Identification

El diseño es en síntesis la puesta en conjunto de ideas para conseguir un objetivo deseado. El diseñador comienza con un objetivo específico en mente, una necesidad, y por el desarrollo y la evaluación de posibles diseños, llega a lo que considera la mejor manera de conseguir el objetivo.

En el proceso de consideración de los posibles caminos para alcanzar el objetivo planteado, el diseñador se ve condicionado por muchos factores, los cuales aminorarán el número de posibles diseños. Dado que no existe un solo camino para alcanzar el objetivo, la naturaleza de cada diseño depende de cada una de las restricciones.

Las restricciones pueden ser de diversa índole, desde condiciones invariables como leyes físicas o regulaciones gubernamentales, hasta restricciones menos rígidas cuyas soluciones implican el hallazgo de mejores diseños.

Las restricciones sobre las cuales no tiene influencia el diseñador son denominadas restricciones externas, que delimitan la región de diseños posibles; dentro de esta región se encuentra una región más pequeña de diseños probables, delimitada por las condiciones internas sobre las que el diseñador tiene algún control, tal como la selección de los materiales, la elección del proceso y las condiciones.

El factor económico también corresponde a una restricción mayoritaria dentro del proceso de diseño ya que el proceso debe ser rentable, así como el tiempo, que condiciona el número de diseños alternativos que pueden evaluarse, para completar el diseño en los lapsos establecidos

Un diagrama esquemático de las restricciones consideradas dentro del proceso diseño se muestra en la figura 2-9 (Sinnot, 2005).

Figura 2-9: Restricciones de diseño.

Diseños probables Región de diseño Recursos Reg ulac ione s de seg urid ad R es tri cc io ne s ec on óm ic as Co ntr ole s g ub ern am en ta le s Le ye s f_ísic as E stá nd are s y có dig os Diseños posibles Elecc ión de l proce so Con dicio_nes del _pro ceso M é to d o s Tie mp o Per son al M a te ria le s RESTRICCIONES EXTERNAS RESTRICCIONES INTERNAS Fuente: (Sinnot, 2005)

Las etapas básicas de un proceso de diseño son:

 Identificación del objetivo

 Recolección de información pertinente  Generación de posibles soluciones  Selección y evaluación de solución  Formulación del diseño final

El desarrollo del diseño es un proceso iterativo, ya que a medida que el diseño se desarrolla, el diseñador se dará cuenta de más posibilidades y más restricciones, se buscaran constantemente nuevos datos e ideas, y se realizará la evaluación de las posibles soluciones de diseño.

En la figura 2-10 las etapas del proceso de diseño y sus ciclos de retroalimentación se muestran esquemáticamente.

Figura 2-10: Diagrama de flujo de las etapas del proceso de diseño. Objetivo (Especificación de diseño) Recolección de información, métodos de diseño basados en propiedades físicas Generación de posibles diseños Selección y evaluación (Optimización) Diseño final Fuente: (Sinnot, 2005)

2.5.1 Objetivo del diseño

Se define como diseño, la conversión de un requerimiento pobremente definido en un cliente satisfecho. El diseñador está creando un diseño para un producto o un proceso de fabricación, para cumplir una necesidad especial. En el diseño de un proceso químico, la necesidad es la necesidad del público por el producto y la oportunidad comercial, según lo previsto por el contexto económico.

Dentro de este objetivo general el diseñador reconocerá sub-objetivos, los requisitos de las diferentes unidades que componen el proceso o sistema global. Antes de comenzar el trabajo, el diseñador debe obtener la más completa y sin ambigüedades, declaración de los requerimientos, como sea posible. Si el requerimiento (necesidad) surge desde fuera del grupo de diseño, de un cliente o de otro departamento, entonces se tendrán que dilucidar las necesidades reales a través del debate. Es importante distinguir entre las necesidades reales y los deseos. Los deseos son las partes de la especificación inicial que se piensan deseables en el sistema, pero que pueden ser flexibles si se requiere durante el desarrollo del diseño.

Por ejemplo, una especificación particular del producto puede ser considerada deseable por el impacto en ventas que implicaría, pero puede ser difícil y costosa de obtener, entonces cierta relajación de esta especificación puede ser posible, para producir un producto vendible, pero más barato. Cada vez que se encuentre en posición de hacerlo, el diseñador debe cuestionar los requisitos de diseño (las especificaciones del proyecto y el equipo) y mantenerlos bajo revisión a medida que progresa el diseño (Sinnot, 2005).

Al describir las especificaciones a otros agentes involucrados en el diseño, como los responsables del diseño mecánico o los distribuidores de una parte del equipo, se deben tener en cuenta las restricciones que se colocan a estos otros agentes. Una adecuada y bien pensada especificación de los requisitos, define las restricciones externas dentro de las cuales los otros miembros del equipo de diseño trabajaran.

2.5.2 Recolección de datos

Para la realización del diseño, el diseñador debe reunir todos los hechos pertinentes y datos requeridos. Para el diseño de este proceso, se incluirá información sobre los procesos posibles, el rendimiento del equipo, y los datos de propiedades físicas relevantes en el proceso. Esta etapa puede ser una de las que consume más tiempo.

Muchas organizaciones de diseño prepararán manuales básicos de datos, que contienen todo el proceso "Know-how" en el que el diseño se basa. La mayoría de estas organizaciones tienen manuales de diseño que cubren los métodos preferidos y los datos de los procedimientos y rutinas más frecuentemente utilizados. Las normas nacionales son también fuentes de información de los métodos de diseño, además de que imponen a su vez limitaciones al proceso. Las limitaciones, en particular las limitaciones externas, deben identificarse rápidamente en el diseño del proceso (Sinnot, 2005).

2.5.3 Generación de soluciones de diseño

La parte creativa del proceso de diseño es la generación de posibles soluciones al problema (formas de alcanzar el objetivo) para su análisis, la evaluación y selección. En este la actividad del diseñador en gran parte se basará en la experiencia anterior, la propia y la de los demás. Por lo tanto, no es frecuente que un diseñador de un sistema o proceso se enfrente a la tarea de producir un diseño completamente nuevo para un proceso o equipo. Se deben preferir los métodos y sistemas de probada eficacia, en lugar de los posiblemente más interesantes, pero no probados, diseños novedosos. El trabajo necesario para desarrollar nuevos procesos, y el costo, por lo general son subestimados.

Sin embargo, cada vez que se quiere innovación, la experiencia previa, a través de los prejuicios, puede inhibir la generación y la aceptación de nuevas ideas. La cantidad de trabajo, y la forma en que se aborda, dependerán del grado de novedad en un proyecto de diseño (Sinnot, 2005).

Los proyectos de diseño en ingeniería se pueden dividir en tres tipos, dependiendo del grado de novedad que se trate:

1. Modificaciones y adiciones, a los sistemas existentes, por lo general llevadas a cabo por el grupo de diseño de la planta.

2. Nueva capacidad de producción para satisfacer la demanda cada vez mayor de ventas. Consiste en la repetición de los diseños existentes, por lo general, con un único cambio menor.

3. Nuevos procesos, desarrollados a partir de la investigación de laboratorio, a través de la experimentación a escala de planta piloto, hasta llevarla a un proceso comercial. Incluso aquí, la mayoría de equipos de las operaciones del sistema usarán diseños establecidos.

El primer paso en la elaboración de un nuevo proceso de diseño será el de esbozar un diagrama de bloques que muestre las principales etapas en el proceso, en donde se observe la etapa principal (objetivo) y las principales limitaciones para cada etapa. La experiencia debe entonces indicar qué tipos de operaciones del sistema y los equipos deben ser considerados. La generación de ideas de posibles soluciones para un problema de diseño no se puede separar de la fase de selección del proceso de diseño; algunas ideas serán rechazadas como poco prácticas tan pronto como sean concebidas (Green & Perry, 2008; Peters, et al., 2003; Sinnot, 2005).

2.5.4 Selección

El diseño comienza con el conjunto de todas las posibles soluciones delimitadas por las limitaciones externas, y a través de un proceso de evaluación y selección progresiva, limita la gama de candidatos para encontrar el "mejor" diseño para el propósito (Peters, et al., 2003; Sinnot, 2005).

Se pueden considerar las siguientes etapas sucesivas por las que el proceso de selección pasa:

1. Diseños posibles (creíbles) - dentro de las limitaciones externas. 2. Diseños plausibles (posibles) - dentro de las limitaciones internas. 3. Diseños probables - candidatos probables.

4. Mejor diseño (óptimo) - considerado la mejor solución al problema.

El proceso de selección se hará más detallado y más refinado a medida que el diseño avanza desde la zona de posibles soluciones al área de probables soluciones. En las primeras etapas se realiza un proceso de selección grueso basado en el sentido común, criterios y cálculos de costos generalmente rudimentarios. Para seleccionar el mejor diseño entre los probables diseños, el trabajo de diseño detallado y el cálculo del coste general serán necesarios (Green & Perry, 2008; Sinnot, 2005).

El diseño de sistemas de procesamiento de alimentos debe considerar elementos específicos del manejo de estos, sus condiciones y propiedades, así como su impacto en la calidad. A continuación se exponen los fundamentos del diseño de sistemas de procesamiento de alimentos.

2.6 Diseño de sistemas de procesamiento de alimentos