La definición de ingeniería conceptual e ingeniería básica (Parte 1)

Durante un proyecto podemos discriminar tres fases ingenierías: las dos primeras más creativas (se analiza el problema y se definen las soluciones más adecuadas) y la tercera fase en la que esas soluciones deben concretarse en respuestas únicas que tienen que describirse en su totalidad y con el detalle necesario para su posterior transformación en una realidad.

La ingeniería conceptual se aplica inicialmente para identificar la viabilidad tanto técnica como económica del proyecto y es la que marcará la pauta para el desarrollo de la ingeniería básica y la ingeniería de detalle.

Se basa en un estudio previo (o estudio de viabilidad) y en la determinación de los requerimientos del proyecto. A continuación, recopilamos los principales puntos a analizar y estudiar en esta primera fase de ingeniería:

• Los productos y la capacidad de producción.
• La normativa y regulación requerida.
• La descripción del proceso de fabricación y los requerimientos del usuario.
• La descripción general de la instalación.
• El plan, los diagramas de bloques, la distribución de salas, los planos de flujos de materiales y personas, los planos de áreas clasificadas y los diagramas de procesos básicos.
• La estimación de requerimientos de servicios auxiliares.
• El listado de equipos preliminar.
• La valoración económica de la inversión ± 30%.

En la segunda fase correspondiente a la ingeniería básica se reflejarán definitivamente todos los requerimientos de usuario, las especificaciones básicas, el cronograma de realización y la valoración económica.

Más en concreto, durante esta fase se definen los siguientes trabajos:

• La revisión detallada de la ingeniería conceptual y los requerimientos del usuario.
• Las hojas de datos de todas las salas (críticas y no críticas), los equipos y las instalaciones.
• El cálculo de cargas térmicas y el caudal de aire en cada una de las salas, etc,
• Los Diagramas de Tuberías e Instrumentación (P&ID) básicos de aguas, los sistemas HVAC y de routing para tuberías.
• La distribución de puntos de uso de servicios.
• La revisión del layout de salas, las implantaciones de equipos, incluyendo las áreas de servicios
• Listas de consumos y de equipos.

La ingeniería básica la desarrollamos en dos etapas: la primera consiste en la toma de datos y elaboración de los requerimientos de usuario y en la segunda se desarrolla el resto de trabajos recopilados en la lista anterior. Cuando la ingeniería básica está validada, es entonces el punto en el que ya estamos en disposición de contar con una base sólida para el siguiente y más importante paso: la ingeniería de detalle.

La ingeniería de detalle es el aspecto más importante del desarrollo de las ideas que al inicio del proyecto fueron concebidas como posibilidad y que en esta etapa pasan a ser algo más real. En esta fase quedan definidos todos y cada uno de los subsistemas, componentes o partes que forman el proyecto, desarrollados en una serie de documentos que deben ser suficientes para llevar el proyecto a la práctica.

Como hemos comentado, en el desarrollo de la ingeniería básica se consideran todos los aspectos que marcarán el rumbo de la ejecución teniendo en cuenta la viabilidad del proyecto. Sin embargo, los detalles de estos son lo que determinarán la funcionalidad y la satisfacción del usuario final.

“La ingeniería de detalle siempre está presente en un proyecto”

Aún en el caso de unos objetivos perfectamente definidos desde el inicio o de un proyecto de baja complejidad, como podría ser un almacén, se pueden obviar las fases previas pero nunca la ingeniería de detalle.

Cuando comenzamos el desarrollo de la ingeniería de detalle ya contamos con los datos previos que ayudan a definir los aspectos finales del proyecto. Una vez analizados, en IDI el proyecto pasa por una revisión técnica cuya intención es pulir los detalles que puedan ser considerados como un punto débil en la ejecución del mismo.

Como hemos avanzado en la primera parte, la ingeniería de detalle concreta las soluciones escogidas y desarrolla el detalle necesario para llevarlas a cabo.

En esta fase no se pueden tener errores importantes ni valores estimados aunque no sea posible disponer de toda la información necesaria. La precisión debe ser alta.

Como regla general un proyecto está correctamente calculado cuando la desviación entre el presupuesto estimado y la inversión real no supera el 5%.

La fase de ingeniería de detalle del proyecto consta de las siguientes tareas:

• Verificar, confirmar y si fuese necesario modificar las hipótesis y soluciones del diseño.
• Suministrar toda la información técnica, económica y legal al promotor del proyecto.
• Preparar los datos técnicos, detalles constructivos y condiciones en que debe fabricarse o construirse el detalle del proyecto.

En el siguiente punto desglosamos la fase de la ingeniería de detalle del proyecto en sus distintas etapas de ejecución.

1ª etapa: Comprobación de las especificaciones

En esta etapa revisamos los estudios previos y la ingeniería básica precedente para ajustarlos al momento y circunstancias en que se encarga la realización del proyecto.

• Esta comprobación es necesaria por las siguientes razones de peso:
• Es posible que el tiempo transcurrido desde la realización del diseño básico haya modificado las condiciones del entorno y por tanto, las bases fijadas en el anteproyecto puede que no se correspondan con las nuevas circunstancias.
• Cuando los estudios previos y la ingeniería básica han sido realizados por distintos técnicos, se vuelve necesario realizar una síntesis de las hipótesis y datos válidos antes de iniciar el diseño detallado.
• Por motivos de naturaleza técnica, económica y legal que justifiquen la modificación de la ingeniería básica.

En esta primera etapa de la ingeniería de detalle se llevarán a cabo las siguientes acciones:

• La definición de los subsistemas (forma, materiales y características fundamentales).
• La fijación de las hipótesis de cálculo a considerar.
• La división de los subsistemas en componentes, su modelización y el cálculo y comprobación de cada uno de ellos.

En algunas ocasiones, no es posible realizar los cálculos de los componentes sin definir todas las etapas en que se subdividen. Por experiencia sabemos que en estos casos se vuelve necesario realizar simultáneamente esta primera etapa y la siguiente.

Esta fase de proyecto constituye una fase fundamental de cálculos técnicos y de diseño. Es, en el estudio de los componentes y partes, donde nuestros profesionales son capaces de apreciar la calidad del anteproyecto y de la gran importancia que tiene en el resultado final.

2ª etapa: Definir y calcular las partes

En esta segunda fase las partes en que se divide cada componente deben ser tales que en la fase de fabricación no quede ningún aspecto constructivo sin definir. Todo detalle no resuelto en la fase de diseño puede traducirse en un grave problema posteriormente.

El proyectista acostumbra a confiar en el buen hacer de los suministradores y fabricantes y deja en sus manos la fijación de muchos detalles. Esta actitud puede ser peligrosa, incluso nos atrevemos a decir que temeraria, puesto que ni los fabricantes ni los suministradores están en posesión de todas las claves del problema y, además, tenderán a solucionarlos para que su beneficio sea máximo y no necesariamente para que el resultado sea el más óptimo.

En esta segunda etapa de la ingeniería de detalle se llevan a cabo las siguientes tareas:

• La definición de las partes de cada componente y de las hipótesis de cálculo específicas.
• La modelización, el cálculo y el dimensionado de cada elemento.
• La consideración de que los elementos forman parte de un conjunto y de que éste debe ser óptimo.
• El estudio y cálculo de los elementos de unión y piezas auxiliares, de control y de montaje.
• Los esquemas, dibujos y detalles constructivos de cada una de las partes.

3ª etapa: Ensamblar y comprobar partes

Esta etapa lleva a una primera solución de diseño completo y comprende los siguientes procesos:

• Ensamblar partes en componentes y éstos en subsistemas.
• Dibujar el conjunto y detalles del ensamblaje.
• Calcular los elementos que aún no estaban definidos.

4ª etapa: Comprobar dimensiones y resultados con normas

Una vez calculado el proyecto y definidas las dimensiones del conjunto y de sus componentes, es preciso contrastar y comprobar estos resultados, de modo que cumplan las normas, leyes y reglamentos requeridos.

Esto es absolutamente necesario porque, aunque durante el diseño se tienen en cuenta, la resolución de los cálculos y dibujos pueden modificar alguna de las consideraciones iniciales y también porque parte de la reglamentación no afecta directamente a los cálculos. En todo caso, deben consultarse las normas con el fin de incluir en los planos y demás documentos todas las condiciones que es obligatorio citar.

5ª etapa: Preparación, revisión y confección de documentos

Dado que la fase de proyecto es la fase definitiva de preparación antes de llevar a efecto una determinada obra o producto, los documentos deben ser completos y suficientes en sí mismos.

Hasta aquí hemos visto las principales etapas de la ingeniería de detalle, pero para conocer con exactitud cómo se lleva a cabo en un proyecto concreto, debemos definir las metodologías utilizadas en proyectos para plantas industriales que trataremos en profundidad en la siguiente entrada

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