01 procesos industriales 01 2013

INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO [email protected] Página 1

CAPITULO 1

CONCEPTOS BASICOS DE LOS PROCESOS INDUSTRIALES La historia de La industria y de las invenciones es una de las lecciones que demuestran la unidad de la humanidad, la unidad inherente que existe a pesar de artificios como las fronteras o los prejuicios sectarios.

R.J.Forbes 1.1. CONTEXTO HISTORICO Hombres y mujeres dieron inicio al curso de la historia con el estudio de las fuerzas naturales hasta comprenderlas. Esta supervivencia, marcaba el crecimiento de las sencillas explicaciones que se iban construyendo sobre la naturaleza cada día. De ese modo se forjaron los artesanos, quienes obtenían materiales naturales y a la vez, en forma rudimentaria, realizaban procedimientos de aprovechamiento de los mismos. También aportaron, con su experiencia, bases para conformar la ciencia y para proponer nuevos desarrollos en la fabricación de objetos cotidianos. A medida que aumentaron los conocimientos, aparecían invenciones e innovaciones que especializaban las diferentes actividades de la humanidad. La ciencia ya no suponía, por el contrario, consolidaba teorías a través de experimentos estudiados. Estos nuevos progresos se realizaron en forma notable a partir de la Revolución Industrial del siglo XVIII. En ese momento, la ciencia aplicada como tecnología, permitió el surgimiento de nuevas maquinarias y de mejores herramientas. Además, se genero un gran interés por los nuevos descubrimientos para ahondar mas en las actividades científicas y técnicas que aceleraron como nunca antes los conocimientos sobre nuevos materiales y formas de procesarlos. Estos avances tecnológicos se difunden (hasta hoy) en los diferentes sectores empresariales, y se apoyan en investigaciones periódicas y en nuevas informaciones que adopta la ciencia. A continuación, en el cuadro 1, se presenta la evolución de algunos procesos industriales a través de la historia de la humanidad.

CUADRO 1. Desarrollo histórico de algunos procesos industriales Fechas Actividades de procesos

Antes del Siglo XXXI a.C.

Se trabajaba La piedra. Se conoce La metalurgia hierro, cobre y bronce. Existen técnicas de hilado y tejido con telares.

Siglo XXVI a.C. Se desarrolla la técnica de hierro forjado. Siglo XVI a.C. Los joyeros dan inicio a la refinación del oro.

Se inicia el proceso de cementación del hierro en acero. Siglo XIII a.C. Se difunde el proceso de producción del acero. Siglo VIII a.C. Se perfecciona la refinación del oro. Siglo VII a.C. Los griegos desarrollan procesos de obtención de aceite de oliva con maquinaria sencilla. Siglo VI a.C. Se emplea el torno de alfarero.

Los romanos inventan el concreto. Siglo II a.C. Se da inicio a La elaboración del vidrio soplado. Siglo IV Los romanos implementan procesos de minería y metalurgia; y la obtención de

vidrios, esmaltes, tintes, textiles, grasas, ceras, sal, productos químicos, perfumes y artículos de cuero.

Siglo V Se utiliza el bórax para producir vidrio de buena calidad. Siglo VIII Se implementan mejores técnicas de arado en procedimientos de cultivos agrícolas. Siglo IX Los árabes fabrican papel con procesos chinos. Siglo X Los árabes mejoran procesos con operaciones unitarias como evaporación,

filtración, sublimación, fusión, destilación y cristalización.


Se interesan en La producción de textiles, alfombras y tapetes de lana. Siglo XI Los árabes descubren La refinación del azúcar. Siglo XII Se producen los ácidos sulfúrico y nítrico para la refinación del oro y de La plata. Siglo XIII Aparece una serie de manuales sobre mecánica, ingeniería y metalurgia. Se

perfecciona la manivela. Se emplea el molino de viento en La molienda del trigo.

Siglo XV Invención de La imprenta. Siglo XVI La industria textil, en sus procesos, trabaja con maquinaria especializada. Siglo XVII Se desarrollan instrumentos como el telescopio, el microscopio, el termómetro, el

barómetro y nuevos relojes. Aparece serie de manuales de inventores de la época. Progresan los conocimientos mecánicos y se trabaja con bombas, émbolos y válvulas. Se patenta la maquina de vapor. Se presenta mecanización completa del proceso de hilado.

Siglo XVIII Se emplean instrumentos para medir resistencias de materiales como vidrio, madera y metales. Se inventa el torno para roscar tomillos.

Siglo XIX Se perfecciona el tomo para producir piezas de maquinas. Se considera importante el proceso de aleaciones metálicas. Se cuenta con la primera planta de cemento portland. Se descubren productos químicos obtenidos de la destilación del alquitrán.

Siglo XX 1903. Se inician procesos de fabricación de automóviles. 1907. Se desarrollan procesos de congelación para conservar alimentos 1911. Estaciones de energía hidráulica con capacidad de más de 500.000 caballos de fuerza. 1920. Se producen aceros aleados en homos eléctricos. Se emplean motores eléctricos. 1929. Se fabrican 4´500.000 automóviles. 1939. Se obtienen fibras sintéticas y se comercializa el nylon. 1944. Se desarrollan procesos de fisiones nucleares con átomos. 1955. Se mejoran los procesos de conservación de alimentos. Se resalta la importancia de los procesos de biotecnología. 1967. Se diseña La primera instalación comercial para irradiar alimentos 1970 en adelante. Se automatizan los procesos industriales con tecnologías que emplean programación para su control y funcionamiento.

Fuentes: (Cfr. Forbes 1958; Groover 1997) 1.2. DEFINICION DE PROCESO INDUSTRIAL Se entiende por proceso a todo desarrollo sistemático que conlleva una serie de pasos ordenados, los cuales se encuentran estrechamente relacionados entre sí y cuyo propósito es llegar a un resultado preciso, de forma general el desarrollo de un proceso conlleva una evolución en el estado del elemento sobre el que se está aplicando dicho tratamiento hasta que este desarrollo llega a su fin. En este sentido, la industria se encarga de definir y ejecutar el conjunto de operaciones materiales diseñadas para la obtención, transformación o transporte de uno o varios productos naturales El ingeniero observa a la manufactura como un mecanismo para la transformación de materiales en artículos útiles para la sociedad. También es considerada como la estructuración y organización de acciones que permiten a un sistema lograr una tarea determinada.


CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE MANUFACTURA Desde la material:

Procesos fisicos: Donde no se cambia la estructura molecular del material.

Ejemplo: corte, pulido, pintura de un molde, estirado. Etc.

Procesos químicos: donde si cambia la estructura molecular del material.

Ejemplo: combustión, corrosión, fermentación, etc.

Procesos biológicos: donde se emplea material vivo. Ejemplo: Procesamiento de frutas, biotecnología, etc.

Procesos manuales: las operaciones las realizan los operarios y ellos aportan la energía,

Ejemplo: tallado manual de madera.

Procesos mecanizados: combinan las operaciones manuales con maquinarias.

Ejemplo: torneado, taladrado, realizado por un mecánico

Procesos automatizados: el procesos se realiza con tecnologías avanzadas para que se controle y elabore los productos con las maquinas sin intervención humana.

Ejemplo: fabricación de un carro con robots

De manera general los procesos de manufactura se clasifican en cinco grupos:

Procesos que cambian la forma del material

• Metalurgia extractiva • Fundición • Formado en frío y caliente • Metalurgia de polvos • Moldeo de plástico

Procesos que provocan desprendimiento de viruta por medio de máquinas

• Métodos de maquinado convencional • Métodos de maquinado especial

Procesos que cambian las superficies • Con desprendimiento de viruta • Por pulido • Por recubrimiento

Procesos para el ensamblado de materiales • Uniones permanentes

• Uniones temporales

Procesos para cambiar las propiedades físicas

• Temple de piezas • Temple superficial

Procesos de manufactura:

Trabajo en banco Roscado

Trazado Limado

Taladrado, rimado, barrenado mandrilado y avellanado

Esmerilado

Torneado Fresado Torneado Para que estos procesos sean de utilidad para los ingenieros se deben considerar: • Criterios para la producción económica con finalidad de beneficio económica. • Criterios de producción económica con finalidad de efectividad.


Criterios de la producción con fines de beneficio e conómico Costos • Aceptables

• Competitivos

Rentabilidad Ganancias superiores a las que proporciona el banco

Calidad Sólo la necesaria (no inversiones que no sean necesarias) Criterios de la producción con fines de la efectivi dad

Proyecto Diseños funcionales que permitan la manufactura calculada y controlada.

Materiales Selección de los materiales adecuados y económicamente aceptables.

Procesos de manufactura

Sistemas para la transformación de los materiales con la calidad adecuada, considerando las necesidades del cliente, de manera eficiente y económica.

Factor humano • Motivación • Trato • Facilidad • Capacitación • Seguridad

Proceso administrativo

• Planeación • Integración • Organización • Dirección • Control

Diagramas de procesos de manufactura Para el mejor entendimiento de los procesos de manufactura es necesario el uso de diagramas que permiten la fácil identificación de actividades y sus relaciones. Todo ingeniero industrial debe tener la capacidad de la representación sintética de las actividades de producción o de organización por medio de diagramas, en los que se muestren todas las acciones que dan como resultado productos o servicios de una organización. Diagrama de proceso es la representación gráfica de las acciones necesarias para lograr la operación de un proceso. Unas de las características de los Ingenieros Industriales es que: • Tienen claros sus objetivos • Aplican de manera efectiva el proceso administrativo


Un plan elemental de trabajo

ACTIVIDAD HERRAMIENTA OBSERVACIONES

Con el plano de taller se elabora el plan de trabaj o Se debe considerar que al ingeniero industrial le interesa conocer además de la forma en que opera una máquina herramienta, su capacidad de producción, debido a que su objetivo es la programación y el rendimiento. Efectividad y Eficiencia Eficiencia es la relación numérica que existe entre la cantidad lograda por un sistema y la máxima cantidad que dicho sistema pueda lograr. Efectividad es la estimación del cumplimiento de objetivos, fines o funciones de un sistema o proceso, sin que exista evaluación numérica o estándares predeterminados. A veces se suele confundir la eficiencia con eficacia, y se les da el mismo significado; y la realidad es que existe una gran diferencia entre ser eficiente y ser eficaz. Podemos definir la eficiencia como la relación entre los recursos utilizados en un proyecto y los logros conseguidos con el mismo. Se entiende que la eficiencia se da cuando se utilizan menos recursos para lograr un mismo objetivo. O al contrario, cuando se logran más objetivos con los mismos o menos recursos. Por ejemplo: se es eficiente cuando en 12 horas de trabajo se hacen 100 unidades de un determinado producto. Ahora, se mejora la eficiencia si esas 100 unidades se hacen en sólo 10 horas. O se aumenta a eficiencia si en 10 horas se hacen 120 unidades. Aquí vemos que se hace un uso eficiente de un recurso (tiempo), y se logra un objetivo (hacer 100 o 120 productos) Respecto a la eficacia, podemos definirla como el nivel de consecución de metas y objetivos. La eficacia hace referencia a nuestra capacidad para lograr lo que nos proponemos. Ejemplo: se es eficaz si nos hemos propuesto construir un edificio en un mes y lo logramos. Fuimos eficaces, alcanzamos la meta. La eficacia difiere de la eficiencia en el sentido que la eficiencia hace referencia en la mejor utilización de los recursos, en tanto que la eficacia hace referencia en la capacidad para alcanzar un objetivo, aunque en el proceso no se haya hecho el mejor uso de los recursos. Podemos ser eficientes sin ser eficaces y podemos ser eficaces sin ser eficientes. Lo ideal sería ser eficaces y a la vez ser eficientes. Se puede dar el caso que se alcanzó la meta de construir una autopista en un semana tal como se había previsto (fuimos eficaces), pero para poder construir la autopista, se utilizaron mas recursos de lo normal (no fuimos eficientes). Caso contrario, se utilizaron un 10% menos de los recursos previstos para construir la autopista pero no se logró terminar en una semana (fuimos eficientes pero no eficaces).


Lo ideal sería construir la autopista en una semana y utilizar o más del 100% de los recursos previstos. En este caso seriamos tanto eficaces como eficientes. Las palabras “procesos ” e “industrial ” se derivan de las raíces latinas procesos e industria respectivamente. La primera expresa progreso o “desarrollo de una cosa” (Moliner 1998: 780); la segunda, califica al proceso en un ambiente industrial, donde hay “habilidad o destreza para hacer algo” (Moliner 1998: 49). Después de considerar La etimología de Las palabras, el proceso industrial se define como un desarrollo de habilidades en las actividades “que tiene por finalidad La elaboración de objetos o sustancias útiles” (Moliner 1998: 780). Actualmente, los procesos industriales se relacionan con procesos de manufactura, donde se fabrica con bastante o escasa tecnología. Así, Leo Alting define el proceso “como un cambio en las propiedades de un objeto” y continua diciendo que “para producir cualquier cambio en las propiedades deben existir tres agentes esenciales: material, energía, e información. Dependiendo del propósito principal del proceso, puede ser un proceso de material, un proceso de energía o un proceso de información” (Alting 1990: 1). Adicionalmente se ha implementado en el análisis de los procesos industriales el manejo de servicios añadidos al producto. Las empresas consideran importante este otro aspecto: combinar servicios y producción. Desde ahí se desarrollo el neologismo —o nuevo vocablo— servucción , es decir, “una producción de productos, aplicada a los servicios” (Chias 1991: 35). Jean Paul Flipo define el proceso de servicios así: “El servicio es el resultado de un acto o sucesión de actos, de duración y localización definida, conseguido gracias a medios humanos y materiales puestos a disposición de un diente individual o colectivo, según procesos, procedimientos y comportamientos codificados” (Chias 1991: 4). En conclusión, el concepto actual de proceso indust rial involucra el conocimiento de La variedad de recursos que intervienen en una serie d e actividades, que arrojaran un producto acompañado de servicios para satisfacer la s necesidades o expectativas de un cliente o consumidor. 1.3. CLASIFICACION DE LOS PROCESOS INDUSTRIALES En el estudio y comprensión de los procesos industriales, La agrupación de los mismos alrededor de un aspecto especifico, permite resaltar elementos característicos para examinar posteriormente en detalle los recursos que participan en los procesos, es decir, Los aspectos que determinan Las diferentes clasificaciones. A continuación se indican algunas clasificaciones a partir de tres aspectos diferentes de los procesos. 1.3.1. SEGUN LOS CAMBIOS EN LOS MATERIALES Los procesos industriales emplean materiales para la elaboración de un producto determinado. Durante el desarrollo de las fases productivas, ocurren cambios característicos en los materiales. Según estas transformaciones Los procesos se clasifican así: • Procesos físicos : en ellos en cada cambio imprime forma, tamaño y valores propios a las características del material sin modificar la estructura molecular del mismo. • Procesos químicos : en este grupo de procesos, a través de las transformaciones de la materia, se logra generar nuevos productos y para conseguirlos se desarrollan nuevas estructuras moleculares.


CUADRO 2. Ejemplos de procesos físicos y químicos

Procesos físicos Procesos químicos • Maquinado de una pieza de acero. • Inyección de un envase plástico. • Elaboración de una silla de madera. • Ensamble de un motor eléctrico. • Encuadernación de un libro.

• Obtención de icopor. • Producción de alcohol a partir de la fermentación de miel de caña. • Fabricación de jabón de tocador. • Curtido de pieles de ganado vacuno. • Reacción enzimática que genera edulcorantes para confitería.

1.3.2. SEGUN EL DESARROLLO TECNOLOGICO se reconoce “como La aplicación de Los conocimientos a problemas prácticos” (Kazanas 1993: 52). En este caso, los conocimientos promueven formas de ejecutar los procesos industriales con maquinarias y herramientas organizadas secuencialmente para conseguir la producción de altas capacidades de un producto. Según el grado de intervención de La tecnología en los procesos, estos se clasifican así: • Procesos manuales : La participación de La tecnología es escasa. Por consiguiente, el hombre dispone de su propia experiencia y energía para manufacturar el producto. • Procesos mecanizados : la tecnología es introducida en este tipo de procesos a través de maquinarias herramientas que se emplean para realizar los cambios de los materiales. Sin embargo, aun hay unos espacios para que el hombre aplique su esfuerzo físico en la elaboración de un objeto. • Procesos automatizados : todas Las maquinarias o herramientas se conectan por medio de mecanismos que obedecen señales preestablecidas para comunicarse y así realizar el proceso sin la intervención directa del hombre. A continuación se observan, en el cuadro 3, algunos ejemplos de procesos clasificados de acuerdo al desarrollo tecnológico en los mismos.

CUADRO 3. Ejemplos de procesos manuales, mecanizado s y automatizados

Procesos Manuales Procesos Mecanizados Procesos Autom atizados

• Elaboración de artesanías cerámicas. • Fabricación de Joyas a nivel de talleres pequeños.

• Producción de pan en una panificadora industrializada. • Manufactura de un tornillo, tuerca, o puerta en un taller metalmecánico.

• Maquinado de una pieza de acero con programación en un control numérico —CNC— • Ensamble de un automóvil con robots programados.

1.3.3. SEGUN LA PARTICIPACION ECONOMICA DE LOS PROC ESOS En 1989 La Comisión Estadística de Las Naciones Unidas desarrollo una Clasificación Internacional Industrial Uniforme —CIIU—, que se denomina en ingles International Standard Industrial Classification —ISIC. En esta clasificación se agrupan las actividades económicas similares en tres grandes sectores. Actualmente, diferentes países han adoptado La CIIU para conocer cuales actividades económicas se destacan mas, en qué porcentajes se encuentran las participaciones de las industrias en un país y como varían las mismas a través de los años. En Colombia, el Departamento Administrativo Nacional de estadísticas —DANE—, ha dispuesto La clasificación de las actividades económicas de Los procesos nacionales a partir de la CIIU Revisión R- 3 —, así:


• Procesos del sector primario : Son industrias primarias aquellas que toman la materia prima directamente de la Naturaleza, sea del Reino Vegetal, del Reino Animal o del Reino Mineral y le hacen una primera transformación, de modo que el producto que resulte sea para el uso directo del hombre o sirva como materia prima para otras industrias. Como ejemplos se tienen el caso de la industria del Azúcar, que partiendo de la caña de azúcar produce una sustancia, o como la industria metalúrgica, que parte de un mineral y lo convierte en un metal en barras que tiene que ser sometido a posteriores transformaciones antes de poder ser utilizado. Se clasifican en este grupo Las actividades económicas del país que producen materias primas a partir de los recursos naturales renovables y no renovables. Desde el código 1 hasta el 14 de La clasificación CIIU R.3 se clasifican los procesos de agricultura, ganadería, caza, silvicultura, pesca y explotación de minas y canteras. • Procesos del sector secundario : Son industrias secundarias aquellas que, partiendo de un producto proveniente de la industria primaria, lo convierte también, sea en un producto utilizable directamente o en otro producto que, a su vez, pueda ser utilizado por el hombre. Como por ejemplos podemos considerar la industria textil del algodón, en la cual la industrial primaria puede ser el desmotado del algodón, el cual es seguido por el hilado de ese mismo material, por su tejido, su teñido y tratamiento de acabados y por fin de la confección de piezas de ropa. En esta cadena de producción, hay una industria primaria, que es el desmotado, que podría ser completado con una fase de lavado y de paralelizado de fibras y con el hilado del mismo. Todas las demás industrias derivadas, salvo la última, puede ser consideradas industrias del nivel secundario. Se agrupan en este sector Las actividades económicas de empresas que obtienen productos a partir de la transformación de las materias primas provenientes del sector primario los procesos de Las industrias manufactureras se relacionan desde el código 15 hasta el 39 de la clasificación CIIU R.3. En este sector se clasifican procesos de producción de plásticos, químicos, alimentos, objetos de madera, textiles, entre otros. • Procesos del sector terciario: Las industrias terciarias son aquellas que producen el o los productos que van a ser empleados por el hombre. En la cadena anteriormente descrita, la confección de ropa es la industria de nivel terciario. Otro ejemplo es la industria primaria es la del trigo que es molido para producir harina, constituyendo una industria de nivel primario, la que es seguida por la fabricación de pan, que es una industria de nivel terciario. De paso salen una serie de productos como subproductos, y la elaboración de estos puede ser considerada como industria secundaria. Las actividades económicas de este grupo prestan servicios con los recursos que proceden de los sectores anteriores. En La actualidad, se resalta La importancia de estos procesos que abarcan mas códigos de la CIIU R.3 con respecto a los sectores primario y secundario (ver definición de procesos de servicios en el numeral 1.2). Desde el código 40 hasta el 99 se registran actividades como suministro de electricidad, gas y agua; hoteles y restaurantes; comercio, transporte y comunicaciones; educación y servicios de salud e intermediación financiera entre otros. En el cuadro 4 se encuentran ejemplos de procesos clasificados de acuerdo con La participación de Las actividades económicas del país. CUADRO 4. Clasificación de procesos de acuerdo con los sectores primario, secundario y terciario

Sector Primario Sector Secundario Sector Terciario • Producción especializada de caña de azúcar. • Cría especializada de ganado porcino. • Explotación de maderas. • Cultivo de peces en criaderos. • Extracción de carbón.

• Elaboración de margarina. • Obtención de envases plásticos. • Fabricación de calzado de cuero. • Elaboración de Cajas de cartón • Producción de maquinaria agropecuaria.

• Distribución de energía eléctrica. • Trabajo de instalación de equipos. • Transporte de carga por vía aérea • Servicios hospitalarios. • Actividades de correo.


La clasificación en esta forma no es definida, pero lo es dentro de una cadena de producción específica. 2. Por su régimen de trabajo: Las industrias considerando su régimen de operación, pueden ser clasificadas en dos grupos: las que operan en forma discontinua o por cargas y las que producen en forma continua . En la primera, la característica fundamental es que la producción se realiza en un mismo lugar en el cual las condiciones de presión, temperatura y otras, son variables, mientras que en las segundas el producto fluye continuamente y en cada lugar las condiciones son aproximadamente constantes. Como ejemplo de la forma discontinua , se puede considerar la producción de una carpintería, que fabrica una o varias mesas, unas sillas y otros productos. Para cada una, se corta las diferentes piezas, se cepillan, se pulen, se ensamblan y luego se barnizan. Otro ejemplo es el de la fabricación de algunos productos químicos, por ejemplo barnices. Se carga un recipiente con algunas de sus materias primas, se inicia la reacción, que se demora algunas horas, se agita, se calienta, y luego cuando se ha alcanzado la viscosidad apropiada, se detiene el proceso, se descarga y limpia el recipiente, se vuelve a cargar con las materias primas correspondientes, y el proceso se inicia de nuevo. En cada instante la condición de lo que se ha puesto dentro del recipiente va variando. Se va calentando (varia la temperatura), va reaccionando (varia su composición química), se le adicionan productos como aceleradores, conservantes, etc., va eliminando gases (nueva variación de su composición química), y luego se va enfriando, etc. Otro ejemplo más casero pero más cercano es la preparación de una sopa en la cocina de una casa. Lo que se pone en un olla al inicio, las papas, la carne, etc. se van transformando con el aumento de la temperatura, hasta que resulta un conjunto satisfactorio para la alimentación. La adición de sal, pimienta y otros aderezos, o sea de ingredientes complementarios, hace que la sopa sea de mejor sabor. También en este caso, la transformación se hace en un solo lugar, pero las condiciones en cada momento son variables. En el segundo caso, o sea la producción forma continua , se pueden considerar como ejemplos los siguientes: la producción de harina de pescado consiste primero en un conocimiento del pescado, luego la paste de pescado producida es pasada por una prensa de tornillo, que le quita el exceso de agua y la pasta de pescado pasa a un secador rotativo, en el cual va evaporándose el agua excedente por efectos del calor que hay en el horno. En cada fase del proceso, las condiciones son aproximadamente constantes, es decir las temperaturas y las humedades son las mismas en cada lugar por un periodo prolongado. La ventaja del sistema discontinuo es la posibilidad de interrumpir la producción de acuerdo a necesidades y la posibilidad de trabajar a regímenes variables. Asimismo, hay productos que requieren una atención especial de un determinado punto y el régimen discontinuo permite atender a dicha necesidad con mayor cuidado. El sistema de producción continua facilita las grandes producciones, ya que, una vez puesto en funcionamiento el proceso, basta atender las constancias de las circunstancias en cada lugar, para que el producto mantenga una condición constante de calidad. Como ejemplo puede considerarse un horno para producir galletas. La masa para las galletas alimenta de una maquina que extiende una lamina de pasta sobre una banda móvil de acero inoxidable. Otra máquina corta y forma las galletas y elimina los excedentes de pasta. La banda de acero así cargada, entra lentamente en un horno de longitud apropiada, en el cual se produce el horneo de las galletas, a temperaturas que se estudian para que este cocimiento sea perfecto. El horno va provisto de numerosos quemadores, que, en cada lugar, aseguran que la temperatura sea constante. Cuando salen, todas ellas están horneadas a las condiciones que se requieren, y pueden ser descargadas de la banda. Los procesos continuos no son fáciles de interrumpir, porque requiere un nuevo arranque, o sea volver a poner todo el equipo a las condiciones especificadas, lo cual generalmente resulta laborioso. De allí


que sea usual que este tipo de industria trabajen día y noche, muchas veces incluyendo domingos y feriados. A cambio, se consigue una producción muy uniforme en calidad, y de volumen. Otro asunto importante para la decisión entre un sistema y otro, es el costo de la instrumentación que requiere el sostenimiento de condiciones constantes en una instalación continua. Una medida de temperatura requiere un instrumento, sea para medir la de una carga de 500 kilos o de 50 toneladas. Pero en el segundo caso se aplica, por kilo, a una cantidad mucho mayor, de manera que el costo unitario resulta insignificante. El valor de la instrumentación es pues una cantidad que no sigue una variación directa con el volumen de producción, sino que, conforme aumenta esta, el valor unitario aplicable disminuye. OPERACIONES Y PROCESOS Todas las industrias requieren de operaciones físicas comunes que se efectúan sobre las materias primas. Estas operaciones pueden ser estudiadas cada una como unidad. Independientemente de las industrias en las cuales estén aplicadas, ya que siguen normalmente las mismas leyes, y se les denomina “Operaciones unitarias”. Hay por supuesto que tomar en cuenta el tamaño de las operaciones y las propiedades físicas de los materiales a los que se aplique transformación, los efectos de corrosión o desgaste de los materiales de los que están hechas las maquinas, etc. De igual manera, existen cambios químicos que se realizan en todas las industrias donde son necesarios, y ellos pueden ser estudiados también en forma unitaria sin tomar en cuenta la industria en la cual se realizan, excepto para las modificaciones características de los materiales que se emplean o de los productos resultantes. Estos cambios se denominan “Procesos unitarios”. Todos los procesos industriales están constituidos por una serie ordenada y concatenada de Operaciones y de Procesos Unitarios, y toda industria puede ser estudiada haciendo un análisis del proceso, descomponiéndolo en Operaciones y Procesos Unitarios. En las cuadro 5 y 6 se muestran listas de setas operaciones y procesos.

Cuadro Nº 5. PRINCIPALES OPERACIONES UNITARIAS Movimiento de masa 1. Flujo de fluidos (gases, líquidos) Bombas

Compresores Ventiladores

2. Transporte de sólidos Transportadores de faja Elevadores de canjilones Carros

3. Reducción de tamaño Molinos - Pulverizadores

4. Clasificación por tamaño Tamices

Movimiento de energía 5. Transmisión de calor Intercambiadores de calor - Hornos

6. Evaporización Concentrado de sal Concentración de jugos de azúcar

7. Humidificación y Deshumidificación Aire acondicionado

8. refrigeración Cámaras refrigerantes

Transferencia de masa

9. Destilación y sublimación Separación de alcohol – agua Destilación de petróleo

10. Absorción y Desorción Absorción de ácido clorhídrico en el agua

11. Extracción por solvente Extracción de aceites

12. Adsorción Eliminación de aceites

13. Intercambio iónico Purificación de aguas


14. Lixiviación Extracción de cobre

15. Cristalización Obtención de sal

16. Secado Secado de tejidos

17. Mezclado Preparación de pinturas

18. Separación de fluido - sólido Filtrado Centrifugado Precipitación centrífuga Precipitación electrostática

Cuadro Nº 6. PRINCIPALES PROCESOS UNITARIOS

1. Combustión Quemadores Calderos Hornos

2. Oxidación Oxidación parcial de gases Producción de SO3 Fermentaciones alcohólicas Formaldehído

3. Neutralización Tratamiento de agua Producción de sulfato de amonio Producción de jabón a partir de ácidos grasos

4. Formación de silicatos Fabricación de cemento Fabricación de vidrio Fabricación de loza

5. Electrolisis Cloro – soda Producción de aluminio

6. Doble descomposición Producción de carbonato de sodio

7. Calcinación Producción de cal y yeso

8. Reducción Producción de fósforo blanco

9. Nitración Producción de explosivos

10. Sulfonación Producción de detergentes Producción de aceites sulfonados

11. Hidratación e hidrólisis Producción de ácido fosfórico Producción de jabón Producción de glicerina

12. Hidrogenación Producción de amoniaco Producción de aceites hidrogenados

13. Condensación Producción de resinas

14. Polimerización Producción de plásticos y filamentos

15. Fermentación Producción de alcohol, ácido acético, ácido cítrico, penicilina y antibióticos

16. Pirolisis Destilación de carbón Destilación de la madera negro de humo.

Materiales que ingresan o egresan de un proceso ind ustrial Toda la industria consiste en un proceso de transformación de unos materiales en otros de mayor valor o utilidad, lo cual está representado económicamente por lo que se conoce como “Valor Agregado”. Materiales que ingresan al proceso industrial. Estos materiales pueden agruparse de la manera siguiente:

Materias Primas Son los materiales básicos de los cuales parte una industria, par ser transformados en aquellos que constituyen su objetivo. Estos materiales o los resultantes de su transformación, son los constituyentes del producto final. A titulo de ejemplos, en una fábrica de muebles, las maderas constituyen la materia prima; en fabrica de hilados de algodón, el algodón es su materia prima.


Materiales Secundarios Son los materiales de importancia secundaria, pero que contribuyen substancialmente a la producción del producto final. En los ejemplos anteriores, los clavos o tornillos en la fabricación de muebles, y los colorantes en la producción de hilados, pueden ser considerados como materiales secundarios. En ambos casos los materiales secundarios aparecen en el producto final. También figuran entre estos determinadas sustancias que se conocen por sus denominaciones de función, tales como los colorantes, diluyentes, espesantes, conservantes, etc. Materiales auxiliares Son productos que contribuyen a facilitar la operación de determinados trabajos, como por ejemplo los lubricantes en la hiladura, los aceites de corte en el trabajo de los metales, etc. Estos productos no aparecen en el producto final, pero sin ellos, las operaciones se harían con más dificultad, más lentos y a mayor costo. Materiales que egresan del proceso Productos finales Los procesos industriales cumplen su objetivo cuando de ellos egresan en cantidad y calidad apropiadas los productos principales que pretenden fabricar. Sub-productos o productos secundarios Son los productos que resultan de un proceso productivo junto con los productos principales, aun si el fabricante no desea obtenerlos. La venta de los productos secundarios a veces contribuye en forma importante en la economía del proceso, por ejemplo ayudando a descargar los gastos fijos. A título de ejemplo, en la fabricación de soda cáustica y cloro, la materia prima, que es la sal común, se descompone formando por una parte soda cáustica y por otra cloro gaseoso. En algunos países, los fabricantes desean producir soda cáustica, para la cual hay aplicación inmediata. En cambio, para el cloro se encuentra un mercado de consumo de solo una fracción de la cantidad que se produce. El cloro resulta un producto secundario, al cual hay que buscarle aplicación o ver la manera de neutralizarlo, ya que su toxicidad en el medio ambiente es muy elevada. En otros países, donde hay un gran consumo de cloro, por ejemplo en la fabricación de determinados productos químicos, el producto principal es este gas, mientras que la soda cáustica se convierte en el sub-producto, hay que buscar en vender. Productos residuales Algunas industrias, quedan restos de las fabricaciones, que no pueden ser utilizados como productos principales, pero que pueden ser aplicados a usos diferentes. Por ejemplo en la industria del aserrío de madera, los cortes de madera dejan retazos de dimensiones menores a las que se requieren para la fabricación de determinados productos, pero que pueden ser utilizados muy bien para hacer parquet, cajonería, para artesanías y otros. Desde el punto de vista de aserradero, estos son productos residuales que se pueden vender, usualmente a precios más bajos que lo normal. En el estampado de metales quedan recortes de láminas de metal que pueden servir para fabricantes menores, por ejemplo para la producción de juguetes, de asas para ollas, y otros múltiples usos. La fábrica que produce los recortes de metal puede venderlos a precios más bajos que si el cliente comprara las planchas nuevas. Productos de desecho Los materiales que durante el proceso de fabricación han perdido su forma física original o cuya composición se ha alterado, de manera tal que no se pueden retrabajar (reciclar), deben ser eliminados del proceso, constituyendo los materiales de desecho. Ellos pueden ser arrojados a un lugar de deposito o pueden ser recolectados, por algunas personas que comercian con ellos, para ser provistos a otras industrias en calidad de materia prima.


Por ejemplo, los desechos de las hilanderías de algodón forman lo que se conoce como hilaza. También los residuos de algodón que se recogen en los filtros de aire, se conocen con el nombre linters, se emplean para el relleno de colchones baratos o para la fabricación de carboxi – Metil – Celulosa, material espesante para la producción de jabones y alimentos. Así, de toda la fabricación se pueden obtener determinados productos, subproductos, residuos o desechos, que para otras gentes pueden tener un valor económico. 1.4. ACTIVIDADES DE LOS PROCESOS INDUSTRIALES La sinergia de Los procesos industriales se presenta a través de Las actividades que conforman un conjunto de acciones coordinadas para lograr el objetivo productivo de la empresa. Por consiguiente, para facilitar el análisis de como se realiza el proceso industrial, se han establecido las actividades básicas que se presentan en el cuadro 7.

CUADRO 7. Actividades básicas de los procesos industriales Actividad Resultado en los procesos Ejemplos en procesos de

manufactura Ejemplos en procesos

de servicios Operación • Produce cambios en Las

propiedades de Los materiales. • Dispone el material para otras actividades. • Recibe y entrega información • Procesa información y genera registros.

• Mezcla aditivos. • Deshidratar los trozos de fruta. • Perforar la lamina de acero • Pintar el mueble de madera. • Ensamblar un motor.

• Comprar un formulario. • Consignar cheques. • Solicitar un libro en la biblioteca. • Fotocopiar una página. • Atender un paciente.

Control

• Examen de cualidades de un material • Pruebas para cuantificar propiedades de los materiales. • Comprobación de los requisitos de calidad de un producto. • Lectura de variables del proceso. • Verificación de información.

• Realizar La granulometría. • Hacer prueba de colorimetría. • Leer La temperatura. • Determinar el contenido de sólidos. • Comprobar pesas y medidas.

• Revisar información de un formulario. • Examinar base de datos • Comprobar fondos de una cuenta bancaria. • Controlar número de citas médicas. • Verificar el número de serie de un equipo.

Transporte

• Desplazamiento de un objeto de un lugar a otro por medio de personas. • Movimiento de materiales por medio de transportadores. • Traslado de personas a un lugar especifico.

• Transportar producto embalado sobre estibas al lugar de almacenamiento. • Transportar cajas de cartón en bandas transportadoras de rodillo.

• Desplazarse un paciente desde el consultorio a radiología en un hospital. • Desplazarse un cliente desde La sección de carnes hasta La registradora en un supermercado.

Almacena miento

• Protección de los materiales antes de iniciar el proceso. • Conservación de los materiales procesados. • Manutención de productos terminados. • Ubicación de productos de mantenimiento diferentes a las materias del proceso. • Información depositada en lugares destinados para tal fin.

• Almacenamiento de bultos de 25 kg de producto sobre estibas. • Refrigeración de una pulpa de fruta para elaborar una mermelada. • Almacenamiento temporal del trigo guardado en una tolva para descargarlo en un molino.

• Archivo de hojas de vida de estudiantes. • Resultados clínicos en un archivador. • Información actualizada de fichas de mantenimiento en una base de datos

Demora • Esperar cuando no se puede continuar con el procesamiento de los materiales entre las

• Demora de un material pesado en un recipiente para mezclarse después con

• Personas en una sala de espera.


operaciones. • Permanencia de una persona en un lugar hasta que se de inicio a alguna actividad.

otros ingredientes. • Demora de un tubo doblado para ser ensamblado con la pieza que se está mecanizando.

• Espera de un huésped para registrarse en un hotel.

Combinada • Cuando se realizan varias actividades en el mismo puesto de trabajo o en el lugar que se presta un servicio.

• Corte de láminas de madera e inspección de las medidas obtenidas.

Una persona espera ser atendida en la fila de un banco; a la vez, se traslada hacia la ventanilla del cajero.

CAPITULO 2

DIAGRAMAS DE FLUJO Los diagramas o gráficos de procesos proveen una descripción sistemática de un proceso o ciclo de trabajo con suficiente detalle como para desarrollar mejoras de métodos

Mullee y Porter Los diferentes diagramas de flujo de los procesos industriales son representaciones gráficas de las secuencias de las actividades básicas de los mismos. Cada representación presenta más o menos información de los recursos que intervienen en La elaboración de un bien, o en la prestación de un servicio determinado. 2.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES La primera diagramación de un proceso se puede realizar por medio de un diagrama de flujo de bloques, pues es un esquema sencillo y rápido de hacer. La información que más resalta el diagrama es La siguiente: • Presentación de la secuencia de las actividades, especialmente de las operaciones, en las que se indican los cambios importantes para La evolución del proceso. • Participación de los diferentes materiales que intervienen en Las actividades del proceso. Para Un diagrama más detallado, también se puede incluir condiciones de proceso, características de Los materiales, equipos y herramientas. Para realizar el diagrama de flujo de bloques, se aplican los siguientes criterios: • Cada actividad está representada por un bloque en forma de cuadro o de rectángulo. • Los bloques se unen mediante flechas, las cuales representan los materiales que entran y salen en la actividad. • Sobre cada flecha se escribe el nombre del material y los datos conocidos del mismo. • En los bloques, se escriben con verbos o con sustantivos los nombres de Las actividades. • El nombre del equipo se escribe en el bloque entre paréntesis. Aunque es una representación sencilla, son comunes los siguientes errores: • Mostrar sólo la secuencia de operaciones sin materiales. • Encerrar los materiales en bloques. • Iniciar y terminar los diagramas sin flechas. • Analizar independientemente Las entradas y las salidas de Los materiales de La operación, sin conectarla con la actividad que sigue en el proceso. • Desconocer las operaciones y no completar las corrientes de los materiales. • Dibujar entradas de recursos que no aparecen más en el diagrama.


A continuación se muestra, en La figura 1, el ejemplo de un diagrama de flujo de bloques para el proceso de elaboración de gaseosa.

FIGURA 1. Diagrama de flujo de bloques del proceso de elaboración de gaseosa.

2.2. DIAGRAMA DE FLUJO DE SIMBOLOS DE EQUIPOS. Anteriormente en el numeral 1.4, cuadro 7, se explican las diferentes actividades que conforman un proceso industrial. Entre estas, la operación es una actividad que permite el primer análisis de los recursos participantes en la elaboración de un producto. Por consiguiente, cabe resaltar que los equipos o las maquinarias hacen parte de los recursos empleados para la ejecución de las operaciones. Al realizar una representación gráfica del proceso desde La secuencia de Los equipos, se emplean símbolos sencillos y fáciles de reproducir para dibujar otro tipo de diagrama de flujo.


2.2.1. OPERACION UNITARIA Las diferentes transformaciones que ocurren en los procesos industriales, se han agrupado en fenómenos similares para entender y explicar Los fundamentos comunes y básicos que se desarrollan en los mismos. Estos grupos de estudio se conocen como Operaciones Unitarias. En cada Operación Unitaria se emplean equipos característicos para manejar los cambios biofisicoquímicos de los materiales. A continuación se presentan, en el cuadro 8, algunas actividades de los principales grupos de Operaciones Unitarias que participan en los procesos industriales.

CUADRO 8. Ejemplo de actividades de operaciones uni tarias Grupo de operaciones

unitarias Actividades

Manejo de fluidos. Almacenamiento, transponte, mezcla y separación de líquidos y gases.

Manejo de sólidos Almacenamiento, transporte, reducción, y clasificación del tamaño de partícula solida

Manejo de transferencia de calor.

Calentamiento y enfriamiento de materiales sólidos, líquidos, plasmáticos y gaseosos.

Manejo de transferencia de masa.

Mezcla y separación de materiales a nivel molecular, como el fraccionamiento del petróleo.

Manejo de reacciones. Consumo de materiales para generar otros nuevos desde los cambios de las estructuras moleculares, como la producción de espumas.

Manejo de variables. Medición y control de valores de variables característicos de los materiales procesados como presión, temperatura y nivel.

2.2.2. SIMBOLOS DE EQUIPOS E INSTRUMENTOS En el desarrollo de símbolos de equipos e instrumentos, algunos se han generalizado en diferentes subsectores industriales, pero La mayoría de los símbolos son modificables o diseñados de acuerdo con La maquinaria que se va a emplear. A continuación se relacionan varios símbolos para cada grupo de Operaciones Unitarias (Cfr.Ulrich 1986: 32-40; Valiente 1986: 9-20). • Manejo de fluidos


• Manejo de sólidos


• Manejo de fluidos y sólidos


• Manejo de calor


• Manejo de masa

• Manejo de reacciones


• Manejo de variables de proceso La Instrument Society of America -ISA- es La Asociación Americana de Fabricantes de Instrumentos que ha elaborado normas para manejar diagramas y nomenclaturas estandarizadas en el manejo de variables de proceso. Para representar en Los diagramas de flujo los instrumentos que miden y controlan Las variables del proceso industrial, se emplean Las indicaciones de La norma ISA-S 5.1 de ANSI/ISA 1984. A continuación se presentan algunos símbolos con letras de la inicial de la variable en español. La diferencia con la norma mencionada, es que ésta recomienda letras diferentes para identificar La función del instrumento en el diagrama (Creus 1990: 18).

2.2.3. PRESENTACION DEL DIAGRAMA DE FLUJO DE SIMBOL OS DE EQUIPOS Además de los símbolos de los equipos, el diagrama de flujo se complementa con las siguientes instrucciones: • Identificación de flujos: entradas de materias primas, salida de productos, nombre de flujos o corrientes del proceso, condiciones de temperatura y de presión, corrientes de servicios industriales que alimentan el proceso. En el cuadro 7, se observan algunos símbolos para identificar los flujos del proceso industrial que se representa en un diagrama de equipo (Ulrich 1986: 31).


CUADRO 8. Símbolos de identificación de flujos de p rocesos

• Adición de la instrumentación que mide y controla toda variable del proceso en los equipos. • Trazos de líneas punteadas para limitar las secciones de procesamiento en la planta industrial. • Anotación de las cantidades de los materiales en un cuadro que acompaña al diagrama de flujo. El método para determinar estas cantidades se conoce como Balance de Materia, el cual se explica mas adelante. • Designación de números y nombres de identificación de los equipos así:

� Cada sección de proceso se numera de cien en cien: —100, 200... � Los equipos principales de la sección se numeran: —110, 120..., para la sección 100. � Los equipos auxiliares del principal se enumeran: —111, 112..., para el equipo 110. � Los equipos de los servicios industriales se enumeran con los primeros nueve

números libres de la sección: —101, 102..., para la sección 100. Además, se antepone al número la letra que identifica al equipo. Ulrich, (1986: 41), presenta la siguiente asignación: A. Servicios auxiliares. B. Equipo de contacto solido-gas —calcinadores, secadores, hornos. C. Molinos, trituradoras, quebrantadores. D. Recipientes de proceso —torres de destilación, columnas de absorción, separadoras, torres de aspersión. E. Intercambiadores de calor —enfriadores, condensadores, Calentadores, rehervidores. F. Recipientes de almacenamiento —tanques, receptores, embudos, silos. G. Transportadores de gas —ventiladores, compresores, bombas de vacio, eyectores de vacio. H. Separadores —filtros de bolsa, filtros rotatorios, filtros de cartucho, centrifugas, ciclones, sedimentadores, precipitadores, extractores. J. Transportadores —elevadores de cangilones de banda, tornillo, transportadores neumáticos. K. instrumentos —válvulas de control, transmisores, indicadores, registradores, analizadores. L. Bombas.

INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

M. Agitadores, mezcladores.N. Motores, impulsores, turbinas.P. Unidades de paquete -de de enfriamiento entre otros.Q. Homos calentadores de proceso.R. Reactores. S. Equipos para aumento de tamaño V. Vaporizadores y evaporadores.X. Diversos. También se acostumbra en las empresas eequipos en el idioma en que se está presentando el diagracaldera en español se utiliza En La figura 2, se muestra La de símbolos de los equipos de un proceso de mezcla que emplea un silo de almacenamiento(F- 110), una banda transportadora (JAdemás, el diagrama muestra las corrientes de material que intervienen en cada equipo. Estos materiales son la sílice Por La tanto, al hacer el seguimiento de las corrientes a flujos de materia en los equipos, se conocen Los pasos del proceso de mezcla. Inicialque se descarga sobre la banda transportadora que conduce el material al tanque, donde se adiciona el segundo sólidoque es una mezcla liquido-solido Otras informaciones que se presentan en el diagrama son: las cantidades de materiales empleadas en el proceso, La inducción de transportadora y en el agitador, y La (100) de La planta donde se realizan las operaciones.

FIGURA 2. Diagrama de flujo de

INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO [email protected]

zcladores. Motores, impulsores, turbinas.

de refrigeración, unidades de aire, generadores de vapor, toos.

Homos calentadores de proceso.

ento de tamaño —tableteadoras aglomeradores, extrusores.Vaporizadores y evaporadores.

También se acostumbra en las empresas emplear las inícialesequipos en el idioma en que se está presentando el diagrama de flujo. Por ejemp

utiliza La C; en ingles, La B (boiler).

En La figura 2, se muestra La aplicación de las instrucciones expuestas para el diagrama de flujo de los equipos de un proceso de mezcla que emplea un silo de almacenamiento

na banda transportadora (J-120), y un tanque (D-130) con agitador (Ma muestra las corrientes de material que intervienen en cada equipo.

sílice (A, B y C), el carbón activado (F), el agua (D) y L

Por La tanto, al hacer el seguimiento de las corrientes a flujos de materia en los equipos, se conocen Los pasos del proceso de mezcla. Inicialmente se carga el silo con el primer sólido que se descarga sobre la banda transportadora que conduce el material al tanque, donde

sólido y el agua para realizar la agitación solido.

Otras informaciones que se presentan en el diagrama son: las cantidades de materiales empleadas en el proceso, La inducción de energía eléctrica a 220 votransportadora y en el agitador, y La codificación de los equipos en una (100) de La planta donde se realizan las operaciones.

FIGURA 2. Diagrama de flujo de símbolos de equipos

[email protected] Página 23

, unidades de aire, generadores de vapor, torres

tableteadoras aglomeradores, extrusores.

iníciales de los nombres de los a de flujo. Por ejemplo, para

expuestas para el diagrama de flujo de los equipos de un proceso de mezcla que emplea un silo de almacenamiento

130) con agitador (M-131). a muestra las corrientes de material que intervienen en cada equipo.

activado (F), el agua (D) y La mezcla (E).

Por La tanto, al hacer el seguimiento de las corrientes a flujos de materia en los equipos, se ente se carga el silo con el primer sólido

que se descarga sobre la banda transportadora que conduce el material al tanque, donde y así obtener el producto,

Otras informaciones que se presentan en el diagrama son: las cantidades de materiales eléctrica a 220 voltios en La banda

de los equipos en una sección de trabajo

de equipos


2.3. DIAGRAMAS DE FLUJO CON SIM En 1947 la American Society of Mechanical Engineers Ingenieros Mecánicos) publico en el folleto numero 101, cinco símbolos para diagramar las principales actividades de los procesos de manufactura (MuIlee, Porter 1991: 95):

Almacenamiento

Transporte

Cuando ocurren varias actividades al mismo tiempo se pueden combinar los símbolos anteriores así:

Además, estos símbolos son modificables si se desea resaltar algún aspecto de la actividad. Por ejemplo, cuando se realiza una 36):

Operación de mantenimiento para crear un registro a conjunto de informes


AGRAMAS DE FLUJO CON SIM BOLOS ESTANDARla American Society of Mechanical Engineers -ASME-

Ingenieros Mecánicos) publico en el folleto numero 101, cinco símbolos para diagramar las principales actividades de los procesos de manufactura (MuIlee, Porter 1991: 95):

Operación Inspección

demora

Cuando ocurren varias actividades al mismo tiempo se pueden combinar los símbolos anteriores

Además, estos símbolos son modificables si se desea resaltar algún aspecto de la actividad. Por ejemplo, cuando se realiza una operación en un proceso que maneja información (Niebell 1996:

Operación de mantenimiento para crear un

registro a conjunto de informes Operación de trámite para agregar

información a Un registro.


OLOS ESTANDAR IZADOS. (Asociación Americana de

Ingenieros Mecánicos) publico en el folleto numero 101, cinco símbolos para diagramar las principales actividades de los procesos de manufactura (MuIlee, Porter 1991: 95):

Inspección

Cuando ocurren varias actividades al mismo tiempo se pueden combinar los símbolos anteriores

Además, estos símbolos son modificables si se desea resaltar algún aspecto de la actividad. Por

operación en un proceso que maneja información (Niebell 1996:

Operación de trámite para agregar información a Un registro.


Con los símbolos mencionados, se construyen elementos que permitan interpretar, por ejemplo, como se está desarrollando el proceso industrial a cómo se espera La ejecución de las actividades de un proceso propuesto. 2.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE OPERACIONES Varios autores La han llamado procesos de la operación, gráfico de proceso, a diagrama se construye básicamente con dos símbo

Operación Además, se tienen en cuenta las siguientes indicaciones:• Cada símbolo se dibuja del tamaño de 1 cm (3/8 pulgada).• Los materiales se representan co• Las actividades se unen con líneas • La flecha a La línea horizontal que muestra el material mide 4 a 5 cm. Se escribe el nombre del material sobre ésta y debajo las características del mismo. Además se traza la flecha a la línea horizontal desde la izquierda hasta la derecha y se une con la línea vertical del procesamiento.• Las salidas de material cominformación quo está levantando incluir las salidas de materiales en el diagrama de operaciones, se dibujan de izquierda a dpartir de la línea vertical que sale del símbolo dmedida es similar a la de las entradas de materiales.• Se escribo a la izquierda del símbolo esección con una breve observación.• Las actividades se enumeran en formlos controles tienen su propia numeración consecutiva, y en el orden que se construyo el diagrama, desde el número uno.

FIGURA 3. Diagra


Con los símbolos mencionados, se construyen diferentes diagramas de flujo para recoger elementos que permitan interpretar, por ejemplo, como se está desarrollando el proceso industrial a cómo se espera La ejecución de las actividades de un proceso propuesto.

2.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE OPERACIONES

Varios autores La han llamado diagrama de operaciones de proceso, diagrama del proceso deráfico de proceso, a sencillamente diagrama de operaciones.

construye básicamente con dos símbolos:

Operación Inspección

Además, se tienen en cuenta las siguientes indicaciones: Cada símbolo se dibuja del tamaño de 1 cm (3/8 pulgada). Los materiales se representan con flechas horizontales a con líneas horizontales.Las actividades se unen con líneas verticales de 1 cm. La flecha a La línea horizontal que muestra el material mide 4 a 5 cm. Se escribe el nombre del

material sobre ésta y debajo las características del mismo. Además se traza la flecha a la línea horizontal recha y se une con la línea vertical del procesamiento.

Las salidas de material como productos, son opcionales en la diagramación. Esto depende de La evantando o estudiando el analista del método

cluir las salidas de materiales en el diagrama de operaciones, se dibujan de izquierda a da línea vertical que sale del símbolo de la actividad que produce esta salida de materia. Su

as entradas de materiales. a izquierda del símbolo el tiempo y a la derecha el nombre de

sección con una breve observación. as actividades se enumeran en forma secuencial e independiente, es dec

opia numeración consecutiva, y en el orden que se construyo el diagrama,

FIGURA 3. Diagrama de flujo de operaciones para procesos conver


diferentes diagramas de flujo para recoger elementos que permitan interpretar, por ejemplo, como se está desarrollando el proceso industrial a cómo se espera La ejecución de las actividades de un proceso propuesto.

diagrama de operaciones de proceso, diagrama del proceso del diagrama de operaciones. Este

neas horizontales.

La flecha a La línea horizontal que muestra el material mide 4 a 5 cm. Se escribe el nombre del material sobre ésta y debajo las características del mismo. Además se traza la flecha a la línea horizontal

recha y se une con la línea vertical del procesamiento. a diagramación. Esto depende de La

estudiando el analista del método del proceso industrial. Al cluir las salidas de materiales en el diagrama de operaciones, se dibujan de izquierda a derecha a

produce esta salida de materia. Su

a derecha el nombre de la actividad a de la

a secuencial e independiente, es decir, Las operaciones y opia numeración consecutiva, y en el orden que se construyo el diagrama,

es para procesos convergentes


Los procesos en los que entran varias materias primas para fabricar un producto, se denominan procesos de flujo convergente . Para este tipo de procesos industriales, se inicia el diagrama desde la derecha y se extiende hacia la izquierda. Cada subproceso a línea de procesamiento de nuevos materiales, se adiciona a la línea principal después de separarla 2 ó 3 cm. Los materiales no procesados se diagraman de izquierda a derecha con flecha o línea horizontal que llega hasta la línea vertical que une los símbolos, y se dibuja antes de la operación o el control donde se trabaja este material. Además se puede emplear gamas de colores para cada subproceso. La línea principal de la derecha del diagrama se dibuja negra y se van aclarando los colores de las otras líneas, pasando por azul, roja, verde y amarillo. En el caso de necesitar más colores, se emplean las gamas de los colores mencionados hasta terminar con el color más claro. Estos colores se continúan mostrando en los otros diagramas de flujo con los símbolos ASME, para resaltar que es el mismo proceso, pero desde diferentes representaciones graficas. Lo anterior se verifica en La figura 3. • Procesos en los que salen diversos materiales, se denominan pro cesos de flujo divergente . Para esta clase de proceso industrial, se diagrama desde la izquierda y se corre hacia la derecha como se muestra en La figura 4. Se mantienen Las medidas mencionadas anteriormente.

Figura 4. Diagrama de flujo de Operaciones para procesos divergentes.

FIGURA 5. Diagrama de flujo de operaciones para procesos directos.

• Los procesos que tienen igual número de entradas y salidas como una secuencia lineal de actividades, se clasifican como procesos de flujo directo . Para este grupo de procesos, el diagrama de operaciones se traza en el centra de La hoja del formato, con las medidas citadas arriba, como lo muestra la figura 5.

Cuando se cruzan las líneas,

se hace una oreja a la línea del material: Al iniciar el procesamiento de un material con un tamaño determinado que después se modifica, se

enuncia el nuevo tamaño entre dos líneas así:


• EL diagrama de operaciones se hace en una sola presentación vertical. No so cortan las líneas del proceso, pues no hay conectores para este tipo de diagrama. Además, a las Líneas del proceso no se les cambia la dirección por hoja de presentación.

FIGURA 6. Formato y ejemp • La figura 6, es un ejemplo de como debe ser la presentación de Los procesos que se ilustran con eldiagrama de flujo de operaciones (Ballesteros 1998: 124). Es importante resaltar que la presentación formal de los diagramas de flujo hace que éstos se conviertan en documentos valiosos para las


EL diagrama de operaciones se hace en una sola presentación vertical. No so cortan las líneas

del proceso, pues no hay conectores para este tipo de diagrama. Además, a las Líneas del proceso no se les cambia la dirección por falta de espacio; si esto ocurre, es mejor cambiar el tamaño de la

FIGURA 6. Formato y ejemplo de diagrama de flujo de

La figura 6, es un ejemplo de como debe ser la presentación de Los procesos que se ilustran con eldiagrama de flujo de operaciones (Ballesteros 1998: 124). Es importante resaltar que la presentación formal de los diagramas de flujo hace que éstos se conviertan en documentos valiosos para las


EL diagrama de operaciones se hace en una sola presentación vertical. No so cortan las líneas del proceso, pues no hay conectores para este tipo de diagrama. Además, a las Líneas del proceso

falta de espacio; si esto ocurre, es mejor cambiar el tamaño de la

operaciones

La figura 6, es un ejemplo de como debe ser la presentación de Los procesos que se ilustran con el diagrama de flujo de operaciones (Ballesteros 1998: 124). Es importante resaltar que la presentación formal de los diagramas de flujo hace que éstos se conviertan en documentos valiosos para las


empresas. Por lo tanto, se diagrama sobre formatos que contienen como mínimo un rotulo de identificación. Además se adiciona, para el diagrama de operaciones, un resumen de las actividades que integran el proceso industrial que se representa. 2.3.2. DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO En este diagrama se emplean todos los símbolos para representar las siguientes actividades: almacenamientos, operaciones, controles, transportes y demoras en un proceso industrial. A La vez, se aumenta la información que previamente se había conocido en el diagrama de flujo de operaciones. Con el diagrama de flujo de proceso se logra una nueva variación, pues se puede hacer seguimiento a los materiales que participan en el proceso o a las personas que ejecutan la producción, de esta forma, se obtienen dos diagramas más. El diagrama de flujo de proceso se conoce también como: Diagrama de flujo, Diagrama de proceso, Diagrama de proceso con símbolos preparados, Diagrama de análisis del proceso a Cursograma analítico. El formato para recoger la información, y así obtener el diagrama, consta do Las siguientes partes: • un encabezamiento, donde se rotula para identificar las características del diagrama, y en el cual también se consigna un resumen de las actividades del proceso industrial • En el cuerpo de la hoja se trazan columnas para cada símbolo que se marcan y se unen según la actividad del método que se realiza a que se propone en la planta de producción. También se aprovecha este diagrama para registrar los análisis de cada actividad los cuales se adicionan en nuevas columnas por el analista del proceso (Mullee 1991: 99). • Además, en el cuerpo, se deja una columna de notas u observaciones donde el diagramador colocará detalles sobre la ejecución de las actividades del proceso. • Para el diagrama de flujo de proceso no es obligatorio presentar los símbolos de la medida de 1 cm. • Para los procesos de flujo convergente se levanta la información por cada material procesado en diferentes formatos del diagrama de proceso, y se emplea el mismo color del diagrama de operaciones para unir los símbolos. • Los símbolos se enumeran cada uno independiente de los otros, y se conserva esta numeración para el diagrama de flujo de recorrido. Al final, la información del diagrama de flujo de proceso corresponde a un método de producción actual (o propuesto), del seguimiento de hombre a de material, en un tiempo total empleado, para una distancia recorrida en la planta y para una cantidad de producto definido en la producción, como se observa en La figura 7. En La figura 8, se muestra otro ejemplo de diagrama de flujo de proceso, donde se ilustra la información sobre el procedimiento que sigue en la atención de pacientes que llegan a urgencias del Hospital Universitario el objetivo fue de colaborar con las propuestas de optimización de los procesos de servicios del Hospital.


Figura 7. Formato y ejemplo de diagrama de flujo de proceso.


Figura 8. Diagrama de flujo de proceso de atención de pacientes en un hospital.

2.3.3. DIAGRAMA DE FLUJO DE RECORRIDO Conocido también coma Diagrama de circulación a en forma simplificada Diagrama de recorrido . Este diagrama consisto en mostrar la distribución de las actividades del diagrama de flujo de proceso sobre un plano de vista superior a escala de las instalaciones de la planta de producción. Es decir, que en el plano se muestran paredes, ventanas, puertas, aéreas con sus respectivas acotaciones, equipos y muebles que ocupen espacio en la planta. En la presentación final del diagrama de recorrido, se adiciona la escala del plano en el rotulado.


Además se coloca el resumen dexplicados en Los numerales 2.3.1 y 2.3.2. El recorrido presenta los símbolos de 1 cm y la numeración de los mismos, que corresponden a los presentados en el diagrama de flujo de proceso. Cada símbolo se dibuja sobre el lugar donde se realiza dicha actividad (OIT 1992: 103).* Cuando la actividad se realiza en diferentes partes del área de trabajo, el símbolo se presenta en el centro de gravedad. En los procesos de flujo convergente que presentan varios subprocesos a líneas de procesamiento de diferentes materiales, se pueden trazar los recorridos en el diagrama con los colores empleados en el diagrama de operaciones y así mostrar donde se desarro

FIGURA 9. Ejemplo d En La figura 9, el ejemplo del diagraproducción de un objeto plástico, dprimer ensamble. Además, estlo tanto, el resumen de los dos diagramas es 2.4. DIAGRAMAS DE FLUJO CON SIMIBOLOS DESARROLLADOS POR ANSI La American National Standards Institute Nacional) es La asociación norttravés de los diagramas, procesos questa razón, los diagramas de


resumen de las actividades del proceso, como rales 2.3.1 y 2.3.2.

El recorrido presenta los símbolos de 1 cm y la numeración de los mismos, que corresponden a los sentados en el diagrama de flujo de proceso. Cada símbolo se dibuja sobre el lugar donde se

realiza dicha actividad (OIT 1992: 103).* Cuando la actividad se realiza en diferentes partes del área de trabajo, el símbolo se presenta en el centro de gravedad.

En los procesos de flujo convergente que presentan varios subprocesos a líneas de procesamiento de diferentes materiales, se pueden trazar los recorridos en el diagrama con los colores empleados en el diagrama de operaciones y así mostrar donde se desarrollan las actividades.

FIGURA 9. Ejemplo de diagrama de flujo de reco

emplo del diagrama de recorrido actual de los materialun objeto plástico, desde el almacenamiento del polím

. Además, este recorrido corresponde al proceso del diagrama dos dos diagramas es el mismo.

2.4. DIAGRAMAS DE FLUJO CON SIMIBOLOS DESARROLLADOS POR ANSIAmerican National Standards Institute —ANSI- (Instituto American

s La asociación norteamericana que desarrollo diferentes símbolos para mostrar a as, procesos que manejan bastante información (Harrison 19

flujo que se diseñan con los símbolos propu


se hace en Los diagramas

El recorrido presenta los símbolos de 1 cm y la numeración de los mismos, que corresponden a los sentados en el diagrama de flujo de proceso. Cada símbolo se dibuja sobre el lugar donde se

realiza dicha actividad (OIT 1992: 103).* Cuando la actividad se realiza en diferentes partes del área de

En los procesos de flujo convergente que presentan varios subprocesos a líneas de procesamiento de diferentes materiales, se pueden trazar los recorridos en el diagrama con los colores empleados en el

llan las actividades.

orrido

os materiales del proceso de l polímero y del colorante hasta el

l diagrama de la figura 7. Por

2.4. DIAGRAMAS DE FLUJO CON SIMIBOLOS DESARROLLADOS POR ANSI (Instituto Americano de Estandarización

rentes símbolos para mostrar a manejan bastante información (Harrison 1996: 111). Por

os símbolos propuestos por ANSI, logran


ilustrar claramente tanto los procesos de servicios que ofrece una empresa a sus clientes como los procesos que realiza el cliente para recibir los servicios. Además, se puede diagramar los procesos administrativos de La empresa donde hay intercambio de información entre personas.

CUADRO 10. Símbolos desarrollados por ANSI


En el cuadro 10, explican los símbolos para construir los diagramas de procesamiento de datos a de información , como también son conocidos. Con los símbolos mostrados en el cuadra 10, se construyen los siguientes diagramas (Harrison 1996: 112-23): • Diagrama de flujo decisional a diagrama decisional. • Diagrama de flujo funcional o diagrama funcional. • Diagrama funcional con línea de tiempo. • Diagrama de flujo geográfico. 2.4.1. DIAGRAMA DE FLUJO DECISIONAL

FIGURA 10. Diagrama de flujo desicional del proceso de ingreso de pacientes a un hospital


Este diagrama se conoce también como Diagrama de flujo estándar. Se grafica con los símbolos de todas las actividades que integran el proceso industrial, en una presentación vertical. Su nombre resalta las actividades de decisiones en el flujo del procesamiento. A la vez, se muestra como varia el proceso si se siguen los diferentes caminos que determinan las decisiones. En la presentación final de todos los diagramas, se añade un rótulo que los identifica para conocer como mínimo quién lo diseño, en qué fecha, quien lo aprobó y el proceso que representa. En La figura 10 se presenta una parte del diagrama de flujo decisional del proceso de ingresa de pacientes al Hospital Universitario. (Ver La nota aclaratoria para La figura 8). 2.4.2. DIAGRAMA DE FLUJO FUNCJONAL Y DLAGRAMA FUNCI ONAL CON LINEA DE TIEMPO Este diagrama consisto en un formato de columnas en las que se puede representar o consignar la siguiente información: lugares, dependencias secciones, funciones, cargos a personas. Definidos los nombres de las columnas, se antepone una columna libre para mostrar tanto el inicio y el final del proceso, como los conectores necesarios que evitan muchas cruces de líneas en el diagrama. Posteriormente se traslada el diagrama decisional a las columnas del formato para así establecer donde o con quiénes se desarrolla cada actividad del proceso. En esto punto de levantamiento de información, se obtiene el Diagrama de flujo funcional . Su nombre se debe a que en los procesos administrativos, se resaltan más las funciones de las personas que participan en dichas actividades. Finalizado este diagrama, se puede continuar con dos columnas más de tiempo. Una se titula Tiempo de actividad y La otra Tiempo de ciclo . EL tiempo de cada actividad corresponde a su duración en la ejecución de la misma, y el tiempo de ciclo es la sumatoria del tiempo que comenzó a transcurrir después de terminarse la actividad anterior hasta comenzar la siguiente, más el tiempo de duración de ésta. Al adicionar las columnas de tiempo al diagrama de flujo funcional, se logra una nueva presentación que se conoce como el Diagrama funcional con línea de tiempo . Este último diagrama, permite hacer un rápido cálculo de La eficiencia del proceso, así:

La figura 11 corresponde al diagrama de flujo funcional y al diagrama funcional con línea de tiempo del proceso de servicio de ingreso de pacientes al Hospital Universitario que se muestra en La figura 10. Para la parte del proceso que se presenta en La figura 11, su eficiencia se calcula de la siguiente forma:

Es decir, que hasta esta parte del proceso, por cada 100 minutos que se emplean, se aprovechan 98 minutos en las actividades del proceso y 2 minutos se pierden en otras actividades diferentes del flujo normal que se sigue en el ingresa de pacientes al Hospital. Hay que aclarar que esta eficiencia considera las demoras como parte del proceso, pero si se descuentan del tiempo de actividad, la eficiencia seria:


Por consiguiente, hasta este momento, se tiene que por cada 100 minutos, solamente 32 minutos son efectivos en actividades que permiten avanzar en el proceso, y que 68 minutos se emplean en demoras y otras actividades. Estos cálculos ayudan al análisis de mejoramiento de los procesos industriales.

Figura 11. Diagrama funcional con línea de tiempo del proceso de ingreso de pacientes al hospital.


2.4.3. DIAGRAMA DE FLUJO GEOGRAFICO El principio de este diagrama es el mismo del diagrama de flujo de recorrido, que se explica en el numeral 2.3.3. Se diagrama con los símbolos del diagrama de flujo decisional en un plano a escala del lugar donde ocurre el proceso, y se traza el recorrido seguido con las actividades. Se enumeran los símbolos con los mismos números que se escriben en el diagrama de flujo decisional. En la figura 12 se representa el recorrido del paciente que realiza el proceso de La figura 10.

FIGURA 12. Diagrama de flujo geográfico del proceso de ingreso de pacientes al hospital.

En conclusión, la información que aporta cada diagrama, permite realizar análisis de cómo se trabaja en Los procesos industriales. Dichos análisis se complementan con Las herramientas que ofrece la Ingeniería de Métodos para así lograr propuestas óptimas y eficientes en las empresas. BIBLIOGRAFIA. MANUAL DE PROCESOS INDUSTRIALES, Lena Prieto Contreras, Editorial Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá, facultad de Ingeniería. http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2.html

01 procesos industriales 01 2013

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