Procesos. "Proceso es el conjunto de actividades relacionadas y ordenadas con las que se consigue un objetivo determinado"

Transcripción

1 Procesos Proceso: Recibe el nombre de proceso el conjunto de actividades u operaciones industriales que tienden a modificar las propiedades de las materias primas, con el fin de obtener productos que sirvan para cubrir las necesidades de la sociedad. Concepto de proceso en la Ingeniería Industrial "Proceso es el conjunto de actividades relacionadas y ordenadas con las que se consigue un objetivo determinado" En la ingeniería industrial el concepto de proceso adquiere gran importancia, debido la práctica en esta carrera, requiere: Planear, integrar, organizar, dirigir y controlar Estas actividades permiten a los Ingenieros Industriales lograr sus objetivos en el ejercicio de su profesión. El ingeniero industrial debe considerar a los procesos de producción como una herramienta para: El diseño y definición de planes, programas y proyectos El diseño, integración, organización, dirección y control de sistemas La optimización del trabajo La evaluación de resultados Establecimiento de normas de calidad El aumento y control de la eficiencia Etc. Tipos de Procesos: Los procesos pueden ser desarrollados en sistemas Cerrados o en sistemas abiertos Cuál es la diferencia entre ellos? Un sistema cerrado es aquel en el cual no se produce un intercambio de masa entre el sistema y los alrededores. Los procesos que en ellos se desarrollan son denominados procesos sin flujos. Un sistema cerrado es aquel en el cual no se produce un intercambio de masa entre el sistema y los alrededores. Los procesos que en ellos se desarrollan son denominados procesos sin flujos. Ing. Karla Dávila Página 1

2 Un sistema abierto es aquel en que se transfiere masa entre el sistema y los alrededores durante la operación. Los procesos que en ellos se desarrollan son denominados procesos con flujos. Intermitente? Es aquel en el cual los materiales son alimentados, procesados y extraídos del sistema, seguido esto de una carga de materiales. Un sistema de este tipo puede ser llevado en un sistema cerrado o abierto. Operaciones discontinuas: Se entiende como operación discontinua aquella en que se carga la materia prima en el aparato, y después de realizarse la transformación requerida se descargan los productos obtenidos. Esta operación llamada también por carga o intermitentes tiene una serie de etapas como las siguientes: 1. Carga del aparato con las materias primas. 2. Preparación de las condiciones para la transformación. 3. Transformación requerida. 4. Descarga de los productos. 5. Limpieza del aparato. Las operaciones en discontinuo se desarrollan en estado no estacionario, pues sus propiedades intensivas varían con el tiempo. Continuo? Se caracteriza porque todos los materiales son suministrados al mismo ininterrumpidamente durante toda la operación. La masa alimentada o extraída del proceso es referida por unidad de tiempo por tal razón se denomina flujo, según esto todo proceso continuo se desarrolla en un sistema abierto. Las operaciones continuas son aquellas en las que las etapas de carga, transformación y descarga son realizadas simultáneamente. La limpieza del aparato se realiza cada cierto tiempo, dependiendo de la naturaleza de la transformación y de las materias primas a tratar. Las operaciones en continuas se desarrollan en estado estacionario, de modo que las variables intensivas que características de la operación pueden variar en cada punto del sistema, pero las que se dan en cada punto no varían con el tiempo. En algunos casos es difícil operar en continuo, operando entonces de manera semicontinua. La operación en continuo presenta ventajas y desventajas, entre las ventajas podemos citar: Ing. Karla Dávila Página 2

3 1. Se elimina las etapas de carga y descarga. 2. Permiten automatizar la operación, reduciendo la mano de obra. 3. La composición de los productos es mas uniforme. 4. Presentan un mejor aprovechamiento térmico. Desventajas de operación en continuo: 1. Las materias primas deben poseer una composición uniforme para evitar las fluctuaciones de la operación. 2. La puesta en marcha de la operación suele ser costosa, por lo que deben evitarse las paradas. 3. Las fluctuaciones en la demanda del producto lleva consigo en que deba de disponerse de cantidades considerables de materias primas y productos en el almacén. 4. Debido a la automatización de la operación el equipo es más costoso y delicado. Cuando se eligen el tipo de operación deberían tenerse en cuenta inconvenientes de cada una de ellas, sin embargo, cuando se requieran producciones, bajas, se trabajará discontinuamente y en caso que quieran tenerse producciones elevadas resulta más rentable operar en continuo. Con respecto al tiempo? Estacionario: Es caracterizado porque el valor que toman cada una de las diferentes propiedades en cualquier punto del sistema se mantiene constante con respecto al tiempo. Lo contrario a lo anterior se define como no estacionario. Ing. Karla Dávila Página 3

4 Procesos Intermitente Continuo Sistema Cerrado Sistema Abierto Sistema Abierto Flujo Variable de las corrientes de entrada y salida Flujo Constante de las corrientes de entrada y salida Estado estacionario Masa Entrada = masa de salida Estado No estacionario Masa Entrada = masa de salida Diagramas Diagramas de procesos. Tipos de diagramas En todo tipo de ingeniería se requiere de planos que especifiquen tamaños, formas, conexiones y corrientes. Estos planos sirven para calcular, construir o cotizar equipos o procesos. Estos planos reciben el nombre de diagramas de flujos cuando representan la secuencia u operaciones que se llevan a cabo para fabricar cierto producto. En los diagramas de flujo se dibujan los equipos mayores de un proceso y las corrientes que entran y salen de estos equipos. A veces los equipos se representan por rectángulos sobre los que se indica el nombre del equipo que simbolizan. Estos diagramas se conocen como diagramas de bloques. Los símbolos o representaciones del equipo real no son universales, pero guardan cierta similitud de un libro a otro de una compañía de diseño a otra. 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. Ing. Karla Dávila Página 4

5 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. Material disponible en el blog sobre este tópico. Concepto de manufactura Se pueden dar dos definiciones: 1. Manufactura. "Obra hecha a mano o con el auxilio de máquina.// 2. Lugar donde se fabrica" (diccionario de la lengua española de la real academia de la lengua) 2. Manufactura. Conjunto de actividades organizadas y programadas para la transformación de materiales, objetos o servicios en artículos o servicios útiles para la sociedad. Manufactura y el ingeniero industrial Manufactura El ingeniero industrial 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 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 Ing. Karla Dávila Página 5

6 Procesos que cambian las superficies Procesos para el ensamblado de materiales Procesos para cambiar las propiedades físicas Con desprendimiento de viruta Por pulido Por recubrimiento Uniones permanentes Uniones temporales Temple de piezas Temple superficial Procesos de manufactura en Madera. Para que estos procesos sean de utilidad para los ingenieros industriales se deben considerar los siguientes temas: 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 económico Costos Aceptables Competitivos Rentabilidad Calidad Ganancias superiores a las que proporciona el banco Sólo la necesaria (no inversiones que no sean necesarias) Criterios de la producción con fines de la efectividad Proyecto Materiales Procesos de manufactura Diseños funcionales que permitan la manufactura calculada y controlada. Selección de los materiales adecuados y económicamente aceptables. Factor humano Motivación Trato Facilidad Capacitación Sistemas para la transformación de los materiales con la calidad adecuada, considerando las necesidades del cliente, de manera eficiente y económica. Ing. Karla Dávila Página 6

7 Seguridad Proceso administrativo Planeación Integración Organización Dirección Control Operaciones Unitarias. Clasificación. Operaciones Unitarias En la clase anterior, analizamos distintos tipos de diagramas y observamos en estos que algunas etapas del proceso se repiten en ellos. Cada una de estas etapas se denomina Operación Básica o Unitaria. Y son comunes a un gran número de procesos industriales. Las operaciones individuales tienen técnicas comunes y se basan en los mismos procesos científicos, esto hace que el estudio de estas operaciones se unifique y el tratamiento de todos los procesos resulte ser mas sencillo. Dentro de las operaciones unitarias pueden distinguirse varios tipos dependiendo de la naturaleza de la transformación llevada a cabo, así cabe distinguir etapas físicas, bioquímicas y químicas. 1. Etapa Física: molienda, tamizado, mezcla, fluidización, sedimentación, flotación, filtración, rectificación, absorción, extracción, adsorción, Intercambio de calor, secado, etc. Operaciones Unitarias de transferencia de materia: Estas operaciones están controladas por la difusión de un componente en el seno de una mezcla. Entre estas tenemos. 1. Destilación: Separación de dos o más componentes aprovechando la diferencias de presiones. 2. Absorción: de un componente de una mezcla gaseosa de un liquido. Según la solubilidad del gas en el liquido. Puede ser con o sin reacción química. El proceso contrario es la desorción. (Treybal, sa) 3. Extracción: Se basa en la disolución de una mezcla (liquida o solida) en un disolvente selectivo. Puede ser Líquido Líquido ò solido - líquido. Esta última también se le denomina, lavado, lixiviación, etc. Ing. Karla Dávila Página 7

8 4. Adsorción: También denominada Sorción. Consiste en la eliminación de uno o más componentes de un fluido (líquido o gas) por retención en la superficie de un solido. 5. Intercambio Iónico: Sustitución de uno o varios iones de una disolución por otros del agente intercambiador. Operaciones Unitarias de Transferencia de Calor: Estas operaciones están controladas por los gradientes de temperaturas. Dependiendo del mecanismo con el que se transfiera el calor, Conducción, Convección Y radiación. Operaciones Unitarias de Transferencia Simultánea de Materia Calor: En estas operaciones existe a la vez un gradiente de concentración y de temperatura. Humidificación Y Deshumidificación: Tienen tres finalidades: Humidificación y Deshumidificación de un gas y enfriamiento de líquidos Cristalización: Formación de partículas solidas cristalinas en el seno de una fase homogénea liquida. Deshidratación: Eliminación de un liquido contenido en el seno de un sólido. La aplicación de calor hace pasar el líquido contenido en el solido, a la fase vapor. La liofilización se basa en eliminar el líquido que se encuentra en la fase solida, por sublimación a estado vapor. Existen una serie de operaciones que no se incluyen en esta clasificación, por no basarse en ninguno de los fenómenos de transporte citados anteriormente. Dentro de este grupo se incluyen: la Trituración, Molienda, Tamizado y Mezclado de sólidos y pastas, etc. Bibliografía Alberto Ibarrz Ribas, G. V. (2005). Operaciones Unitarias en la Ingenieria de Alimentos. Madrid: Plaza Edicion Madrid. Bardenas, A. V. (sa). Problemas de Balance de materia y Energia en la Industria Alimentaria. Mexico: LIMUSA. McCabe, W. L. (2001). Operaciones Unitarias en Ingenieria Quimica. Mexico: Mc Graw Hill. Treybal, R. E. (sa). Operaciones de Transferencia de Masa. Mexico: Mc Graw Hill. Ing. Karla Dávila Página 8