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INDICE
Pág.
Introducción 6
1. Conceptos de mercado y demanda 7
2. Capacidad de planta
2.1. Capacidad
2.2. Planificación de la capacidad
2.3. Productividad: indicadores
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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
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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
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40
40
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.
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5.2.3 Distribución por proceso 52
5.2.4 Distribución por grupos de tecnología
5.3. Disposición de áreas
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5.4 Disposición del recorrido y/o actividades 60
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
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64
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Bibliografía
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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 Demanda potencial (unid) Oferta potencial (unid)
1 25.300 10.800
Tasa de Crecimiento de la demanda (%) 2,5
Tasa de Crecimiento de la oferta (%) 1,3
Días laborales 260
% de demanda objetivo 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
Demanda Potencial (unidades)
Oferta Potencial (unidades)
Balance Demanda - Oferta
Demanda Demanda Objetivo
Anual Diario Anual Diario
1 25.300 10.800 14.500 56 2.900 11
2 25.933 10.940 14.992 58 2.998 12 3 26.581 11.083 15.498 60 3.100 12
4 27.245 11.227 16.019 62 3.204 12
5 27.926 11.373 16.554 64 3.311 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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2. 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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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:
%8686,0000.2
720.1
unid
unidnutilizació
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%56,959556,0800.1
720.1
unid
unideficiencia
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:
eurosA 300.4635,0000.3265,0000.541
eurosA 200.4835,0000.3065,0000.582
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:
ciclo
basetiempooducción Pr
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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c
tbP
Luego, la productividad puede definirse como el cociente entre la producción obtenida
en un periodo dado y la cantidad de recursos utilizados para obtenerla.
empleadorecursodecantidad
obtenidaoduccióndoductivida
PrPr
La cantidad del recurso empleado puede ser la mano de obra, materia prima (insumos),
capital, etc.
empleadosfactores
obtenidaoduccióntotaldoductivida
PrPr
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.
imaMateriapeso
adoTeroductopeso
imaMateriadeEntrada
imaMateriadeútilSalidaFísicaEficiencia
Pr
minPr
Pr
Pr
Eficiencia económica (Ee). Es la relación entre el total de ingresos o ventas y
el total de egresos o inversiones de dicha venta.
)(
)(
sInversioneCostos
IngresosVentasEconómicaEficiencia
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3. 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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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 a la menor disponibilidad de 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. 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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- 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
3.2. 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 Ponderación Colombia Venezuela
Productividad mano de obra 0,25 7 8
Distancia clientes 0,20 8 4
Ayuda del gobierno 0,12 7 6
Inestabilidad política 0,15 8 5
Servicios públicos 0,16 7 5
Normas ambientales 0,12 4 6
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
Totales 1,00 6,99 5,79
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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bXaY ,
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 Santiago Antofagasta
Coste fijo 750.000 600.000
Coste variable unitario 80 180
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: SantiagoSantiagoSantiago CVCFCT
y considerando la ecuación bXaY se tiene
XCTSantiago 80000.750
Para la ciudad de Antofagasta: AntofagastAntofagastAntofagast CVCFCT
y considerando la ecuación bXaY se tiene
XCTAntofagast 180000.600
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Si calculamos el punto de intersección de ambas ecuaciones, podremos calcular
el volumen de producción:
AntofagastSantiago CTCT
XX 180000.60080000.750
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.
En el caso de una producción de 3.000 unidades, los costos totales en cada
ciudad son:
XCTSantiago 80000.750 ; 000.990000.380000.750 SantiagoCT
XCTAntofagast 180000.600 ; 000.140.1000.3180000.600 AntofagastCT
1000 2000 3000 4000
250.000
500.000
750.000
1.000.000
1.250.000 CT Antofagasta
CT Santiago
1500 unidades
Coste
mínimo
Antofagasta
Coste
mínimo
Santiago
Costes
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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:
)(varPr
unidadesiableCosteecio
totalfijoCostesequilibrioPunto
)(
Pr
var1
monetariaunidad
ventadeecio
iablesCostes
totalfijoCostesequilibrioPunto
Otras fórmulas de apoyo:
)(unidadesunitariaónContribuci
fijosCostesequilibrioPunto
La contribución unitaria es igual al unitarioiableCosteunitarioecio varPr
)(
)Pr
var(1
monetariaunidad
unitarioecio
unitariosiablesCostes
fijosCostesequilibrioPunto
El coste variable unitario es igual a negocioCifra
totalesiablesCostes var
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:
unitariaónContribuci
BeneficiofijosCostes
Otra expresión que permite determinar el beneficio, conociendo el número de
unidades (X):
fijosCostesXunitarioiableCosteunitarioecioBeneficio )var(Pr
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:
euroseuroseurosunitarioiableCosteunitarioecio 404080varPr
y el beneficio que se alcanzaría es de:
altavocesBeneficio
unitariaónContribuci
BeneficiofijosCostes800
40
000.16
Beneficio = 16.000 euros
Para costos fijos de 22.000 euros, y una reducción del 10% del costo variable:
euroseuroseurosunitarioiableCosteunitarioecio 443680varPr
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
24
donde el beneficio que se alcanza es:
altavocesBeneficio
unitariaónContribuci
BeneficiofijosCostes800
44
000.22
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 A B C D
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 7.000
Transporte (unid) 0,02 0,10 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
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
25
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 31 35
Insumos 38 36
Transporte 15 18
Otros 25 26
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)
A B C
1 2 3 1 2 3 1 2 3
Transporte M. P. 19 23 29 17,5 22 27 16,5 20 25
Transporte P. T. 6,2 7,5 10 6,1 8 10,5 6 7,8 10,2
Mano de obra 15 20,1 26 19 23 30,2 22 25,5 34
Materia prima 29 39 55,5 30 39,5 55,8 28,5 39 55,4
Servicios 4,1 4,3 6 4,5 5,1 6,1 5 5 6,3
Suministros 5,9 9,1 19 8,3 12,5 30,3 10,2 16,5 32
Costos variable 6 7 8,1 6 7,4 8 6,3 8 8,7
Costos fijos 10 10,5 14,5 10,3 12 15 10,6 12,1 15,5
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
26
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 A B C
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 A B C
0 – 30.000 10 9 6
30.001 – 40.000 9,5 8,5 5
Ejercicio 12 (propuesto). Se quiere determinar la 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?
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
27
Costos A B C
Costos anuales de operación
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 70.000
Agua 25.000 30.000 30.000
Combustibles 65.000 67.000 67.000
Renta de edificio 50.000 58.000 65.000
Impuestos 11.000 13.000 15.000
Seguros 5.500 5.500 5.500
Varios 5.000 7.000 9.000
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”).
i
iix
Q
QdXCoordenada
i
iiy
Q
QdYCoordenada
Veamos la aplicación del método:
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
28
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
(Qi)
Localización de la empresa
( 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):
16,2
800.1
900330026001
i
iix
Q
QdXCoordenada
De igual manera se procede para la coordenada “y”. Se multiplica el valor de Qi
por el valor de la ordenada diy:
83,2
800.1
900430036001
i
iiy
Q
QdYCoordenada
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
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
29
permite observar de manera general el impacto que tiene la ubicación de la
empresa distribuidora con respecto a los consumidores:
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.
1 2 3
1
2
3
4
Empresa A
Empresa B
Empresa C
X Centro de gravedad
Las coordenadas nos indican que la pequeña empresa debe ubicarse cerca de la empresa B, en el punto (2,16; 2,83)
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
30
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.
Costos A B
1 10,00 12,00
2 12,00 15,00
Demanda
A 30
B 50
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:
De a A B Oferta
Planta 1
30
10
40
Planta 2
40
40
Demanda 30 50 80
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:
Oferta
1 40
2 40
10 12
12 15
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
31
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 2A 2B
Ahora, evaluamos el costo factible:
Unidades asignadas
Precio Unidad ($)
Total en $
30 10 300
10 12 120 40 15 600
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.
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
32
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:
De a
A
B
Oferta
Planta 1
-
30
+
10
40
Planta 2
+
40
-
40
Demanda
30
50
80
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 1A 1B 2B
Ahora evaluamos si efectivamente es la ruta más óptima:
10 12
12 15
Paso 1
Paso 2 Paso 4
Paso 3
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
33
2A 1A 1B 2B
+12 - 10 +12 -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:
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
34
Análisis prospectivo para la localización de planta
I. Localización
II. 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
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
35
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
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
36
H. tasa y costos por accidentes
I. Número anual promedio de pasajeros transportados
J. Calidad de los servicios
IX. 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
X. 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
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
37
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
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
38
4. 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
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
39
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.
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:
LÍMITE MÁXIMO
DE PLANTA
LÍMITE MÍNIMO
DE PLANTA
MERCADO
TECNOLOGÍA
ó
PTO. EQUILIBRIO
LÍMITE MÁXIMO
DE PLANTA
LÍMITE MÍNIMO
DE PLANTA
MERCADO
TECNOLOGÍA
ó
PTO. EQUILIBRIO
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40
X
Q
QII
1
212
22 QcapacidadlaparadeseadainversiónI
11 QcapacidadlaparaconocidainversiónI
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:
933,11
36,0
1
2
1
212
I
I
Q
QII
X
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:
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
41
Situación 1. Para una producción inicial (Po) muy cercana a la capacidad de la
planta instalada (Qi):
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):
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
Q
Tiempo
Po
h t
Qi
h: representa el
tiempo durante el
cual la producción
se hace constante
Qi
Tiempo
Po
t
Qf
Q
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
42
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.
Fig. 4: Relación óptima producción-capacidad
Con los límites de tamaños establecidos, el responsable del diseño seleccionará aquel
tamaño que resulte más apropiado.
Q
Tiempo
Po
h t
Qi
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
43
5. 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 horizontal-
vertical.
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
44
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 - Bajo pedido.
- Bajo volumen de producción.
Líneas flujo material - No definidas.
- Material estático.
Cualificación del trabajador - Gran flexibilidad.
- Alta cualificación.
Necesidad de personal - Para programación y coordinación.
Manejo de materiales - Flujo variable
- Equipos de manejo generales.
Inventarios - Variables, continuas modificaciones.
Uso de espacios - Baja producción por unidad de espacio.
Inversión - Equipos y procesos móviles de propósito
general.
Coste del producto
- Bajos costes fijos.
- Elevados costes variables (mano de obra y
materiales)
Fig. 5: Características distribución fija - criterios productivos
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
45
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.
Producto - Demanda estable y producto estándar.
- Alto volumen de producción.
Líneas flujo material - Procesos lineales
- Secuencia igual para todos los productos.
Cualificación del trabajador - Rutinario y repetitivo.
- Especializado.
Necesidad de personal
- Gran cantidad.
- Planificación de material-operarios.
- Trabajo de control y mantenimiento.
Manejo de materiales - Predecible.
- Flujo sistemático y automatizable.
Inventarios - Mucha rotación de materiales, inventarios
reducidos.
Uso de espacios - Eficiente.
Inversión - Elevada en equipos especializados.
Coste del producto
- Altos costes fijos.
- 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.
Fig. 7: Línea de producción por producto
Materia
Prima A B C D
Producto
Terminado
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46
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:
ciclodeTiempo
tareacadadetiemposestacionesdemínimoNúmero
El tiempo de ciclo, ya se ha definido en el primer capítulo, pero se puede también
determinar a partir de las expresiones:
unidadesdediariaDemanda
díapordisponibleproduccióndeTiempociclodeTiempo
produccióndeTasa
díapordisponibleproduccióndeTiempociclodeTiempo
Y la eficiencia:
ciclodetiempotrabajodeestacionesnúmero
tareasdetiemposEficiencia
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47
En el equilibrado 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.
Solución:
Cálculo del número de estaciones:
6,412
12112271012
ciclodeTiempo
tareacadadetiemposestacionesdeNúmero
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:
D
E
F G C B A
12 minutos 10 7
2
2
11 12
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48
Tarea Número de tareas
siguientes
Tareas
siguientes
Orden de
asignación
A 6 B, C, D, E, F. G 1°
B 5 C, D, E, F, G 2°
C 4 D, E, F, G 3°
D y E 2 F, G 4°
F 1 G 5°
G O - - - -
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:
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.
D
E
F G C B A
12 minutos 10 7
2
2
11 12
Estación de trabajo 1
Estación de trabajo 2
Estación de trabajo 3
Estación de trabajo 4
Estación de trabajo 5
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
49
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:
%33,93
125
56
ciclodetiempotrabajodeestacionesnúmero
tareasdetiemposEficiencia
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
A 85 ---
B 45 A
C 80 ---
D 45 C
E 90 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?,
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
50
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
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
51
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
- Varios productos con operaciones
comunes.
- Variable volumen de producción.
- Demanda variable.
Líneas flujo material - Líneas entremezcladas.
Cualificación del trabajador - Intermedia.
Necesidad de personal
- Personal de planificación, manejo de
materiales, producción, control de
inventarios.
Manejo de materiales - Flujo variable
- Posibilidad de duplicidad en el manejo.
Inventarios - Largos.
- Mucho trabajo en curso.
Uso de espacios - 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.
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
52
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,
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
53
- 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 el proceso en el abastecimiento y/o retiro de
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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54
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:
Sg = 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 k
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
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
55
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:
nS
hnS
nA
hnA
h
hk
S
SEE
EM
*
***2
*
**
*2
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 n N L a h
Armario 1 1 2,20 0,75 1,25
Torno 1 1 1,75 1,20 0,90
Fresadora 3 2 1,50 0,75 0,72
Rectificadora 2 2 1,20 0,80 0,80
Mesa 4 4 2,00 0,80 0,60
Coche 4 -- 1,20 0,75 1,20
Carretilla 2 -- 1,20 0,80 0,75
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
56
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 - Series pequeñas y medianas (lotes)
- Flexibilidad. Amplia gama de productos.
Líneas flujo material - Cortas y sencillas.
Cualificación del trabajador - Flexible para operar máquinas y
procesos.
Necesidad de personal - Prácticamente nula, solo supervisón.
Manejo de materiales - Síncrono. Automático.
Inventarios - Mucha rotación, inventarios reducidos.
Uso de espacios - Muy efectiva
Inversión - Equipos y procesos flexibles.
Coste del producto - 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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57
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:
jiji
n
j
n
i
CXCoste *11
donde:
n = 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 de la antigua distribución era de $55.000?
Número de cargas semanales
entre secciones
Hasta De
A B C D
A 750 235 100
B 860 300
C 900
D
Coste de traslado de cargas
entre secciones ($)
A B C D
A 10 20 30
B 10 20
C 10
D
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58
Solución:
Cálculo del coste total:
jiji
n
j
n
i
CXCoste *11
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 De
Corte Confección Planchado
Corte 5.600 275
Confección 200 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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59
jiji
n
j
n
i
CXCoste *11
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
A Absolutamente
E Especialmente
I Importante
O Ordinario
U Indiferente
X 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,
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
60
vestuarios, comedores, oficinas, se presentan sus actividades en un diagrama de
relaciones así como las razones que respaldan su valor de proximidad:
Clave Razón
1 Uso de información común
2 Comparten el mismo personal
3 Comparten el mismo espacio
4 Grado de contacto personal
5 Existe contacto a través de papeleo
6 Secuencia de flujo de trabajo
7 Realizan trabajo similar
8 Usan mismo equipo
9 Molestia por causa de olores
Fig. 15: Razones de los valores de proximidad
Fig. 16: Matriz de relaciones valor-razón de áreas
Recepción
Almacén A
1, 2, 3
Herramientas O
6
O
6
Mantenimiento A
1, 2, 8
O
6
O
6
Producción A
6
A
6
A
6
I
6
Vestuarios E
4
U
-
U
-
U
-
U
-
Comedores I
2
E
4
U
-
U
-
U
-
U
-
Oficinas O
9
X
1
E
1, 4
O
4, 5
U
-
O
5
O
5
Valor
Razón
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61
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:
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
A O
Recepción
O O I O
A A
Almacén
Herramientas
Mantenimiento
Producción
Vestuarios
Comedores
Oficinas
A
A
U U U
U U U
U U
E
E
I
O
O
O
E
X
U
O
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
62
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:
Fig. 19: Distribución previa de planta según proximidad de áreas
El paso final consiste en llevar las áreas a un diseño exterior simple:
Fig. 20: Distribución de planta (caso: empresa metal-mecánica)
Recepción
Almacén Herramientas Mantenimiento
Producción
Comedor
Oficina
Vestuarios
Recepción
Almacén Herramientas Mante-
nimiento
Producción
Comedor Oficina
Vestuarios
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63
6. 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 y la distribución de fluidos necesarios para el
funcionamiento de la planta, como el agua, el aire comprimido, la energía
eléctrica, el vapor, etc. Con tal termino se refiere también al
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
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
64
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
Escuela Ingeniería Industrial Arroyo, M.; Torres, J.
65
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:
T
QC
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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:
4321 TTTT
QC
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 higiénicos-
sanitarios 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. De
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 E. Incendios originados por equipos y tableros eléctricos
(transformadores, motores eléctricos, generadores, alternadores,
interruptores, etc.)
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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
i
ii
A
HgCIIncendiodeaC
1
arg
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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BIBLIOGRAFÍA
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