.

Localización. Distribución Aspectos operativos:

eficiencia de la programación a c/p.

Causas externas: estándares de producción, regulación laboral,…

Evaluar las distintas alternativas teniendo en cuenta las implicaciones cuantitativas y cualitativas de cada una de ellas.

Seleccionar una alternativa.

Factores condicionantes del diseño de la capacidad

Las preguntas básicas a responder se refieren a CUÁNTA capacidad nos hace falta, CUÁNDO y CÓMO conseguirla.

El proceso de toma de decisiones varía, constando de una DECISIÓN INICIAL y de DECISIONES SUCESIVAS, que han de irse ajustando, con el fin de lograr una adecuada adecuación entre lo disponible y lo necesario. A largo plazo, el problema principal es acertar con las ESTIMACIONES para saber cómo se ha de expandir o cómo ha de procederse a la contracción de la capacidad.

8/15

Diseño de PlantasPara ello, al momento de establecer la capacidad de la planta se

desarrolla un estudio en función de los costos a largo plazo.

COSTOS A LARGO PLAZO: permite determinar cómo se obtiene el nivel de capacidad a l/p de una empresa. Para su estimación hay que manejar los siguientes conceptos:

Óptimo de Explotación: nivel de producción que minimiza los costos unitarios medios a largo plazo.

Economías de escala:- Aumento de la capacidad implica una inversión en costes fijos, proporcionalmente menor, lo cual da lugar a costes unitarios menores.- Mayores tamaños permiten utilizar procesos más eficientes y automatizados.

Des-economías de escala:- Aumento de costes en comunicación, gestión, organización, administración.- Pérdida de enfoque por parte de los directivos.- Formas de evitarlas: aumento de la especialización en planta: se prefieren plantas más pequeñas y más numerosas.

- Economías de gama o de alcance:Se obtienen cuando es posible ofrecer mayor variedad de

productos en una planta flexible, a menor coste que si se hiciesen en varias plantas separadas: proceso por lotes vs línea vs continuo.

Diseño de Plantas

Coste unitario medio

Producción

O.E.

P*

Costo unitario medio

Producción

O.E.

P*

Economíasde escala

Desconomíasde escala

Capacidad

Deman

da

Tiempo

UnidadesCapacidad

Deman

da

Tiempo

Unidades

Capacidad de la Planta

- Factores que influyen: existen factores que influyen directamente en los costos, que deben ser considerados, entre ellos se encuentran:

FactoresMayores

incrementos de capacidad

Menores incrementos de

capacidadAltos costos uns. de rotura de stocks

mayor menor

Altos costes fijos mayor menorAlta Flexibilidad menor mayorAltos costes de capacidad ociosa menor mayorAltos costes uns. de almacén menor mayor

ACTITUDES CÓMO AFRONTAR LA DETERMINACIÓN DE UNA CAPACIDAD:

Para establecer la capacidad de una planta se pueden manejar dos escenarios, expansionista y conservadora.

- Expansionista:Los factores que influyen en su implementación:

o Ir por delante de la competencia.o Altos costes por demanda insatisfecha.o Bajo coste por capacidad ociosa.

o Altos beneficios por la introducción de nuevos productos.10/15

Diseño de Plantaso Colchón de capacidad.o Aumento de flexibilidad.

- Conservadora: Los factores que frenan la expansión hasta el

último momento:o Baja presión de la competencia:

oligopolios, monopolios.o Alta inversión inicial: incremento

excesivo de los costes fijos.o Poca fiabilidad de la previsión de la

demanda.o Disminución del riesgo derivado del

cambio tecnológico que provocaría obsolescencia.

2. Estudio de tecnología.

En el desarrollo de un proyecto de diseño de plantas es necesario determinar el proceso más viable para obtener el producto deseado. Diferentes métodos de manufactura pueden ser viables para producir el mismo material, por lo que, varios procesos son comparados para seleccionar el proceso que ofrezca los mejores resultados en las condiciones de desarrollo del proceso planteado.

La comparación por lo general es realizada antes de desarrollar el diseño detallado para cada opción; primeramente se establecen cuales son las tecnologías que son técnicamente factibles, en el estudio de factibilidad, y luego se profundiza el estudio de cada tecnología factible

Diseño de Plantas

Capacidad

Tiempo

Unidades

Capacidad

Tiempo

Unidades

Capacidad de la Plantacon el fin de obtener la información que permita, en forma confiable, seleccionar la tecnología o proceso a diseñar.

Factores a considerar en la selección

Para la selección de la tecnología se consideran factores de diferente índole, pero que dan respuestas a las necesidades del proyecto, es decir, los factores a considerar para la selección varían según el proyecto en estudio, el alcance, los objetivos y la filosofía del cliente.

Los tipos de factores que generalmente son considerados en la comparación, son:

1. Factores técnicos Proceso

Flexibilidad del procesoOperación continúaRequerimiento de controles especialesRendimientoComplejidad operacionalRequerimientos de energíaRequerimiento de sistemas auxiliares especialesPosibilidad de futuros desarrollosRequerimientos de seguridad

Materia primaDisponibilidad presente y futuraRequerimiento del procesoRequerimiento de almacenamientoProblemas para el manejo de las sustancias Producción de desechosCantidad producidaTipoUsos y mercados potencialesProcesamiento para su descargaAspectos gubernamentales Equipos

DisponibilidadMateriales de construcciónRequerimiento de remplazoDiseños especiales

2. Factores Económicos .. Costos de instalación .. Costos operacionales .. Costos de mantenimiento

12/15

Diseño de Plantas3. Otros factores Consideraciones de ProcesoDisponibilidad de la tecnologíaObjetivos generales de la compañía. OtrosEstos están condicionados según el tipo de proyecto

Cada factor tiene su definición, la cual será desarrollada por el profesor en clase.

Pasos a seguir para la selección de la tecnología

A continuación se describe el procedimiento a seguir para realizar la selección de las tecnologías.

1. Búsqueda de información

Una vez establecidas las premisas del proyecto por parte del cliente, se procede a buscar información de las diferentes tecnologías para la obtención del producto de deseado, que por lo general deben ser como mínimo tres; para determinar su factibilidad técnica, tales como: esquema del proceso, materias primas, insumos, especificaciones del producto, aspectos

legales, entre otros.

2. Definición de la factibilidad técnica de las opciones

Con la información recopilada y la aportada por el cliente, el ingeniero de proceso determina si cada una de las tecnologías es factible técnicamente. En este estudio se evalúa cada tecnología por separado.

En caso que todas las tecnologías sean factibles y sean un número mayor de cuatro, se procede a desarrollar una pre-selección en función de los costos, para descartar las no factibles económicamente, y dejar un máximo de cuatro tecnologías para la siguiente etapa.

Diseño de Plantas

Capacidad de la Planta 3. Establecimiento de los factores a considerar para la selección de la tecnología

En función del tipo de proyecto a desarrollar y las especificaciones del cliente se procede a establecer los factores técnicos, económicos y de otras índoles, que serán considerados para seleccionar la tecnología a desarrollar.

Primeramente, se establecen los factores y se definen claramente, evitando ambigüedades; y se define como se considerara la puntación para cada factor.

Una vez establecidos todos los factores, se procede a jerarquizarlos por orden de influencia e importancia en el proyecto, asignándole el peso correspondiente en una escala del 1 al 100%, con una sumatoria total de todos

los factores de un 100%. 4. Recopilación de información específica de cada tecnología

Luego de establecidos los factores a considerar en la selección se procede a la búsqueda de información para cada tecnología pre-seleccionada en función de cada factor, tal que permita asignar la puntuación respectiva. La información debe describir el comportamiento de cada tecnología según en factor estudiado.

5. Aplicación de método de factores ponderados

Considerando la información obtenida de cada tecnología para cada factor, se aplica el método de los factores ponderados, asignándole la puntuación correspondiente a cada tecnología según la escala de evaluación. Este método permitirá establecer cual es la tecnología que cumple en su gran mayoría con las especificaciones del proyecto estudiado.

6. Elaboración de conclusiones

Obtenidos los puntajes, se redactan las conclusiones, indican o resaltando el porque la tecnología seleccionada es la mas adecuada para el desarrollo del proyecto.

14/15

Diseño de Plantas

Presentación del estudio de tecnología

A continuación se describe la estructura recomendada para la presentación del estudio de selección de tecnología.

1) Introducción al proyecto.2) Restricciones del proyecto (si las tienen).3) Metodología a emplear para la selección.4) Presentación de los factores a considerados en la selección de la

tecnología5) Explicación de los criterios a considerados para hacer la

selección, y como será asignada la puntuación.6) Presentación de las posibles alternativas.7) Descripción de las alternativas, incluyendo los aspectos

favorables y desfavorables.8) Descripción de la escala de evaluación.9) Presentación de tabla de resultados.10) Conclusiones.

Diseño de Plantas