Estudio de procesos batch 17

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Optimización de procesos
Estudio de procesos batch
Norberto R. Sírtori - 2017
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Optimización
 Pasos
 - modelado - simulación
◦ identificar variables de decisión
◦ identificar restricciones
◦ lógica del proceso
 - definir objetivos
◦ escenarios
◦ indicadores
 - análisis de la información
 La solución óptima corresponde al modelo y no 
al problema
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Definiciones
Procesos Batch
Proceso que esta integrado por etapas que 
deben ser realizadas en un orden definido.
El material es ingresado y la salida no ocurre 
hasta que la totalidad haya sido procesada, y 
pasa así a la etapa siguiente.
Distinguimos dos tipos básicos:
- Unidades batch
- Unidades semicontinuas
3
 Unidad batch: todo el material debe 
procesarse al mismo tiempo
 Unidad semicontinua: son esencialmente 
procesos continuos que están insertos en 
el proceso relacionando unidades bath. Ej. 
Bombas, centrífugas,etc.

4
 Para el desarrollo tomaremos el siguiente 
caso
 Reactor reactor centrífuga secadero
 Usos de estos procesos
||
1 2 3 4
5
 Los tiempos de procesos para cada etapa son:
 T1 = 1 h - T2 = 4 h - T3 = 2 h - T4 = 1 h
 La representación gráfica del proceso en el 
tiempo la vamos a realizar mediante un 
diagrama de Gant. 
Etapas 1 1
1
2
3
4
Tiempo horas
4 2
6
 En esta representación esta simplificada 
porque no estamos incluyendo los tiempos de 
transferencia entre una etapa y otra.
 Una representación real más aproximada es:
Etapas 1 1
1
2
3
4
Tiempo horas
GANT con tiempos transferencia
24
7
 A los fines de nuestro estudio usaremos la primera 
representación , considerando que los tiempos de transferencia 
hacia la etapa siguiente están incluidos en el tiempo del proceso.
 Para caracterizar a este proceso tenemos los tiempos individuales 
de cada etapa y también definiremos un tiempo de ciclo.
 Tc = ∑ Ti
 En nuestro caso Tc = 8 h.
Etapas 1 1
1
2
3
4
Tiempo horas
4 2
8
 Propongamos ahora que:
 - debemos optimizar el tiempo, de 
manera de lograr la producción en el 
menor tiempo.
 La información de contexto es:
 - debemos hacer un número grande de 
procesos (bachadas)
 - la repetición puede hacerse sin ninguna 
limitación
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 Para cumplir con la producción aplicando el proceso 
tenemos dos opciones:
 - iniciar cada bachada una vez finalizada la previa
 - superponer bachadas
 Estas situaciones se pueden diagramas así:
Etapas 1 1
1
2
3
4
Tiempo de ciclado = 8 hs
Tiempo horas
GANT sin solapamiento
4 2
Etapas 1 1
1
2
3
4
Tiempo de ciclado = 4 hs
Tiempo horas
GANT con solapamiento
4 2
10
 Como vemos se introduce aquí un nuevo 
concepto que es el tiempo de ciclado, que 
identificaremos como B.
 El tiempo de ciclado es la diferencia de 
tiempo que media entre el inicio de dos 
bachadas consecutivas 
 - Para el caso sin solapamiento 
B = Tc = ∑ Ti
- Para el segundo caso
- B = max (Ti) para i entre 1 y m
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Conclusiones - ¿Cómo seguir?
 Este simple arreglo permite reducir el 
tiempo total de producción a la mitad (no 
tengamos en cuenta los períodos de inicio 
y parada)
 …. O reducir el tamaño de los equipos
 Hemos optimizado pero…
 ¿podemos mejorar?
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 Si observamos el proceso veremos que la 
etapa de mayor Ti es la 2, es la etapa que nos 
impide reducir el tiempo B, en consecuencia es 
el cuello de botella.
 También observamos que hay equipos que solo 
son usados una fracción del tiempo total. 
Veamos
Etapas 1 1
1
2
3
4
Tiempo de ciclado = 4 hs
Tiempo horas
GANT con solapamiento
4 2
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 LAS OPCIONES
 Las opciones que tenemos son:
 - duplicar equipos
 - incorporar Tk almacenamiento
 Analizaremos cada caso por separado
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Duplicación de equipos
 Dado que 2 es el cuello de botella podemos incorporar un 
segundo equipo.
 El Gant se ve así:
 … o así
 Podemos ver que el tiempo de ciclado se redujo a solo 2 
horas. 
 El nuevo B´= B/n n = numero de duplicaciones
Etapas 1 1
1
2
3
4
Tiempo de ciclado = 2 hs
Tiempo horas
GANT con duplicacion etapa 2
4 2
Etapas 1 1
1
2
3
4
Tiempo de ciclado = 2 hs
Tiempo horas
GANT con duplicacion etapa 2
4 2
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 Una vez que hemos duplicado el equipo 2 vemos que 
ahora las etapas que tienen mayores tiempos de ciclo 
son la 2 y se agrega la 3, pasando a ser los nuevos 
cuellos de botella.
 Podemos volver a duplicar, en este caso las etapas 2 y 
3 y el Gant queda:
Etapas 1 1
1
2a
2b
2c
2d
3a
3b
4
Tiempo de ciclado = 1 hs
Tiempo horas
GANT con 4 etapas 2 y 2 etapas 3
4 2
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Tk de almacenamiento
 Sobre almacenamiento se definen 3 políticas:
 - almacenamiento ilimitado
 - almacenamiento sin acumulación
 - almacenamiento limitado
 Para decidir donde pondríamos el Tk veamos 
nuevamente el proceso original
 Colocando un Tk entre 1 y 2 el proceso que daría así
Etapas 1 1
1
2
3
4
Tiempo de ciclado = 4 hs
Tiempo horas
GANT con solapamiento
4 2
17
Etapas 1 1
1
TK alm
2
3
4
Tiempo de ciclado = 4 hs
Tiempo horas
GANT con TK intermedio
4 2
CONCLUSIONES
 Las opciones para optimizar son varias (muchas)
 ¿Cuál conviene? - objetivos
 - ¿tiempo disponible?
◦ 1, 2, 3 turnos diarios
◦ Tiempos Ti
◦ Días semanales 
 - ¿maximizar producción?
 - ¿minimizar inversión?
 - ¿maximizar rentabilidad?
 - planta monoproducto – multiproducto
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