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CAPÍTULO 5:
INGENIERÍA DEL DISEÑO
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
101
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 103
2. METODOLOGÍA DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA ........................... 104
3. IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS FUNCIONALES Y ACTIVIDADES 105
4. TABLA RELACIONAL DE ACTIVIDADES ................................................. 106
5. JUSTIFICIACIÓN DE ACTIVIDADES .......................................................... 107
6. DIAGRAMA RELACIONAL DE ACTIVIDADES ........................................ 115
7. DIAGRAMA RELACIONAL DE SUPERFICIES .......................................... 117
8. OBTENCIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA................................... 119
8.1. Distribución ideal ......................................................................................... 119
8.2. Distribución final ......................................................................................... 119
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
102
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 5. 1. Tabla relacional ......................................................................................... 106
Figura 5.2. Norma de espacio de R. Muther ................................................................. 107
Figura 5.3. Zona de recepción ...................................................................................... 109
Figura 5. 4. Almacén de productos ............................................................................... 109
Figura 5.5. Laboratorio ................................................................................................. 110
Figura 5. 6. Área de fermentación ................................................................................ 111
Figura 5. 7. Área de mezclado y envasado ................................................................... 112
Figura 5. 8. Almacén del producto terminado .............................................................. 113
Figura 5. 9. Área de servicio......................................................................................... 114
Figura 5. 10. Almacén de vacío .................................................................................... 114
Figura 5. 11. Relación "A" ........................................................................................... 115
Figura 5. 12. Relación "E" ............................................................................................ 115
Figura 5. 13. Relación “I” ............................................................................................. 116
Figura 5. 14. Diagrama Relacional de Actividades ...................................................... 116
Figura 5. 15. Diagrama Relacional de Superficies ....................................................... 118
Figura 5. 16. Distribución de los departamentos .......................................................... 119
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 5.1. Relaciones entre los distintos departamentos .............................................. 106
Tabla 5.2. Criterios seleccionados ................................................................................ 106
Tabla 5.3. Leyenda de Relaciones ................................................................................ 117
Tabla 5. 4. Leyenda de departamentos ......................................................................... 117
Tabla 5. 5. Leyenda de Relaciones ............................................................................... 118
Tabla 5. 6. Leyenda de departamentos ......................................................................... 118
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
103
1. INTRODUCCIÓN
La distribución en planta es la ordenación de las áreas de trabajo y los equipos de una
industria con el fin de obtener una distribución que permita favorecer el trabajo, disminuir
costes y posibilitar futuras modificaciones. Para ello se tendrán en cuenta varios factores,
como pueden ser:
• La integración adecuada de los diferentes elementos: maquinaria, personal, actividades
auxiliares y materiales en el conjunto.
• La distancia recorrida por materiales y personal ha de ser mínima.
• La circulación del material debe ser ordenada, evitando posibles cruces.
• Utilización efectiva de todo el espacio.
• La seguridad y satisfacción de los trabajadores.
• La flexibilidad de la industria.
Para la obtención del diseño de la planta se realizan una serie de etapas que definirán la
dimensión, disposición y relación de las diferentes áreas.
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
104
2. METODOLOGÍA DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA
La metodología seguida para determinar la distribución en planta más favorable para la
industria es la S.L.P. (Sistematic Layout Planning), es decir, Planificación Racional de la
Distribución en Planta. Se trata de una forma organizada de enfocar los proyectos de
planificación del espacio. La metodología en cuestión fija un cuadro operacional de fases,
una serie de procedimientos y un conjunto de normas de manera que permite identificar,
valorar y visualizar todos los elementos que intervienen en la preparación de la
distribución en planta.
Consecuentemente se requiere un cuadro organizado que permita visualizar las distintas
relaciones existentes entre los diferentes departamentos o secciones de la industria. Este
cuadro de denomina Tabla Relacional de Actividades.
Una vez establecido el cuadro se procede a diseñar el Diagrama Relacional de
Actividades y el Diagrama Relacional de Superficies, que muestran de una manera gráfica
las relaciones estipuladas en la Tabla Relacional, a la vez que propone la distribución en
planta esquemática más favorable para los diferentes departamentos.
A continuación, y en base al Diagrama Relacional seleccionado, se sustituye dicho
esquema por las superficies a escala de cada departamento, creando una distribución en
planta a escala de la industria. Dicho esquema se puede manipular para obtener el Layout
final.
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
105
3. IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS FUNCIONALES Y ACTIVIDADES
Se describen las actividades del proceso productivo, desde el momento de recepción de
la materia prima hasta la expedición del producto terminado. Estas actividades se agrupan
en distintas áreas:
1) Área de recepción
Recepción de los ingredientes
Control de la recepción en la caseta de control
2) Almacén de productos
Almacenamiento de los ingredientes a granel
Ordenación por zonas para cada ingrediente
3) Laboratorio, control de calidad y cámara frigorífica
Almacenamiento de productos biológicos inactivados
Análisis, mediciones y control
4) Área de fermentación
Biorreactores
Centrífugas
Atomizador
5) Área de mezclado y envasado
Mezcla de los ingredientes en el mezclador
Pesaje y control de las cantidades en balanzas digitales
Silo de almacenamiento y Tolva de Descarga
Equipo de envasado y paletizado
6) Almacén de llenado
Pales de producto acabado en espera a su expedición
7) Área servicios
Oficina de administración
Vestuarios
Aseos
Hall
8) Almacén de vacío
Almacenamientos de material de envasado
Material de limpieza
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
106
4. TABLA RELACIONAL DE ACTIVIDADES
Se trata de un cuadro en el que se relacionan las diferentes actividades que tienen lugar
en la industria extractora. La tabla relacional establece las relaciones de proximidad o
alejamiento entre las actividades y permite integrar las áreas de servicio complementarias,
como los aseos y oficinas, donde no existe flujo de productos.
En la Tabla 5.1 se puede observar la nomenclatura utilizada como referencia para
identificar las relaciones entre los departamentos y, en la Tabla 5.2, se muestran los
criterios observados para establecer las relaciones entre los mismos.
Tabla 5.1. Relaciones entre los distintos departamentos
RELACIÓN DEFINICIÓN
A Absolutamente necesario
E Especialmente importante
I Importante
O Proximidad ordinaria
U Sin importancia
X No deseable Fuente: Elaboración propia a partir de MARCO GUTIÉRREZ, J.L. 2000: “Asignatura
proyectos.Diapositivas”
Tabla 5.2. Criterios seleccionados
CÓDIGO CRITERIOS
1 Flujo de materiales
2 Inspección y control
3 Personal común
4 Contacto necesario
5 Conveniencia Fuente: Elaboración propia
A continuación, en la Figura 5.1, se establece la Tabla Relacional.
Figura 5. 1. Tabla relacional
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
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5. JUSTIFICIACIÓN DE ACTIVIDADES
La metodología llevada a cabo para la justificación de superficies de los departamentos
se basa en el cálculo de la superficie mínima necesaria que ocupa cada máquina, siguiendo
la norma de espacio de Richard Muther. Con esta norma se tienen en cuenta el espacio
necesario para los operarios alrededor de la maquinaria.
En el caso de que la máquina tenga uno o más perfiles que requieran el acceso de dichos
operarios, se dejará una holgura de 0,60 m para su accesibilidad. En el caso de que uno o
varios perfiles de dicha máquina no requieran acceso por parte de los trabajadores, se
dejara una holgura de 0,45 m que garantizará un pasillo mínimo de 0,90 cm de amplitud.
A la hora de aplicar esta norma, son cuatro los parámetros que deben tenerse en cuenta:
1. Superficie básica (Sbasica): Largo (m) x Ancho (m) de la máquina.
2. Superficie con holgura (Sholgura): (Largo + holgura) x (Ancho + holgura)
En la Figura 5.2 se puede observar una representación de la superficie básica y con
holgura de una maquinaria genérica. En ella se muestra la superficie básica (AxL) y la
superficie con holgura ((A+0.45+0.6) x (L+0.45+0.45)).
Fuente: MARCO GUTIÉRREZ, J.L. 2000: “Asignatura proyectos. Diapositivas”
3. Coeficiente de mayoración (𝛼): Tiene en cuenta el movimiento de otros elementos
como carretillas, elevadoras; además de necesidades especiales de vías de acceso, pasillos
y servicios. El coeficiente de mayoración toma valores comprendidos entre 1,3 y 1,8,
dependiendo de si se trata de situaciones corrientes o si por el contrario la manutención y
el tránsito son de cierta importancia.
4. Superficie total de la máquina (Stotal): Se define como el producto de Sholguray 𝛼.
Seguidamente se van a justificar las superficies mínimas para cada departamento, pero
hay que tener en cuenta que todas las superficies mostradas son de naturaleza flexible y
pueden producirse cambios de forma y tamaño para que la superficie final de la nave sea
coherente
Figura 5.2. Norma de espacio de R. Muther
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
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1) Área de recepción
En esta zona se recibirá y se descargará la materia prima encargada. Su acceso será fácil
para la entrada y salida de la industria. Igualmente será el área donde se recoga los
subproductos que se generen por las empresas contratadas. También contará con un
parking para 10 vehículos ligeros y tendrá la capacidad suficiente para permitir la entrada
y maniobra de los vehículos pesados.
- Caseta de control
Dimensiones: Largo x Ancho: 5,11 x 3,11 m
Holgura:
Longitud = 5,11 + 0,60 + 0,60 = 6,31 m
Anchura = 3,11 + 0,60 + 0,60 = 4,31 m
Superficie con holgura = 6,31 x 4,31 m = 27,19 m2
La dimensión del parking de vehículos ligeros es la siguiente:
10 x (5,40 x 2,50) = 135 m2
Según la bibliografía “Arte de proyectar en Arquitectura” E. Neufert las dimensiones de
los vehículos pesados son de 2,5 x 9 m y su radio de giro de maniobra es de 12 m. En las
condiciones más desfavorables podrían llegar a coincidir hasta 5 camiones a la vez, por
lo que, considerando que un camión está maniobrando y el resto esperando, se obtienen
las siguientes necesidades de espacio:
Π x 122 = 452,4 m2
5 x (2,5 x 9 m) = 112,5 m2
Teniendo en cuanto los datos obtenidos, considerando un coeficiente de mayoración de
1,8 y realizando el diseño de la zona, se diseña una superficie de 2016m2. En la
Figura 5.3 se puede observar una vista de la zona de recepción.
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
109
Fuente: Elaboración propia
2) Almacén de productos
En este departamento se dispondrá de varias zonas organizadas para separar los diferentes
productos. Éstos se colocarán en las estanterías disponibles según vayan llegando.
El área estimada para este departamento es de 191.76 m2, según indica la figura 5.4.
Fuente: Elaboración propia
3) Laboratorio, control de calidad y cámara frigorífica
Figura 5.3. Zona de recepción
Figura 5. 4. Almacén de productos
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
110
Las dimensiones del laboratorio son 55.8 m2. En la figura 5.5 Se puede observar el diseño
del departamento, el cual distribuye mesas, armarios donde guardar material, un
frigorífico con congeladores, fregaderos,y la cámara frigorífica donde se guardarán las
pruebas y los productos microbiológicos.
Fuente: Elaboración propia
4) Área de fermentación
En esta área se lleva a cabo la producción y el crecimiento de las bacterias probióticas
también su centrifugación, lavado y microencapsulación.
- Biorreactores
Biorreactores A y B
Dimensiones: Largo x Ancho: 1,55 x 1,55 m
Holgura:
Longitud = 1,55 + 0,45 + 0,45 = 2,45 m
Anchura = 1,55 + 0,60 + 0,60 = 2,75 m
Superficie con holgura = 2,45 x 2,75 m = 6,73 m2
Biorreactor C
Dimensiones: Largo x Ancho: 2,40 x 2,40 m
Holgura:
Longitud = 2,40 + 0,45 + 0,45 =3,30 m
Anchura = 2,40 + 0,60 + 0,60 = 3,60 m
Superficie con holgura = 3,30 x 3,60 m = 11,88 m2
Biorreactor D
Dimensiones: Largo x Ancho: 2,20 x 2,20 m
Holgura:
Longitud = 2,20 + 0,45 + 0,45 = 3,10 m
Anchura = 2,20 + 0,60 + 0,60 = 3,40 m
Superficie con holgura = 3,10 x 3,40 m =10,54 m2
Figura 5.5. Laboratorio
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
111
Total Sholgura = (6,73 x 2) + 11,88 + 10,54 = 35,88m2
- Centrífugas
Dimensiones: Largo x Ancho: 0,80 x 0,80 m
Holgura:
Longitud = 0,80 + 0,45 + 0,45 = 1,70 m
Anchura = 0,80 + 0,60 + 0,45 = 1,85 m
Superficie con holgura = 1,70 x 1,85 m = 3,14 m2
Total Sholgura = (3,14 x 3) = 9,42 m2
- Atomizador
Dimensiones: Largo x Ancho: 4,40 x 2,00 m
Holgura:
Longitud = 4,40 + 0,60 + 0,45 = 5,45 m
Anchura = 2,00 + 0,60 + 0,60 = 3,20 m
Superficie con holgura = 5,45 x 3,20 m = 17,45 m2
Según los datos, la superficie necesaria es de 56,47 m2. La movilidad en esta área es de
1,6. Las medidas finales del departamento serán de 159,92 m2.
Fuente: Elaboración propia
5) Área de mezclado y envasado
- Balanzas
Dimensiones: Largo x Ancho: 0,50 x 0,60 m
Holgura:
Longitud = 0,50 + 0,45 + 0,45 = 1,40 m
Figura 5. 6. Área de fermentación
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
112
Anchura = 0,60 + 0,45 + 0,60 = 1,65 m
Superficie con holgura = 1,40 x 1,65 m = 2,31 m2
Se usan 3 balanzas, por lo tanto; Total Sholgura = 2,31 x 3 = 6.93 m2
- Mezclador
Dimensiones: Largo x Ancho: 3,68 x 1,39 m
Holgura:
Longitud = 3,68 + 0,45 + 0,45 = 4,58 m
Anchura = 1,39 + 0,45 + 0,60 = 2,44 m
Superficie con holgura = 4,58 x 2,44 m = 11,18 m2
- Silo
Dimensiones: Largo x Ancho: 4,40 x 2,00 m
Holgura:
Longitud = 4,40 + 0,60 + 0,45 = 5,45 m
Anchura = 2,00 + 0,60 + 0,60 = 3,20 m
Superficie con holgura = 5,45 x 3,20 m = 17,45 m2
- Envasadora
Dimensiones: Largo x Ancho: 3,33 x 1,20 m
Holgura:
Longitud = 3,33 + 0,60 + 0,60 = 4,53 m
Anchura = 1,20 + 0,60 + 0,45 = 2,25 m
Superficie con holgura = 4,53 x 2,25 m = 10,20 m2
La superficie total necesaria es de 45,75 m2. En este departamento el coeficiente de
movilidad es de 1.6y se diseña una superficie de 159.96 m2.
Figura 5. 7. Área de mezclado y envasado
Fuente: Elaboración propia
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
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6) Almacén de lleno
En este departamento se almacenan los productos una vez paletizados y preparados para
su distribución. Por ello se diseña una superficie de 200 m2 disponible para ordenar los
productos por lotes y poder diferenciar un orden de salida.
Figura 5. 8. Almacén del producto terminado
Fuente: Elaboración propia
7) Área servicios
Para realizar la distribución y el dimensionamiento de este apartado se han tenido en
cuenta las recomendaciones de la bibliografía “Arte de proyectar en Arquitectura” e.
Neufert. Se consideran los siguientes departamentos:
- Vestuarios:
Los vestuarios van totalmente equipados con zona de duchas, taquillas, bancos y
lavamanos. Las dimensiones de los vestuarios masculino y femenino se calculan para un
aforo de 6 personas. La suma total de superficie ocupada por elementos en cada uno de
los vestuarios es de 13 m2.
Para hallar la superficie final y la disposición final del departamento se tienen en cuenta
algunas recomendaciones de distancias como:
- Anchura mínima de un pasillo: 1,10 m.
- Puerta con un espacio de entrada de 0.88 m.
Con estas condiciones se obtiene un vestuario con una dimensión de: 40,92 m2
- Aseos:
Se dispone de dos aseos masculino y femenino conectados mediante el mismo pasillo de
acceso. En la Figura 5.9Se muestra el Layout de los mismos. La superficie final obtenida
es de 39,12 m2
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
114
- Hall:
Se dispone de un hall (Figura 5.9)de entrada de unos 84,49 m2.
- Despacho:
El despacho estará equipado con mobiliario y material de oficina: mesas, sillas, etc. El
área estimada es de unos 50,89 m2. En la figura 5.9se puede observar la disposición de os
elementos del despacho.
Fuente: Elaboración propia
8) Almacén de vacío
En este departamento se habilitara una zona de estanterías donde se almacenarán todos
los materiales necesarios para el proceso industrial.
Fuente: Elaboración propia
Figura 5. 9. Área de servicio
Figura 5. 10. Almacén de vacío
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
115
6. DIAGRAMA RELACIONAL DE ACTIVIDADES
A continuación se procede a diseñar el Diagrama Relacional de Actividades a partirde la
“Tabla relacional”, que se muestra en la Figura 5.1 del documento en cuestión.
a) Se comienza determinando los departamentos relacionados mediante la
relación“A”, que se representa con cuatro líneas rojas. Este proceso se determina
en laFigura 5.11.
Fuente: Elaboración propia
b) Se procede a dibujar aquellos departamentos relacionados de una manera
especialmente importante (E), mediante tres trazos de color magenta. Este proceso
se muestra en la Figura 5.12
Fuente: Elaboración propia
c) Posteriormente se sitúan en el esquema el resto de las relaciones “I” QUE
EXISTEN ENTRE LOS departamentos, representada mediante dos trazos de
color verde. El resultado se refleja en la Figura 5.13.
Figura 5. 11. Relación "A"
Figura 5. 12. Relación "E"
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
116
Fuente: Elaboración propia
d) Finalmente se añaden las relaciones Ordinarias (O), obteniendo el Diagrama
Relacional de Actividades que se muestra en la Figura 5.14.
Fuente: Elaboración propia
Figura 5. 13. Relación “I”
Figura 5. 14. Diagrama Relacional de Actividades
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
117
Tabla 5.3. Leyenda de Relaciones
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5. 4. Leyenda de departamentos
Fuente: Elaboración propia
7. DIAGRAMA RELACIONAL DE SUPERFICIES
Una vez justificado el Diagrama Relacional de Actividades (Punto 6 del documento), se
realiza el dibujo del Diagrama Relacional de Superficies (DRS). En él se muestran las
relaciones entre los distintos departamentos, pero esta vez utilizando las plantillas de los
departamentos calculadas en el Punto 5 del documento. Este diagrama sirve como paso
previo para obtener el boceto ideal de la distribución en planta.
A continuación, en la Figura 5.15, se observa una muestra del “Diagrama Relacional de
Superficies”.
Código Relación de proximidad Trazos
A Absolutamente necesario
E Especialmente importante
I Importante
O Ordinario
U Sin importancia *
X No deseable *
Número Departamento
1 Área de Recepción
2 Almacén de Ingredientes
3 Laboratorio, ocntrolde calidad y cámara frigorífica
4 Área de Fermentación
5 Área de mezclado y envasado
6 Almacén de lleno
7 Área de servicios
8 Almacén de vacío
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
118
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5. 5. Leyenda de Relaciones
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5. 6. Leyenda de departamentos
Fuente: Elaboración propia
Código Relación de proximidad Trazos
A Absolutamente necesario
E Especialmente importante
I Importante
O Ordinario
U Sin importancia *
X No deseable *
Número Departamento
1 Área de Recepción
2 Almacén de Ingredientes
3 Laboratorio, ocntrolde calidad y cámara frigorífica
4 Área de Fermentación
5 Área de mezclado y envasado
6 Almacén de lleno
7 Área de servicios
8 Almacén de vacío
Figura 5. 15. Diagrama Relacional de Superficies
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
119
8. OBTENCIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA
El Diagrama Relacional de Superficies cumple las condiciones impuestas en la Tabla
Relacional por lo tanto se puede proceder a diseñar los planos de la industria.
8.1. Distribución ideal
Teniendo el Diagrama Relacional de Superficies se diseña el “Boceto inicial
Distribución en Planta” o “Boceto Ideal” siguiendo estos pasos:
- Eliminar los trazos que representan las relaciones entre los departamentos
- Mantener la orientación de todas las áreas
- Proceder a la unión de todos los departamentos, manteniendo su posición relativa
- Representar mediante flechas el diagrama de flujo del proceso a través de los
departamentos
El resultado se observa en la Figura 5.16,que corresponde a la distribución ideal de
los departamentos.
Fuente: Elaboración propia
8.2. Distribución final
La distribución ideal es difícil de edificar, por ello se realizan modificaciones para que la
distribución sea más viable.
En primer lugar los departamentos de fermentación y mezclado se van acercar lo máximo
posible para concentrar la zona de maquinaria y así tratar de que la materia prima recorra
la menor distancia posible en su proceso.
Igualmente la zona de servicios se situará entre los dos almacenes principales; el de
ingredientes y el lleno para controlar mejor las entradas y salidas y unificar una sola zona.
1 2 3
4
5
6
7
8
Figura 5. 16. Distribución de los departamentos
Capítulo 5: Ingeniería del diseño
120
En esta zona también se situarán los servicios en la zona más interior para permitir un
mejor acceso al personal de la industria desde sus puestos de trabajo.
En general las superficies aumentan para facilitar la comunicación entre los diferentes
departamentos.
El resultado se obtiene en la Figura 5.17, donde los departamentos modificados destacan
y el flujo de materia se representa mediante flechas. El área total de la planta es de 3233,08
m2.
Fuente: Elaboración propia
Figura 5.17. Distribución de los departamentos final