Etapas de desarrollo de un Proyecto de Ingeniería.

Estimados

Pensé en ponerle al título “Génesis de un Proyecto”, lo leí o escuche en alguna parte, pero me pareció exagerado, rimbombante (siempre quise utilizar esta palabra) e inapropiado, ya que ningún proyecto es igual a otro, sólo similitudes que se aprovechan en los procesos de diseño de la ingeniería.

Cabe hacer notar, que previo a la definición de las etapas de desarrollo, debemos aclarar las características comunes de los proceso operativos industriales y energéticos, en los cuales desarrollaremos las etapas de ingeniería.

Como esta es área del ingeniero procesista, sean estos metalurgistas, químicos o eléctricos en casos energéticos, el bosquejo que represento es un simple flujograma, para entender y separar lo que son las materias primas o minerales propios del proceso y los insumos o servicios externos e internos necesarios para el proceso.

Con este simple flujograma general de los procesos mineros, queda claro que son tan importantes como los procesos “Piro” o “Hidro” metalúrgicos, los insumos o servicios externos, siendo la energía eléctrica y agua de proceso disponibles en el sitio de implementación del proyecto, los más relevantes.

Aclarado lo anterior, veamos que dice Wikipedia sobre ingeniería “La ingeniería es el conjunto de conocimientos y técnicas, científicas aplicadas al desarrollo, implementación, mantenimiento y perfeccionamiento de estructuras (tanto físicas como teóricas) para la resolución de problemas que afectan la actividad cotidiana de la sociedad”, por lo tanto, para la creación de un producto final, necesitamos desarrollar e implementar un conjunto de tareas que debemos agrupara, paso a paso (FEL próximo tema), para generar los mejores diseños, tomar correctas decisiones y ofrecer las mejores alternativas a los inversionistas.

La creación de un proyecto minero nace del conocimiento geológico de la tierra, ésta a través de “concesiones mineras” selecciona áreas o “pórfidos” de minerales posibles de extraer, ahora la pregunta es, será factible su extracción y rentable su producción.

Llegamos, para tal efecto, de acuerdo a normalizaciones internacionales de institutos u organismos dedicados al tema, se han establecido fases del proceso de ingeniería que se aplican internacionalmente, y en particular en Chile estas fases son:

Fase 1: Ingeniería de Pre-factibilidad o Perfil (Preliminary Engineering and Feasibility Studies)

Fase 2: Ingeniería Conceptual (Conceptual Studies and Preliminary design)

Fase 3: Ingeniería Básica o Diseño (Design Engineering)

Fase 4: Ingeniería de Detalles ( For Contruction Engineering)

Fase 5: Ingeniería de Apoyo a Terreno (Field Engineering)

En cada una de las fases de ingeniería, además de todas las materias técnicas involucradas, se debe tener especial atención a la “constructibilidad, mantenibilidad y confiablidad” de las instalaciones consideradas en el diseño. Además, un constante control de los registros y las acciones de Programación y Control, y en el Control de Documentos. Los temas sub-rayados, serán vistos en otro blog.

Fases de ingeniería

Fase 1: Ingeniería de Pre-factibilidad o Perfil.

Corresponde a la etapa desde el nacimiento de la idea, donde el Cliente (Propietario o Mandante) efectúa un análisis y evaluación de implementación de un proyecto, con el correspondiente análisis económico preliminar y el diagrama de flujo. En la ingeniería de pre-factibilidad o perfil, principalmente se realiza la revisión del impacto en el Medio Ambiente, Balance Másico y Energético, un estimado por orden de magnitud (de grandes equipos, por planta u otros) para terminar con el correspondiente informe de pre-factibilidad.

En esta etapa, los ingenieros metalurgistas o químicos son los vendedores de “pomada” son quienes desarrollan los primeros bosquejos de balances de entradas y salida, con el mineral o recurso hídrico disponible.

Normalmente para esta fase se considera una precisión del orden de 35% a 45% en los costos de inversión, a menos que el Cliente indique otro factor. Uno de los principales objetivos es efectuar la ingeniería que permita cuantificar la inversión y definir los aspectos técnicos para las futuras acciones del proyecto, o sea, pasar a la siguiente etapa.

El conocimiento geológico, se realiza en esta etapa, desarrollando “calicatas” para identificar los estratos de tierra existentes donde se pretende fundar el proyecto.

Desde el punto de vista de Construcción y Montaje de proyecto, lo más relevante de esta fase, es que en ella se cuantificaron los insumos o servicios externos, principalmente la disponibilidad de energía eléctrica y agua para el proceso. Por lo tanto, los errores en esta cuantificación y decisión de continuar (Pasos FEL) afectarán en gran medida el proceso de COMISIONAMIENTO y Puesta en Marcha, y la recuperación de la inversión.

Fase 2: Ingeniería Conceptual

En esta fase se desarrollan los manuales de Procedimientos de Ingeniería y de Control de Documentos, se da paso a los estudios de Disposición de Planta con sus equipos principales (Layout), Balance de materiales y Balance de Energía, a continuación el desarrollo de los documentos de diseño, listados de motores, de equipos de gran envergadura y de planos. Especial atención serán la preparación de los Criterios de Diseño y los aspectos generales de selección y definición de equipos principales. Se termina con la emisión del informe al Cliente.

El conocimiento topográfico, se realiza en esta etapa, preparando un levantamiento topográfico para preparar la base de la especialidad inicial de obras civiles, evaluando los primeros y necesarios movimiento de tierra y excavaciones masivas.

Normalmente para esta fase se estima una precisión del orden de un 25% a 35% en los costos de inversión, a menos que el Cliente indique otro factor. Uno de sus principales propósitos es efectuar la ingeniería donde se analizan diferentes alternativas de solución técnica, debidamente valorizadas.

Desde el punto de vista de Construcción y Montaje de proyecto, no es incidente para el constructor, pero si para la operación y mantención, ya que se deciden las alternativas de solución técnica, en función de los costos de inversión y en segundo lugar su confiabilidad, o ambos en las mejores prácticas.

De aquí nacen los primeros planos de proceso, fundamentales para entender el flujo de producción, en los cuales se establecen los balances de masa y energía que se considerarán para dimensionar y especificar las alternativas de equipos principales a adquirir y montar.

Terminando en un informe de alternativas de costo y solución para el proceso productivo evaluado para el proyecto solicitado.

Fase 3: Ingeniería Básica

Como primer documento de esta fase, se hará la actualización y emisión del Manual de Procedimientos de Ingeniería y de Control de Proyectos. En el desarrollo de la ingeniería se dará preferencia en esta fase, a los planos P&ID (Piping and Instrumentation Diagram), especificaciones técnicas de equipos, desarrollo de documentos para cotizar equipos, análisis y definición de equipos principales y una completa disposición de los equipos, que podrán ser modificados en la siguiente fase en función de la disponibilidad de equipos en el mercado (Costo y tiempo de adquisición del activo).

Para esta fase normalmente se estima un orden de precisión de un 15% a 25% en los costos de inversión, a menos que el Cliente indique otro factor. Uno de sus principales propósitos es efectuar la ingeniería, donde se desarrolle la mejor alternativa de solución técnica y defina la adquisición de los equipos principales para el proyecto.

La información de ésta etapa, es crucial para el inicio de la preparación de los planes de comisionamiento y puesta en marcha del proyecto, ya que se dispone de los planos P&ID para iniciar las primeras definiciones de los sistemas funcionales a comisionar y recibir para la puesta en marcha.

En esta etapa, se validan los informes de constructibilidad, mantenibilidad y confiabilidad, además para los proyectos “Brownfield” se deben realizar  los informes de interferencias y Tie-in, necesarios para el comisionamiento y puesta en marcha del proyecto.

Fase 4: Ingeniería de Detalles

Normalmente esta fase es la que consume más horas de ingeniería, pero de un costo menor por hora al de las otras fases, en donde se emite el mayor volumen de documentos y planos, que deben ser validados y certificados por el Cliente, hasta lograr la aprobación final en revisión cero, apto para construir. Revisada la ingeniería básica, se da comienzo a la confirmación de las órdenes de compra de los equipos principales y la emisión de las compras de los equipos menores, los materiales y misceláneos asociados al proyecto. Se efectúan los desarrollos de los documentos y planos de todas las disciplinas, verificando la constructibilidad y mantenibilidad visualizando el futuro mantenimiento de las instalaciones y/o equipos, según corresponda.

En general todas las disciplinas, tiene una complejidad extra desde el punto de vista administrativo y control de documentos, para la construcción y montaje, siendo las principales a tener en cuenta:

• La disciplina de OOCC, que verifica la topografía, define los puntos de referencia (PR), establece y limita las excavaciones masivas de las normales, prepara planos de “forma” y planos de “enfierraduras”, que muchas veces se ofrecen al constructor las enfierradura dobladas, o se opta por entregar la responsabilidad de suministro, corte y doblado, al contratista de la construcción y montaje.
• La disciplina Arquitectura, genera sus planos de posición y vistas, con los requerimientos de recubrimientos y techos, de acuerdo al criterio de diseño aprobado por el Cliente. También se definen los colores y calidades. Puede ser suministrado por proveedor externo, quien define los planos de posición, de acuerdo a los planos de la ingeniería básica, para ser validados por la ingeniería de detalles.
• La disciplina Estructuras, es la más compleja desde el punto de vista constructivo, ya que los planos de “fabricación y montaje” los emiten las empresas fabricantes, contratadas para el suministro de las estructuras y en general, son el “cuello de botella” en casi todos los proyectos, por compromisos tardíos de fabricación, incumplimiento de fechas, y errores de fabricación traspasados al constructor (adicionales). La tarea de control sobre este suministra siempre ha estado en el limbo, quedando la responsabilidad inicial al área de adquisiciones, los cuales cuentan en algunos caso de inspectores para revisión y control de la fabricación, en otros se contrata como servicio. Los dramas, comienzan cuando el fabricante no emite o se retrasa en la entrega de planos de fabricación y montaje, es más, he visto áreas de Control de Documentos, archivar estos planos por desconocer su funcionalidad y aplicación en la construcción. Este es un tema de alta atención, ya que para la ingeniería, su labor ha terminado desde que entregó el último plano de diseño estructural que es de la ingeniería básica pasado a detalle sin ninguna modificación, para ser entregado al fabricante como guía de diseño, traspasando la responsabilidad al comprador y este endosando su responsabilidad al constructor que ¡nunca ha indicado la prioridad de fabricación!, craso error, que culpa puede tener el constructor si no ha participado del desarrollo de la ingeniería.
• La disciplina Cañerías (Piping como todas la conocen), que es parte de la disciplina mecánica, también tiene su complejidad, que radica en la fabricación externa de los “Spool” de cañerías basados en los planos isométricos de esta especialidad, y principalmente en la confección final de los planos “As-built” para las líneas de cañerías de diámetro menor a 3”, que es traspasada como responsabilidad al constructor, condición que afecto el proceso de comisionamiento, por quedar fuera de control de la programación, es más, como el costo retorno para el contratista es menor al montaje pesado de cañerías, queda para el último proceso, dejando sistemas funcionales que no se pueden pre-comisionar estando un 95% terminado por este efecto. Estos defectos, deben ser minimizados dejando el compromiso de ejecución temprana, escrito en los contratos. Por último, los famosos y menospreciados soportes, sobre todo en cañerías exteriores (dilataciones), y que muchas veces el constructor y montajista no le da importancia a la posición, calidad y capacidad de esto, sin saber que detrás de ellos existe un respaldo de ingeniería, que los posiciona en función de los esfuerzos tridimensionales por dilataciones.
• Las disciplinas mecánica y eléctrica, son las más limpias desde el punto de vista constructivo, sus planos trabajan con especificaciones y planos de los proveedores de equipos (Vendor), y solo tienen dependencias de OOCC que debe tener las fundaciones terminadas para montaje y las estructuras terminadas para montaje de escalerillas eléctricas. El peso de estas especialidades radica en las tolerancias de montajes, calibraciones y pruebas, en especial todo lo relacionado al comisionamiento y puesta en marcha. Cabe hacer mención y de alta incidencia que la especialidad eléctrica es responsable de validar la parametrización de protecciones, y configuración Scada.
• La disciplina instrumentación, que está directamente ligada a la especialidad de cañerías, a través de los planos P&ID, debe poner atención a los planos de montaje de sus instrumentos, pero lo más relevante es documentar la “filosofía de control” del proyecto, revisando y configurando los planos de arquitectura de control y automatización. Esta etapa es la más relevante para el proceso de comisionamiento, ya que debe prepara un programa independiente de montaje y lazos de control, para trabajar en paralelo al programa del constructor.

Visto lo anterior, se debe efectuar un análisis permanente de la secuencia de actividades y una revisión a la emisión de los documentos, conforme al programa y avance de la construcción del proyecto.

Uno de los objetivos principales es terminar el desarrollo de la ingeniería, con un estimado definitivo y emitir los documentos asociados y requeridos por la construcción y montaje. Se estima un orden de precisión de un 5% a 15%, a menos que el Cliente indique otro factor.

Por último, tener presente que en la gran mayoría de los proyectos en Chile, se inician en su construcción y montaje, con un 75% de la ingeniería de detalles, terminada. Lo complejo de ésta condición, es que quien toma la decisión tenga claro que en ese 25%, no estén las estructuras, ni los “Spool” y las filosofías de control estén validadas por todos los proveedores de los equipos, instrumentos y arquitectura de automatización.

Hoy en día, todo lo anterior es validado a través de “Software” de modelación tridimensional, el cual ayuda al constructor y permite a la ingeniería revisar posibles interferencias constructivas. Estos modelos, se integran con las modelaciones estructurales del proveedor de estructuras.

Fase 5: Ingeniería de terreno

Una vez terminada la ingeniería de detalles se debe dejar un grupo de profesionales de las disciplinas de mecánica, electricidad, instrumentación, cañerías y civil estructural, en este mismo orden de prioridad, para atender la fase de ingeniería de apoyo durante la construcción y puesta en marcha. Los equipos de comisionamiento y puesta en marcha, son distintos a los anteriores y velan por el cumplimiento de la calidad, el alcance y las secuencias constructivas, para el comisionamiento programado.

Con lo anterior, se asegura la calidad del diseño, permite resolver preguntas técnicas de terreno y desarrollar soluciones rápidas ante imprevistos y velar por la consolidación de las soluciones entregadas por la ingeniería básica y de detalles.

Las compras definidas en terreno deben ser valorizadas y amortizadas con el diseño, salvo que la responsabilidad sea del contratista de construcción y montaje, en cuyo caso se debe indicar y documentar a través de SDI.

El apoyo al cierre es una actividad de suma importancia para las acciones de los archivos de la documentación del proyecto y posterior entrega a través de paquetes (Turn Over Pakage) al Cliente, esta debe ordenarse por sistemas y subsistemas comisionado y definidos por el Grupo de Comisionamiento y Puesta en Marcha.

Este documento, naces de extractos de diferentes entidades pero, principalmente por documento realizado por Sr. Sergio González (Ex Outokumpu)