Organización de Plantas Industriales

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Arroyo, M.; Torres, J.

INDICE Introducción 1. Conceptos de mercado y demanda 2. Capacidad de planta 2.1. Capacidad 2.2. Planificación de la capacidad 2.3. Productividad: indicadores 3. Criterios de localización de planta industrial 3.1. Factores de macro localización 3.2. Factores de micro localización 3.3. Evaluación de los factores de localización 3.3.1 Método de los factores ponderados 3.3.2 Método del punto de equilibrio 3.3.3 Método del centro de gravedad 3.3.4 Método del transporte 4. Tamaño de planta 4.1. Factores para determinar el tamaño de planta 4.1.1 Relación tamaño – mercado. 4.1.2 Relación tamaño-tecnología 4.1.3 Relación tamaño-punto de equilibrio 4.1.4 Relación tamaño-materia prima 4.1.5 Relación tamaño-financiamiento 4.1.6 Relación tamaño-inversión 5. Distribución en planta 5.1 Principios de la distribución en planta 5.2 Tipos de distribución en planta. 5.2.1 Distribución por posición fija. 5.2.2 Distribución por producto. 5.2.3 Distribución por proceso 5.2.4 Distribución por grupos de tecnología 5.3. Disposición de áreas 5.4 Disposición del recorrido y/o actividades 6. Elementos de servicio de las plantas industriales 6.1. Clasificación de los servicios 6.2. Factores de selección de un servicio 6.2.1 El factor costo 6.2.2 El factor eficiencia 6.3. Servicio de transporte y logística industrial 6.3.1 Características de los medios de transporte 6.3.2 Características de los materiales de transporte 6.4. Servicio de agua potable e industrial 6.4.1 Agua de lavado 6.4.2 Agua de refrigeración 6.4.3 Agua de proceso 6.4.4 Agua para calderos 6.4.5 Agua potable 6.5. Servicio de descarga de efluentes (sólidos-líquidos-gaseosos) 6.5.1 Efluentes líquidos 6.5.2 Residuos sólidos 6.5.3 Emisiones atmosféricas 6.6 Servicio antiincendios 6.6.1 Características de los incendios 6.6.2 Carga de incendio Bibliografía

Pág. 6 7 9 9 10 13 15 17 18 19 19 20 28 30 39 39 39 39 39 40 40 40 44 44 45 45 46 52 57 57 60 64 64 64 65 65 65 66 67 68 68 68 68 68 69 69 69 70 70 71 71 72

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Introducción

El diseño de plantas industriales es uno de los principales pilares de las industrias que permite integrar a los hombres junto a toda la maquinaria, materiales e instalaciones, en una unidad operativa eficiente y económica. La tecnología dinámica y cambiante hace que las técnicas de la distribución estén evolucionando constantemente, pero son los principios básicos e inalterables, que establecen la línea de inicio hacia la práctica más perfecta de la distribución de planta. El tema de diseño de plantas industriales se basa en principios que se traducen en la reducción de los costes de fabricación de modo que sea posible fabricar productos con mayor margen de beneficios, sobretodo en mercados de alta competencia. El conocimiento de plantas industriales a través de su configuración y el diseño de sus instalaciones permitirán diagnosticar situaciones y proponer mejoras mediante la investigación y el uso de técnicas cuantitativas específicas. Entonces, la ingeniería por medio del diseño de plantas industriales busca aprovechar las ventajas que pueden ofrecer las industrias para reducir los costes de manipulación, material en proceso, y optimizar la productividad de la mano de obra. El ingeniero ordena los espacios e instalaciones y a la vez va identificando y eliminado los cuellos de botellas en cadenas de producción, producción por lotes, por pedidos, producción celular, flexible, etc., ya sea en la fabricación, tratamiento, o montaje de los materiales para la obtención de un producto.

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1. CONCEPTOS BÁSICOS DE MERCADO Y DEMANDA Conocer los aspectos fundamentales del mercado es un factor importante en la determinación del tamaño de una planta. Teniendo en consideración que el mercado es el conjunto de compradores reales y potenciales de un producto, es necesario definir algunos términos relacionados: 

Mercado potencial: conjunto de consumidores interesados en una oferta definida de mercado.



Mercado disponible: conjunto de consumidores interesados y con acceso a una oferta de mercado particular.



Mercado disponible calificado: cuando el consumidor potencial debe reunir algún requisito.



Mercado meta: parte de mercado disponible que una empresa decide buscar.



Mercado penetrado: conjunto de consumidores que ya han comprado el producto.

El estudio de mercado que permite conocer la evolución de la demanda y la cuota de mercado de tal o cual producto según sea el interés de estudio, además de brindar información sobre otros detalles como comportamiento del consumidor, alternativas de consumo, estratificaciones, etc. Para interés del diseñador de plantas industriales, el estudio de mercado permite determinar la demanda de mercado. Ésta demanda de mercado no es más que el volumen total de consumo en un momento dado (demanda efectiva). Es importante el conocer la demanda histórica o pasada de un determinado producto, porque permite junto a la demanda real o actual estimar la demanda potencial y la demanda objetivo. La demanda insatisfecha potencial es la demanda de interés para determinar las dimensiones y viabilidad de un proyecto. La demanda objetivo es el porcentaje de la demanda insatisfecha potencial o futura. Veremos a continuación algunas aplicaciones que permiten determinar la demanda potencial de mercado de acuerdo a las restricciones y/o datos establecidos:

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Ejercicio 1. Determinar el balance demanda-oferta para los años 3, 4 y, 5 a partir de la siguiente información de mercado para los años 1 y 2:

Año 1

Demanda potencial (unid) 25.300

Oferta potencial (unid) 10.800

Tasa de Crecimiento de la demanda (%) Tasa de Crecimiento de la oferta (%) Días laborales % de demanda objetivo

2,5 1,3 260 20

Con los datos anteriores, se proyecta la demanda y la oferta para los próximos tres años. Luego se procede a determinar la demanda anual y diaria, además de la demanda objetivo:

Año

1 2 3 4 5

Demanda Potencial (unidades)

Oferta Potencial (unidades)

25.300 25.933 26.581 27.245 27.926

10.800 10.940 11.083 11.227 11.373

Balance Demanda - Oferta

Demanda Anual 14.500 14.992 15.498 16.019 16.554

Diario 56 58 60 62 64

Demanda Objetivo Anual 2.900 2.998 3.100 3.204 3.311

Diario 11 12 12 12 13

Lo ideal es que la capacidad de una planta industrial no sea mayor que la demanda actual y/o esperada del mercado y que la demanda objetivo sea superior al tamaño mínimo económico de la capacidad diseñada. El tamaño de planta no solo está condicionado a la demanda no satisfecha o por satisfacer, sino también por la comparación de costos de oportunidad sobre la inversión ociosa y de crecimiento futuro.

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CAPACIDAD DE PLANTA

Una planta productiva se diseña con el objetivo de satisfacer, teóricamente, una demanda de productos. En ese sentido, el tamaño de la planta industrial viene a estar determinado por la capacidad de producción de un número determinado de unidades en un periodo de tiempo definido y que son ofrecidos al mercado. 2.1.

Capacidad

La capacidad es el número de unidades que pueden producirse, almacenarse o recibirse en una instalación en un determinado periodo de tiempo. La capacidad establece el cumplimiento o no de una demanda dada, la inactividad de las plantas de producción, así como una gran parte de los costos fijos. En el presente texto se distinguen dos definiciones de capacidad de producción: 

Capacidad proyectada o diseñada (CP). Es el número máximo teórico de unidades que un sistema productivo es capaz de obtener durante un periodo de tiempo determinado (en condiciones ideales).



Capacidad efectiva o real (CE). Es el volumen de producción que se espera alcanzar teniendo en cuenta las condiciones particulares de la empresa.

La capacidad efectiva es menor que la capacidad proyectada porque se necesita tiempo para desempeñar tareas auxiliares y de apoyo como el mantenimiento preventivo y los ajustes necesarios. Por lo general, las empresas producen menos de la cantidad efectiva, lo que significa que el rendimiento del sistema es menor al 100%. Para medir el rendimiento de una planta, es necesario conocer los niveles de eficiencia y utilización de la planta: 

La utilización de la planta es el porcentaje obtenido del cociente entre la producción real alcanzada con la capacidad proyectada



La eficiencia de la planta, es el porcentaje obtenido entre la producción real alcanzada con la capacidad efectiva.

Cuando la tasa de utilización alcanza el valor de 1, se debe alertar sobre la posibilidad de aumentar la capacidad proyectada o rechazar algunos pedidos. En ese sentido se

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considera el colchón de capacidad que es la cantidad de capacidad que una fábrica mantiene como reserva para afrontar incrementos repentinos de la demanda. El colchón de capacidad viene determinado por la expresión:

Colchón de capacidad = 1 – tasa de utilización

Los valores de los colchones de capacidad varían según el tipo de industria, y son apropiados cuando la demanda varía o es incierta, respondiendo de manera alguna a problemas de ausentismo, vacaciones, y otros tipos de contingencias. A estos indicadores se suma la necesidad de conocer cuál es la producción real (o en todo caso, futura o esperada) de una instalación o proceso. Para ello, utilizamos la expresión: Producción real (o esperada) = Capacidad efectiva * eficiencia

La producción estimada de una planta se obtiene también de la expresión:

Producción estimada = Capacidad proyectada * utilización * eficiencia

2.2.

Planificación de la capacidad

La decisión sobre capacidad es una decisión estratégica, pues supone elevadas inversiones de capital, para lo cual es necesario integrar las decisiones sobre capacidad en la misión y estrategia de la organización. La decisión sobre cuánta capacidad y cuándo instalarla ha de planificarse cuidadosamente, para lo cual hay que tener en cuenta cuatro consideraciones especiales: 

Previsión de la demanda. Debe ser lo más exacta y fundamentada posible. La previsión y ciclo de vida debe estar suficientemente detallada para permitir una acertada decisión.

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

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Análisis de la capacidad del sector. El tema de costes, recursos humanos, calidad, tecnología y fiabilidad son aspectos que las empresas deben tener en cuenta, ya que serán factores determinante en las acciones a seguir respecto a su capacidad.



Análisis de la capacidad interna. Es necesario analizar la capacidad actual de la empresa y cotejarla con la demanda prevista y la situación del sector en donde se compite.



Evaluación de alternativas. El análisis interno y del sector (externo) conducen a la realización de cambios en la capacidad. El análisis táctico de la demanda permitirá determinar si la alteración en la demanda tiene un carácter coyuntural (a corto plazo) o estructural (a largo plazo). Es vital entonces que la empresas incorporen flexibilidad en las instalaciones y equipos en la planificación de su capacidad.

Veamos el siguiente ejercicio:

Ejercicio 2. Una planta productiva fue diseñada para satisfacer una demanda teórica de 2.000 unidades/día. De acuerdo a las cadenas de producción de la empresa, solo se pueden elaborar 1.720 unidades/día. En las condiciones actuales de las instalaciones, se espera alcanzar durante la semana una producción de 1.800 unidades. ¿Cuál es el rendimiento de la planta de producción? ¿Cuál será la producción estimada para la semana? Solución: De los datos anteriores, se puede ver que la CP = 2.000 unid/día; y la CE = 1.800 unid/día. Pero como en realidad se elabora 1.720 unid/día, significa que la eficiencia del sistema no alcanza al 100%. Entonces el rendimiento de la planta es:

utilizació n 

1.720 unid  0,86  86% 2.000 unid

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eficiencia 

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1.720 unid  0,9556 1.800 unid

 95,56%

La producción estimada para la planta es: Producción estimada = CP * utilización * eficiencia Producción estimada = 2.000 * 0,86 * 0,9556 Producción estimada = 1.644 unid/día

Ejercicio 3 (propuesto). Una empresa regional tiene una producción teórica máxima de 4.500 unid/mes, siendo el porcentaje efectivamente alcanzado del 92%. A pesar de ser una gran empresa, existe preocupación por la dirección de operaciones, dado que se prevé una demanda futura de 4.000 unidades. ¿Podrá la empresa hacer frente a la demanda con un factor de eficiencia del 93%? ¿Cuál debería ser el grado de de eficiencia para satisfacer la demanda futura del mercado?

En ocasiones se deberán afrontar situaciones en la que se debe tomar decisiones en ambientes de riesgo, en el cual se conocen o desconocen las posibilidades de acción. Se tratan de procesos en el que se aplica el criterio del valor esperado.

Ejercicio 4. La empresa Beco está analizando dos posibilidades para influir en la demanda del mercado: aumentar el precio del producto o ampliar el plazo de entrega a clientes. Se conoce que la posibilidad de reacción positiva es del 65%; y las ventas en el caso del aumento del precio son de 54.000 euros (positiva) y 32.000 euros (negativa); y en la situación de ampliar el plazo de entrega es de 58.000 euros (positiva) y 30.000 euros (negativa). ¿Qué decisión debe tomar el director de operaciones de la empresa? Solución: El problema presenta dos alternativas:

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A1 = aumentar el precio del producto A2 = ampliar el plazo de entrega Y se conoce que la reacción positiva del mercado es de 0,65, y por lo tanto la reacción negativa es de 0,35%. Y los datos de ventas son: Alternativa

Positiva

Negativa

Aumentar precio

54.000

32.000

Ampliar plazo entrega

58.000

30.000

Entonces se calculan las ventas esperadas para las alternativas:

A1  54.000  0,65  32.000  0,35  46.300 euros A2  58.000  0,65  30.000  0,35  48.200 euros Si se ampliara el plazo de entrega la empresa alcanzaría una cifra de negocio de 48.200 euros. Alternativa óptima de acuerdo con el criterio de valor esperado. 2.3.

Productividad: indicadores

En el proceso productivo es necesario medir el rendimiento de los factores empleados de los que depende la producción. Esta medida de la producción, se denomina productividad. Definimos a la producción como la cantidad de artículos fabricados en un periodo de tiempo determinado, y se representa de la siguiente forma:

Pr oducción 

tiempo base ciclo

El tiempo base (tb) puede ser una hora, una semana, un año. El ciclo o velocidad de producción (c) representa el “cuello de la botella” de la línea productiva y prácticamente viene a ser la estación de trabajo que más tiempo se demora. Se le llama también tiempo de ciclo, al tiempo que demora para la salida de un producto.

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P

tb c

Luego, la productividad puede definirse como el cociente entre la producción obtenida en un periodo dado y la cantidad de recursos utilizados para obtenerla.

Pr oductivida d 

Pr oducción obtenida cantidad de recurso empleado

La cantidad del recurso empleado puede ser la mano de obra, materia prima (insumos), capital, etc.

Pr oductivida d total 

Pr oducción obtenida  factores empleados

La productividad sólo constituye una parte de la función productiva, y se hace necesario analizar otros parámetros para controlar la producción, como la eficiencia física y la eficiencia económica: 

Eficiencia física (Ef). Es la relación aritmética entre la cantidad de materia prima existente en la producción total obtenida y la cantidad de materia prima, o insumos, empleados.

Eficiencia Física  

Salida útil de Materia Pr ima peso Pr oducto Ter min ado  Entrada de Materia Pr ima peso Materia Pr ima

Eficiencia económica (Ee). Es la relación entre el total de ingresos o ventas y el total de egresos o inversiones de dicha venta.

Eficiencia Económica 

Ventas ( Ingresos) Costos ( Inversiones)

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CRITERIOS DE LOCALIZACIÓN DE LAS PLANTAS INDUSTRIALES

La toma de decisión que nos lleve a determinar el área en la cual situar una nueva planta industrial parte del conocimiento de algunos términos. Como por ejemplo, el termino “ubicación”, que se refiere al lugar en el cual se observa un determinado fenómeno; y “localización”, proceso a través del cual el fenómeno viene a situarse en el lugar en el cual lo observamos. La ubicación se presenta bajo tres formas: punto, línea y área. Se habla entonces de distribución cuando consideramos un conjunto de fenómenos. En ese sentido las industrias se presentan generalmente distribuidas por puntos, las calles y flujos de tráfico por líneas, los cultivos por áreas, etc. Pero aquello que interesa es el problema de la localización individual de una unidad productiva bajo el nombre de planta

industrial. Las plantas industriales se sitúan en un determinado lugar como consecuencia de procedimiento de selección entre diferentes lugares cada uno con factores que lo hacen más o menos conveniente. Es justamente el proceso de selección en donde se concretiza la diferencia fundamental entre los ingenieros, los economistas y los geógrafos. Los ingenieros operan en base a un análisis con el uso de parámetros y valores relativos, cuya definición y cuantificación es el objeto de estudio de los economistas y geógrafos. El estudio de ubicación de una planta industrial tiene el objetivo de individuar las actividades industriales más adaptas para un determinado lugar; de analizar los recursos y su potencialidad en términos de mercado, de evaluar la susceptibilidad del medio según el tipo de industria, y de definir las característica técnico-económica del estudio. La dimensión de la planta tiene un peso relevante en la relación con el ambiente que la circunda, para lo que se considera tres tipos: 

Pequeñas empresas. Caracterizadas de un bajo grado de libertad en su relación económica con el espacio. Están estrechamente vinculados con los factores ambientales y siguen una política de adaptación.

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

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Medianas empresas. Caracterizadas de un cierto grado de libertad en su relación económica con el espacio. Tiene problemas de adaptabilidad.



Grandes empresas. Tienen un mayor vínculo de impacto con el ambiente y han minimizado sus problemas de adaptación.

La localidad donde construir una nueva planta industrial dependerá de las ventajas y desventajas que los espacios puedan ofrecer: 

Suburbana. Llamada también centralizada, tiene ventajas en cuanto a disponibilidad de mano de obra, acceso a los servicios y mercado, disponibilidad de repuestos y materiales. Pero también presenta desventajas, tales como el elevado costo de los terrenos, dificultad de ampliación, impuestos altos, seguridad, problemas ambientales, y costo de mano de obra.



Periférica. Llamada también descentralizada es una necesidad de las grandes industrias, siempre que existan vías de transporte y comunicación. Las ventajas de esta decisión no solo es la mayor disponibilidad de terreno, sino también las facilidades financieras, posibilidad de adoptar políticas de salarios, premios, promoción, etc., y menor impacto en la población. Desventajas las tiene en cuanto

menor

disponibilidad

materiales,

repuestos,

servicios

especializados, y transporte hacia-desde la planta. Determinar la localización de una empresa industrial, requiere una cuidadosa previsión de las consecuencias en el largo plazo, en ese sentido, es necesario un estudio detallado de todos aquellos elementos que pueden afectar la empresa desde el punto de vista de la macrolocalización o de la microlocalización. El estudio de macrolocalización viene realizado cuando una empresa ubicada en cierta región del país, analiza otras regiones para fijar sus operaciones de producción o de servicios. Una vez determinada la región (analizando sus ventajas y desventajas), se comienza a realizar un estudio más detallado de las posibles ciudades o emplazamientos de interés dentro de la región seleccionada, o también conocida como microlocalización.

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3.1.

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Factores de macrolocalización

Los principales factores que se deben analizar para la toma de decisiones son: 



Aspectos culturales de la región (o país) -

porcentaje de analfabetismo

logros educativos

porcentajes de formación técnica y/o especializada

Reglamentos y/o normas jurídicas -

disponibilidad de terrenos

normativa de edificaciones

Condiciones climáticas -

condiciones de temperatura y humedad

exposición a desastres naturales

Existencia de parques industriales -

cercanía con materia prima y/o consumidores

facilidades de instalación

servicios instalados

Abastecimiento de energía -

confiabilidad del servicio

capacidad instalada

tipo de servicio

tarifas

proyectos de expansión

datos técnicos: fases, ciclos, voltaje.

penalizaciones

Cercanía al mercado consumidor -

localización geográfica (actual y futura)

competencia

exportaciones

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

3.2.

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tendencias de consumo

logística (flete, inventario, venta, etc.)

Fuentes de abastecimiento de materias primas (actual y futura) -

disponibilidad actual y futura

fuentes

materia prima substituta

importaciones de materia prima

Terrenos -

topografía, clases de terreno

capacidad de carga

condiciones geológicas

Compromiso con la protección del medio ambiente -

leyes y especificaciones de protección (agua, aire, y tierra)

áreas para disposición de residuos y/o efluentes

índices de contaminación atmosférica

Factores de microlocalización

Los factores de microlocalización, también consideran 

Disponibilidad de servicios públicos



Disponibilidad de mano de obra



Costo del combustible



Espacio para la expansión



Servicios de transporte



Estudio de suelos



Condiciones de vida de la comunidad



Cercanía a universidades y/o centros de investigación

Los factores de localización que se han mencionado, representan quizá los elementos más importantes que se deben considerar en el análisis.

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Los factores pueden ser muy variados, según sea la naturaleza de la planta que se estudia. 3.3.

Evaluación de los factores de localización

Para seleccionar la mejor localización a partir de las posibles ubicaciones seleccionadas, se debe fijar el orden de prioridad de los factores. Luego se determina el método de análisis que permita combinar los factores para la toma de decisiones. Los métodos principales que se proponen son: 

Método de los factores ponderados.



Métodos del punto de equilibrio.



Método del centro de gravedad.



Método del transporte

3.3.1. Método de los factores ponderados Los pasos a seguir en éste método son: 

Ponderar porcentualmente los factores de localización analizados, con relación a la naturaleza del proyecto. La suma de los porcentajes debe ser 100%.



Calificar del 1 al 10 cada factor de localización con relación a las ciudades potenciales para el proyecto industrial.



Multiplicar la ponderación porcentual de cada factor por las puntuaciones asignadas a cada una de las ciudades potenciales



La localización elegida será aquella que obtenga una mayor puntuación total.

A continuación se muestra un ejemplo de la aplicación del método de factores ponderados:

Ejercicio 5. Una empresa ha decidido abrir una planta de producción. Luego de un análisis de varias alternativas, ha seleccionado dos países: Colombia y Venezuela. ¿Qué país es el más conveniente? La decisión final se tendrá que tomar analizando los datos para ambos países en la tabla siguiente:

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Factores

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Ponderación

Colombia

Venezuela

Productividad mano de obra

0,25

Distancia clientes

0,20

Ayuda del gobierno

0,12

Inestabilidad política

0,15

Servicios públicos

0,16

Normas ambientales

0,12

Solución: Factores

Ponderación

Colombia

Venezuela

Productividad de MO

0,25

0,25 x 7 = 1,75

0,25 x 8 = 2

Distancia clientes

0,20

0,20 x 8 = 1,6

0,20 x 4 = 0,8

Ayuda del gobierno

0,12

0,84

0,72

Inestabilidad política

0,15

1,2

0,75

Servicios públicos

0,16

1,12

0,8

Normas ambientales

0,12

0,48

0,72

1,00

6,99

5,79

Totales

Por lo tanto, la planta se debe localizar en Colombia (pero no determina el punto exacto dentro de Colombia en donde se ubicará la planta).

3.3.2. Método del punto de equilibrio El método del punto de equilibrio evalúa las distintas alternativas a partir de un análisis coste-volumen. Cada volumen de producción permitirá identificar la localización que minimiza los costos totales de operación (costos fijos + costos variables). Los datos de costo fijo y costo variable permiten definir las ecuaciones de costes de cada una de las localizaciones a través de la ecuación:

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Y  a  bX , Donde,

“Y” representa el costo total; “a” viene a ser el costo fijo; “b” el costo variable unitario; y “X” representa el volumen de producción.

El siguiente ejercicio muestra una aplicación gráfica del método:

Ejercicio 6. Una empresa Ecuatoriana dedicada a la fabricación de suelas de teflón está a la búsqueda de una ciudad en Chile para poder implementar una nueva planta de producción. Se ha hecho una pre-selección de dos ciudades diferentes, tal como se muestra a continuación en la siguiente tabla: Costos de producción Coste fijo

Santiago

Antofagasta

750.000

600.000

180

Coste variable unitario

La empresa Ecuatoriana desea conocer qué nivel de producción es lo mejor en cada ciudad. ¿Qué ciudad es más conveniente para una producción de 3.000 unidades? Solución: De acuerdo a la información de la tabla se tiene: Para la ciudad de Santiago:

CTSantiago  CFSantiago  CVSantiago

y considerando la ecuación Y  a  bX se tiene

CTSantiago  750.000  80 X Para la ciudad de Antofagasta:

CTAntofagast  CFAntofagast  CVAntofagast

y considerando la ecuación Y  a  bX se tiene

CTAntofagast  600.000  180 X 20

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Si calculamos el punto de intersección de ambas ecuaciones, podremos calcular el volumen de producción:

CTSantiago  CTAntofagast

750.000  80 X  600.000  180 X obteniéndose un valor de X = 1.500 unidades

Si llevamos los datos de las ecuaciones a una representación gráfica, veremos que para volúmenes superiores a 1.500 unidades, la ciudad de Santiago será el lugar más adecuado. En cambio, para valores por debajo de las 1.500 unidades, la ciudad de Antofagasta resulta ser la mejor, por tener menores costos.

Costes CT

1.250.000

Antofagasta

CT Santiago 1.000.000 1500 unidades

750.000 500.000 250.000

Coste mínimo Antofagasta

1000

Coste mínimo Santiago

2000

3000

4000

En el caso de una producción de 3.000 unidades, los costos totales en cada ciudad son:

CTSantiago  750.000  80 X ;

CTSantiago  750.000  80  3.000  990.000

CTAntofagast  600.000  180 X ; CTAntofagast  600.000  180  3.000  1.140.000

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Por lo tanto, para un volumen de producción de 3.000 unidades, la ciudad de Santiago resulta ser la mejor localización, por sus menores costes de producción.

El análisis del punto de equilibrio (punto muerto) es una herramienta que permite determinar la capacidad que debe tener una instalación para ser rentable. Las empresas deben estar por encima de éste punto para lograr beneficios. El análisis del punto de equilibrio requiere el conocimiento de los costes fijos y variables, además de los ingresos. Por tanto, el punto de equilibrio se puede determinar:

Punto equilibrio 

Costes fijo total Pr ecio  Coste var iable

Costes fijo total Costes var iables 1  Pr ecio de venta

(unidades )

(unidad monetaria )

Otras fórmulas de apoyo:

Punto equilibrio 

Costes fijos Contribuci ón unitaria

(unidades )

La contribución unitaria es igual al Pr ecio unitario  Coste var iable unitario

Punto equilibrio 

Costes fijos Costes var iables unitarios 1 ( ) Pr ecio unitario

El coste variable unitario es igual a

(unidad monetaria )

Costes var iables totales Cifra negocio

El punto de equilibrio hace referencia al volumen de ventas a partir del cual la empresa comienza a obtener beneficios. Para saber si una planta pude obtener una

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determinada cantidad de beneficio, bastará con añadir a la expresión del punto de equilibrio el beneficio que se quiere lograr:

Costes fijos  Beneficio Contribuci ón unitaria Otra expresión que permite determinar el beneficio, conociendo el número de unidades (X):

Beneficio  (Pr ecio unitario  Coste var iable unitario ) X  Costes fijos Ejercicio 7. La empresa VOX fabrica altavoces para grandes fabricantes de equipos de audio, con costes fijos de 16.000 euros, con un precio medio de venta de 80 euros y un costo medio variable de 40 euros. La demanda de altavoces más innovadores ha hecho que VOX evalúe la adquisición de tecnología de punta, para lo cual tendría un costo fijo adicional de 6.000 euros, reduciéndose un 10% el costo medio variable. Analice para un volumen de producción de 800 unidades la conveniencia de la inversión, desde el enfoque del análisis del punto de equilibrio. Solución: Para costos fijos de 16.000 euros, se obtiene la contribución unitaria:

Pr ecio unitario  Coste var iable unitario  80 euros  40 euros  40 euros y el beneficio que se alcanzaría es de:

Costes fijos  Beneficio 16.000  Beneficio   800 altavoces Contribuci ón unitaria 40 Beneficio = 16.000 euros Para costos fijos de 22.000 euros, y una reducción del 10% del costo variable:

Pr ecio unitario  Coste var iable unitario  80 euros  36 euros  44 euros

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donde el beneficio que se alcanza es:

Costes fijos  Beneficio 22.000  Beneficio   800 altavoces Contribuci ón unitaria 44 Beneficio = 13.200 euros Por lo tanto, no resulta interesante la inversión para el volumen de producción de 800 unidades, desde un enfoque del análisis coste-volumen. Ejercicio 8 (propuesto). Teniendo como base información sobre los costos de producción (ver tabla) para cuatro ciudades, se pide determinar la ubicación más conveniente; si se espera volúmenes de producción de 50.000 a 130.000 unidades por año. Costos

Mano de obra (unidad)

0,75

1,10

0,80

0,40

Costo construcción (millones de $)

4,60

3,90

4,00

4,80

Materiales y equipo (unid)

0,43

0,60

0,40

0,55

Electricidad (año)

30.000

26.000

30.000

28.000

Agua (año)

7.000

6.000

7.000

Transporte (unid)

0,02

0,10

0,05

Impuestos (año)

33.000

28.000

63.000

35.000

Inversión anual

460.000

390.000 400.000 480.000

Ejercicio 9 (propuesto). Los costos unitarios estimados de cada una de las localizaciones están en función de la cantidad producida y son 3,0 $ y 3,5 $ por unidad respectiva. Localizarla en A implica producir 1500 unidades y en B implica producir 1250. Se sabe que la comodidad es más importante que la disponibilidad de servicios y la distancia; la disponibilidad de servicios y la distancia son de igual importancia y el espacio es más importante que la

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comodidad. Se conoce que el criterio de costos es la mitad de importante que el criterio de los otros factores. Por otro lado se ha hecho una calificación de las dos localizaciones, en una escala de 1 a 5, de acuerdo a la tabla siguiente. ¿Dónde ubicar la planta? Costos

Ciudad A

Ciudad B

Mano de obra

Insumos

Transporte

Otros

Ejercicio 10 (propuesto). Un análisis ha determinado para cada ciudad un estimado de los costos totales y costos de operación por unidad. Así mismo se han estimado que los volúmenes de producción para el año uno, cinco y diez sean iguales en cada lugar. Para el año uno el volumen de producción esperado es de 1.200 unidades, de 1.500 para el año cinco, y 2.000 en el año diez. ¿Cuál es la ciudad más conveniente? Otros datos se muestran en la tabla siguiente. Costos (miles de

dólares)

Transporte M. P.

17,5

16,5

Transporte P. T.

6,2

7,5

6,1

10,5

7,8

10,2

Mano de obra

20,1

30,2

25,5

Materia prima

55,5

55,4

Servicios

4,1

4,3

4,5

5,1

6,1

6,3

Suministros

5,9

9,1

8,3

12,5

30,3

10,2

16,5

Costos variable

8,1

7,4

6,3

8,7

Costos fijos

10,5

14,5

10,3

10,6

12,1

15,5

39,5 55,8 28,5

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Ejercicio 11 (propuesto). La empresa Chesty S.A. ha determinado expandir su mercado, para ellos el departamento de estrategias a través de información obtenida de los centros de información tecnológica más importantes del país, ha identificado 3 alternativas tecnológicas que se adaptan a los requerimientos exigidos para su implementación. El costo fijo anual, de cada alternativa sería: Producción

0 – 10.000

300.000

350.000

500.000

10.001 – 20.000

300.000

350.000

500.000

20.001 – 30.000

400.000

350.000

500.000

30.001 – 40.000

400.000

450.000

500.000

¿Qué alternativa seleccionaría si la demanda esperada es de 10.000 unidades anuales? Si la demanda no es conocida, ¿Cuál es el punto critico en que convendría cambiar de un a otra alternativa? Los costos variables unitarios se estiman en: Producción

0 – 30.000

30.001 – 40.000

9,5

8,5

Ejercicio

(propuesto).

quiere

determinar

localización

más

conveniente para ubicar una planta de alimentos. Se tiene los costos anuales de operación de las tres posibles ciudades, así como los costos relevantes por cada una de ellas. ¿En qué caso es más conveniente la ciudad menos recomendada?

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Costos

Transporte de materiales

95.000

90.000

86.000

Transporte de productos

165.000

170.000

174.000

Mano de obra

215.000

220.000

245.000

Electricidad

65.000

70.000

Agua

25.000

30.000

Combustibles

65.000

67.000

Renta de edificio

50.000

58.000

65.000

Impuestos

11.000

13.000

15.000

Seguros

5.500

Varios

5.000

7.000

9.000

Costos anuales de operación

Costos relevantes por lugar Construcciones

1.500.000 1.400.000 1.600.000

Terrenos

105.000

80.000

95.000

Gastos especiales y permisos

25.000

10.000

5.000

3.3.3. Método del centro de gravedad El método del centro de gravedad trata de encontrar una localización que minimice el conjunto de desplazamientos desde el almacén central hasta las sucursales. El centro de gravedad se va obteniendo a través de la multiplicación del número de envíos diarios por el valor de la coordenada de ubicación de las sucursales (en un plano de coordenadas “x” e “y”).

Coordenada X 

d Q Q ix

Coordenada Y 

d Q Q iy

Veamos la aplicación del método:

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Ejercicio 13. Juan Torres ha decidido invertir su dinero en una pequeña empresa industrial de pernos. Para localizar dicha empresa, Juan ha decidido analizar las empresas del entorno y minimizar las distancias a recorrer en la entrega de los productos. Para el análisis toma como referencia el número de pedidos, que se muestran en la tabla siguiente: Empresa

Número de pedidos

Localización de la empresa

(Qi)

( dix ; diy )

Empresa A

600

(1, 1)

Empresa B

300

(2, 3)

Empresa C

900

(3, 4)

Se pide calcular la localización óptima de la empresa de pernos, suponiendo que cualquier localización es posible. Solución: Aplicando la formula, se obtiene el valor para la coordenada “x”, multiplicando el número de pedidos (Qi) por el valor de la accisa (dix):

Coordenada X 

d Q Q ix



1  600  2  300  3  900  2,16 1.800

De igual manera se procede para la coordenada “y”. Se multiplica el valor de Qi por el valor de la ordenada diy:

Coordenada Y 

d Q Q iy



1  600  3  300  4  900  2,83 1.800

Entonces, el valor del centro de gravedad está dado por las coordenadas (2,16; 2,83). El siguiente paso (opcional) es graficar en un plano cartesiano la ubicación de las empresas, así como el centro de gravedad obtenido. El gráfico

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permite observar de manera general el impacto que tiene la ubicación de la empresa distribuidora con respecto a los consumidores: Empresa C 4 Empresa B 3

Centro de gravedad

Empresa A

Las coordenadas nos indican que la pequeña empresa debe ubicarse cerca de la empresa B, en el punto (2,16; 2,83)

Ejercicio 14 (propuesto). Sea el caso de una empresa multinacional que cuenta con una cadena de cuatro grandes almacenes situados en Chicago (30; 120), Washington (90; 110), New York (130; 130), y Atlanta. (60; 40). La empresa ha decidido encontrar alguna localización central. El número de contenedores enviados cada mes a Chicago son de 2.000 unidades, Washington 1.000, para New York 1.000 y Atlanta 2.000 unidades. 3.3.4. Método del transporte Es un método que se utiliza para determinar el lugar óptimo ara construir nuevas instalaciones. El método se aplica a empresas que ya tienen varias sucursales, y que buscan aumentar su capacidad de producción o ampliar su territorio. En este método el problema de localización pasa por obtener una solución que satisfaga la demanda al menor costo, y en ese sentido la programación lineal resulta la técnica más útil.

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Problema 15. Una empresa productora de llantas planea ubicar dos almacenes suficientes para absorber 80 unidades semanales de las plantas de la empresa. Determinar el costo total del transporte en la ubicación óptima. Aplíquese el método de esquina noroeste y el Stepping – Steone.

A B

Costos

10,00

12,00

15,00

Demanda 30 50

Oferta 40 40

1 2

Solución El objetivo es tener la localización óptima de la fábrica, sin dejar de cumplir con la demanda requerida en los puntos A y B. Esta óptima localización tiene que contemplar el menor costo posible. Se utiliza el Método Simplex de Transporte, y se grafica la tabla que nos permitirá hallar la solución óptima:

a Planta 1

Planta 2 Demanda

A 30

Oferta

Esta matriz permite resumir la información planteada por el problema. En ella se considera la demanda que debe ser satisfecha por los puntos 1 y 2 y el costo que implica (pequeños cuadrados dentro de la celda). Así tenemos:

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

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Paso 1: Empezando en la esquina Nor Oeste de la figura, por regla, se escoge la celda 1A, a ella se le asigna 30 unidades que es lo que demanda (según información de la tabla demanda), quedando 10 Unidades de la oferta.

Puede surgir la pregunta: ¿por qué le tengo que asignar necesariamente los 30? Se hace necesario recordar que el algoritmo exige satisfacer la totalidad de la demanda, mientras se tenga unidades para hacerlo. 

Paso 2: Siguiendo con el algoritmo, las 10 unidades restantes de la celda 1A, pasan a la celda 1B, agotándose la oferta de la Planta 1.



Paso 3: Luego, el algoritmo, para casos en los que la cantidad ofertada de una planta ha terminado, exige seleccionar la celda 2B. A esta celda se le asigna 40 unidades, que es la cantidad que demanda y que se puede abastecer.

Con esto hemos terminado de generar las asignaciones, por lo tanto la ruta Solución Básica Factible es: 1A

Ahora, evaluamos el costo factible: Unidades asignadas 30 10 40

Precio Unidad ($) 10 12 15

Total en $ 300 120 600 1.020

Pero es necesario mencionar que este algoritmo no determina la Solución Óptima, para ello acudiremos al Algoritmo de Stepping – Steone. Este algoritmo requiere cálculos de la ganancia o pérdida monetaria neta que se puede obtener cambiando una asignación de una fuente de oferta a otra.

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Una de las reglas importantes que se debe tener en cuenta, es que todo incremento (o decremento) en la oferta de una ubicación debe estar acompañado de un decremento (o incremento) en la oferta de otra. El criterio para hacer una reasignación está en función del efecto que se desea lograr sobre los costos. La alteración de los signos (+) o (-) depende de si un envío fue añadido o reducido en un punto dado. Así tenemos:

Oferta

Paso 3 30

Planta 1

Paso 2

Paso 4 Planta 2

Paso 1 Demanda

Paso 1: Se escoge la celda 2A, porque es la que se encuentra vacía y es la que está disponible para recibir unidades de otras celdas. Entonces, 40 unidades de la celda 2B pasan a la celda 2A, quedando vacía la celda 2B. Paso 2: A la celda 2B pasan las 10 unidades de la celda 1B y 2B queda vacía. Paso 3: A la celda 2B llegan las 30 unidades de la celda 1A y ésta queda vacía. Paso 3: A la celda 1A llegan las 40 unidades de la celda 2A.

La trayectoria es: 2A

Ahora evaluamos si efectivamente es la ruta más óptima:

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2A +12

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- 10

+12

2B -15 = -1

Hay $ 1 decremento en el costo, por tanto ésta es la ruta óptima, y su costo es: 40 unds de 1 a B a $ 12/und. = 480 30 unds de 2 a A a $ 12/und. = 360 10 unds de 2 a B a $ 15/und. = 150 COSTO TOTAL

= $ 990

La ubicación óptima es un almacén en la ciudad A con una capacidad de 30 unidades del producto provenientes de la planta 2; un almacén en la ciudad B con una capacidad de 40 unidades provenientes de la planta 1 y 10 unidades de la planta 2.

3.4.

Análisis prospectivo para la localización de plantas

Un estudio realizado por la Universidad de Carolina de Norte ha demostrado que son 18 los factores de mayor importancia para determinar la localización de una planta industrial: mercado, trabajo, transporte, materia prima, disponibilidad de lugar, características de la ciudad, servicios básicos, infraestructura, impuestos, planes de desarrollo urbano, gestión de los gobiernos locales, disponibilidad de ambientes para trabajo o gestión, aspectos culturales de la comunidad, disponibilidad de habitaciones, calidad del sistema de seguridad y de las estaciones de bomberos, clima, proximidad a los hogares e incentivos especiales. Estos 18 factores representan de manera general los puntos de mayor preocupación de todas las empresas localizadas en la zona de estudio. La siguiente relación es una lista de control (check list) que deben ser consideradas en toda propuesta de localización industrial. La lista de control comprende factores macro y micro de manera, complementaria en algunos casos, a los factores mencionado anteriormente:

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Análisis prospectivo para la localización de planta I. II.

Localización Características territoriales A. Terreno B. Elevación C. Riesgo de inundación III. Estadísticas poblacionales A. Crecimiento B. Urbana C. Suburbana D. Empleo E. Breve reseña histórica IV. Administración civil A. Partidos políticos B. Formas de gobierno 1. Policía b. Personal c. Equipamiento d. Patrullaje (propiedades industriales) 2. Bomberos a. Personal b. Equipamiento c. Pérdidas anuales d. Tipos de seguro por incendio e. ¿Las plantas cuentan con rociadores? 3. Calles y pistas a. Limpieza (frecuencia) b. Kilómetros pavimentados c. Programa previsto de construcción 4. Alcantarillado 5. Disposición de basura 6. Instalaciones hospitalarias a. Número de médicos b. Número de camas 7. Poder judicial C. Impuestos 1. Bienes inmuebles 2. Valor porcentual 3. Impuestos municipales. Predios 4. Licencia de funcionamiento 5. Excepciones 6. Facilidades. Promociones

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D. ¿Es la actitud del gobierno actual el favorecer al sector industrial? 1. Libertad de prensa. Imparcialidad. 2. Comunicación de la industria a la comunidad E. Ingresos y gastos F. Endeudamiento V. Clima A. Descripción general del clima B. Temperatura 1. Promedio anual 2. Promedio estacional 3. Niveles máximos y mínimos C. Precipitación 1. Promedio anual y estacional 2. Nevadas. Promedio D. Humedad relativa. Promedio VI. Costo de vida (per cápita) A. Alquiler B. Alimentos C. Vestido D. Otras necesidades E. Lujos F. Tiendas. Supermercados. G. Pagos de servicios: energía, gas y agua H. Transporte. Tarifas de buses, avión, taxis y otros VII. Trabajo A. Empleos totales B. Análisis de la disponibilidad de empleos C. Análisis del desempleo D. Análisis de disturbios laborales E. Escalas salariales F. Máximos y mínimos de horas laborables o turnos G. Características del trabajo: rural, urbano, agrícola, industrial, minero H. Porcentajes de empleo: mujeres y hombres I. Bonificaciones J. Capacitación VIII. Facilidades de transporte: terrestre, aéreo, marítimo, fluvial A. Tipos. Cantidades B. Frecuencia de servicio. Coberturas C. Volúmenes y rangos de carga D. Tránsito privilegiado E. Restricciones F. Terminales carga –descarga G. Tiempo promedio en tráfico urbano

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IX.

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H. tasa y costos por accidentes I. Número anual promedio de pasajeros transportados J. Calidad de los servicios Energía y combustibles A. Energía 1. Servicio a. Vapor b. Hidroeléctrica c. Diesel 2. Confiabilidad del servicio 3. Capacidad de abastecimiento 4. Restricciones estacionales 5. Precios 6. Servicio de iluminación. Rangos 7. Descuentos y penalidades B. Carbón 1. Centros cercanos de producción 2. Costos 3. Usos del carbón C. Gas 1. Natural a. Descripción de la fuente y potencial de abastecimiento b. Calidad y cantidad c. Facilidades de distribución d. Precios por sector: industrial y comercial 2. Artificial a. Descripción del proceso b. Calidad y cantidad de abastecimiento c. Facilidades de distribución d. Precios Agua A. Agua de cañerías 1. Descripción del sistema 2. Presión 3. Capacidad: bombeo, ablandamiento 4. Tratamiento para purificación 5. Consumo 6. Precios: comercial e industrial B. Agua de ríos 1. Fuentes de abastecimientos. Distancia de la ciudad. Caudal 2. ¿Se aplican tratamientos? Costos C. Agua de lluvias 1. Calidad. Temperatura 2. Costo de tratar el agua

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XI.

Manufactura A. Número de establecimientos. Tipos de industria. Líneas de producción B. Número promedio de empleados C. Salarios promedio que se pagan D. Costo de los materiales que se consumen E. Valor de los productos F. ¿Qué industrias han trasladado sus operaciones a otros sitios en los últimos cinco años? ¿Por qué? G. ¿Qué industrias se han trasladado internamente en los pasados cinco años? H. Legislación. Seguridad. Zonificación XII. Datos financieros A. Bancos: tipos, cantidad, respaldo, etc. B. Recursos. Tasas. Inversión en industrias XIII. Educativos, recreacionales, cívicos A. Instituciones educativas: colegios, universidades B. Iglesias. Tipos. Cantidades C. Deportivas. Cantidad. Tipos D. Diarios. Locales. Internacionales. Cantidades de circulación E. Hoteles. Categorías. Cantidades XIV. Costo de construcción A. Costo promedio por metro cuadrado (sector comercial) B. Costo promedio por metro cuadrado (sector industrial) XV. Sitio o zona de ubicación A. Superficie B. Proximidad a vías de comunicación C. Elevación D. Accesibilidad a energía, gas, agua E. Servicios sanitarios: desagüe F. Cercanía a bomberos. Tiempo de acceso G. Nivel freático XVI. Incentivos especiales A. Exenciones fiscales B. Liberaciones de impuestos C. Cooperación internacional

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TAMAÑO DE PLANTA

El impacto del tamaño de una planta industrial tiene gran incidencia en el nivel de las inversiones y costos, y en la rentabilidad que puede generar la implementación. De igual forma, determina el nivel de operaciones que justificará los ingresos por venta. Por lo tanto, determinar el tamaño de una nueva planta industrial es un análisis de las relaciones que existen entre el tamaño y la demanda, la disponibilidad de las materias primas, la tecnología, los equipos y el financiamiento. 4.1.

Factores para determinar el tamaño de planta

Determinar el tamaño de una planta responde al análisis integral de varios factores, como la demanda del mercado, costos de inversión, transporte, tecnologías, recurso, financiamiento, etc. 4.1.1.

Relación tamaño – mercado.

Este factor considera la demanda insatisfecha de los consumidores sobre determinado producto. La demanda insatisfecha debe ser mayor al tamaño propuesto de la planta, y por lo general, la planta solo cubre una parte de dicha demanda. La demanda cubierta nos señala el límite máximo de la planta. Debe de considerarse, que el tamaño de planta no solo debe responder a una situación de corto plazo, sino también a una demanda dinámica. 4.1.2.

Relación tamaño-tecnología

El tamaño de la planta también puede ser definido por la capacidad productiva de los equipos y maquinarias, que determina el volumen de unidades a producir. La selección de la tecnología determinará la ampliación o el impedimento de expansión de la planta, razón por la cual es recomendable optar por una capacidad instalada superior a la requerida inicialmente. Esta relación permitirá determinar la capacidad instalada mínima de la planta. 4.1.3. Relación tamaño-punto de equilibrio Éste nivel mínimo de producción nos indica que por debajo de ese nivel no es aconsejable producir porque los elevados costos unitarios. Se considera en este caso

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el análisis del punto de equilibrio, que nos da aquella producción en el que la empresa conoce también el límite mínimo del tamaño de planta.

LÍMITE MÁXIMO DE PLANTA LÍMITE MÍNIMO DE PLANTA

TECNOLOGÍA ó PTO. EQUILIBRIO MERCADO

Fig. 1: Relaciones determinantes del límite máximo y mínimo de una planta

4.1.4.

Relación tamaño-materia prima

La relación analiza las limitaciones y disponibilidad de materia prima o insumos en la cantidad y calidad necesaria, según la naturaleza de la planta. El análisis incluye identificar a proveedores, verificar precios, importaciones, exportaciones, etc. En base al análisis se decidirá por un tamaño de planta menor al límite máximo. 4.1.5.

Relación tamaño-financiamiento

La relación permite determinar un tamaño de planta que pueda financiarse, y en lo posible con bajos intereses. 4.1.6.

Relación tamaño-inversión

Los costos no crecen en la misma proporción que lo hace el tamaño de la planta. Por este motivo, cuando se dispone de datos para un proyecto similar pero de diferente capacidad del deseado, pueden aproximarse los costos de plantas o equipos. La relación puede expresarse de la forma matemática:

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Q I 2  I 1   2  Q1

  

I 2  inversión deseada para la capacidad Q2 I1  inversión conocida para la capacidad Q1 El exponente “x” de la ecuación se conoce como el factor costo-capacidad. Como valor promedio, éste tiende a 0,6 y es por ello que esta relación se conoce como la regla de los seis décimos. A esta relación también se le conoce comúnmente como la Ley de Williams. Por ejemplo, se ha determinado que la inversión necesaria para implementar un proyecto para la producción de 30.000 toneladas anuales de azufre es de $18.000.000, para calcular la inversión promedio requerida para producir 60.000 toneladas anuales, con un “x” de 0,64, se obtiene un valor de $ 28.049.925. El cual representa la inversión promedio que se puede asociar a ese tamaño de planta. Lo anterior es valido dentro de ciertos rangos, ya que las economías de escala se obtiene creciendo hasta un cierto tamaño, después del cual “x” empieza a crecer. Cuando se hace igual a uno no hay economías de escala. La aplicación de la relación matemática puede permitir, por ejemplo, determinar saber el costo de una misma planta si se triplicara su capacidad: X

Q  I  3 I 2  I1   2   2    I1  1   Q1 

0, 6

1,933

En este caso, el costo de la planta aumentará en un 93,3% si se triplica su capacidad. Un análisis muy interesante sobre la aplicabilidad de esta relación, la presenta Poveda (2000) en uno de sus artículos, quien analiza dos situaciones para la capacidad de una planta, en la cual asume un crecimiento exponencial anual de la producción:

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

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Situación 1. Para una producción inicial (Po) muy cercana a la capacidad de la planta instalada (Qi):

Q h:

representa el tiempo durante el cual la producción se hace constante

Qi Po

Tiempo

Fig. 2: Saturación rápida de la capacidad de planta

hará que el proyecto deje de percibir mayores ganancias, por una rápida saturación de la capacidad instalada. 

Situación 2. Para una producción inicial (Po) muy pequeña en relación a la capacidad de planta instalada (Qi):

Q Qi Qf

Po t

Tiempo

Fig. 3: Exceso de capacidad instalada

La planta no proveerá ingresos, y de acuerdo a la figura, existe una diferencia de capacidad (Qi – Qf) que no llega a utilizarse. De las situaciones anteriores se puede concluir que no es recomendable tener una capacidad demasiado pequeña que no permita recibir mayores ganancias, y una planta

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demasiado grande que implique costos adicionales, y lo peor, que no provea beneficios económicos. Poveda sostiene que la capacidad de planta se alcance en un tiempo intermedio, y que la clave no está no está en determinar el momento (h) en que se alcanza la capacidad, sino en determinar que capacidad (Q) permite maximizar un criterio económico dado.

Q Qi Po

Tiempo

Fig. 4: Relación óptima producción-capacidad

Con los límites de tamaños establecidos, el responsable del diseño seleccionará aquel tamaño que resulte más apropiado.

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DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

La distribución en planta considera el número de actividades a realizar en el proceso productivo, de manera que proporcione a la empresa un aumento en la eficiencia, y por lo tanto en la competitividad, y que permita hacer frente a la imprevista dinámica del mercado consumidor.

Una correcta distribución en planta permite reducir los

requerimientos de espacios, menor desplazamiento y control del material, mayor seguridad de los trabajadores, disminuye los retrasos y la congestión, facilita el mantenimiento y los ajustes o cambios en el proceso. Moore, en su libro “Plant layout and design” sostiene “que una distribución óptima es la que proporciona la máxima satisfacción a todas las parte que se ven involucradas en el proceso de implementación”. Por su parte, Muther define la buena distribución, “como la distribución de los costes de fabricación”. Para Shayan, la distribución en planta “es la disposición óptima de un grupo de instalaciones sujetas a restricciones cualitativas o cuantitativas”. 5.1. Principios de la distribución en planta Muther plantea seis principios como base metodológica que permita analizar el problema de la distribución en planta de forma ordenada y sistémica. Cada principio está referido al caso en que se tenga que decidir por una de varias distribuciones, siempre en igualdad de condiciones: 

Integración. Todas las partes de una empresa deben estar integradas, sean estos materiales, operarios, maquinarias, equipos, actividades, etc.



Mínima distancia recorrida. El material entre operaciones debe tener el recorrido más corto.



Flujo de materiales. Las áreas de trabajo deben estar ordenadas de tal forma que las operaciones o procesos estén en la misma secuencia en que se aplican el tratamiento, elaboración o montaje.



Espacio cúbico. Se tiene que aprovechar todo el espacio disponible horizontalvertical.

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

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Confort. Deben darse siempre las condiciones más satisfactorias y seguras para los operarios, maquinaria y materiales



Flexibilidad. Será mejor la distribución que pueda ser ajustada o reordenada con menos costos, inconvenientes e impacto negativo.

5.2. Tipos de distribución en planta Los tipos de distribución de planta están relacionados directamente a las siguientes operaciones industriales: 

elaboración (cambio de forma física o geométrico),



tratamiento (cambio de características, propiedades químicas o de estructura),



montaje (adición de otros elementos o materiales a una primera pieza).

Según la organización del proceso productivo, analizaremos los siguientes tipos: 5.2.1. Distribución por posición fija. La distribución por posición fija se emplea fundamentalmente en proyectos de gran envergadura en los que el material permanece estático. Producto Líneas flujo material Cualificación del trabajador Necesidad de personal Manejo de materiales Inventarios

Bajo pedido. Bajo volumen de producción. No definidas. Material estático. Gran flexibilidad. Alta cualificación. Para programación y coordinación. Flujo variable Equipos de manejo generales.

- Variables, continuas modificaciones.

Uso de espacios

- Baja producción por unidad de espacio. - Equipos y procesos móviles de propósito Inversión general. - Bajos costes fijos. Coste del producto - Elevados costes variables (mano de obra y materiales) Fig. 5: Características distribución fija - criterios productivos

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5.2.2. Distribución por producto. Se aplica para altos volúmenes de producción en configuraciones continuas (refinerías, fábricas de papel, centrales térmicas, etc.) o repetitivas (líneas de producción de electrodomésticos, cadena de lavado de vehículos, etc.). El producto recorre la línea de producción de una estación a otra siendo sometido a todas las operaciones necesarias.

Inventarios

Demanda estable y producto estándar. Alto volumen de producción. Procesos lineales Secuencia igual para todos los productos. Rutinario y repetitivo. Especializado. Gran cantidad. Planificación de material-operarios. Trabajo de control y mantenimiento. Predecible. Flujo sistemático y automatizable. Mucha rotación de materiales, inventarios reducidos. - Eficiente.

Uso de espacios Inversión

- Elevada en equipos especializados.

Producto Líneas flujo material Cualificación del trabajador Necesidad de personal Manejo de materiales

- Altos costes fijos. Coste del producto - Bajos costes variables (mano de obra y materiales) Fig. 6: Características distribución por producto - criterios productivos

En este tipo de distribución, el producto determina el número de puestos de trabajo. Toda línea de producción debe ser equilibrada, de manera que cada estación de trabajo sea lo más eficiente posible. Si la línea no está equilibrada, el nivel de producción de la línea será el de la estación de trabajo más lenta. Es la solución ideal cuando se tiene un producto o productos similares, y que son fabricados en grandes cantidades. Materia Prima

Fig. 7: Línea de producción por producto

Producto Terminado

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La distribución orientada al producto presenta las siguientes ventajas y desventajas:

Ventajas

Desventajas

No tiene stocks intermedios

Tiempos de fabricación dependen de la actividad más lenta

Trabajos en proceso (casi nulo)

Elevada inversión

Tiempo mínimo de fabricación

Trabajo repetitivo y rutinario

Especialización

Costos fijos altos

Aprendizaje rápido

Equipos especializados

Proceso estandarizado

Coste unitario bajo

Mano de obra poca cualificada

Sistema depende de las partes

Eficiente uso del espacio

Elevado personal de supervisión

Fig. 8: Ventajas-desventajas de distribución por producto

En distribuciones en planta por producto, se deben considerar las siguientes ecuaciones:

Número mínimo de estaciones 

 tiempos de cada tarea Tiempo de ciclo

El tiempo de ciclo, ya se ha definido en el primer capítulo, pero se puede también determinar a partir de las expresiones:

Tiempo de ciclo 

Tiempo de producción disponible por día Demanda diaria de unidades

Tiempo de ciclo 

Tiempo de producción disponible por día Tasa de producción

Y la eficiencia:

Eficiencia 

 tiempos de tareas

número estaciones de trabajo   tiempo de ciclo  46

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En el equilibrado

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de la línea de producción para la organización de las distintas

actividades, se recomienda considerar dos métodos o reglas: 

El método de más tareas siguientes. Que significa que entre las tareas disponibles debemos elegir la que tenga más tareas siguientes o posteriores.



El método de tiempo de tarea más largo. En donde la asignación de tareas se debe realizar empezando por aquellas que tengan una mayor duración.

El siguiente ejercicio muestra el equilibrado de la línea de producción y la aplicación de los dos métodos:

Ejercicio 16. Vasca tiene tareas productivas que se desarrollan en una cadena de montaje, con un tiempo máximo (estimado) en cada estación de trabajo de 12 minutos. Se pide calcular el menor número de estaciones de trabajo; el equilibrado de la cadena de montaje; y la eficiencia del equilibrio propuesto. 2

D 12 minutos

E Solución: Cálculo del número de estaciones:

Número de estaciones 

 tiempos de cada tarea  12  10  7  2  2  11  12  4,6 Tiempo de ciclo

El número de estaciones mínimo teórico es de 4,6 que equivale a 5 estaciones de trabajo. Para diseñar la distribución inicial de la planta productiva que permita el equilibrado de la cadena o línea de producción debemos seguir la regla o el método de más tareas siguientes:

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Tarea

Arroyo, M.; Torres, J.

Número de tareas

Tareas

Orden de

siguientes

asignación

B, C, D, E, F. G

1°

C, D, E, F, G

2°

D, E, F, G

3°

DyE

F, G

4°

5°

El paso siguiente es asignar las actividades apropiadas a cada estación de trabajo, teniendo en cuenta que el tiempo máximo disponible es de 12 minutos (tiempo de ciclo). Resultando: 2

D 12 minutos

Estación de trabajo 1

Estación de trabajo 2

Estación de Estación de trabajo 4 trabajo 5

Estación de trabajo 3

De esta forma, la primera estación y la última consumen los 12 minutos. Las demás estaciones suman un tiempo muerto total en la fábrica de 4 minutos por ciclo. La solución presentada no incumple los requerimientos de la secuencia y las tareas que se han asignado a las 5 estaciones de trabajo. Ahora, si para lograr el equilibrado se utiliza la regla o el método de tiempo de tarea más largo, la asignación de tareas se debe realizar empezando por aquellas que tengan una mayor duración.

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Esto supondría un cambio con respecto a la solución anterior, porque las actividades C, D, y E (con una duración total de 11 minutos) se asignarían a la estación de trabajo 2 donde está B (que tiene una duración de 10 minutos). Esta solución incumple los requerimientos de la secuencia de producción. Entonces la eficiencia del equilibrio de la cadena de montajes es:

Eficiencia 

 tiempos de tareas

número estaciones de trabajo   tiempo de ciclo 



56  93,33% 5 12

Ejercicio 17 (propuesto). La empresa industrial BASE se dedica a la fabricación y montaje de pequeños electrodomésticos. La experiencia y la tecnología ha hecho que la empresa aumente su eficacia en el montaje a un promedio de 300 tostadoras diarias, trabajando 8 horas al día, con un receso de 30 minutos para almorzar. La línea de ensamblaje de las tostadoras se ha proyectado de forma que realizando cinco actividades se consiga el montaje final del producto, como se muestra en la tabla. Tarea

Tiempo (seg)

Tareas pendientes

---

B, D

Se pide 

representar el diagrama de precedencias que muestre las relaciones secuenciales en el montaje de un tostador,



¿cuál es el tiempo máximo permitido a cada estación de trabajo de la línea para completar el conjunto de tareas asignadas?,

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

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determine el número mínimo de estaciones de trabajo y asigne las tareas correspondiente,



¿cuál es la eficiencia en el equilibrado de la línea de ensamble?

Una vez que se ha realizado el proceso de equilibrado, se debe analizar con detalle el resultado obtenido porque la solución NO debe incumplir los requerimientos de la secuencia de producción. Las secuencias seguidas por el material al trasladarse de tarea en tarea pueden seguir los siguientes flujos: Se aplica cuando los procesos son simples. Se aplica cuando la línea de producción es mayor que la permitida por el área física de la fábrica

Se aplica cuando se desea que el producto final termine en un local cercano al ingreso.

Se aplica cuando se desea que un producto final regrese al origen de proceso.

Fig. 9: Alternativas de flujo según el proceso o producto

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5.2.3. Distribución por proceso. Esta distribución es adecuada a la producción organizada por lotes y/o intermitentes, es decir, cuando los flujos de trabajo no están normalizados para todas las unidades de producción. En este tipo de distribución los equipos y el personal se encuentran agrupados por el tipo de función que realizan; y buscan responder a una determinada variedad de productos y/o exigencias de clientes.

Producto Líneas flujo material Cualificación del trabajador Necesidad de personal Manejo de materiales Inventarios Uso de espacios

- Varios productos con operaciones comunes. - Variable volumen de producción. - Demanda variable. - Líneas entremezcladas. - Intermedia. - Personal de planificación, manejo de materiales, producción, control de inventarios. - Flujo variable - Posibilidad de duplicidad en el manejo. - Largos. - Mucho trabajo en curso. - Poco efectivo. - Aumenta por trabajos en curso.

Inversión

- Equipos y procesos flexibles.

Coste del producto

- Bajos costes fijos. - Elevados costes variables (transporte y materiales)

Fig. 10: Características distribución por proceso – criterios productivos

En la distribución por proceso se debe determinar la disposición relativa interdepartamental, en base a criterios de costes de manejo de materiales, distancias recorridas, costes de flujos, etc. En este tipo de distribución son necesarios equipos y maquinarias genéricas, además de trabajadores de nivel técnico relativamente especializado capaces de realizar diferentes actividades.

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La distribución orientada al proceso presenta las siguientes ventajas y desventajas:

Ventajas

Desventajas

Flexibilidad

Flujo de trabajo variable

Trabajos en proceso (casi nulo)

Altos inventarios de materia prima

Costos fijos bajos

Tiempos de ejecución altos

Fiabilidad

Aprendizajes largos

Baja inversión en equipos

Baja productividad

Personal con diversas tareas

Coste unitario elevado

Personal cualificado

Necesidad de medios de transporte

Baja inversión

Ineficiente uso del espacio

Fig. 11: Ventajas-desventajas de la distribución por proceso

Uno de los aspectos cuantitativos y cualitativos está dado por el dimensionado del centro de producción, considerando las siguientes áreas: 

Área de proceso. Importante para el desarrollo de los procesos y todas las operaciones relacionadas (abastecimiento o carga de las maquinarias, manejo de dispositivos, etc.)



Área para equipos. Es el espacio necesario para el posicionamiento de los mismos.



Área de mantenimiento. Es el espacio que se debe destinar para que el mantenimiento de los equipos y maquinarias se pueda realizar con libertad de acción.



Área del operador. En la operación de las máquinas o equipos, el operador debe disponer de tres áreas: -

para el desplazamiento relativo del operador en su máquina, y en las diferentes posiciones que ello implica,

para los movimientos que el operador debe efectuar,

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para en el aspecto de seguridad, asegurar la libertad de movimientos, y en algunos casos evitar sensaciones de riesgo, y de encierro (aspectos sicológicos). Se debe considerar situaciones simultáneas de entrada y salida al centro de producción.



Área de acceso para medios de transporte. Los medios de transporte son fundamentales

para

proceso

abastecimiento

y/o

retiro

materia/insumos/piezas. En algunos casos hay que considerar la tercera dimensión. 

Área para productos terminados o en proceso. Dependerá de la programación de la producción, previendo siempre las condiciones más desfavorables.



Área para equipos e instrumentos.



Área para residuos y desechos. En algunos procesos industriales se generan volúmenes significativos de residuos, que debe considerarse un área para acumularlos hasta su disposición final.



Área de servicios de planta. Todo centro de producción cuenta con servicios adicionales, como los sistemas de ventilación e iluminación, aire comprimido, etc., que deben ser localizados en áreas que no dificulten el proceso o movimiento del personal.



Área administrativa y de gestión. Espacio dedicado para oficinas (producción, contabilidad, compras, almacén, etc.)

Uno de los métodos para determinar de manera general las áreas principales en una distribución de planta industrial, es el método de Guerchet, que calcula las áreas por partes en función a los elementos que van a distribuir. El método considera en el cálculo del área total tres componentes (superficie estática, superficie de gravitación y superficie de circulación): 

Superficie estática (Se). Es el área efectiva ocupada por el equipo o puesto de trabajo.

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Se = largo * ancho 

Superficie de gravitación (Sg). Es el área necesaria para la circulación del operador alrededor de su máquina, incluyendo el área ocupada por las materias primas y piezas en proceso junto al puesto de trabajo. También se le llama superficie de giro. En el caso de superficies para almacenes, no se considera la superficie de gravitación. Se obtiene por la expresión: S g = Se * N “N” representa el número de lados accesibles de la maquinaria/mueble/equipo.



Superficie de evolución (Sc). Es el área necesaria para el movimiento y acceso al centro de producción del personal, material, y actividades de mantenimiento. También se le conoce como superficie de circulación. Sc = k ( Se + Sg ) Donde “k” representa la altura promedio ponderada de personas u objetos que se desplazan, como por ejemplo, los operarios, una carretilla, un coche de herramientas, un montacargas, etc. Pudiendo variar su valores entre 0,05 a 3,0. El valor de “k” depende del tipo y de la finalidad de la instalación. Algunos valores de “k” se muestran en la tabla: Tipo de industria

Industria pesada

0,05 – 0,15

Trabajo en cadena

0,10 – 0,25

Textil (hilados)

0,05 – 0,25

Textil (tejidos)

0,50 – 1,00

Joyería y relojería

0,75 – 1,00

Industria pequeña

0,50 – 2,00

Industria mecánica en general

2,00 – 3,00

Fig. 12: Valores promedios de “k” según el tipo de industria

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Y como se mencionó anteriormente, el área total estará determinada por la suma de sus tres componentes:

St = Se + Sg + Sc El coeficiente de “k” es posible calcularlo de la siguiente manera:

k

hEM  2 * hEE

  A * n * h   A* n  S * n * h  2*  S * n  S

hEM = altura promedio ponderada de elementos móviles hEE = altura promedio ponderada de elementos estáticos A= área del elemento móvil (cuando está fijo) n = número de elementos de cada tipo (móviles o estáticos) h = altura de elemento (móvil o estático)

Ejercicio 18 (propuesto). Hallar el área total requerida para las máquinas e instalaciones de una pequeña industria en donde laboran 10 operarios (la altura promedio para un operario es de 1,65 metros, con un área de ocupación de 0,50 m2). Información adicional se muestran en la tabla. (Rpta. 104 m2) Elementos

Armario

2,20

0,75

1,25

Torno

1,75

1,20

0,90

Fresadora

1,50

0,75

0,72

Rectificadora

1,20

0,80

Mesa

2,00

0,80

0,60

Coche

1,20

0,75

1,20

Carretilla

1,20

0,80

0,75

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5.2.4. Distribución por grupos de tecnología Este tipo de distribución se basa en la filosofía de agrupar las partes similares y ordenar en una célula de trabajo los procesos necesarios para que las partes queden ordenadas dentro de una célula especializada de trabajo. La fabricación celular busca poder beneficiarse simultáneamente de las ventajas derivadas de las distribuciones por producto y de las distribuciones por proceso, particularmente de la eficiencia de las primeras y de la flexibilidad de las segundas.

Producto Líneas flujo material Cualificación del trabajador Necesidad de personal Manejo de materiales Inventarios Uso de espacios Inversión Coste del producto

Series pequeñas y medianas (lotes) Flexibilidad. Amplia gama de productos. Cortas y sencillas. Flexible para operar máquinas y procesos. - Prácticamente nula, solo supervisón. - Síncrono. Automático. - Mucha rotación, inventarios reducidos. - Muy efectiva - Equipos y procesos flexibles. - Costes fijos elevados. - Costes variable bajos.

Fig. 13: Características distribución por grupo de tecnología – criterios productivos

5.3. Disposición de áreas El siguiente paso será disponer y cuadricular las áreas principales dentro de la superficie total estimada para la planta (que lógicamente estará sujeta a ciertos ajustes). Esta disposición previa, permitirá ir dándole forma al diseño de la planta, y es seguro que se presentarán varias soluciones. En ese sentido existen métodos cualitativos y cuantitativos que de manera alguna ayudan en la disposición óptima de las áreas. Uno de los principales métodos cuantitativos es el método de minimización de coste por transporte, que puede estar referido, según sea el caso, a cargas, mantenimiento, materiales, etc.

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La distribución por proceso busca que los costos por manejo de materiales sean minimizados, optimizando el flujo entre departamento. En ese sentido, el coste estará determinado por el número de cargas movidas entre los departamentos o secciones y el coste de transportar una carga entre dichas secciones: n

Coste   i 1

 j 1

X i j * Ci j

donde:

= número total de secciones o centros de trabajo

i, j = secciones individuales Xij = número de cargas/materiales/etc., movidas de la sección i a la sección j

Cij = coste de transportar una carga/material/etc., entre las secciones i y j

Ejercicio 19. Lácteos S.A. es una empresa formada por cuatro centros de trabajo que el año pasado realizó cambios en la distribución de la planta, esperando ahorrar más del 25% de los costes relacionados con la manipulación de materiales entre las secciones de la fábrica. Se pide, determinar el coste total de la nueva distribución. ¿Se logró reducir los costes en más del 25%, si el

coste

total

antigua

distribución

era

$55.000?

Número de cargas semanales

Coste de traslado de cargas

entre secciones

entre secciones ($)

Hasta

750 235

100

860

300

900

C D

20 10

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Solución: Cálculo del coste total: n

Coste   i 1

 j 1

X i j * Ci j

Coste total = (750*10)+ (235*20)+ (100*30)+ (860*10)+ (300*20)+ (900*10) Coste total = $38.000 El costo obtenido representa un 29,45% menos del semestre anterior. Ejercicio 20. Una empresa de costura presenta el siguiente informe: se cortaron un total de 5.600 prendas que pasaron a ser confeccionadas. Pero durante la confección de las mismas una máquina tuvo problemas y solo se plancharon 5.400. Las 200 restantes pasaron de la sección de confección a la de corte y se aprovecharon para tallas menores. Otro problema, al cortar los patrones de

275 pantalones, pues el tejido estaba arrugado y hubo que

plancharlo. El taller solicitó una remesa de 800 camisas, que pasaron directamente de la sección de confección a la de planchado (porque los patrones ya venían cortados). La distancia que separa las secciones es de 5 metros para todas. Se pide calcular el coste o movimiento total de la empresa.

Solución: Elaborando la matriz para conocer el flujo de prendas:

Hasta

Corte

Corte Confección

200

Confección

Planchado

5.600

275 5.400 + 800

Planchado En este caso, el coste total es equivalente a los movimientos que se produce en el taller, mediante la formula:

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Coste   i 1

 j 1

X i j * Ci j

Esta vez, Xij representa el número de prendas que se trasladan de la sección i a la sección j. Además, Cij es la distancia medida entre las secciones i y j : Movimiento total = (5.600*5) + (275*10) + (200*5) + (6.200*5) = 62.750 metros 5.4. Disposición del recorrido y/o actividades El análisis de las relaciones entre actividades permite determinar el tipo y la intensidad

de las interacciones entre las actividades productivas, los servicios,

mantenimiento y medios auxiliares. Las relaciones entre actividades, no siempre están referidas a materiales y/o productos, sino también a exigencias en que determinado proceso requiera una determinada posición. El método permite representar y clasificar las intensidades y sus relaciones, a través de una tabla relacional de actividades, que consiste en un cuadro en el que se plasman los valores de proximidad entre cada actividad y las restantes: Valor

Proximidad

Absolutamente

Especialmente

Importante

Ordinario

Indiferente

Indeseable

Fig. 14: Valores de proximidad de áreas

Tomando como ejemplo una empresa metal-mecánica, la cual se constituye por ocho áreas de trabajo: recepción, almacén, herramientas, mantenimiento, producción,

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vestuarios, comedores, oficinas, se presentan sus actividades en un diagrama de relaciones así como las razones que respaldan su valor de proximidad: Clave

Razón

Uso de información común

Comparten el mismo personal

Comparten el mismo espacio

Grado de contacto personal

Existe contacto a través de papeleo

Secuencia de flujo de trabajo

Realizan trabajo similar

Usan mismo equipo

Molestia por causa de olores

Fig. 15: Razones de los valores de proximidad

Recepción Almacén Herramientas Mantenimiento Producción Vestuarios Comedores Oficinas

Valor

A 1, 2, 3

Razón

O 6

A 1, 2, 8 A 6 E 4 I 2 O 9

O 6 A 6 U E 4 X 1

O 6 A 6 U U E 1, 4

I 6 U U O 4, 5

U U U -

U O 5

Fig. 16: Matriz de relaciones valor-razón de áreas

O 5

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El diagrama anterior muestra por ejemplo, el valor de la relación entre las áreas de recepción y producción, así como la razón de dicho valor. Y que se resume de la siguiente manera: Recepción A

Almacén

Herramientas

Mantenimiento

Producción

Vestuarios

Comedores

O O A U E X

O A U U E

I U U O

U U U

Oficinas Fig. 17: Determinación final de las proximidades de las áreas

Una vez realizado el diagrama de relaciones, se ordenan las áreas de actividades de acuerdo a los resultados obtenidos en la tabla anterior:

1. Recepción

2. Almacén

4. Mantenimiento

6. Vestuarios

5. Producción

3. Herramientas

7. Comedores

8. Oficinas

Fig. 18: Esquema general del recorrido según valor de las proximidades

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Luego, el paso a seguir es cambiar el tamaño de las áreas a su tamaño más real (a escala), siendo aún un plano previo y parcial:

Almacén

Herramientas

Mantenimiento

Recepción

Vestuarios Producción Comedor Oficina Fig. 19: Distribución previa de planta según proximidad de áreas

El paso final consiste en llevar las áreas a un diseño exterior simple:

Almacén

Herramientas

Recepción

Mantenimiento

Producción Vestuarios

Comedor

Oficina

Fig. 20: Distribución de planta (caso: empresa metal-mecánica)

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ELEMENTOS DE SERVICIO DE LAS PLANTAS INDUSTRIALES

Una planta industrial es un sistema caracterizado por un cierto grado de complejidad orientada a la transformación de recursos por medio de maquinaria, equipos e instrumentos. Pero estas plantas confían sus procesos en los servicios de la planta, que a pesar de no ser directamente productivos son esenciales para los fines de la producción. Entre estos servicios industriales tenemos: 

Servicios industriales. Se entiende al conjunto de equipos para la producción o aprovisionamiento

distribución

fluidos

necesarios

para

funcionamiento de la planta, como el agua, el aire comprimido, la energía eléctrica,

vapor,

etc.

Con

tal

termino

refiere

también

acondicionamiento ambiental, como la aspiración de humos y polvos, tratamiento de las aguas, calefacción, condiciones de seguridad, etc. 

Servicios generales. Referido al conjunto de oficinas, laboratorios, comedor, enfermería, etc.



Servicios auxiliares. Son las oficinas auxiliares, taller de mantenimiento, sala de herramientas, etc.



Servicios higiénicos –sanitarios. Referido a las duchas, baños, vestidores, etc.

6.1. Clasificación de los servicios Los servicios pueden ser clasificados en base a diferentes principios. El principio de uso, que comprende a las maquinarias, medios de transporte de personal; y el principio de flujo, relacionado a los servicios de alimentación (de una central a los puntos de uso) y los servicios de descarga (efluentes, residuos) hasta el punto de recolección y tratamiento. 6.2. Factores de selección de un servicio Los factores a considerar son del tipo cualitativo y cuantitativo. El factor cualitativo ve por la estética, las bondades del servicio, la seguridad del personal, etc. Por otra parte, el factor cuantitativo está referido a elementos de costo y la seguridad de

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funcionamiento, etc. La selección final de un servicio estará basada en el costo y la eficiencia (seguridad de funcionamiento). 6.2.1. El factor costo. El costo representa el factor más importante en absoluto. Dando por hecho que paralelamente se seleccionará la solución más segura para el personal. El costo viene compuesto por dos elementos: el costo de la planta (suma de cada componente de la planta) y el costo de servicio (suma de todos los costos que se deben afrontar en un cierto periodo de tiempo (año) para garantizar el funcionamiento y mantenimiento de la planta). Los dos elementos tienen un peso diferente en la toma de decisiones. El costo de la planta requiere un mayor apoyo financiero, casi siempre a través de una deuda. Es un costo que no se puede evitar. Por el contrario el costo de servicio de toda la planta, o al menos un servicio particularmente económico, determinará e incidirá en los costes globales de funcionamiento, pero específicamente en la fiabilidad del mismo. 6.2.2. El factor eficiencia. El factor eficiencia de un sistema de servicio representa uno de los elementos fundamentales de evaluación de las decisiones tomadas en la selección del sistema. La eficiencia de un servicio tiene un impacto económico importante en la vida de toda la planta industrial, particularmente, interesa saber o poder prever, cuando puede fallar el servicio y por lo tanto cuando puede fallar uno de los componentes. En práctica, se trata de un problema de seguridad de la planta y de fiabilidad. Siendo lo máximo que se pueda conocer la probabilidad y frecuencia de falla. El análisis de cada componente debe iniciarse con el conocimiento de los parámetros de fiabilidad de los mismos, los cuales deberán estar disponibles en los informes. En realidad, por un gran número de componentes no se dispone de suficientes datos experimentales, en todo caso, se debería tener en cuenta las condiciones particulares del ambiente de trabajo y de las instalaciones para efectuar un análisis apropiado. 6.3. Servicio de transporte y logística industrial El diseño y la realización de un sistema de transporte eficaz y eficiente al interno de una planta industrial constituyen un problema de gran importancia durante el diseño

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de la planta. El transporte no aumenta el valor de los productos terminados, pero si aumenta el costo, por lo que hay que minimizar y optimizar los traslados, congestiones, retardos y movimientos vanos. Estudios revelan que los costos de servicio por transporte pueden incidir hasta en un 35% del total de costo de inversión de una planta. Los objetivos que se deben perseguir en la concepción de un sistema de transporte interno son: 

Limitar los costos



Reducir los residuos y pérdidas



Mejorar las condiciones de trabajo



Incrementar la eficiencia de la planta

Dichos objetivos se podrían alcanzar utilizando en lo posible transporte mecánico, verificando con anticipación el nivel de utilización del sistema de transporte que se pretende realizar, utilizando cuando sea posible los transportes por gravedad, maximizar dentro del límite las cargas transportadas, concibiendo los sistemas de transporte con una visión de flexibilidad de cara a empleos futuros, minimizando las distancias recorridas, maximizando la relación carga transportada y peso del transportador y minimizando los movimientos. Cada circuito de transporte está siempre caracterizado de tres fases: carga, movimiento o traslado y descarga. Los cuales se desarrollan entre los almacenes y los medios productivos, dependiendo del ciclo productivo. En líneas generales, es posible minimizar los costos asociados a la realización y uso del sistema de transporte si se minimiza el uso de almacenamiento intermedio, si se reducen las distancias entre los puntos a servir, y cuando se optimiza la distribución del sistema de transporte. 6.3.1. Características de los medios de transporte. La característica más evidente de un medio de transporte es su capacidad de transporte, definida así:

C

Q T

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Donde Q es la cantidad de material a moverse (expresadas en toneladas, número de piezas, etc., y T el tiempo periódico requerido para trasladar la cantidad Q. Lo anterior deberá ser adaptado cuando se tenga un transportador continuo, en ese caso las actividades de carga, transporte y descarga, deberán ser en base a la capacidad del elemento o componente de menor capacidad. Por ejemplo, si un transportador de faja se caracteriza por una faja en grado de asegurar un flujo de material de 70 t/h y de un sistema de alimentación de 50 t/h, la capacidad real del sistema de transporte es de 50 t/h. En el caso de un transportador discontinuo, caracterizado por el funcionamiento contemporáneo de todos los dispositivos, se debe considerar los tiempos requeridos para el desarrollo de las operaciones de carga (T1), transporte (T2), descarga (T3), y movimiento o estacionamiento del elemento transportador (T4). Corresponde entonces una capacidad al sistema de:

C

Q T1  T2  T3  T4

Otras dos características importantes del sistema de transporte es la zona de servicio, función de la distribución del transportador y de la trayectoria que se sigue, y la otra es el espacio que ocupa. Dicha ocupación se debe tener en cuenta en el diseño de la planta pues representa un costo a tener en cuenta en la selección del tipo a emplear. 6.3.2. Carácterística de los materiales de transporte. Los materiales de transporte pueden ser de tres tipos: líquidos, sueltos en forma continua (a granel) y suelto en forma discreta y lotizada. Los líquidos pueden ser transportados tal cual por medios de sistemas dimensionadas según los principios de la hidráulica, o como unidad de carga. La unificación de las cargas es una práctica muy difundida que conlleva a una drástica simplificación del sistema de transporte, permitiendo maximizar y aprovechar los medios empleados y reduciendo y optimizando los espacios ocupados.

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6.4. Servicio de agua potable e industrial Cada planta industrial tiene necesidad de agua, sea para el desarrollo de los procesos de transformación, sea para los servicios auxiliares. En base a la función que el agua tiene en las diferentes situaciones es posible efectuar una primera clasificación, para comprender la importancia de este servicio y de su ayuda en el logro de los objetivos de una planta industrial. 6.4.1. Agua de lavado. Es la que viene empleada sea en el lavado de la materia prima y de los productos intermedios, sea para transportar las impurezas que pueda generar cada fase del ciclo productivo. Por motivos económicos y la limitada disponibilidad del recurso se recurre frecuentemente al reciclaje del agua, antes de su descarga final. 6.4.2. Agua de refrigeración. El agua empleada en la refrigeración de maquinaria industrial debe ser siempre acompañada de un aditivo que inhiba las propiedades corrosivas y de incrustaciones del agua que pueden dañar la superficie de las máquinas. 6.4.3. Agua de proceso. Es empleada en trabajos particulares en la cual el agua es un elemento mismo del proceso productivo, es una materia prima. En este caso, se deben efectuar tratamientos químicos para reducir la agresividad química-física del agua. 6.4.4. Agua para calderos. Estas aguas deben ser tratadas en función del tipo de caldero y de la temperatura y presión de ejercicio. 6.4.5. Agua potable. Viene utilizada para uso comunitario e higiénico en toda la planta. Los sistemas de depuración del agua para uso potable pueden ser separados o integrados con los sistemas de las aguas industriales. Los consumos de agua de las plantas industriales son extremadamente variable en función del tipo de planta y del tipo de proceso adoptado. Y su disponibilidad representa un valor esencial para el desarrollo de una actividad industrial. En el caso del agua potable, la necesidad mínima promedio diaria en el sector industrial es de aproximadamente de 60 a 70 litros per cápita, excluyendo el servicio de restaurantes. Y de acuerdo a las características del proceso productivo será de vital importancia indicar el grado de dureza del agua a ser utilizada en la planta.

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6.5. Servicio de descarga de efluentes (sólidos-líquidos-gaseosos) Las plantas industriales modernas tienen en el sistema de descarga uno de los sistemas de servicio de mayor importancia y atención. 6.5.1. Efluentes líquidos. Las aguas empleadas para uso industrial se dividen en dos tipos: primaria y residuales. Las aguas primarias son aquellas que llegan a la planta a través de la red y que se someten, según sea la necesidad, a una serie de tratamientos para eliminar impurezas o parámetros químicos; por el contrario, las aguas residuales son aquellas que resultan de un proceso industrial o de los servicios higiénicossanitarios y que deben ser tratadas o eliminadas de la mejor manera. Normalmente las aguas residuales circulan por gravedad, y muy raramente se recurre a sistemas de bombeo. A esto se debe sumar la necesidad de prever de acuerdo al grado de contaminación de las aguas un sistema de alcantarillado diferente.

manera resumida, se pueden dar las siguientes categorías: 

Aguas blancas. Llámense aguas de lluvia, a las que se unen las aguas industriales menos contaminadas (de lavatorios, de refrigeración, etc.)



Aguas negras. Principalmente proveniente de los servicios higiénicos.



Aguas aceitosas. Constituidas por el conjunto de aguas proveniente de los diferentes procesos, más las aguas de operaciones de mantenimiento.



Aguas ácidas. Aguas corrosivas y/o tóxicas que provienen de pérdidas o drenajes de maquinarias de proceso o de bombas, y que deben ser recogidas en depósitos para efluentes líquidos químicos.

Las aguas residuales deben estar sujetas a un pre-tratamiento consistente en una o más operaciones físicas o químicas. Seguidas luego de un tratamiento primario en el que se realiza la decantación, la coagulación o floculación, la flotación, y la depuración biológica. Posteriormente siguen los tratamientos secundarios, consistentes en la precipitación química y los tratamientos terciarios (para aguas muy contaminadas).

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6.5.2. Residuos sólidos. Son los materiales y objetos que derivan de las actividades humanas y de los ciclos naturales y destinados al abandono por parte de quien los ha producido. Los residuos pueden ser sujetos a los siguientes tratamientos: 

Descarga controlada



Descarga no controlada



Compresión



Incineración



Incineración con recuperación de energía



Pirolisis



Transformación en compostaje



Reciclaje o recuperación

Los tratamientos más utilizados en el sector industrial son la descarga controlada, la incineración, el compostaje y el reciclaje. Pero la posibilidad de auto producir energía eléctrica y poder venderla (si fuera el caso) la convierte en una nueva gran posibilidad que las industrias están considerando desde el punto de vista económico. 6.5.3. Emisiones atmosféricas. La polución atmosférica por las actividades industriales puede ser de diferentes géneros, en particular: 

Polvos. Son partículas sólidas de dimensiones variables que se originan sea en procesos mecánicos o tratamientos térmicos, y por la acción de las corrientes de aire.



Humo. Son suspensiones de partículas sólidas de dimensiones macroscópicas producidas por fenómenos de destilación, condensación, oxidación, etc.



Impurezas en el aire que pueden encontrarse en forma de gas o vapor y con ciertas características olorosas.

Los parámetros a tener en consideración en la evaluación de la peligrosidad y del grado de contaminación de la contaminación atmosférica son la composición química, la granulometría y la concentración de las partículas. La función de los sistemas de depuración es la de contrarrestar la polución al flujo de aire a través de un circuito de

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depuración, al final del cual el aire viene restituido al ambiente en niveles aceptables de pureza. 6.6. Servicio antiincendios Los daños que pueden producirse por un incendio son de notable consideración, sea por la destrucción de los medios de producción (daños directos) que por la suspensión de la producción (daños indirectos). Los incendios son extremadamente rápidos en su propagación, y por la modalidad en la que se manifiestan, tan así de requerir la intervención inmediata de personal preparado y con el equipo adecuado. 6.6.1. Características de los incendios. In incendio se desarrolla cuando se da un proceso de oxidación durante el cual se libera la llama que produce una notable cantidad de calor y se deteriora el material objeto de la combustión. Si el proceso se auto sostiene, además de producir anhídrido carbónico y monóxido de carbono, se tiene la formación de brazas y humo, a través de los cuales el incendio puede propagarse. Es posible clasificar a los incendios en algunas categorías que ayuden a determinar las medidas más adecuadas para combatirlas: 

Clase A. Incendios de materiales sólidos combustibles que llevan a la formación de brazas (papel, leña, tejidos, pieles, etc.)



Clase B. Incendios de líquidos inflamables (gasolina, solventes, aceites, barnices, resinas, alcohol, etc.)



Clase C. Incendios de gases inflamables (metano, acetileno, hidrógeno, etc.)



Clase D. Incendios de metales ligeros combustibles (sodio, potasio, magnesio, bario, etc.)



Clase

Incendios

(transformadores,

originados

motores

por

equipos

eléctricos,

interruptores, etc.)

tableros

generadores,

eléctricos

alternadores,

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6.6.2. Carga de incendio. Otro elemento de interés y de gran importancia para llevar a cabo una eficaz actividad de prevención es la llamada “carga de incendio”, que se define en base a la siguiente ecuación: n

C arg a de Incendio  CI   i 1

gi H i A

en donde “g” es el peso en kilogramos de la i-ésima sustancia, “Hi” es el poder calorífico de la i-ésima sustancia y “A” es la superficie total del área del cual se evalúa su carga de incendio. Se clasifica el riesgo de un incendio en base al valor de la carga de incendio: 

Riesgo ligero. Aquellos valores comprendidos entre 150.000 a 270.000 kcal/m2



Riesgo medio. Valores comprendidos entre 270.000 a 570.000 kcal/m2



Riesgo alto. Valores comprendidos entre 570.000 a 1080.000 kcal/m2

La carga de incendio permite además determinar (según experimentaciones) de manera general la duración media de un incendio: 

Si el valor de CI < 110 Mcal/m2 = 15 minutos



Si el valor de CI = 110-220 Mcal/m2 = 40 minutos



Si el valor de CI = 220-440 Mcal/m2 = 100 minutos



Si el valor de CI = 440-660 Mcal/m2 = 180 minutos

Es interesante considerar el comportamiento de la temperatura de un incendio en función del tiempo, resaltando que la velocidad de propagación de un incendio, es la característica de mayor peligro en tales situaciones.

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