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Capítulo VII

Cálculo de los Requerimientos de Áreas CAPITULO VII

CÁLCULOS DE LOS REQUERIMIENTOS DE ÁREAS Para disponer adecuadamente los elementos de produccion en la planta debemos analizar sus diferentes caracteristicas:así a partirde la información de máquinas, podemos evaluar las necesecidades básicas de espacio requerido para su ubicación. Existen varios métodos para la evaluación del espacio físico, aquí presentaremos el método de Guerchel que da una buena aproximación del área requerida. I.

CÁLCULO DE LAS SUPERFICIES DE DISTRIBUCIÓN Habiendo defino el número de máquinas y conociendo los requerimientos de personal, se definen las estaciones de trabajo y se determinan las áreas requeridas. Para ello se pueden utilizar diferentes métodos de evaluacion, a continuación presentamos el método Guerchet.

II.

Método Guerchet Por éste método se calcularán los espacios físicos que se requerirán para establecer la planta. Por lo tanto, hace necesario Identificar el número total de maquinaria y equipo llamados elementos estáticos y también el número total de operarios y el equipo de acarreo, llamados elementos móviles. Para cada elemento a distribuir, la superficie total necesaria se calcula como la suma de las tres superficies parciales: 𝑆𝑇 = 𝑆𝑆 + 𝑆𝑔 + 𝑆𝑒 Donde: ST= superficie total Ss= superficie estática Sg=superficie de gravitación Se=superficie de evolución 

Superficie estática (Ss) Corresponde al área de terreno que ocupan los muebles, máquinas y equipos. Esta área debe ser evaluada en la posición de uso de la máquina o equipo, esto quiere decir que debe incluir las bandejas de depósito, palancas, tableros, pedales, etc;necesarios para su funcionamiento. 𝑆𝑠 = 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 × 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

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Superficie de gravitación (Sg) Es la superficie utilizada por el obrero y por el material acoplado para las operaciones en curso alrededor de los puestos de trabajo. Esta superficie se obtiene, para cada elemento, multiplicando la superficie estática (Ss) por el número de lados a partir de los cuales el mueble o la máquina deben ser utilizados.

𝑆𝑔 = 𝑆𝑠 × 𝑁 Siendo : N = número de lados Ss = superficie estática 

Superficie de evolución (Se) Es la que se reserva entre los puestos de trabajo para los desplazamientos del personal equipo, de los medio de transporte y para la salida del producto terminado. Para su cálculo utiliza un factor “K” denominado coeficiente de evolución, que se representa una medida ponderada de relación entre las alturas de los elementos móviles y los elementos estáticos 𝑆𝑒 = (𝑆𝑠 + 𝑆𝑔) × 𝐾 Siendo K : ℎ𝐸𝑀 𝐾= 2 × ℎ𝐸𝐸 Donde: 𝑟

∑ 𝑆𝑠×𝑛×ℎ ℎ̅𝐸𝑀 = ∑𝑖=0 𝑡 𝑖=0 𝑆𝑠×𝑛

;r = variedad de elementos móviles

𝑡

∑ 𝑆𝑠×𝑛×ℎ ℎ̅𝐸𝐸 = ∑𝑖=0 𝑡 𝑆𝑠×𝑛

;t = variedad de elementos estáticos

𝑖=0

con: Ss = superficie estática de cada elemento h = altura del elemento movil o estático n = número de elementos moviles o estáticos de cada tipo

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Gráficamente se pueden describir estas áreas de la siguiente forma:

se toma las dimensiones mayores que incluyen el área ocupada por la máquina 𝑆𝑠 = 𝑎 × 𝑙

La superficie gravitacional depende del requerimiento de áreas de trabajo Sg : área sombreda (sólo se utiliza un lado, en éste caso)

Superficie requerida para el moviento alrededor de la maquina. La altura incluida no da una idea de volumen y visibilidad para el movimiento

Ilustración de las superficies parciales Para el cálculo de la superficie que se asigna a los inventario, bien sea en almacén o en puntos de espera, no se considera la superficie gravitacional, sino únicamente la superficie estática y de evolución. Normalmente, la superficie ocupada por las plazas o materiales acoplados junto a un puesto de trabajo para la operación en curso, no da lugar a una asignación complementario, ya que esta comprendida entre las superficies de gravitación y de evolución. Sinembargo, si ocupara una superficie mayor que la del área gravitacional, se debe calcular como en el caso anterior. Para el caso del cálculo de K se puede utilizar como área ocupada por el trabajador 0.5 m2 simplificando, el cálculo se podría evaluarse: St = nSs[1+N][1+K]

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Se han estimado algunos valores de K para diferentes tipos de industria, los cuales se citan a continuación: Gran industria, alimentacion, evacuación mediante grúa puente Trabajo en cadena con transportador mecánico Textil-hilado Textil-tejido Relojería, joyería Pequeña mecánica Industria mecánica

0.05-0.15 0.10-0.25 0.05-0.25 0.50-1.00 0.75-1.00 1.50-2.00 2.00-3.00

Fuente: Michel Rendell Reed

EJEMPLO 1 En una planta procesadora de hierbas aromáticas se requiere determinar el área más adecuada para el procesamiento de te filtrante. Se han tomado datos de las máquinas y el equipo de acarreo requerido, los cuales se presentan en el siguiente cuadro: Máquinas Secadora Molino Tamiz Balanza Mezcladora Envasadora Empacadora Faja transportadora Trabajadores

n 1 3 2 1 2 10 1 1 2 400

N 1 2 3 1 2 3 2 2

l 2 2 2,5 0,7 1,2 1,9 1,4 11,50

a 1,5 2,0 1,2 0,7 1,2 1,0 1,0 0,7

h 1,9 1,5 1,6 1,0 1,5 2,0 0,9 0,9

Dato:k=0,65

Solución Máquinas Secadora Molino Tamiz Balanza Mezcladora Envasadora Empacadora Faja transportadora Trabajadores

Ss 2,85 3,00 1,92 0,70 1,80 2,00 0,90 0,63 2 400

Sg 2,85 6,00 5,76 0,70 3,60 6,00 1,80 1,26

Se 3,71 5,85 4,99 0,91 3,51 5,20 1,76 1,23

St 9,41 44,55 25,34 2,31 17,82 132,00 4,46 3,12 239,00

Conclusión Por lo tanto, el área requerida será de 240 m2 Diseño de Plantas Industriales

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EJEMPLO 2 Una mediana empresa productora de bobinas y bolsas de polietileno y polipropileno, atiende pedidos a empresas para envolturas de sus productos, siendo muy exigentes en el acabado y en la impresión de sus bolsas. La empresa ha considerado convenientemente determinar si el área actual (600 m2) utilizada es suficiente para el desarrollo eficiente de sus actividades de producción, con esta finalidad se aplicara la técnica de Guerchet Elementos

n

N

l

a

h

Extrusora (poliet) 5 2 3,5 2,2 Extrusora (polipr) 52 3,5 2,2 6 Extrusora de mallas 1 2 3,5 2,2 Peletizadora 1 2 1,3 1,2 Impresora 4 2 6,5 1,2 Selladora 8 3 4,2 1,5 Cortadora 8 3 1,7 1,4 Cortadora de rollos 1 3 1,2 0,9 Molino 1 1 2 2 Balanza 2 3 0,7 0,5 Portar rodillos 14 2 1,5 1 Carro transportador 3 1 1,6 0,7 Mesa de trabajo 4 3 1,5 0,8 Trabajadores 15 Cuadro con las dimensiones de maquinaria y otros para el cálculo de superficies

4 7,7 5 1,7 3 1,4 1,7 1,5 2,5 1 2 0,6 1,2

Solución Elementos Extrusora (poliet) Extrusora (polipr) Extrusora de mallas Peletizadora Impresora Selladora Cortadora Cortadora de rollos Molino Balanza Portar rodillos Carro transportador Mesa de trabajo Trabajadores

Ss 7,7 15,4 7,7 1,56 7,8 6,3 2,38 1,08 4 0,35 1,5 1,12 1,2

Sg 15,4 4,85 15,4 3,12 15,6 18,9 7,14 3,24 4 1,05 3 0 3,6

Se 4,85 27,95 4,85 0,98 4,91 5,29 2 0,91 1,68 0,29 0,95 0,24 1,01

S 27,95 139,76 27,95 5,66 28,31 30,49 11,52 5,23 9,68 1,69 5,45 1,36 5,81

St 139,76 27,95 5,66 113,26 243,94 92,15 5,23 9,68 3,39 76,23 4,07 23,23 884,29

Conclusión De acuerdo con esta evaluación se concluye que el requerimiento de área será aproximadamente de 900 m2, por lo que el área actual es insuficiente. Diseño de Plantas Industriales

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PROBLEMAS PARA RESOLVER Problema 1 En el proceso de elaboración de colchones de espuma se requiere la determinación del área necesaria para la instalación de las siguientes maquinas: Dimensiones (metros) Máquina Espumadora Cortadora lateral Cortadora transversal Enfundadora Embolsadora Carritos

Largo

Ancho

15 10 4 2.5 4.5 2

2.5 2 2 1.5 2.5 1.2

N (lados) 1 1 2 2 1 1

N 1 1 1 1 1 2

Notas: 





Se mantiene gran cantidad de material en proceso por lo que se requiere un área de 48 m2 (6x8 m) para apilar en rumas los bloques de espuma que salen de la maquina espumadora, estas rumas llegan a tener una altura de 2.40 m. También se debe considerar un área para los colchones que salen de las maquinas cortadoras para ser enfundadas, requiriendo para ello un área de 48 m2 y con 2.40 m de altura. En la planta trabajan 7 trabajadores

Determine:  El área requerida  Las dimensiones del terreno más adecuado para la planta  La ubicación de máquinas en el plano

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SOLUCIÓN: 1) ST = Ss + Sg + Se Dónde: ST = Superficie total

Ss = Superficie estática

Sg = Superficie de gravitación Se = Superficie de evolución Ss = largo x ancho Sg = Ss x N Se = (Ss + Sg) x K

MAQUINA Espumadora

Ss 37.5

Sg 75

Se 5.625

St 118.125

Cortadora lateral

20

32

2.6

54.6

Cortadora transversal Enfundadora

8

12.8

1.04

21.84

3.75

5.625

0.46875

9.84375

Embolsadora

11.25

27

1.9125

40.1625

Carritos Operadores

2.4 7

2.64

0.252

5.292 249.86325

El área requerida será 250 m2, las demás respuestas ver en la tabla. 2) Las dimisiones más adecuadas del terreno de para la planta : 3) La ubicación de máquinas en el plano:

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PROBLEMA 2 Con los datos que a continuación se indican, determine el área total requerida para el departamento de producción. Producción A B C D E F

Demanda anual 300 000 255 000 805 000 120 000 135 000 215 000

Máquina Torno Taladro Cepillo Soldadura

Secuencia Torno, cepillo, soldadura Torno, cepillo, soldadura Torno, cepillo, soldadura Taladro, cepillo, soldadura Taladro, cepillo, soldadura Taladro, cepillo, soldadura

Dimensiones (m) Largo 2.2 1 1.6 1

Ancho 0.85 0.6 0.7 0.35

Altura 1.2 1.9 1 0.8

Nº de lados

Tiempo de operación por pieza (m)

4 2 3 2

0.294 1.08 1.074 0.18

2 montacargas (diámetro: 1.5 m; altura:2.5 m) 3 obreros manipuladores de material Área de almacenes = 90 m2 Horas de trabajo al año = 2 000

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SOLUCIÓN: 1) ST = Ss + Sg + Se Dónde: Asumimos que k=0.5m2se puede utilizar como área requería por el trabajador ST = Superficie total

Ss = Superficie estática

Sg = Superficie de gravitación Se = Superficie de evolución Ss = largo x ancho Sg = Ss x N Se = (Ss + Sg) x K MAQUINA Torno

Ss 1.87

Sg 7.48

Se 4.675

St 14.025

taladro

0.60

1.2

0.90

2.7

cepillo

1.12

3.36

2.24

6.72

soldadura

0.35

0.70

0.525

1.575

El área requerida 25.82 m2

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