INGENIERIA FABRICACION

6.2.- Ingeniería de fabricación:

Las etapas anteriores de Ingeniería (Conceptual, Proceso, Básica y Detalle) son, esencialmente, de la Propiedad o del Comprador, que las realiza para conseguir nuevas instalaciones que sean Eficientes, Rentables y Seguras. La Ingeniería de Fabricación es, esencialmente, del Contratista o Vendedor, que buscará ofrecer el suministro acordado lo más barato posible y, así, obtener los mejores resultado económicos posibles. Por ello, desde el punto de vista de la Propiedad, debe revisar e incluso aprobar los documentos que se generen en esta etapa para comprobar que se cumple con la documentación contractual (alcance de suministro) y con las interfases de coordinación con otros suministros

6.2.1.- General:

Es la realización de la documentación técnica complementaria a la de la ingeniería de detalle necesaria para la fabricación, limpieza, embalaje, transporte y pruebas de taller de los sistemas, equipos y componentes en las instalaciones industriales.

En los proyectos, se requieren comprar sistemas, equipos y componentes para que, debidamente coordinados a través del denominado Arquitecto Ingeniero, se instalen, se prueben y se pongan en explotación. Las compras se realizan a través de las Especificaciones Técnicas que se precisen, tal como las hemos descritos en la fase de Ingeniería de detalle. Cuando se compra un sistema completo, el Suministrador necesita realizar las ingenierías básica y de detalle antes de fabricar o comprar lo equipos y componentes necesarios. Cuando se compra un equipo, la ingeniería de detalle ya ha definido las principales características suyas, falta hacer los ajustes de diseño y la ingeniería de fabricación de sus componentes. Cuando se compra un componente, se requiere hacer su ingeniería de fabricación o, simplemente, cuando el A&E ha hecho suficiente detalle (tuberías, etc.),  acopiarlo directamente del mercado, ya que son elementos de catálogo. Si la ingeniería de detalle fuese lo suficiente profunda y amplia como para que solo se necesitase comprar elementos de catálogo, obtendríamos el proyecto más barato posible. Desgraciadamente, se requieren tecnólogos que, estando en posesión de específicos conocimientos, son imprescindibles a efectos de tener garantías de funcionamiento para un paquete determinado de suministro. Un ejemplo de esto último es el caso del tratamiento de agua para su desmineralización, se precisan auténticas empresas especializadas y solo se necesita hacer una especificación técnica que fije las condiciones del agua a la entrada, a la salida y las condiciones y requerimientos en las inter-fases del entorno. Otro caso es el de una bomba, se requiere una empresa especializada que ofrezca un equipo particular (diferente en cada suministrador) que pueda dar las condiciones en la aspiración y en la descarga que sean las que demanda la instalación. Por último estaría el caso de las tuberías de una planta, el A&E diseña su conjunto en detalle, determinando esfuerzos, de tal forma que el resultado de su trabajo son listados de componentes, definidos a nivel de códigos internacionales, que se pueden comprar fácilmente (de catálogo) en el mercado, sin precisar ningún tipo de ingeniería de fabricación específica.

Más concretamente los documentos de esta fase son los siguientes:

6.2.2.- Cálculos y estudios de la ingeniería de fabricación:

En el caso de equipos, los estudios y lo cálculos, realizados mediante la aplicación de normas internacionales, son necesarios para fijar sus características funcionales, para determinar las dimensiones de sus diversos componentes y para determinar los requerimientos que deben soportar otros elementos en inter-fase con ellos. Por ejemplo, en el caso de un equipo rotativo (bomba, ventilador, etc.), se precisan realizar los estudios necesarios que determinen los parámetros fundamentales, es decir el diámetro del rodete y su velocidad que, a su vez, definen las curvas características (caudal, TDH, potencia, par de arranque, NPSH) en base a pruebas realizadas a menor escala con modelos y a los “standars” internacionales. Los cálculos se precisan para determinar las dimensiones de los componentes en función de los esfuerzos que van a soportar, determinados mediante la aplicación de normas internacionales simples o métodos complicados (cálculos por elementos finitos). Por último, se precisan estudios y cálculos para fijar las cargas y condiciones que deben de soportar las cimentaciones (velocidades críticas, esfuerzos y momentos).

CALCULOS DE COMPONENTES POR ELEMENTOS FINITOS

Las normas y códigos internacionales que se vienen aplicando, de forma obligatoria, en el caso de códigos, y, de forma voluntaria, en el caso de normas, son los que se mencionan seguidamente:

  1. Normas Elementos mecánicos:
  • ABMA: American Boiler Manufactures Association. Aplicable a calderas.
  • AFBMA: Antifriction Bearing Manufacturers Association. Aplicable a cojinetes.
  • AGMA: American Gear Manufacturers Association. Aplicable a engranajes (reductores) y acoplamientos.
  • AFNOR: Association Francaise de Normalisation.
  • AISI: American Iron and Steel Institute. Aplicable en la caracterización de materiales.
  • ANSI: American Iron and Steel Institute. Aplicable en el dimensionamiento de componentes (tuberías, accesorios, etc.).
  • API: American Petroleum Institute. Aplicable a componentes de manejo de gas, petróleo y servicios de refinería (compresores, bombas, tuberías, válvulas, etc.).
  • ASME: American Society of Mechanical Engineers. Aplicable, como código, al diseño de recipientes a presión (bajo fuego, nucleares, etc.).
  • ASNT: American Society for Non Destructive Testing: Aplicable a ensayos no destructivos (r-x, ultrasonido, partículas, etc.).
  • ASA: American Standard Association.
  • ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers: Diseño de sistemas de aire acondicionado y sus componentes (conductos, compuertas, ventiladores, cambiadores, refrigerantes, bombas de calor, etc.).
  • ASTM: American Society for Testing Materials. Caracterización de materiales.
  • AWS: American Welding Society. Normalización de soldaduras.
  • AWWA: American Water Work Association. Criterios de diseño en conducciones, canales y normalización de componentes (válvulas, accesorios, etc.).
  • BS: British Standars. Equivalentes a los standards americanos que se citan.
  • DIN: Deutsches Institut Fur Normung. Equivalentes a los standars Americanos que se citan.
  • CTI: Cooling Toweer Institute. Criterios de diseño y pruebas para las torres de refrigeración y sus rellenos.
  • EJMA: Expansion Joint Manufacturing Association. Aplicable a las juntas de expansión.
  • FEM: Federation Eurpeen de Manutention. Aplicable a los equipos de manutención (aparatos de elevación, equipos de manejo continuo de sólidos, etc.).
  • HIS: Hidraulic Institute Standards. Criterios de diseño hidráulico para equipos (bombas, eyectores, etc.).
  • HEI: Heat Eschanger Institute. Aplicable al diseño de eyectores, condesadores, intercambiadores, refrigerantes, etc.
  • ISO: International Standard Organitation. Equivalentes a los standars de diferentes países.
  • MSS: Manufacturers Standaritation Society. Aplicable al mecanizado de superficies de contacto para unión.
  • NFPA: National Fire Protection Association. Criterios para los sistemas de protección contra-incendios.
  • NBFU: National Fire Protection Underwriters. Criterios para los sistemas de protección contra-incendios dados por las empresas aseguradoras.
  • NRG: Nuclear Regulatory Guide. Criterios de diseño para la seguridad de las plantas nucleares.
  • OSHA: Ocupational Safety and Health Administration. Criterios de seguridad e higiene en el trabajo. Equivalentes a las instrucciones técnicas españolas.
  • PTC: Power Test Code de ASME. Criterios para efectuar las pruebas a los equipos.
  • PFI: Pipe Fabrication Institute.
  • Regulations Calculations for Equipment in Open Mines.
  • TEMA: Tubular Eschanger Manufacturers Associatin. Aplicable a diseño y pruebas de cambiadores de calor.
  • TIMA: Thermal Isulation Manufacturers Association. Aplicable al diseño del aislamiento térmico.
  • SMACNA: Sheet Metal and Air Condiotioning Constructors Association.
  • SSPC: Steel Sructures Painting Council. Aplicable a Pinturas.
  • VDI: Verein Deutscher Ingenieure: Aplicable a criterios para las vibraciones de los equipos.
  • UNE: Una Norma Española: Equivalente a las normas internacionales per aplicables en España.

2. Normas Equipos eléctricos:

  • ANSI: American Iron and Steel Institute. Aplicable en el dimensionamiento de componentes (tuberías, accesorios, etc.).
  • ASTM: American Society for Testing Materials. Caracterización de materiales.
  • CEI: Comisión Electrotécnica Internacional. Aplicable a componentes (motores, interruptores, etc.).
  • CCITT: Comité Consultivo International de Telefonía y Megafonía.
  • DEMA: Diesel Engine Manufacturers Association.
  • IEEE: Institute of Electrical and Electronic Institute. Aplicable a componentes (motores, interruptores, etc.).
  • ISO: International Standard Organitation. Equivalentes a los “standars” de diferentes países.
  • NEMA: National Electrical Manufacturers Association. Aplicable a componentes (motores, interruptores, etc.).
  • NFPA: National Fire Protection Association. Criterios para los sistemas de protección contra-incendios.
  • NBS: National Bureau of Standard.
  • NRG: Nuclear Regulatory Guide. Criterios de diseño para la seguridad de las plantas nucleares.
  • SAMA: Scientific Apparatus Manufacturers Association.

3. Normas para Equipos de Instrumentación:

  • ANSI: American Iron and Steel Institute. Aplicable en el dimensionamiento de componentes (tuberías, accesorios, etc.).
  • CEI: Comisión Electrotécnica Internacional. Aplicable a componentes (motores, interruptores, etc.).
  • ISO: International Standard Organitation. Equivalentes a los “standars” de diferentes países.
  • IEEE: Institute of Electrical and Electronic Institute. Aplicable a componentes (motores, interruptores, etc.).
  • NEMA: National Electrical Manufacturers Association.
  • SAE: Society of Automative Engineers.

4.Normas Obra Civil:

  • ACI: American Concrete Institute.
  • AISC: American Institute for Steel Construction.
  • ASCE: American Society Civil Engineers

6.2.3.- Planos de formas y cargas:

PLANO FORMAS TURBINA HIDRAULICA

Son los planos en los que se representa la forma del equipo, con sus dimensiones, y, debidamente posicionadas, las cotas de los elementos que constituyen puntos de inter-fases (bridas y apoyos) con el resto de la planta, así como los esfuerzos (fuerzas y momentos) admisibles o trasmitidos por esos puntos. Estos datos permiten el diseño del sistema de tuberías y el diseño de las cimentaciones. A veces, en estos planos, se plantean los requerimientos de protección frente a las vibraciones que se deben de cumplir en las inter-fases.

6.2.4.- Planos de fabricación:

DETALLES CALDERIN

PLANO DE FABRICACION BOMBA DE 2 ETAPAS

Figura nº 73

Detallan, con suficiente profundidad, los componentes de un equipo, de tal forma que se puedan fabricar. Incluirán las dimensiones, la lista de los materiales (especificados según norma), el grado de acabado de las superficies, etc. Estos planos tienen su nombre específico cuando se trata de obra civil, así se denominan planos de taller de obra de construcción en hormigón o planos de taller de estructuras metálicas y son el desarrollo de los planos de ingeniería de detalle.

Estos planos deben ser facilitados al Comprador o Propiedad, para así, ante una situación de necesaria sustitución, los componentes puedan ser fabricados por el Propietario directamente, sin necesidad de tener que recurrir al suministrador original y estar sometido a una dependencia de exclusividad que obligue a tener que aceptar precios que pueden llegar a ser abusivos.

6.2.5.- Lista de materiales:

Se entiende como tal aquella en que quedan reseñados todas y cada una de las partes o elementos del equipo, ya sea para su envío directo a obra o para trasformación y ensamblado en fábrica para formar otros conjuntos. El Contratista podrá usarlas para sus acopios o fabricación y estar incluidas en los planos o en documentación independiente.

6.2.6.- Requisitos de control de calidad:

Este suele ser un documento de tipo general, que incluso las empresas lo tienen impreso para entregar en todos los suministros, en donde se fija la política de calidad, incluida su gestión, que aplicará a cualquier suministro para la Propiedad. Define el tipo de documentación que ha de someterse a la aprobación del Comprador, aunque no especifica los controles que se les debe de someter a cada equipo o componente incluido en el alcance, ya que esos requerimientos específicos se indican en la especificación técnica. Sí se incluyen las obligaciones y responsabilidades del suministrador, las facultades de los inspectores que actúen en nombre de la Propiedad, los protocolos y procedimientos a emplear, el tratamiento de las desviaciones que se produzcan, la información de calidad a enviar, el archivo de la documentación producida, el almacenamiento y destrucción de las muestras inspeccionadas, los procedimientos de garantía de calidad, etc. Se indica seguidamente el Indice-tipo de los Requisitos de Control de Calidad de una empresa[i] para la adquisición de equipos, materiales y componentes:

1.- Objeto y campo de aplicación

2.- Condiciones generales del sistema de calidad

2.1.- Manual de calidad.

2.2.- Plan de calidad.

2.3.- Subcontratos y aprovisionamientos.

2.4.- Procedimientos sujetos a la aprobación.

2.5.- Condiciones para comenzar la fabricación y el montaje.

2.6.- Materiales.

2.7.- Inspección pruebas y ensayos.

2.8.- Trazabilidad.

2.9.- Tratamiento de no conformidad.

2.10.- Control de entregas.

2.11.- Legalización de equipos.

2.12.- Informe final de control de calidad.

3.- Documentación a desarrollar por el suministrador.

3.1.-  Manual de calidad.

3.2.-  Plan de control de calidad.

3.2.1.- Organización.

3.2.2.- Códigos y normas.

3.2.3.- Alcance de suministro.

3.2.4.- Materiales.

3.2.5.- Procedimientos.

3.2.6.- Homologación de procedimientos y cualificación personal.

3.2.7.- Subcontratos y aprovisionamiento.

3.2.8.- Manejo, almacenamiento y transporte.

3.2.9.- Programa de puntos de inspección.

3.2.10.- Formatos.

3.2.11.- Informe final de control de calidad.

4.- Montaje.

6.2.7.- Manual de Control de Calidad:

Este documento define la política de Control y de Calidad de una empresa respecto a su objeto social, si se trata de suministro de equipos será respecto a su ingeniería, su fabricación y abastecimiento exterior de sus componentes y su entrega. De forma genérica, fija los objetivos de calidad, los plazos, los procedimientos, la organización, la documentación, etc.

Suele ser un documento que se envía para información del cliente ya que suele ser no modificable.

6.2.8.- Plan y Programa de Control de Calidad:

Este documento sí que es específico de cada suministro y define el alcance particular de control de calidad respecto a un suministro. Define, de forma específica, la organización nominada de control de calidad que se empleará para el suministro, los procedimientos de gestión, ingeniería, acopios, fabricación, pruebas en taller, limpieza, embalaje, transporte, recepción, montaje, pruebas y puesta en marcha. Suele ser un documento que se somete a la aprobación del Comprador y, por tanto, puede cambiarse para que cumpla con los Requisitos de Control de Calidad y con las especificaciones técnicas contractuales.

La estructura de este documento debe contener, como mínimo, la siguiente información:

  1. Filosofía de control de calidad y organización general y específica en cada contrato.
  2. Control de diseño y documentación con detalle del sistema para controlar la elaboración, revisión, aprobación, distribución y control de toda la documentación relacionada con el suministro.
  3. Acopios y materiales con detalles de las pruebas de las pruebas de recepción. Procedimientos a emplear. Tolerancias y normas aplicables. Impresos a utilizar.
  4. Fabricación con el detalle de las pruebas a realizar, las cualificaciones de los operarios y de los procedimientos a emplear. Medios de control. Controles dimensionales. Pruebas de taller. Impresos a utilizar.
  5. Pruebas finales a realizar e impresos a utilizar

6.2.9.- Programa de Puntos de Inspección (PPI):

Constituye una parte esencial del Programa de Control de Calidad y cuantifica, en detalle, el alcance exigido, en cuanto a inspecciones, a que se someterán cada uno de los componentes y equipos de un suministro. Al mismo tiempo, mediante la definición de los denominados puntos de espera, identificará las inspecciones, durante el proceso de fabricación, que exigen la presencia directa del Comprador antes de considerar la inspección superada.

Pongamos los siguientes ejemplos:

Acopio de chapa y fundiciones: se exigirán los certificados del material de cumplimiento de acuerdo con norma internacional. También se exigirá el 10% de inspección por ultrasonidos. Incluso se puede pedir ensayo mecánico destructivo de una muestra.

Soldaduras poco exigentes: se exigirá la inspección visual, por líquidos penetrantes, del 30% de ellas.

Soldaduras exigentes: se exigirá la inspección del 20% de las soldaduras por rayos X. Asimismo se exigirán los certificados de homologación de los soldadores.

Pruebas de un rotor: se exigirá la prueba de sobre-velocidad, al 110% de la nominal, con determinación de vibraciones a su paso por las velocidades críticas. Esta prueba es un punto de espera ya que se exige realizarse en presencia del Comprador.

Prueba a una bomba: prueba de presión y de NPSH.

Prueba a un depósito a presión: Prueba hidráulica a una presión 110% la operativa. Esta prueba es un punto de espera ya que se exige realizarse en presencia del Comprador.

De los ejemplos se deduce lo costoso de estas inspecciones, por lo que su definición debe formar parte del alcance contractual del suministro.

Muchas de estas inspecciones son de obligada realización según los códigos internacionales aplicables.

Aunque no sea punto de espera, los inspectores del Comprador podrán exigir los resultados de las inspecciones realizadas con posterioridad a su realización.

6.2.10.- Métodos y Procedimientos de fabricación:

Estos documentos especifican y detallan los pasos y secuencias de un determinado proceso de acopios de materiales, de fabricación (soldadura, tratamiento térmico, forjado, fundición, etc.), de las pruebas en taller a realizar (montaje en blanco, de presión, de vacío, de aislamiento, de embalamiento de un equipo rotativo, etc.) y del embalaje, limpieza, pintura y transporte.

A título de ejemplo, el protocolo de recepción de materiales debe incluir:

  • Fabricante,
  • Organismo de Control.
  • Técnicas de control y aparatos utilizados.
  • Normas aplicadas.
  • Resultados de control.
  • Piezas obtenidas del material.

6.2.11.- Resultados de pruebas e inspecciones:

En este documento se detallarán los resultados de las inspecciones y de las pruebas de control realizadas. En particular los análisis químicos de los materiales, los ensayos mecánicos sobre probetas, los ensayos con rayos X, ultrasonidos, líquidos penetrantes o partículas magnéticas, las inspecciones visuales, las pruebas de taller realizadas, etc.

6.2.12.- Informe final de Control de Calidad:

Este documento recoge toda la documentación de Control de Calidad que se ha generado durante el suministro, incluyendo procedimientos, inspecciones y pruebas, desviaciones y sus cierres, planos de fabricación y listas de materiales, certificados, etc.

Suele enviarse al Comprador junto con la entrega del suministro y, su aprobación, suele emplearse como condicionante del último pago.

Entrando más en detalle este informe debe de contener:

  1. Documentación general:
  • Pedido o contrato.
  • Especificación técnica y excepciones aprobadas.
  • Lista de datos del equipo.
  • Plan y programa de control de calidad aprobado.
  • Procedimientos de soldadura y registros de homologación.
  • Procedimientos de ensayos no destructivos.
  • Procedimientos de pruebas de funcionamiento.
  • Procedimientos de pruebas de rendimiento.
  • Otros procedimientos (tratamientos térmicos, pintura, etc.)
  • Planos con cotas definitivas.
  • Listados de repuestos y planos de despiece.
    1. Documentación específica de cada componente:
  • Sub-pedidos.
  • Especificaciones de compra a subcontratistas y proveedores.
  • PPI cumplimentado y aprobado.
  • Certificado y resultados de ensayos no destructivos.
  • Certificados de materiales.
  • Localización sobre plano de materiales y soldaduras.
  • Certificado de material de aporte para soldadura.
  • Informes de reparaciones.
  • Gráficos de tratamientos térmicos.
  • Informes de disconformidad.
  • Certificados de pruebas.
  • Certificados de cualificación de soldadores.
  • Informes y protocolos de inspecciones y ensayos.
  • Documentación requerida por exigencias oficiales aplicables.
  • Autorización de envío.
  • Facsímil de placas características.
  • Informe Final de C.C. de subcontratistas

6.2.13.- Programación y Presupuesto:

Respecto a este asunto, en la fase de fabricación se debe seguir lo pautado para la anterior fase de Ingeniería de detalle. El seguimiento del desarrollo del proyecto en cuanto a plazo y precio está basado, esencialmente, en el desarrollo de los diferentes contratos, para el suministro de los diferentes componentes y equipos. El impacto del desarrollo del plazo está influenciando sobre el programa de montaje a través de los posibles retrasos en las entregas.

El seguimiento detallado del desarrollo de cada contrato, y, por tanto, de las entregas, se hace a través de dos programas:

  • Programa de planos y documentación de Ingeniería: Es un listado, histórico, de toda la documentación que se debe de emitir para cumplir con los requerimientos contractuales. Un modelo de este listado se adjunta seguidamente:

MODELO DE PROGRAMA DE PLANOS Y DOCUMENTACION INGENIERIA

Las emisiones de los documentos listados en el programa tienen los siguientes fines:

  • Para aprobación: El Comprador revisa el documento y lo acepta respecto al compromiso contractual, fijado en las especificaciones, y en cuanto a los requisitos de inter-fase en los límites de alcance.
  • Aprobado excepto las notas que se indican en la devolución de comentarios.
  • No aprobado y se devuelve para corregir y agregar información.
  • Solamente para información no esperándose comentario alguno.
  • Se encuentra en situación de no devuelto.
  • Se encuentra anulado.

Con solo un vistazo de este documento, que se editará mensualmente, se tiene controlado el desarrollo de la ingeniería de cada suministro. El documento se complementa con detalles tales como nº de documento, ediciones, nº de cartas de envío y devolución, fechas programadas y revisadas de primera edición, etc.

  • Programa desarrollado del Suministro: Pudiéndose controlar, a través de él, el avance detallado de los acopios y la fabricación de cada componente físico de un suministro contractual determinado.

Se adjunta  un modelo de este documento que tiene una cadencia mensual de emisión. Llevará incorporado un programa de barras de las diferentes actividades de fabricación, con separación entre lo previsto y lo real.

MODELO DE PROGRAMA DE DESARROLLO DE SUMINISTRO

Las fechas de entrega de cada componente y su seguimiento son esenciales en la programación del montaje.

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