DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

ING. VITELIO ASENCIOS TARAZONA

DOCENTE CPIAI

UNIVERSIDAD NACIONAL INTERCULTURAL DE LA AMAZONIA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

CONTENIDO

• I UNIDAD : PROYECTO DE PLANTA AGROINDUSTRIAL

• II UNIDAD: DISEÑO DE PROCESOS• III UNIDAD: DISTRIBUCION DE PLANTAS • IV UNIDAD: DISEÑO DE SERVICIOS AUXILIARES

BASES PREVIAS:

• BALANCE DE MASA Y ENERGIA• OPERACIONES UNITARIAS• PROCESAMIENTO AGROINDUSTRIAL• DISEÑO DE INGENIERIA• EVALUACION DE INVERSION• OTRAS..

EVALUACION:

• SEGÚN REGLAMENTO:– 40% EXAMENES PARCIALES– 40% PRACTICAS CALIFICADAS, PROYECTO DE DPA – 20% PRACTICAS O ACTIVIDADES ENCARGADAS +

+ INFORME DE VISITAS

BIBLIOGRAFIA:• CASP V. ANA. Diseño de industrias agroalimentarias.• DIAZ B. et.al. Distribución en Planta• BARTHOLOMAI A. Fábrica de Alimentos• FOOD PLANT DESIGN. Lopez y Barbosa Canovas• MUTHER R. Distribución en Planta

LIBROS EN VERSION ELECTRONICA: DESIGN FOOD PLANTS(A PROPORCIONAR POR EL DOCENTE)

http://vitelioasencios.jimdo.com

DISEÑO DE PLANTA DE PROCESAMIENTO

ING. VITELIO ASENCIOS TARAZONA

DOCENTE CPIAI

UNIVERSIDAD NACIONAL INTERCULTURAL DE LA AMAZONIA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

• PRODUCCIÓN es la interacción de 3M (hoMbres, Máquinas, Materiales)

• DISEÑAR EN INGENIERÍA es obtener mejor combinación de los factores de producción 3M

• DISEÑAR EN INGENIERÍA –acto creativo- supone la búsqueda de soluciones innovadoras para satisfacer necesidades humanas mediante aplicación de conocimientos científicos y tecnológicos.

• GENERACIÓN DE ALTERNATIVAS implica el conocimiento de las condiciones del medio a transformar, tecnologías y recursos.

FUNCIÓN DE DISEÑO DE PLANTAS DE PROCESADO

DISEÑO DE PLANTAS

• Ordenamiento de todos los elementos productivos: MAQUINARIA, MATERIALES, RECURSOS HUMANOS y los factores de servicio: calidad, transporte, mantenimiento, etc.

• Mejorar seis aspectos: reducir inventarios, aumentar la productividad, disminuir costos, optimizar espacios, reducir tiempos de producción y tiempos ociosos.

Introd DP

GENERALIDADES PARA EL DISEÑO DE PLANTAS

GENERALIDADES PARA EL DISEÑO DE PLANTAS

PRIMER PASO… ¿…?

• ¿Qué es lo que se va a fabricar o producir?

• ¿Para qué va a servir la planta industrial? (respuesta en función del producto a fabricar).

• ¿Quién va a usar la planta industrial? (respuesta en función de los medios de producción de la planta).

FACTORES:

Estos factores se pueden descomponer una serie de requisitos:

INTERNOS: PROCESO INDUSTRIAL

EXTERNOS: ECONOMICOS

HUMANASAMBIENTALESESTETICAS….

Para responder se tiene una serie de:

GENERALIDADES PARA EL DISEÑO DE PLANTAS

Factores a tener en cuenta para realizar el diseño de una planta industrial

LA SOLUCION FINAL DEBE SER UNA PLANTA CON ESTAS CARACTERISTICAS

Generación de alternativas por factores /variables de proceso, tecnológicas, económicas, constructivos, normas ISO, de regulación, etc.

Caso:

Naves Indust.

CICLO DE DISEÑO GENERACIÓN DE SOLUCIO

NES ALTERNA

TIVAS

ANÁLISIS DE

SOLUCIONES

ALTERNATIVAS

SELECCIÓN DE

ALTERNATIVA MAS

ADECUADA

• La generación de soluciones alternativas implica el conocimiento de las condiciones a transformar, la tecnología existente y los recursos disponibles. Es necesario que cada solución alternativa se ajuste a la realidad y sea técnica, económica, social y medioambientalmente FACTIBLES.

• El análisis de soluciones alternativas conlleva la identificación, cuantificación y valoración de las ventajas e inconvenientes de cada una de ellas

• La selección de la alternativa mas adecuada implica la toma de decisión sobre alguna e ellas.

NIVELES DE DISEÑO

DISEÑO A NIVEL DE IDEA

DISEÑO PRELIMINAR

DISEÑO A NIVEL DE BOCETO

DISEÑO ANIVEL DE DETALLE a

DISEÑO ANIVEL DE DETALLE n

SIGNIFICA

MAS INFORMACION

MAS ESTUDIOS

MAS ANALISIS

MAS SINTESIS

MAS TIEMPO

MAS DINERO

PROYECTO DE INGENIERIA

DPA Bock

DISEÑO A NIVEL DE IDEA

• Determina los flujos básicos y la superficie de las principales áreas.

• Determina el espacio general y configuración de las principales áreas y las relaciones de proximidad, afinidad y flujo principal

• Se desarrollan varias alternativas de DP.

• Se incluyen los pasillos principales

DISTRIBUCION DE PLANTA A NIVEL DE BOCETO

ALTERNATIVAS DE DISTRIBUCION A

• Determinación de la localización especifica de cada equipo e instalación dentro de la planta, incluyendo sistemas auxiliares y servicios.

• Esta distribución a nivel de detalle debe hacerse utilizando herramientas CAD.

DISTRIBUCION DE PLANTA A NIVEL DE DETALLE

UBICACIÓN DE LOS EQUIPOS EN LA PLANTA DE PROCESAMIENTO.

DISEÑO P & I (tubería e instrumentación)

PROYECTO DE INGENIERIA

Ver 1

Ver 2

NIVEL DE DISEÑO - INCERTIDUMBRE

INCERTIDUMBRE

UMBRAL FINAL DE DISEÑO

DISEÑO A NIVEL DE IDEA

DISEÑO PRELIMINAR

DISEÑO A NIVEL DE BOCETO

DISEÑO A NIVEL DE DETALLE

NIVEL DE DISEÑO

MAS INFORMACION

MAS ESTUDIOS

MAS ANALISIS

MAS SINTESIS

MAS TIEMPO

MAS DINERO

LAS AGROINDUSTRIAS DEBEN ENFRENTARSE A:

• Fluctuaciones de las MATERIAS PRIMAS (estacionalidad de MP..)

• Las restricciones del carácter ´´vivo´´ de la MP y PT• Especificaciones de comercialización ( frio

industrial, atmósfera controlada, logísticas adecuadas……..)

• Complejidad creciente de procesos tecnológicos (transgénicos, nanotecnología……….)

• Condiciones higiénicas y sanitarias ( aplicación de BPM, POES, HACCP, CODEX, OSHAS ……)

• En el diseño de AI deben conjugar: diseño de proceso, manejo de materiales y de personas, distribución efectiva de instalaciones y eficiente operación de procesos con la restricción biológica que impone.

• Además de la disposición física es importante el proceso, el ingeniero debe ayudar a optimizar al empresario , sus instalaciones.

• Debe estar al tanto de las normas y reglamentaciones en vigor, para anticiparse a exigencias en materias de calidad, higiene, seguridad y medio ambiente.

• El Ing. en el diseño de las Agroindustrias debe aportar un valor añadido , NO centrado en el diseño constructivo si no en la optimización de la planta de proceso.

• Por tanto el DPA está enfocado en: desarrollo óptimo de la planta de proceso y la forma en que se distribuye o gestiona la planta.

PLANTAS DE PROCESO AGROINDUSTRIAL

INTRODUCCIÓN

• Las plantas de proceso agroindustrial tienen como finalidad técnica la de convertir materias primas perecederas en productos agroindustriales más estables.

• Para ello utilizan métodos seguros de procesamiento, transformación, conservación que aseguran su consumo.

Planta de Proceso

Agroindustrial

Sistema de proceso

Edificaciones

Sistemas Auxiliares

Secuencia de operaciones

unitarias (equipos)

Alojamientos adecuados

para procesar

Transporte, Suministros,

energía, vapor de agua…

SISTEMA DE PROCESOS

• Conjunto secuencial de operaciones unitarias aplicadas a la transformación de materias primas en productos.

• Esta constituido por 2 subconjuntos:– Carácter inmaterial: TECNOLOGIA DE PROCESOS

– Carácter material: INGENIERIA DE PROCESOS

DF azúcar

SISTEMA DE PROCESO

Carácter INMATERIALCorresponde a la Tecnología del Sistema de Proceso o simplemente la Tecnología de Proceso.• Saber como hacer?• Know – How• Uso de los equipos,

condiciones de operación y funcionamiento

SISTEMA DE PROCESO

Carácter MATERIALCorresponde a la Ingeniería del Sistema de proceso o simplemente la Ingeniería de Proceso.

• Soporte físico.• Equipamiento de la

planta.

SISTEMA DE PROCESO

Los sistemas del proceso son los que determinan, fundam. la calidad del producto, la mayor parte de inversión de la planta y el consumo y dimensión de los sistemas auxiliares. Es lo primero que se debe estudiar en DPA.

FLUJO DE PROCESOS (1): Conserva de Espárragos

PLANTA DE PROCESOS (1)

PLANTA DE PROCESOS (2)

SISTEMA AUXILIARES• Son aquellos que sirven al sistema de proceso y

hacen posible que éste funcione adecuadamente.• Se diseñan para satisfacer demandas

predeterminadas.• Tienen importante contribución en los costes de

producción, hasta un 40% del total, según tipo de proceso.

• Incluyen: Sistema de manejo de materiales, Sistema de manejo de energía, sistema de servicios y sistemas de control.

SISTEMA DE MANEJO DE MATERIALES

Incluyen:– Instalaciones de manejo de sólidos– Instalaciones de manejo de líquidos– Instalaciones de manejo de gases

Instalaciones de manejo de sólidos

• Pueden estar o no , en el sistema de procesoEjm.• Instalaciones de transporte mecánico:

Transportadores de banda, de tornillos sin fin, elevadores de cangilones, etc.

• Instalaciones de transporte neumático: transporte de granos, granos articulados, etc. --------- (impulsión)

• Instalaciones de transporte hidráulico: transporte de frutas : tomate, etc.

• Instalaciones de almacenamiento de sólidos: Silos.

Instalaciones de manejo de líquidos:

• En los que se incluyen por ejemplo:– Instalaciones de almacenamiento y suministro

de agua para proceso (potable), de servicios y generación de vapor (descalcificada)

– Instalaciones de tratamiento agua para generación vapor (descalcificada)

– Instalaciones de impulsión y almacenamiento de líquidos alimentarios (líquidos de gobierno, jarabes, p.e)

Instalaciones de manejo de gases:

• Se pueden citar, por ejm.– Instalaciones de generación y suministro aire

comprimido– Instalaciones de almacenamiento y de suministro

gases no combustibles (CO2 : Ind. Cerveza, N2: envasado de atmósfera inerte etc.)

– Instalaciones de tratamiento de AIRE para salas microbiológicamente controladas.

– Instalaciones de ventilación y renovación de aire de la planta de proceso

SISTEMA DE MANEJO DE ENERGIA

• Estos sistemas incluyen.– Instalaciones de vapor– Instalaciones de manejo de combustibles– Instalaciones de fluidos supercríticos– Instalaciones frigoríficas– Instalaciones de recuperación de energía– Instalaciones eléctricas

Instalaciones de vapor:• Incluyen:

– Instalaciones de generación de vapor (calderas)

– Instalaciones de distribución de vapor a proceso y retorno de condensados.

Instalaciones de manejo de combustibles:

• Incluyen aquí:• Generación, recepción, almacenamiento y

suministro de combustibles (sólidos, líquidos y gaseosos)

• Instalaciones de distribución de combustibles a proceso.

Instalaciones de fluidos térmicos:

• Comprenden:– Generación y distribución de fluidos térmicos

(agua enfriada, agua calentada, etc.)

– Generación y distribución de gases de combustión para proceso (GNP)

Instalaciones frigoríficos:

• Se refieren a:– Instalaciones de enfriamiento de aire– Instalaciones de enfriamiento de gases– Instalaciones de enfriamiento de líquidos– Instalaciones de enfriamiento de sólidos

Instalaciones recuperación de energía:

• Para economizar de gastos de funcionamiento, p.ejm.– Intercambiadores aire/aire

– Instalaciones de distribución y retorno de agua fría para el proceso (condensados)

Instalaciones eléctricas:

• Se refieren a:– Instalaciones de acometida (ingreso),

transformación y distribución de energía eléctrica– Instalaciones de suministro fuerza motriz y

alumbrado– Instalaciones de generación de fuerza para

emergencia

• Aseguran que el control de procesos funcionan en las condiciones deseadas

• Incluye:– Instalaciones de control automático de procesos

(PLC, SCADA, instrumentos de control)

SISTEMA DE CONTROL

Casos de aplicación

SISTEMA DE SERVICIOS

• Se pueden incluir aquí:– Instalaciones de tratamiento de aguas residuales– Sistemas de seguridad

• Alumbrado de seguridad• Seguridad contra robos • Contra incendios

– Agua a presión – Extintores de polvo y gas inerte– Alarma contra incendios– Salidas de emergencia

Es el alojamiento de los sistemas que hacen posible la función primordial en la AI (elaboración de productos agroindustriales). Su diseño debe realizarse teniendo en cuenta particularmente su funcionalidad como su alojamiento.

Estas deben proporcionar, un control sobre las condiciones ambientales que rodean al sistema de proceso y a los sistemas auxiliares (cumplir requisitos higiénicos según normas – DS 07-97 art 30).

EDIFICACIONES

DS 007

EDIFICACIONES

PLANTA INDUSTRIAL -1-.

CONJUNTO DE NAVES INDUSTRIALES

PLANTA INDUSTRIAL -3-.

DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES• El diseño de sistemas de proceso implica no solo la definición

del proceso a utilizar, de su tecnología y de su ingeniería , SINO que se debe incluir el diseño de las instalaciones (diseño de la distribución de elementos físicos cuya representación grafica es la Distribución en Planta).

• Una buena DP implica necesariamente un buen sistema de manejo de materiales y el flujo de personal.

• Por lo tanto un buen diseño de sistema de proceso implica una buena distribución de instalaciones físicas que optimice las interrelaciones entre personal de operación, flujo de materiales, flujo de información y métodos de fabricación eficientes, económicos y seguros.

DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALESLos objetivos del diseño de plantas de proceso son:

• Facilitar el proceso de fabricación• Minimizar el manejo de materiales• Optimizar el flujo de personal• Mantener la flexibilidad de la distribución y operación• Mantener un alto volumen de trabajo en proceso• Controlar la inversión en equipamiento• Uso económico de la planta industrial• Promover uso eficiente de energía• Proporcionar a los empleados de confort y seguridad en

el trabajo• MÁXIMO BENEFICIO para la empresa, derivado del

MINIMO COSTO DE PRODUCCIÓN conseguido.

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