DISEO CONCEPTUAL DE PROCESOS

Diseo de procesos qumicos y bioqumicos

Mara Eugenia Caldern

DISEOCOMO PROCESO

CREAR, EVALUAR Y DECIDIR SOBRE DIFERENTES ALTERNATIVAS Creatividad anlisis sistemtico sistmico

Evaluacin

Optimizacin Iterativa entre fases

Anlisis

Simulacin Comparacin en relacin con

lo esperado del proceso

Sntesis

Definicin de alternativas Reduccin de alternativas bajo criterios (heursticas)

Formulacin del problema

Las especificaciones tcnicas del producto son la base para el diseo de proceso. La aplicacin de tcnicas de optimizacin desde las primeras fases del proceso es compleja. Base para la definicin del problema. En las primeras etapas se acude a tcnicas heursticas para reducir las alternativas (sntesis anlisis) La optimizacin se aplica en las ltimas fases (maximizar, minimizar)

ESTRUCTURA EL PROCESO MP, INSUMOS PRODUCTO REQUERIDO

DISEOCOMO PROCESO CREAR, EVALUAR Y DECIDIR SOBRE DIFERENTES ALTERNATIVAS

Creatividad anlisis sistemtico sistmico

Etapas de la metodologa de Cooper Stage-Gate.

Fuente: Traducido de SEIDER, Warren D., et al. Product and process design principles.

Tomado de PROPUESTA METODOLGICA DE DISEO DE PRODUCTOS CON BASE EN PRINCIPIOS ACTIVOS NATURALES Y SUS PROCESOS EN LA INDUSTRIA FARMACUTICA VETERINARIA. Mara anglica Parra. Trabajo de Grado para Optar al ttulo de Magister en Ingeniera Industrial.. 2010.

METODOLOGA PARA EL DESARROLLO DEL PRODUCTO

Desarrollo del

producto

Concepto Factibilidad Desarrollo Produccin Lanzamiento

A partir de Seider, W. 2009

Concepto Generacin de ideas Visitas a clientes Identificacin de valor para el cliente Voz del cliente atributos (QFD) Segmentacin Concepto Anlisis de cadena de valor

Proceso de sntesis, preliminar Factibilidad Validacin concepto Medidas de desempeo Muestras de producto

Proceso de sntesis (algortmico) Desarrollo:

Opciones de produccin Pruebas de planta piloto Diseo detallado

Introduccin del producto: Construccin de la planta, puesta en marca, marketing preparacin..

Produccin:

Optimizacin diseo

PROCESO

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EL PROCESO DE DISEO DE PRODUCTO PROCESO (ACTIVIDADES)

EL PROCESO DE DISEO DE PRODUCTO PROCESO RESULTADOS POR ETAPA

Desarrollo del

producto

A partir de Seider, W. 2009

Concepto Concepto de producto Evaluacin de oportunidad

Resultado del proceso de sntesis

Factibilidad Desempeo del producto Prototipo Validacin oportunidad

Caso Base del proceso (Diagramas) Desarrollo: Diseo final producto

Pruebas planta piloto Opciones de produccin Diseo detallado del proceso

Introduccin del producto: Corrida del proceso Pruebas lanzamiento.

PROCESO Produccin:

Ampliacin proceso Cadena abastecimiento Aseguramiento calidad Costos

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FASES DEL DISEO DEL PROCESOS

CONCEPTUAL

BSICO

DE DETALLE

Establecimiento de la secuencia de operaciones necesarias para la obtencin de un producto. Implica la seleccin de operaciones y procesos unitarios. Aproximacin a la seleccin de equipos y variables de proceso. Es definitivo para las fases posteriores de diseo. Definicin de variables del proceso Seleccin de equipos Especificacin y dimensionamiento de equipos de proceso y auxiliares Especificacin de tuberas y accesorios

Distribucin en planta Diseo mecnico Diseo civil Diseo de acometida elctrica

Diseo de planta

FASES DEL DISEO DE PROCESOS

CONCEPTUAL

BSICO

DE DETALLE

Seleccin de operaciones y procesos unitarios y su secuencia. Seleccin preliminar de equipos y variables de proceso.

Definicin de variables del proceso Seleccin , especificacin y dimensionamiento de equipos de proceso y auxiliares Especificacin de tuberas y accesorios

Distribucin en planta

Diseo mecnico Diseo civil Diseo de acometida elctrica Diseo de planta

Diagrama entrada salida Diagrama de bloques Diagrama de flujo de proceso Documentos de diseo

Sntesis

EN EL DISEO CONCEPTUAL.. HEURSTICAS

Las heursticas se sustentan en conocimiento profundo del producto y sus caractersticas, de los procesos y alternativas y en la experiencia del diseador.

Son una alternativa rpida y de menor costo para generacin inicial de alternativas viables (preliminares) de flujo de proceso.

Se requiere de acceso a informacin, documentacin, sistematizacin y anlisis de datos e informacin.

Se perfeccionan con tcnicas ms robustas en la medida en que se avanza en el proceso de diseo.

ALGUNAS METODOLOGAS APLICABLES

Enfoque jerrquico: descompone al problema

en una serie de subproblemas Decidir la estructura de reaccin. Adoptar la estructura de entrada-salida del proceso.

Adoptar la estructura de ciclos del proceso (corrientes de reciclo).

Adoptar la estructura general del sistema de separacin.

Disear la estructura que permita la integracin energtica a los efectos de minimizar el consumo.

Se aplica iterativa entre fases de diseo

Metodologa del modelo de la cebolla

(subsistemas) Definicin de la reaccin qumica (corazn de la cebolla)

Diseo de la red de reactores y las especificaciones de productos

Diseo del subsistema de separacin (y reciclos).

Sntesis de la red de intercambio energtico o de intercambiadores de calor.

La capa final involucra el diseo del sistema de control.

Se aplica iterativa entre fases de diseo

DISEO CONCEPTUAL DE PROCESO Crear, evaluar y decidir sobre diferentes alternativas

Creatividad anlisis sistemtico sistmico

Subsistema de Reaccin

Subsistema de Separacin

Subsistema de Intercambio Energtico

Subsistema de control Tratamiento, auxiliares

Evaluacin y seleccin de: 1. Camino de reaccin 2. Diagrama entrada salida 3. Reactores 4. Estrategias de

alimentacin y operacin reactor

5. Flujos, reciclos, purgas

CONOCIMIENTO DEL PRODUCTO

Qumica del producto, estructura.

Propiedades qumicas, toxicidad, inflamabilidad, reactividad, corrosividad, entre otras.

Propiedades fsicas y trmicas, densidad, solubilidad, presiones de vapor, peso molecular, punto de ebullicin, congelacin, calores latente, capacidad calorfica, entre otros

Manejo y manipulacin

Condiciones de almacenamiento. Requisitos tcnicos

Normatividad sobre uso, manejo, comercializacin.

entre otros.

Base de datos para el problema

CAMINOS DE REACCIN, INFORMACIN DE BASE

Alternativas de ruta qumica para la obtencin del producto

Reaccin qumica

Productos y subproductos

Etapas Ecuaciones qumicas Cintica Equilibrio Energa de reaccin Condiciones de operacin

Propiedades fsicas, trmicas, qumicas, toxicidad Alternativas de uso de subproductos Precios Normatividad, manejo

Materias primas

Propiedades fsicas, trmicas, qumicas, toxicidad Precios, disponibilidad Normatividad, manejo

CONSULTA INFORMACIN, SISTEMATIZACIN.

SRI Desing Reports (consorcio de compaas) Informacin no pblica.

Enciclopedias, manuales, libros de referencia.

Literatura, reportes de investigacin recientes.

Index.

Patentes. www.uspto.gov/patft

Centros de desarrollo e innovacin. Centros de investigacin.

Mtodos de diseo

Etapa en el proceso de diseo Mtodo pertinente para esta etapa

Clarificacin de objetivos

rbol de objetivos.

Finalidad: Clarificar los objetivos de diseo y los subobjetivos, as como las relaciones

entre ellos.

Establecimiento de funciones

Anlisis de funciones.

Finalidad: Establecer las funciones requeridas y los lmites del sistema de un nuevo

diseo.

Fijacin de requerimientos

Especificacin del rendimiento.

Finalidad: Hacer una especificacin exacta del rendimiento requerido en una solucin

de diseo.

Determinacin de caractersticas

Despliegue de la funcin de calidad.

Finalidad: Fijar las metas a alcanzar de las caractersticas de ingeniera de un producto,

de manera que satisfagan los requerimientos del cliente.

Generacin de alternativas

Diagrama morfolgico.

Finalidad: Generar la gama completa de soluciones alternativas de diseo de un

producto y por lo tanto, ampliar la bsqueda de nuevas soluciones potenciales.

Evaluacin de alternativas

Objetivos ponderados.

Finalidad: Comparar los valores de utilidad de las propuestas alternativas de diseo, con

base en la comparacin del rendimiento contra los objetivos diferencialmente

ponderados.

Mejora de detalles

Ingeniera de valor.

Finalidad: Aumentar o mantener el valor de un producto para su comprador, reduciendo

al mismo tiempo el costo para su productor.

Fuente: CROSS, Nigel. Mtodos de diseo. Tomado de PROPUESTA METODOLGICA DE DISEO DE PRODUCTOS CON BASE EN PRINCIPIOS ACTIVOS NATURALES Y SUS PROCESOS EN LA INDUSTRIA FARMACUTICA VETERINARIA. Mara

anglica Parra. Trabajo de Grado para Optar al ttulo de Magister en Ingeniera Industrial.. 2010.

MTODOS DE DISEO DE PRODUCTOS