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ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DE LOS PARÁMETROS DEL PROCESO DE HILATURA EN LAS CARACTERISTICAS DE CALIDAD DEL PRODUCTO

MAGDA LILIANA RUBIO REINOSO

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS DE PRODUCCIÓN PROGRAMA DE INGENIERIA DE PRODUCCIÓN

SANTIAGO DE CALI 2006

ANALISIS DE LA INFLUENCIA DE LOS PARAMETROS DELPROCESO DE HILATURA EN LAS CARACTERISTICAS DE CALIDAD DEL PRODUCTO

MAGDA LILIANA RUBIO REINOSO

Pasantía Para optar al titulo de ingeniero de producción

Director Académico: JUAN CARLOS OTERO JARAMILLO

Ingeniero mecánico Docente Universidad Autónoma de Occidente

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS DE PRODUCCIÓN PROGRAMA DE INGENIERIA DE PRODUCCIÓN

SANTIAGO DE CALI 2006

Nota de aceptación: APROBADO por el comité de grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al titulo de Ingeniero de producción.

Ing. JUAN CARLOS OTERO

Director Santiago de Cali, 15 de Diciembre del 2006

AGRADECIMIENTOS

Mis agradecimientos, primero a Dios por permitirme llegar a la meta propuesta, Inicio de mi carrera profesional. A mi familia por su comprensión y apoyo en todos los momentos de mi vida, a Alejandro Castellanos, por su amor, paciencia e incondicionalidad. A los profesores, quienes me brindaron sus conocimientos, en especial al Ingeniero Juan Carlos Otero, por depositar su confianza en mí, y acompañamiento durante el desarrollo de este proyecto. Y a todo el personal de Industrias Kent, quienes propiciaron el medio para la culminación de esta etapa de mi vida.

CONTENIDO

Pág.

GLOSARIO 11

RESUMEN 13

INTRODUCCIÓN 15

1. MARCTEORICO 17

1.1. PROCESO DE EXTRUSIÓN 17

1.2 DESCRIPCION DE EQUIPO DE EXTRUSIÓN 18

1.2.1 Extrusora 18

1.3 PROCESO DE PRODUCCIÓN EN LA EMPRESA 22

1.3.1 Recepción y almacenamiento de Materia Prima 22

1.3.2Planeación 22

1.3.3 Mezclado 22

1.3.4 Extrusión 22

1.3.5Enconado 27

1.3.6 Encarretado 27

1.3.7 Urdido 27

1.3.8Encanillado 27

1.3.9Tejido 27

1.3.10Medición 27

1.3.11 Confección 29

1.3.12 Bodega y despacho 29

1.3.13 Producto terminado 29

1.4 EXTRUSIÓN DE FILAMENTOS 32

2. OBJETIVOS 39

2.1 OBJETIVO GENERAL 39

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 39

3. PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS 40

3.1 ESTRUCTURA MOLECULAR 40

3.1.1 Polímeros amorfos 40

3.1.2 Polímeros semicristalinos 40

3.2 ORIENTACION MOLECULAR 41

3.3 CRISTALIZACIÓN 42

3.3.1 Efectos de la cristalización 42

3.4 ENVEJECIMIENTO A LA INTEMPERIE 43

3.5 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN 44

3.5.1 Esfuerzo 45

3.5.2 Deformación 45

3.5.3 Diagramas de esfuerzo-deformación 47

4. RESULTADOS OBTENIDOS 48

4.1 Definiciones iniciales 48

4.1.1 Calibre o variación del calibre 48

4.1.2 Tensil 48

4.1.3 Color 48

4.1.4 Envejecimiento a la intemperie 49

4.1.5 Encogimiento 49

4.2 Ensayo de tracción 50

4.3 variación del calibre 59

5. ANÁLISIS DE LA CALIDAD POR MEDIO DE LA

FILOSOFÍA (T.Q.M 61

5.1 Que es calidad 61

5.1.1 Aseguramiento de la calidad 61

5.2 LOS COSTOS DE LA MALA CALIDAD 61

5.2.1 Costos de prevención 61

5.2.2 Costos de evaluación 62

5.2.3 Costos internos 62

5.2.4 Costos externos 62

5.3 MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD 62

5.3.1 Diseño de productos 62

5.3.2 Diseño de procesos 62

5.3.3 Capacidad de procesos 62

5.4 HERRAMIENTAS PARA MEJORAR LA CALIDAD 62

5.4.1 Listas de verificación 63

5.4.2 Histogramas y graficas de barras 63

5.4.3 Grafica de pareto 63

5.5 RECOLECCIÓN DE DATOS 64

6. CONCLUSIONES 70

7. RECOMENDACIONES 71

BIBLIOGRAFÍA 74

ANEXOS 75

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Condiciones de operación Urdimbre Tabla 2. Condiciones de operación Trama Tabla 3. Condiciones de operación Hilo Plano . Tabla 4. Tipo de calidad según producción del mes de Septiembre Tabla 5. Tipo de calidad según producción del mes de Octubre Tabla 6. Tipo de calidad según producción del mes de Noviembre Tabla 7. Fibras concretas y procesos de producción Tabla 8. Resistencia química de varios plásticos a temperatura Ambiente Tabla 9. Ensayo de tracción, polietileno + polipropileno cal 24 Tabla 10. Ensayo de tracción, polipropileno cal 24 Tabla 11. Ensayo de tracción, Polipropileno +Polietileno, cal 30 Tabla 12. Ensayo de tracción, Polipropileno + Polietileno, cal 35 Tabla 13. Ensayo de tracción, polipropileno cal 24 T.A Tabla 14. Ensayo de tracción, polipropileno cal 19 T.A Tabla 15. Resultados de tracción para fibras de PP Tabla 16. Resultados de tracción para fibras de PE Tabla 17. Comportamiento Tensil vs. Calibre Tabla 18. Comportamiento Tensil vs. Relación halado Tabla 19. Medida del calibre de 25 filamentos de PP Tabla 20. Lista de verificación para Anjeo Plástico Tabla 21. Lista de verificación para Bolsa Plástica Tabla 22. Lista de verificación para la Cinta Plástica Tejida Tabla 23. Datos para el análisis de Pareto

24 25 26 28 28 28 37 43

50 51 52 53 54 55 56 56 57 58 59 64 64 65 68

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Extrusora con indicación de sus elementos Figura 2. Sección transversal de una extrusora de tornillo Figura 3. Tornillo calibrador Figura 4. Tornillos típicos de una extrusora Figura 5. Tornillo con zona de descompresión Figura 6. Esquema del proceso de extrusión en Indukent Figura 7. Bolsa plástica tejida Figura 8. Rollos por 100 m de cinta plástica Figura 9. Rollos por 30 m de Anjeo plástico Figura 10. Diagrama de proceso para elaboración de los productos Figura 11. Sección transversal de algunas clases de fibras Figura 12. Línea de monofilamento con dos fases; baño de Inmersión en agua, y dos estufas u hornos de calefacción Figura 13. Factores influénciales Figura 14. Tres métodos básicos de hilatura de fibras de plástico Figura 15. Estirado de filamentos plásticos Figura 16. Polímero de estructura cristalina Figura 17. Polímero fundido con dirección de flujo impuesto Figura 18. Tipos de fuerza mecánica Figura 19. Deformación, provocada por el esfuerzo de tracción Figura 20. Fases de deformación Figura 21. Dureza, para diferentes tipos de deformación Figura 22. Muestras para manifestar la variación del calibre Figura 23. Tipos de defectos presentados en el Anjeo Figura 24. Tipos de defectos presentados en la bolsa Figura 25. Tipos de defectos presentados en la cinta plástica tejida Figura 26. Diagrama de Pareto

18 19 20 21 21 23 29 30 30 31

32 34

35 36 38 40 41 44 45 46 47 60 65 66 67

69

LISTA DE ANEXOS

Pág.

Anexo 1. Orden de producción para sección Extrusión Anexo 2. Orden de producción sección Urdido Anexo 3. Orden de producción sección Tejido

75 76 76

GLOSARIO

BOQUILLA: Tubo metálico hueco, roscado al extremo de extrusión del cilindro calefactor de una máquina extrusora, diseñado para formar una junta hermética bajo presión. COPS: Cilindro metálico o cono, en los cuales se envuelven, los filamentos de sección transversal circular, como urdimbre y trama, obtenidos en el proceso de extrusión, y esenciales para la elaboración del producto terminado. CARRETOS: Cilindro metálico hueco con tapas en sus dos extremos, en los cuales se envuelven los filamentos de sección transversal rectangular producidos por el proceso de extrusión; esenciales para la elaboración de producto terminado, como bolsas y cintas. CALIBRE: Es una medida en espesor o diámetro. DADO: El dado en el proceso de extrusión es análogo al molde en el proceso de moldeo por inyección, a través del dado fluye el polímero fuera del cañón de extrusión y gracias a éste toma el perfil deseado.El dado se considera como un consumidor de presión, ya que a la salida del dado la presión es igual a la presión atmosférica. ESTIRAJE: Relación de halado entre el sistema, en este caso rodillos que son los encargados de estirar y orientar el filamento. EXTRUSIÓN: Es un proceso continuo, en que la resina es fundida por la acción de temperatura y fricción, es forzada a pasar por un dado que le proporciona una forma definida, y enfriada finalmente para evitar deformaciones permanentes. Se fabrican por este proceso: tubos, perfiles, películas, manguera, láminas, y filamentos. FILAMENTO: Hebra de material plástico producido por una extrusora. Su sección transversal puede ser circular o rectangular. La unidad relacionada es el calibre y se mide en centésimas de milímetro. GRANZAS: O pellets, en polímeros se utilizan gránulos de polímero, gránulos de concentrado, de material, como polipropileno, polietileno, entre otros, de color y de aditivos para la fabricación de perfiles o piezas moldeadas por inyección o extrusión, rotomoldeo, etc.

HILO PLANO: Filamento o monofilamentos, de sección transversal rectangular, que hacen parte del producto final, como Bolsas, y Cintas plásticas, constituidos de PP. HUSILLO: O tornillo de Arquímedes, que gira concentricamente en una cámara a temperaturas controladas; el cual está fijo por un extremo a un motor que lo hace girar a una velocidad angular previamente decidida en los procesos de Moldeo por inyección y extrusión. PLACA ROMPEDORA: Disco grueso de metal con varios orificios poco espaciados entre sí, que endereza el flujo helicoidal de la masa fundida y que contiene el paquete de filtros. PRESURIZAR: Mantener la presión atmosférica de un recinto, o lugar, a niveles normales, independientemente de la presión exterior. PLASTICIDAD: Capacidad de un material de soportar, sin romperse, la deformación continua y permanente por tensiones que exceden el valor de fluencia del material. PURGAR: Acción o efecto de Limpiar el tornillo y el cilindro. Eliminar del cilindro la resina no deseada, introduciendo una nueva resina que expulse a la anterior. TRAMA: Filamento o monofilamentos transversales, que hacen parte del tejido de Anjeo, Bolsas, y Cintas plásticas, constituidos de PP+ PE. TENSIL: Resistencia que un material, en este caso polímero, soporta, cuando es extendido o esta bajo tensión. TOLVA: Cono invertido y abierto por abajo, dentro de el cual se arrojan granos u otros cuerpos, para que caigan poco a poco, entre las piezas del mecanismo destinado a triturarlos, molerlos, limpiarlos, clasificarlos o para facilitar su descarga. TRACCIÓN: Esfuerzo al que está sometido un cuerpo por la acción de dos fuerzas opuestas que tienden a alargarlo. URDIMBRE: Filamentos o monofilamentos, longitudinales que hacen parte de tejido de Anjeo, Bolsas, y Cintas plásticas, constituidos por PP.

RESUMEN

En el pasado, la gran preocupación de la mayoría de organizaciones o empresas era generar altas utilidades mediante la optimización y ahorro de recursos dejando a un lado factores importantes como la calidad y la estandarización de sus procesos, se establecían estrategias para, aumentar la producción, disminuir los residuos y muchos otros factores que ayudarían a mejorar la productividad de la compañía, pero no tenían políticas claras e instauradas en las organizaciones para el aseguramiento de la calidad.

Actualmente, la competitividad y permanencia de una empresa manufacturera en el sector industrial se debe a los esfuerzos de la misma empresa por satisfacer, eficientemente, los requerimientos de sus clientes, siendo la venta, la recompensa a todos aquellos esfuerzos por entregar bienes que satisfagan las necesidades a miembros de esa sociedad. Es así como toda empresa debería estar comprometida con el mejoramiento continuo y la optimización de sus procesos, para de esta forma asegurar la buena calidad de sus productos. Una de las variables más importantes y de mayor interés en toda industria o empresa manufacturera, sin duda alguna, es la determinación de la calidad o la cantidad de productos conformes, que se logra a través del mejoramiento del proceso; pero el mejoramiento no se alcanza de la noche a la mañana, este se busca midiendo y reduciendo los niveles de desperdicio, o por medio de un control estadístico que permita obtener indicadores. La filosofía de la Calidad, proporciona una concepción global que fomenta la Mejora Continua en la organización y la involucración de todos sus miembros, centrándose en la satisfacción tanto del cliente interno como del externo.1 Industrias Kent y Sorrento S.A., es un empresa manufacturera dedicada a la producción y transformación de material plástico, y como empresa líder busca ser cada vez más competitiva, para garantizar la permanencia de la misma dentro del sector industrial y la firmeza y fidelidad de sus clientes. Para esto es elemental, primero, desarrollar un análisis o descripción del proceso de hilatura, o extrusión

1 Conceptos generales de calidad total [en línea]. Argentina: Carlos Gonzáles, 2006.

[Consultado 25 de Septiembre de 2006]. Disponible en Internet: http://www.monografías.com/trabajos11/conge/conge.shtml.

De filamentos que se desarrolla en industrias Kent; y que hace parte del principal proceso; segundo con base en la metodología TQM (Administración de la Calidad Total) se podrá precisar la influencia de los parámetros en el proceso de hilatura, tales como las temperaturas, y las velocidades de estiramiento, para identificar como o de que forma que influyen estos en las características de calidad del producto final. Definiendo como características de calidad, en la producción de filamentos, el calibre o variación del calibre, el tensil, y algo que para el estudio de este proyecto no es muy relevante, pero que servirá para que la empresa lo pueda tomar en consideración, y realice correctivos o mejoras al respecto; el color. Sin embargo estas características, hacen parte de la producción u obtención de los filamentos, mas no del producto terminado.

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INTRODUCCIÓN

Industrias Kent y Sorrento, se dedica a la fabricación de anjeo plástico, cintas y bolsas plásticas tejidas como producto terminado; sin embargo para la obtención de estos productos es de gran importancia o como proceso primordial el proceso de extrusión que allí se sucede.

La extrusión de polímeros es un proceso industrial, significativo en la industria de transformación de plásticos. Entre los productos que se pueden manufacturar se encuentra: tubería, manguera, fibras, películas y un número ilimitado de perfiles. El proceso de extrusión se utiliza, además, para mezclar y formular compuestos de plásticos produciendo así materia prima para los diferentes productos, como por ejemplo, gránulos de concentrado o de compuestos.

El polímero fundido, es forzado a pasar a través de un Dado también llamado boquilla, por medio del empuje generado por la acción giratoria de un husillo (tornillo de Arquímedes) que gira concéntricamente en una cámara a temperaturas controladas llamada cañón, con una separación milimétrica entre ambos elementos. El material polimérico es alimentado por medio de una tolva en un extremo de la máquina y debido a la acción de empuje se funde, fluye y mezcla en el cañón y se obtiene por el otro lado con un perfil geométrico preestablecido.

En la actualidad existen diferentes tipos de extrusión, de los cuales se obtienen principales tipos de productos, como por ejemplo, extrusión de perfiles, tubos, láminas, películas, películas sopladas; y el de más interés para la realización de este proyecto y que se lleva acabo en Industrias Kent y Sorrento, para la elaboración de sus productos, es el proceso de extrusión de filamentos.

En la extrusión de filamentos, el monofilamento se extruye a través de un dado multiorificios hacia un baño de enfriamiento, se pasa después por tres pares de rodillos tensores, separados entre si por dos túneles de calefacción o por un baño de agua caliente y finalmente se realiza el embobinado. Los rodillos ayudan a un mayor estiramiento, al igual que los baños de calentamiento debido a la temperatura que le suministran al material. El proceso de extrusión de filamento o monofilamento básicamente consiste de tres pasos típicos para producir el subproducto: � Extrusión del filamento hacia un baño de enfriamiento. � Orientación del filamento. � Enfriamiento y solidificación del filamento.

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Para el proceso de extrusión empleado en la empresa, el procedimiento es el siguiente; según el material utilizado, polipropileno (PP), polietileno (PE) o una combinación de los dos: � Extrusión de los hilos hacia un baño de enfriamiento. � Orientación de los hilos al primer juego de rodillos. � Primer baño de calentamiento. � Segundo juego de rodillos. � Túnel de calefacción. � Tercer juego de rodillos. � Embobinado.

Una vez establecido el procedimiento para la obtención de los filamentos, el paso a seguir, será implantar los parámetros a los que se debe procesar el material, los cuales, van a avalar las especificaciones de buena calidad en el producto final.

Estas características de calidad, para el análisis y desarrollo de este estudio; son las que se denominaran como Tensil, Calibre, Encogimiento, y Resistencia a la intemperie. Las cuales se analizarán por ensayos, pruebas de laboratorio, y por medio del análisis que brinda la metodología TQM (Administración de la Calidad Total) en el aseguramiento y gestión de la calidad.

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1. MARCO TEÓRICO 1.1 PROCESO DE EXTRUSIÓN El termino extrusión procede de la palabra latina extrudere, compuesta por el prefijo ex, que significa fuera, y la raíz trudere, empujar. Es un proceso continuo, en que la resina es fundida por la acción de temperatura y fricción, la resina es forzada a pasar por un dado que le proporciona una forma definida, y enfriada, finalmente para evitar deformaciones permanentes. Se fabrican por este proceso: tubos, perfiles, películas, manguera, láminas, filamentos y pellets.2 El proceso de extrusión consiste fundamentalmente, en convertir una materia prima adecuada en un producto de sección recta específica, forzando el material a través de un orificio o dado, bajo condiciones reguladas. Para que este simple concepto pueda ser de utilidad práctica, existen ciertos requisitos que se deben satisfacer, referentes tanto al equipo como a la materia prima. El equipo debe ser capaz de proveer suficiente presión sobre el material en forma continua y uniforme y, en algunos casos, también debe contar con medios para ablandar o acondicionar en alguna forma al material para que este sea extruible.3 Un proceso de extrusión consta de un eje metálico central con alabes helicoidales llamado husillo, instalado dentro de un cilindro metálico revestido con una camisa de resistencias eléctricas. En un extremo del cilindro se encuentra un orificio de entrada para la materia prima, donde se instala una tolva de alimentación, generalmente de forma cónica; en ese mismo extremo se encuentra el sistema de accionamiento del husillo, compuesto por un motor y un sistema de reducción de velocidad. En la punta del tornillo, se ubica la salida del material y el dado que forma finalmente el plástico. Los materiales utilizados en el proceso de extrusión son, por lo general, termoplásticos. Estos materiales se suavizan cuando se calientan y se transforman en fluidos, que posteriormente se endurecen cuando se enfrían y se trasforman en sólidos.

2 Extrusión de polímero [en línea]. Estados unidos: wikimedia foundation Inc., 2001. [Consultado 2 de Octubre de 2006]. Disponible en Internet: http:// es.wikipedia.org/wiki/extrusión_de_polímero. 3FISHER, E.G. Extrusión de plásticos. México D.F: Editorial Continental S.A., 1970. p. 21.

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1.2 DESCRIPCION DEL EQUIPO DE EXTRUSIÓN 1.2.1 Extrusora. La extrusora en general consiste en uno o dos tornillos que rotan dentro de un barril caliente. El corazón de una extrusora es un husillo o tornillo sin fin que es capaz de bombear (empujar) un material a una velocidad especifica, bajo ciertas condiciones de operación; mientras que dos tornillos son usados para compuestos y materia prima en polvo. El diseño del tornillo sigue los requisitos claves del proceso tales como la tasa de rendimiento, la calidad de la fundición y las materias primas usadas. En la figura.1, se muestra una maquina extrusora típica o convencional; la medida de referencia de una maquina extrusora es el diámetro del tornillo, que en las maquinas pequeñas es de 19mm y en las grandes de 300mm. Las maquinas comunes tienen un tamaño de 64 a 76mm.4 Figura 1. Extrusora con indicación de sus elementos.

Fuente: RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 190.

4 RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 189.

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El material se alimenta al extrusor por medio de la tolva, mientras que el husillo o tornillo gira dentro del barril o cilindro, empujando el material a una velocidad específica a lo largo del barril, con el fin de fundir el material y aplicar presión en el, bajo condiciones establecidas; forzándolo a pasar de modo uniforme y constante a través del dado, cuyo diámetro corresponde al del hilo dando la forma deseada. Una vez que sale el material debe ser enfriado rápidamente para mantener la forma que se obtiene en el dado. El husillo o tornillo cuenta con cuatro funciones principales que son: presurizar, calentar, mezclar y bombear, y para ser mas eficiente cada función el tornillo esta dividido en tres Zonas: Zona de alimentación, Zona de compresión, Zona de dosificación. Figura. 2. Figura 2. Sección transversal de una extrusora de tornillo.

Fuente: RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 191. La zona de alimentación tiene la función de colectar los gránulos de la tolva y transportarlos hacia delante en el canal del tornillo, al mismo tiempo que se calientan y comprimen; la fusión de los gránulos ocurre en la zona de compresión para consolidar el plástico; y la zona de dosificación tiene la función de hacer que

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la masa de plástico fundido alcance la consistencia y presión requeridas para la extrusión. La profundidad de canal del tornillo es muy pronunciada en la zona de alimentación para permitir su paso entre las granzas o pellets u otras formas de material; y disminuye según se acerca a la zona de transición, gracias a lo cual se favorece la expulsión del aire y la compactación del material. Para alcanzar un mayor trasporte de gránulos en la zona de alimentación se recomienda: - Canal profundo (en comparación con el del husillo). - Bajo grado de fricción entre gránulos y husillo. - Alto grado de fricción entre gránulos y barril. - Optimo Angulo de la hélice muchos husillos tiene paso cuadrado, esto es,

longitud de campo P igual a diámetro D. En la zona de dosificación, el dibujo en espiral superficial permite que se complete el fundido de los plásticos. En el extremo del tambor, una placa rompedora actúa como sello mecánico entre el tambor y la boquilla. Después de pasar por la placa rompedora y los filtros, el plástico fundido entra en la boquilla, que es la que realmente conforma el plástico derretido a medida que va saliendo de la extrusora. Una vez la extrusora haya combinado, mezclado y forzado el material por la boquilla, el calor de rozamiento producido por la acción del tornillo será suficiente para plastificar parcialmente el material. Figura 3. Tornillo calibrador.

Fuente: RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 191.

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Figura 4. Tornillos típicos de una extrusora. Fuente: RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 191. Algunos materiales tienden a producir gases durante la extrusión, lo que provoca que los extruidos presenten burbujas o porosidad. Si la presión en la punta del tornillo no es muy alta, el canal del tornillo en la zona de descompresión no se encontrará lleno y la presión en ese punto será casi igual a la atmosférica; entonces, será posible hacer un agujero en el barril en ese punto y permitir que escapen los gases5. Esto puede reducirse utilizando un tornillo con una zona de descompresión, como se muestra en la figura 5. Figura 5. Tornillo con zona de descompresión.

Fuente: RAMOS DEL VALLE, Luís Francisco. Extrusión de plásticos: Principios básicos. Saltillo: Limusa S.A., 2000. p. 76. 5 RAMOS DEL VALLE, Luís Francisco. Extrusión de plásticos: Principios básicos. Saltillo: Limusa S.A., 2000. p. 76.

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1.3 PROCESO DE PRODUCCIÓN EN LA EMPRESA Industrias Kent y Sorrento S.A., es una empresa manufacturera dedicada a la producción y transformación de material plástico, para poner en manos de los clientes productos como lo son: Anjeo, Bolsas, y Cintas plásticas tejidas. Como se había mencionado anteriormente, su principal proceso, es el proceso de Extrusión de filamentos; por ser este el que da origen a los demás procesos y al subproducto utilizado para la elaboración del producto terminado. Para tener una idea más clara del proceso, ejecutado en la empresa, se realizará una descripción general por cada sección: 1.3.1 Recepción y Almacenamiento de materia prima. Una vez se ha realizado el pedido, o efectuado la requisición de materia prima, el responsable de bodega comprueba que la cantidad y especificación de materia prima sea la pactada con el proveedor; para luego almacenarla en bodega de materia prima, y clasificarla según la sección ha la cual haya sido requerida. 1.3.2 Planeación. La empresa; según la demanda, mantiene un stock de inventario para suplir la necesidad del cliente, sin embargo cuando la demanda es incierta, se realizan planes a corto plazo o de inmediato, para la asignación de la maquinaria y ejecución de cada una de las actividades. 1.3.3 Mezclado. No visto como un proceso, sino como un paso previo o de preparación de la materia prima. Se realiza en un tambor de mezcla giratorio, para asegurar que la mezcla esté homogénea, al momento de ser procesada en la siguiente operación. 1.3.4 Extrusión. Aquí se realiza el proceso de obtención de las fibras plásticas; según el tipo de filamento, así mismo se establecen condiciones de procesamiento que controlan el proceso y el comportamiento del subproducto como lo son: � Amperaje del motor. � Revoluciones por minuto (r.p.m) del tornillo sin fin. � temperatura de las diferentes zonas dentro del tornillo. � Temperatura del agua. � Velocidades de los rodillos. � Temperatura del horno de calefacción u horno de agua. Para llevar a cabo el proceso de extrusión, la empresa cuenta con una extrusora horizontal, de boquilla hacia abajo, marca plantex, modelo 1985. El diámetro del tornillo de 80 mm, maneja unas revoluciones por minuto de hasta 1800 (r.p.m), y opera con una potencia de 320 watts.

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Como se ilustra en la siguiente figura, el proceso de extrusión consta de un baño de inmersión, justo a la salida de la boquilla, tres sistemas jaladores, o que en la empresa se denominan trenes de velocidad (básicamente rodillos giratorios), y dos estufas o túneles de calefacción. Figura 6. Esquema del proceso de extrusión en Kent y Sorrento.

Fuente: FISHER, E.G. Extrusión de plásticos. México D.F: Editorial Continental S.A., 1970. p. 296. En el proceso de obtención de los filamentos o Extrusión, se habla de 11 zonas, y tres trenes, cuando se hace referencia a las zonas, o temperatura de las zonas, se refiere, a las diferentes partes con las que cuenta el husillo para procesar el material; en la maquina se encuentran entonces, las zonas del tornillo, zona de filtros, zona de cabezal, cada una opera a diferentes temperaturas y cumplen una función específica. Los denominados trenes, son los rodillos giratorios, que trabajan a unas velocidades específicas (r.p.m), son los encargados de orientar, y generar la relación de halado, ideal para obtener los filamentos, con diferentes especificaciones en medida (Calibre). Los subproductos o filamentos que se elaboran en el proceso de extrusión dentro de Industrias Kent y Sorrento, se denominan Urdimbre, Trama e Hilo plano. Cada

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uno con especificaciones, y/o condiciones de operación diferentes, de acuerdo a calibres o diámetros de las mismas o a su diferente uso. • Urdimbre. Indispensable para la elaboración del anjeo plástico; se denomina Urdimbre a los hilos o fibras longitudinales, elaboradas 100% de polipropileno. Según requerimientos del cliente, se obtienen fibras de diferente calibre. Tabla 1.Condiciones de operación Urdimbre.

Fuente: Industrias Kent y Sorrento S.A. Cali, 2005. 1, Archivo de computador.

Parámetros Calibre 24 Calibre 30 Calibre 40 Temp. Zonas ºC ºC ºC

Zona 1 200 210 210 Zona 2 200 220 220

Zona 3 200 220 220 Zona 4 210 220 220 Zona 5 230 240 240

Zona 6 240 250 250 Zona 7 240 270 250 Zona 8 230 250 250 Zona 9 250 255 260

Zona 10 250 255 260 Zona 11 250 260 260

Velocidades (RPM)

Tornillo 1300 1500 1600

Tren 1 12.8 10 7 Tren 2 80 61 45

Tren 3 79 60 44 Temperaturas ( ºC)

Túnel 1 100º 100º 135º

Túnel 2 100º 100º 120º

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• Trama. Indispensable para la elaboración del anjeo plástico; se denomina Trama a los hilos o fibras transversales, elaboradas en forma porcentual de 20% de Polipropileno (PP), y 80% de Polietileno (PE). Según requerimientos del cliente, se obtienen fibras de diferente calibre. Tabla 2.Condiciones de operación Trama.


Parámetros Calibre 24 Calibre 30 Calibre 35 Temp. Zonas ºC ºC ºC

Zona 1 200 210 210 Zona 2 210 220 220

Zona 3 220 220 220 Zona 4 220 220 220 Zona 5 230 240 240 Zona 6 240 250 250 Zona 7 250 250 250 Zona 8 240 250 250 Zona 9 250 260 260

Zona 10 250 260 260 Zona 11 250 260 260

Velocidades (RPM)

Tornillo 1300 1500 1600 Tren 1 13 12 10

Tren 2 80 61 47 Tren 3 79 60 46

Temperaturas (ºC)

Horno de Agua 100 100 100 Túnel de Calefacción 90 90 90

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• Hilo plano. Indispensable para la elaboración de bolsas y cintas plásticas, se denomina Hilo plano a las fibras o filamentos elaboradas 100% de polipropileno, de único calibre (19), y necesariamente con diferentes tipos de colorantes. Tabla 3. Condiciones de operación Hilo plano.


Parámetros Calibre 19 Temp. Zonas ºC

Zona 1 200 Zona 2 210

Zona 3 210 Zona 4 210 Zona 5 240

Zona 6 240 Zona 7 250 Zona 8 240 Zona 9 250

Zona 10 250 Zona 11 250

Velocidades (RPM)

Tornillo 1600

Tren 1 10 Tren 2 56

Tren 3 55 Temperaturas (ºC)

Túnel de calefacción 1

145º

Túnel de calefacción 2

115º

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1.3.5 Enconado. Este procedimiento se realiza en el carretel, donde la velocidad es controlada por el operario de extrusión. Aquí se acomodan los filamentos o fibras extruidas previamente de manera; que estas se envuelven en cops o conos hechos de aluminio o lata, y se depositan en canecas para clasificar según su uso (Trama o urdimbre).

1.3.6 Encarretado. Este procedimiento se realiza en el carretel, donde la velocidad es controlada por el operario de extrusión. Aquí se acomodan los filamentos o fibras extruidas previamente de manera; que estas se envuelven en carretos, y que se diferencian de los cops porque estos contienen el Hilo plano (necesario para la fabricación de Bolsas y Cintas).

1.3.7 Urdido. Este es un proceso en el cual se preparan las fibras para continuar a la sección o área de tejido. Los conos o carretos son organizados en un bastidor, según numero fibras o colores previamente establecidos; para Luego ser urdidos en cilindros de 1800 metros o según lo establecido en la planeación. A esta sección llegan todos los filamentos o fibras que se han denominado Urdimbre de acuerdo a características anteriormente nombradas. 1.3.8 Encanillado. El proceso de encanillado tiene como fin, trasladar el subproducto, o los filamentos denominados Trama previamente envueltos en conos o cops, a bobinas o canillas de madera, para trabajarse de manera más practica en los telares, ya que hará parte del producto final, sean Bolsas, Cintas o Anjeo. 1.3.9 Tejido. Este proceso se realiza en maquinas llamadas telares, aquí se acomodan las canillas que contiene la trama, de manera que esta se teja de forma transversal a los filamentos de urdimbre que se urden en los cilindros. A esta área, llegan todos los subproductos, Urdimbre. Trama, Hilo plano. Pues en esta sección se tejera el anjeo (como producto final) y lo que denominan tela (para la elaboración de las bolsas).

1.3.10 Medición. En el proceso de medición. El anjeo Plástico se mide por rollos de 30m, 200m (o de acuerdo a especificaciones o requerimientos de los clientes). La cinta se mide por rollos de 100 m, mientras que la tela, utilizada para fabricar las bolsas, simplemente se desmonta del telar y es llevada a la sección de confecciones, para su proceso final. Al completar la medida, se desmonta y se etiqueta con la especificación de producto; para posteriormente elaborar la respectiva remisión y realizar la entrada al producto, como producto terminado. En este proceso se determina la calidad del producto final, el producto sin defectos, será el producto conforme, conocido como tipo A, mientras que un producto que presente defectos, se catalogara como tipo B, o de menor calidad.

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Actualmente la empresa, cuenta con un alto stock de productos catalogados como calidad tipo B, que lo único que hacen, es generar costos por almacenamiento, costos de deterioro, costos de capital y altos desperdicios. A continuación se muestra la producción para el mes de septiembre, octubre y noviembre, en donde se identifica la cantidad de desperdicio por mes, y la cantidad de productos catalogados tipo B (Todas las cantidades esta dadas en Kilogramos), puede parecer no muy significante, en comparación con la producción, sin embargo cada mes se obtienen cantidades defectuosas; que generan perdidas, debido a que este producto, ni se reprocesa, ni tiene gran demanda. Tabla 4. Tipo de calidad según producción del mes de Septiembre.

PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN

CALIDAD TIPO A PRODUCCIÓN

CALIDAD TIPO B DESPERDICIO

4988.7 4245.8 27.9 715 Tabla 5. Tipo de calidad según producción del mes de Octubre.




5047.1 4060.9 26.2 960 Tabla 6. Tipo de calidad según producción del mes de Noviembre.




4589.2 3623.2 28 938 Fuente: Industrias Kent y Sorrento S.A. Cali, 2005. 4, Archivo de computador.

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1.3.11 Confección. Al área de confecciones llegan todos los rollos de tela, previamente elaborados en la sección de tejido; dependiendo del tipo o referencia de bolsa que se vaya a obtener, así mismo las operarias encargadas cortan los moldes, las tiras, tapas entre otros. Estos moldes, se empatan en las maquinas planas, se les da un arreglo final y por último se elabora la remisión correspondiente, para realizar entrada de producto terminado.

1.3.12 Bodega y Despacho. Después que se ha llevado a cabo todo el proceso de producción, de acuerdo a las especificaciones del cliente o al plan de producción, el encargado de Bodega, se ocupa del almacenamiento de cada referencia y tipo producto, por medio del Kardex controla las entradas y salidas de los productos, para saber cuando es necesario realizar una requisición o con que cuenta para poder atender a las necesidades de los clientes. 1.3.13 Producto terminado. Como se ha citado anteriormente, los productos elaborados en Industrias Kent y Sorrento, son productos de material plástico, como, Bolsas tejidas, Anjeo, y Cintas tejidas, estos se encuentran en el mercado en diferentes presentaciones. Los productos presentan una alta demanda, son reconocidos y distribuidos a nivel nacional e internacional, la cinta presenta mayor demanda en la costa, donde se utilizan para fabricar muebles o sillas, las bolsas hacia la parte sur del país, y el anjeo, es muy demandado a nivel nacional. Figura 7. Bolsa plástica tejida


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Figura 8. Rollos* 100 m de cinta plástica tejida. Fuente: Industrias Kent y Sorrento S.A. Cali, 1999. 6, Archivo de computador. Figura 9. Rollos* 30 m de Anjeo plástico. Fuente: Industrias Kent y Sorrento S.A. Cali, 1999. 7, Archivo de computador.

• Proceso para la elaboración de los productos finales. En la siguiente figura se muestra de manera organizada la interacción de los procesos nombrados anteriormente, para la elaboración de los productos finales.

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Urdimbre

Tela Cinta Anjeo Confección

Almac. De producto terminado

Medición

Figura 10. Diagrama de proceso para elaboración de los productos.

Bodega materia prima

Extrusión

Fuente: Autor.

Planeación o ejecución

Mezclado

Hilo Plano Trama

Encarretado

Enconado

Urdido Encanillado

Tejido en telares

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1.4 EXTRUSION DE FILAMENTOS Un filamento es una hebra de plástico única, larga y delgada. El termino fibra se utiliza para describir todos los tipos de filamentos, ya sean monofilamentos naturales o de plástico. Los monofilamentos se producen en gran medida del mismo modo que los perfiles, con la excepción que la boquilla presenta varios orificios. Estas boquillas contienen muchas aperturas pequeñas desde las que emerge el material fundido, y se emplean para producir pellets, granulados, monofilamentos y hebras de varios filamentos. Las formas del filamento se obtienen haciendo pasar el plástico a través de orificios, en un proceso denominado Hilatura. El conformado del plástico viene dado por la apertura de la boquilla o hilera. Es posible que este proceso haya sido denominado Hilatura, porque recuerda a la manera en que se hilan las fibras naturales. El tamaño del monofilamento se encuentra en el rango de 0.0035plg (0.09mm) hasta 0.060plg (1.5mm), y generalmente son de sección recta circular, aunque se han desarrollado otros perfiles. 6Como se ilustra en la figura. Figura 11. Sección transversal de algunas clases de fibras. Fuente: RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 203. 6 FISHER, E.G., Extrusión de plásticos. México D.F: Editorial Continental S.A., 1970. p. 295.

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En Industrias Kent y Sorrento, la fibra se produce a través de un proceso de hilatura, similar al que se muestra en la figura. Se extruye una cantidad de materia prima; en este caso polipropileno o polietileno, y se hace pasar por los agujeros de la boquilla, para luego entrar en contacto con un baño de agua, para que el filamento solidifique, para Luego pasar a través de otros acondicionadores. Después de dejar el baño de inmersión, y antes de entrar al calentador de orientación o estiramiento, los filamentos pasan alrededor de un sistema de rodillo jalador que normalmente consiste en un par de rodillos giratorios, los cuales serán los encargados de orientar y estirar el polímero. Este baño es un horno y su uso está determinado por la temperatura de orientación y las propiedades del material; la temperatura, mostrada anteriormente esta regulada dentro de limites estrechos. Inmediatamente después del calentador de orientación, se localiza un segundo sistema jalador que se ajusta a una velocidad regulada mayor a la de los primeros rodillos; siendo la diferencia de velocidad la que de la orientación necesaria. La relación de halado varia desde 5:1 hasta 10:1. Finalmente los monofilamentos se requieren en longitudes continuas, entonces se enrollan o embobinan individualmente en carretos o cops separados. En la figura 12, se ilustra un proceso típico de extrusión de monofilamentos, el mapa de flujo con los pasos del proceso, y los factores pertinentes que influyen en el mismo.

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Figura 12. Línea de monofilamento con dos fases; baño de inmersión en agua, y dos estufas u hornos de calefacción.

a) cabina de secado; b) extrusora, c) dado de monofilamento; d) pre- baño de enfriado ; e) sistema de control de proceso; f) panel de control; g)unidad de rodillos giratorios 1; h) baño de agua; i) unidad de rodillos giratorios 2; k) túnel de aire caliente 1; l) unidad de rodillos giratorios 3; m) túnel de aire caliente 2; n) Unidad de tornillos giratorios 4; o) unidad de embobinado. Fuente: HENSEN, Fried Helm. Plastics extrusion technology. 2 ed. Munich: Hanser Publisher, 2000. p. 345.

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Figura 13. Factores influenciales.

Fuente: HENSEN, Fried Helm. Plastics extrusion technology. 2 ed. Munich: Hanser Publisher, 2000. p. 345.

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Existen tres métodos fundamentales en el proceso de hilatura de fibras: • Hilatura de fundido: se derrite el material plástico, como polipropileno o polietileno; forjándose a pasar por la boquilla, los filamentos chocan con el aire o un baño de agua y se solidifican. • Hilatura en disolvente: el filamento atraviesa una corriente de aire caliente, el aire favorece la evaporación del disolvente. • Hilatura en húmedo: se disuelve el material plástico en disolventes químicos, y se hace pasar la solución liquida por la boquilla hasta un baño de coagulación para dar una forma de filamento sólido. Figura 14. Tres métodos básicos de hilatura de fibras de plástico. Fuente: RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 204.

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Los tres procesos se inician con el paso del plástico líquido, que se hace transitar por una boquilla, terminando con la solidificación del filamento por enfriado, evaporación o coagulación. Un ejemplo de utilización de este proceso se muestra en la tabla 7. Tabla 7. Fibras concretas y procesos de producción. Fuente: RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 205. La resistencia de los filamentos simples se puede determinar según varios factores; la mayoría de fibras de filamento son lineales y cristalinas en su composición. Cuando los grupos de moléculas se sitúan en cadenas moleculares paralelas largas, quedan otras sedes de unión fuerte.

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Cuando se hace transitar el plástico líquido a través de la boquilla, muchas de las cadenas moleculares son empujadas unas contra otras y paralelamente al eje de filamento. Esta aglomeración, organización y estirado proporciona una mayor resistencia a todo el filamento.7 Al trabajar mecánicamente el filamento, se puede llevar a cabo una mayor orientación molecular y compactación. Este proceso mecánico se denomina estirado. El estirado de plásticos no cristalinos ayuda asimismo a orientar cadenas moleculares y a mejorar su resistencia. El estirado o extensión de los plásticos se realiza forzando, a los filamentos a recorrer una serie de cilindros de velocidad variable como se modela en la figura 15. A medida que se desplaza la fibra en el proceso de estirado, cada uno de los cilindros gira a una velocidad cada vez más rápida, de manera que su velocidad determina la proporción del estirado. Figura 15. Estirado de filamentos plásticos. Fuente: RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 205.

7 RICHARDSON; LOKENSGARD, Op. cit., p. 204.

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2. OBJETIVOS

2.1OBJETIVO GENERAL Analizar la influencia de los parámetros en el proceso de hilatura sobre las características o especificaciones de calidad del producto terminado. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Identificar los valores de las características de calidad, que garanticen el desempeño óptimo del producto.

• Explicar teóricamente la metodología (T.Q.M), que servirá de herramienta para la identificación y solución del problema. • Encontrar la relación entre los parámetros críticos del proceso de hilatura de polímeros y las especificaciones de calidad del producto.

• Deducir una relación matemática, que prediga los valores de calidad del producto, ajustando las variables del proceso.

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3. PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS Desde un punto de vista general se puede hablar de tres tipos de polímeros: Elastómeros, Termoplásticos, Termoestables. Los elastómeros y termoplásticos están constituidos por moléculas que forman largas cadenas con poco entrecruzamiento entre sí. Cuando se calientan, se ablandan sin descomposición y pueden ser moldeados. Los termoestables se preparan generalmente a partir de sustancias semifluidas de peso molecular relativamente bajo, las cuales alcanzan, cuando se someten a procesos adecuados, un alto grado de entrecruzamiento molecular formando materiales duros, que funden con descomposición o no funden y son generalmente insolubles en los solventes más usuales. 3.1 ESTRUCTURA MOLECULAR 3.1.1Polímeros amorfos. En los polímeros amorfos, las cadenas moleculares no tienen orden, se retuercen o se enrollan al azar. Los plásticos amorfos se pueden identificar fácilmente, ya que son transparentes, en ausencia de cargas y pigmentos. 3.1.2 Polímeros semicristalinos. Las cadenas moleculares adoptan una estructura muy ordenada. Los polímeros semicristalinos, presentan regiones cristalinas muy ordenadas que desvían la luz considerablemente, el resultado es que los materiales semicristalinos suelen ser traslucidos u opacos. Además de las diferencias ópticas, cuando se enfría un plástico fundido hasta un estado sólido, el material cristalino se contrae más que un amorfo. Este hecho se debe a que cuando se crean las regiones cristalinas requieren un menor volumen las amorfas, debido a la cercanía de las cadenas dobladas, lo que produce una mayor contracción. Figura16. Polímero de estructura cristalina. Fuente: Extrusión de polímero [en línea]. Estados unidos: wikimedia foundation Inc., 2001. [Consultado 2 de Octubre, 2006]. Disponible en Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Extrusión_de_polímero.

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3.2 ORIENTACIÓN MOLECULAR En condiciones normales, las macromoléculas amorfas no son lineales, sino que se retuercen, enrollan y circundan unas con otras. Cuando se funden, las moléculas retienen su entrelazado. En cambio, si se funden plásticos cristalinos, las regiones cristalinas se desdoblan, y toda la estructura se hace amorfa. Cuando un plástico fundido se desplaza o fluye, algunas moléculas se estiran, hasta quedar prácticamente extendidas, en un proceso llamado Orientación.8 En un plástico amorfo, la orientación depende de la velocidad de enfriamiento, si el enfriamiento es lento, tendrán tiempo para volverse a organizar; si por el contrario es muy corto, las moléculas estiradas se congelaran antes de arrollarse. Cuando un plástico semicristalino, orientado se enfría rápidamente, parte de la orientación queda bloqueada. Si las moléculas se congelan estando estiradas, se sentirán ”tensas”,entonces las moléculas en cuanto tienen la posibilidad, preferirán pasar a un estado mas relajado, y tenderán a encogerse. Por otro lado, la velocidad de enfriamiento influye también en el grado de cristalinidad; un enfriamiento lento da lugar a mayor cristalinidad, y un enfriamiento rápido inhibe en parte la formación de cristal. Figura 17. Polímero fundido con dirección de flujo impuesto. Fuente: Extrusión de polímero [en línea]. Estados unidos: wikimedia foundation Inc., 2001. [Consultado 2 de Octubre, 2006]. Disponible en Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Extrusión_de_polímero. Si no se permite que una pieza de plástico cambie lentamente con el tiempo, o se le hace soportar descargas de mucho calor, será necesario liberar la tensión en el proceso de fabricación. Este proceso se conoce con el nombre de Recocido, que consiste habitualmente en el calentamiento controlado de las piezas.

8 RICHARDSON; LOKENSGARD, Op. cit., p. 50.

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3.3 CRISTALIZACIÓN El grado de cristalinidad de los polímeros, que por su estructura regular y por la flexibilidad de sus cadenas tienen mayor tendencia a cristalizar, depende de las condiciones de la cristalización. Si el polímero cristaliza a partir del material fundido, habrá más imperfecciones porque las cadenas se enredan y el medio es muy viscoso, lo cual dificulta el ordenamiento de ellas. En cambio, si el polímero cristaliza de una solución diluida, es posible obtener cristales aislados, con estructuras bien definidas como en el caso del polietileno, de donde se distinguen las llamadas lámelas formada por cadenas dobladas muchas veces sobre sí mismas.

3.3.1 Efectos De La Cristalización:

• Aumenta la resistencia mecánica. • Aumenta el modulo de elasticidad. • Aumenta la temperatura de fusión. • Aumenta la estabilidad al calor. • Aumenta la temperatura de fragilidad en frío. • Resistencia a agentes químicos. • Resistencia a la barrera de los gases (depende del polímero). • Resistencia al impacto (depende de la forma del cristal).

Existen factores estructurales que favorecen y perjudican la cristalización en los polímeros.

Las cadenas moleculares sencillas. Grupos laterales bien distribuidos. Enlaces secundarios fuertes. Ramificaciones débiles bien definidas o largas y simétricas. Agentes plastificantes, nucleantes o antibloqueo. La perjudican Estructura atáctica. Grandes grupos sustituyentes. Reticulación. Aditivos con base en ferrita. Ramificaciones largas y asimétricas.

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3.4 ENVJECIMIENTO A LA INTEMPERIE (ISO 45, ASTM-1435 Y G-23) En estas pruebas se valoran los cambios de color y brillo, y la perdida de propiedades físicas. Dado que los ensayos de resistencia a la intemperie exigen largos periodos de tiempo, las pruebas aceleradas tratan de proporcionar una exposición similar en menos tiempo. En las maquinas donde se realizan los ensayos, se someten las muestras a ciclos de humedad y cambios de temperatura, y se simula la luz del sol con una serie de lámparas que producen luz ultravioleta. Para comprobar la estabilidad del color, se puede emplear una herramienta llamada Atlas 18, y para efectuar un envejecimiento artificial, se emplea habitualmente la luz de arco voltaico Zenón, refrigerado con agua. Tabla 8. Resistencia química de varios plásticos a temperatura ambiente. Fuente: RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 100.

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Los materiales poliméricos o plásticos, aparecen prácticamente en cualquier contexto, se usan para infinidad de cosas. Pero antes de diseñar cualquier producto debería probarse su resistencia sometiéndolo a condiciones ambientales, como el envejecimiento a la intemperie. Y a condiciones mecánicas, describiendo el modo en que este responde a la aplicación de una fuerza o carga. Solamente se pueden ejercer tres tipos de fuerzas mecánicas que afectan a los materiales: compresión, tensión, y cizalla; estas tres fuerzas se ilustran en la figura. 18 Figura 18. Tipos de fuerza mecánica. Fuente: RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 84. 3.5 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (ISO 527, ASTM D-638) El comportamiento de los materiales por el ensayo de tracción, es muy útil para saber ciertas propiedades mecánicas, es usado en el campo de diseño, metalurgia y sobretodo en el ámbito de la ingeniería. Estas propiedades mecánicas son por ejemplo: El esfuerzo de influencia, resistencia a la tensión, resistencia a la fractura, módulo de elasticidad, entre otros.9

9 Ensayo de tracción [en línea]. Estados unidos: Wikimedia Foundation Inc., 2001. [Consultado 13 de octubre, 2006]. Disponible en Internet: http:// es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_ de_ tracción.

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El calculo de la fuerza de tracción, maneja a unidad fundamental del SI de masa, y la unidad derivada de aceleración; por definición Fuerza= masa x aceleración 3.5.1Esfuerzo. Se llama presión a la fuerza que se aplica sobre una superficie, sin embargo el término técnico utilizado para presión es Tensión o esfuerzo. La unidad métrica para la tensión es el Pascal (Pa). Donde un pascal equivale a la fuerza de newton ejercida sobre la superficie de un metro cuadrado.10

Resistencia a la tracción (Pa)= Fuerza de tracción (N) Sección transversal (m2) 3.5.2 Deformación. El esfuerzo de tracción suele provocar la alteración del material, adelgazándolo en anchura y estirándolo en longitud; tal como se observa en la figura.19. El cambio de longitud con respecto a la longitud original es lo que se denomina deformación. La deformación, se mide en milímetros por milímetros (pulgadas por pulgadas), se puede expresar en forma porcentual, designándose entonces porcentaje de elongación. 11 Figura 19. Deformación, provocada por el esfuerzo de tracción. 10 RICHARDSON; LOKENSGARD, Op. cit., p. 83. 11 Ibid., p. 84.

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La relación entre el esfuerzo y la deformación, denominada módulo de elasticidad, así como el límite de elasticidad, están determinados por la estructura molecular del material. La distancia entre las moléculas de un material no sometido a esfuerzo depende de un equilibrio entre las fuerzas moleculares de atracción y repulsión. Cuando se aplica una fuerza externa que crea una tensión en el interior del material, las distancias moleculares cambian y el material se deforma. Si las moléculas están firmemente unidas entre sí, la deformación no será muy grande incluso con un esfuerzo elevado. En cambio, si las moléculas están poco unidas, una tensión relativamente pequeña causará una deformación grande. Por debajo del límite de elasticidad, cuando se deja de aplicar la fuerza, las moléculas vuelven a su posición de equilibrio y el material elástico recupera su forma original. Más allá del límite de elasticidad, la fuerza aplicada separa tanto las moléculas que no pueden volver a su posición de partida, y el material queda permanentemente deformado o se rompe. 12 Figura 20. Fases de deformación. Fuente: RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México D.F: Editorial Paraninfo, 2003. p. 84.

12 Ensayo de tracción [en línea]. Estados unidos: wikimedia Foundation Inc., 2001.

[Consultado 13 de octubre de 2006]. Disponible en Internet: http:// es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_tracción.

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3.5.3 Diagramas de esfuerzo- deformación. Los diagramas de esfuerzo-deformación, son gráficos que documentan con precisión el esfuerzo realizado sobre una muestra y la deformación que resulta con todos los niveles de carga. Figura 21. Dureza, para diferentes tipos de deformación.

Fuente: Autor. Tenacidad. De las curvas de esfuerzo-deformación, como se muestra en la fig.19 se puede concluir como generalización, que los materiales frágiles suelen ser más resistentes y menos extensibles que los blandos. Mientras que los plásticos más débiles presentan frecuentemente una lata elongación y una baja resistencia; el área bajo la curva representa la energía necesaria para romper la muestra, y esto es lo que se denomina como una medida aproximada de la tenacidad. Modulo de elasticidad. El modulo de elasticidad denominado, también de tracción o de Young, se define como el cociente entre el esfuerzo aplicado y la deformación resultante; dentro de un intervalo lineal de la curva de esfuerzo-deformación.

Modulo de Young = esfuerzo (Pa) Deformación (m/m) Matemáticamente, el modulo de Young coincide con la pendiente de la porción lineal de la curva esfuerzo-deformación.

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4. RESULTADOS OBTENIDOS La calidad, desde el punto de vista del cliente, puede verse como una cualidad, atributo, o simplemente especificaciones que hacen parte del producto terminado. Sin embargo para determinar la calidad de un producto, es importante realizar un control y seguimiento de los procesos; para identificar los posibles problemas desde la fuente, y no una vez ya esta incorporada en el producto. El proceso de extrusión en Industrias Kent y Sorrento, es sin duda alguna, el proceso más importante dentro de la producción y fabricación de productos plásticos, pues es en este donde se obtendrán las fibras esenciales para la fabricación de sus productos finales. Es por esta razón; y justamente en este proceso, donde deben identificarse las características que determinarán la calidad del producto. 4.1 DEFINICIONES INICIALES

Las características que se tienen en cuenta a la hora de evaluar la calidad del producto o subproducto (fibras o monofilamentos), en el proceso de extrusión son:

4.1.1 Calibre o variación del calibre. El calibre es una característica importante, dentro del proceso, pues las diferencias en el calibre, determinaran la referencia o tipo de producto, de acuerdo a su proceso o uso, el calibre varia de 19,24,30,35, y 40 micras. Es importante que durante la producción de los filamentos, estos sean uniformes, que no presenten espesores mayores a los especificados durante su proceso, para evitar defectos o rechazos de producto terminado.

4.1.2 tensil. El tensil, es la relación de halado; continuamente los filamentos o hebras se estiran para desarrollar propiedades más satisfactorias. Una de las formas de llevar a cabo el estirado, es mediante la acción de los rodillos, los cuales rotan más rápido que la velocidad de alimentación.

4.1.3 Color. El color es fundamental en la fabricación de los filamentos, debido a que una gran variedad de colores son utilizados, en los filamentos denominados hilo plano, que posteriormente son utilizados para la elaboración de las cintas y bolsas plásticas tejidas, este producto posee una gran demanda; por esto, el color es importante y debe ser uniforme a lo largo de la hebra.

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4.1.4 Envejecimiento a la intemperie. La resistencia química o a la intemperie, de los plásticos depende en gran medida de los elementos combinados en las moléculas y de los tipos y firmeza de los enlaces químicos. La resistencia al envejecimiento, esta muy referida con el efecto de la luz solar, y exposición de las fibras a condiciones ambientales, pudiendo causar, en el producto terminado como tal, desvanecimiento del color, desmenuzamiento, y fragilidad, sin embargo estos efectos, y sus consecuencias logran ser medidos por ensayos de resistencia a la tensión. 4.1.5 Encogimiento. El encogimiento, por lo general se genera después que las fibras son utilizadas para obtener el producto final, debido al comportamiento del material, a su estructura molecular y a las condiciones o parámetros del proceso utilizadas, (en este caso la orientación molecular que se logra, con los rodillos giratorios a unas velocidades específicas, según el calibre (medida en diámetro)), así mismo varia el porcentaje de encogimiento, que generalmente oscila en un 10% , de la medida del producto, que por lo regular es mayor, o con mas frecuencia en el Anjeo plástico.

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4.2 Ensayo de tracción. Las pruebas o ensayos ejecutados de resistencia a la tensión, se realizaron en algunas fibras o filamentos plásticos, con diferentes medidas en calibre, y material, como polipropileno (Urdimbre), y la combinación de polipropileno más polietileno (Trama). Se llevaron a cabo en las instalaciones de la universidad, gracias a los equipos, y al personal con el que cuenta los laboratorios. Tabla 9. Ensayo de tracción, polietileno + polipropileno cal 24.

Tensión en la carga

máx. (Mpa)

Deformación en la carga

máx. (%)

Tensión Carga última

(Mpa)

Deformación Carga última

(Mpa)

Módulo Young (Mpa)

416.284

37.037

416.284

37.037

3632.163

Fuente: Universidad autónoma de occidente.

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Tabla 10. Ensayo de tracción, polipropileno cal 24.


máx. (Mpa)


máx. (%)


(Mpa)


(Mpa)

Módulo Young (Mpa)

420.091

10.438

420.091

10.438

7792.053


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Tabla 11. Ensayo de tracción, Polipropileno +Polietileno, cal 30.



máx. (Mpa)


máx. (%)


(Mpa)


(Mpa)

Módulo Young (Mpa)

47318.742 30.580 47318.742 30.518 563250

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Tabla 12. Ensayo de tracción, Polipropileno + Polietileno, cal 35.


máx. (Mpa)


máx. (%)


(Mpa)


(Mpa)

Módulo Young (Mpa)

46756.332

43.460

46756.332

43.460

435205.938


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Las siguientes pruebas de laboratorio, se perpetraron a dos muestras previamente expuestas a intemperie, por un lapso de aproximadamente un mes, para analizar su comportamiento y su dureza o resistencia a la tensión, y reconocer como cambia este, afectado por la luz solar, y cambios en las condiciones ambientales. TABLA 13. Ensayo de tracción, polipropileno cal 24 T.A.


máx. (Mpa)


máx. (%)


(Mpa)


(Mpa)

Módulo Young (Mpa)

67.710

10.095

67.710

10.095

1450.182


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Tabla 14. Ensayo de tracción, polipropileno cal 19 T.A.


máx. (Mpa)


máx. (%)


(Mpa)


(Mpa)

Módulo Young (Mpa)

273.654

20.593

273.654

20.593

3379.005


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• Análisis. En la siguiente tabla se recopiló la información sobre tensil y porcentaje de deformación en los filamentos compuestos 100% de polipropileno, incluyendo las fibras previamente expuestas a intemperie, para evaluar y comparar su comportamiento. Se llega a la conclusión que los filamentos de 0.24 mm, y 0.19 mm muestran un comportamiento, para el cual el plástico se denomina frágil; sin embargo y pese a estar compuestos del mismo material, se distingue claramente que la fibra que no fue expuesta a condiciones ambientales extremas, cuenta con una mayor resistencia a la tensión o a la fractura. Tabla 15. Resultados de tracción para fibras de PP.

Filamentos de polipropileno.

Calibre Tensil Deformación (micras) (Mpa) (%)

24 420,091 10,438

24 67,71 10,095 A la intemperie

19 273,654 20,593 A la intemperie Fuente: Autor. Tabla 16. Resultados de tracción para fibras de PE.

Filamentos PP + PE.

Calibre Tensil Deformación

(micras) (Mpa) (%)

24 416,28 37

30 324,94 31,3 35 322,37 43,5

Fuente: Autor. Para el caso de los filamentos que tienen una combinación de polietileno (80%), y polipropileno (20%), su comportamiento es muy diferente, al nombrado anteriormente, por ejemplo, las fibra de 0.24 mm, y 0.30 mm, presentan un comportamiento, para el cual el plástico se denomina duro y firme, mientras que la fibra con una medida en diámetro de 0.35 mm, enseña un comportamiento

57

blando y débil, por lo que precisamente manifestó un mayor porcentaje de deformación. • Influencia de las características de calidad, en las propiedades de los filamentos. Tabla17. Comportamiento Tensil vs. Calibre.

Calibre Tensión en carga última

(micras) (Mpa)

24 416,284

30 324,94

35 322,37

Fuente: Autor Inicialmente se habló del comportamiento del material, respecto a la carga a la que fue sometido, y se dedujo que el comportamiento, para las fibras de menor medida en diámetro, cumplían las características de un material, duro y firme. Y es precisamente en esta sección, donde se quiere hacer énfasis, en la resistencia tensil, que presentan las fibras a medida que se aumenta el calibre, y como su comportamiento pasa a ser de un material rígido a un material blando y débil.

RESISTENCIA O TENSIL

y = -8,7581x + 614,35

R2 = 0,813

300

350

400

450

20 30 40Variación del calibre

Ten

sión

Car

ga Ú

ltim

a

Comportamientode Tension enfibras de PE

58

Este suceso de debe, precisamente al estiraje u orientación que se le da al polímero, pues entre mayor sea el calibre menor será la relación de halado entre pasos (rodillos giratorios); previamente se especificaron los parámetros de proceso para este tipo de filamentos, y se observa claramente, como disminuyen las velocidades de orientación, con respecto a las fibras de menor medida, lo que explica el porque del comportamiento de este material; pues como el proceso es mas lento, las moléculas tienen tiempo de organizarse, y estarán más “relajadas”, en comparación con las moléculas de los otros filamentos. Sin embargo, esto será favorable, pues estos filamentos presentan menor porcentaje de encogimiento. Gracias al ensayo y al análisis realizado, se obtuvo un comportamiento, de la resistencia, en donde la tensión o resistencia tensil, es inversamente proporcional a la variación de calibre, se dice que presenta una tendencia lineal, de la cual se deriva una ecuación matemática, representada por:

35.614758.8 +−= xy Tabla 18. Comportamiento Tensil vs. Relación halado.

Tensión en carga última

Relación de halado (Mpa) 6,2 416,284 5,1 324,94 4,7 322,37

Fuente: Autor.

ESTIRAJE

200

250

300

350

400

450

2,0 4,0 6,0 8,0

Relación de halado

Ten

sió

n c

arg

a ú

ltim

a

59

4.3 Variación del calibre.

Tabla 19. Medida del calibre de 25 filamentos de Polipropileno (Medida en micras) Muestra Calibre de cada filamento por muestra X R

1 23 22 23 25 24 23,4 3 2 21 22 24 22 22 22,2 3 3 23 26 24 23 24 24 3 4 21 23 22 24 22 22,4 3 5 25 22 24 23 23 23,4 3 6 21 22 22 21 20 21,2 2 7 22 21 21 22 22 21,6 1 8 22 22 23 23 22 22,4 1 9 22 24 23 23 24 23,2 2

10 24 24 25 25 25 24,6 1 11 24 25 23 24 23 23,8 2 12 23 24 24 25 23 23,8 2 13 22 24 23 22 24 23 2 14 23 23 22 25 24 23,4 3 15 23 22 22 23 24 22,8 2 16 22 24 23 23 22 22,8 2 17 25 24 24 24 23 24 2 18 24 24 23 22 23 23,2 2 19 23 24 23 24 23 23,4 1 20 25 21 22 23 22 22,6 4 21 23 24 24 23 22 23,2 2 22 22 23 25 22 25 23,4 3 23 25 25 26 24 23 24,6 1 24 24 24 23 25 24 24 1 25 23 25 22 23 24 23,4 3

Sumatoria X 579,8 54

Fuente: Autor.

60

Figura 22. Muestras para manifestar la variación del calibre.

Fuente: Autor. Las cartas, o gráficos, de control son un método para controlar estadísticamente un proceso detectando cuando este está fuera de control. Son útiles para vigilar la variación de un proceso en el tiempo, probar la efectividad de las acciones de mejora emprendidas, así como para estimar la capacidad del proceso. En este caso, los límites de control tentativos dentro del proceso de extrusión, en los cuales se detectan problemas en la variación del calibre o que se puede decir que el proceso este bajo control son: LSC x = 24.44(mm) LIC x= 21.95 (mm0) Entonces se puede deducir que el 84.1%, de las muestras, ensayos o media muestral, se encuentran dentro del intervalo, o dentro de los límites que aseguran el control del proceso, mientras que el 15.9% de la media muestral, están fuera de control. Si ampliamos los límites para controlar el proceso, se puede concluir, de acuerdo a los datos y a lo revelado en la grafica, que el proceso se encuentra bajo control, pero no cumple con las especificaciones.

CARTA DE CONTROL

21

21,5

22

22,5

23

23,5

24

24,5

25

0 5 10 15 20 25 30

Subgrupo número

Med

ia

Serie1

LSCx

X

LICx

61

5. ANALISIS DE LA CALIDAD POR MEDIO DE LA FILOSOSFIA TQM

5.1 QUE ES CALIDAD

Calidad se trata de hacer las cosas bien de una manera correcta y cumplir con los deseos del cliente de una manera óptima. Además de que los empleados se sienten mejor y se sienten motivados cuando el cliente aprecia su trabajo, el trabajo corre con menos problemas.

Existe calidad cuando las necesidades son cubiertas y las esperanzas realizadas; el cliente está satisfecho y está dispuesto a pagar y volver a contratar a la misma empresa en otras ocasiones. Llegar a la calidad correcta se trata en primer lugar saber cuales son las necesidades del cliente, que espera y después realizarlo13.

5.1.1 Aseguramiento de calidad. El Aseguramiento de la Calidad consiste en tener y seguir un conjunto de acciones planificadas y sistemáticas, implantadas dentro del Sistema de Calidad de la empresa. Estas acciones deben ser demostrables para proporcionar la confianza adecuada (tanto a la propia empresa como a los clientes) de que se cumplen los requisitos del Sistema de la Calidad.

5.2 LOS COSTOS DE LA MALA CALIDAD

La mayoría de los expertos en el tema de la calidad, estiman que las perdidas ocasionadas por los productos defectuosos o insatisfactorios fluctúan entre el 20 y el 30 % del monto de las ventas brutas. Para identificarlos existen cuatro categorías principales de costos asociados a la administración de la calidad: los costos de prevención, los de evaluación, y los internos y externos de una falla 14. 5.2.1 Costos de prevención. Están asociados a las medidas enfocadas a prevenir los defectos ante que estos se produzcan. Entre ellos figuran, los costos de nuevos diseños, la capacitación de empleados y el trabajo conjunto con proveedores. 5.2.2 Costos de evaluación. Están asociados con la tasación del nivel de calidad alcanzado por el sistema en sus operaciones. 13 Conceptos generales de calidad total [en línea]. Argentina: Carlos Gonzáles, 2006. [Consultado 25 de Septiembre de 2006]. Disponible en Internet: http://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.sthml. 14 KRAJEWSKI, Lee; RITZMAN, Larry. Administración de operaciones. 5 ed. México:

Prentice Hall, 2000. p. 226.

62

5.2.3 Costos internos. Son el resultado de los efectos que se descubren durante la elaboración de un producto. 5.2.4 Costos externos. Se presentan cuando el defecto se descubre después que el cliente ya ha recibido e producto; resulta costoso localizar defectos y corregirlos cuando el producto ya esta en manos del cliente, cuanto mas se acerca un producto al final de su elaboración, tanto mas caro es detectar y corregir sus defectos. 5.3 MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD 5.3.1 Diseño de productos. Es probable que los cambios de diseño eleven las tasas de defectos, ya que con frecuencia imponen la necesidad de hacer cambios en los métodos, los materiales, o las especificaciones. Como las modificaciones siempre acrecientan el riesgo de cometer errores, la estabilidad de los diseños de productos ayuda a reducir los problemas de calidad en el ámbito interno. 5.3.2 Diseño de procesos. El diseño del proceso utilizado para elaborar un producto, influye mucho en la calidad de este. Una de las claves para alcanzar una alta calidad es la ingeniería concurrente, en la cual los gerentes de operaciones y diseñadores, trabajan en conjunto para garantizar que los requisitos de producción y capacidades del proceso estén sincronizados. 5.3.3 Capacidad de procesos. Se refiere a la capacidad de un proceso para cumplir debidamente las especificaciones de diseño de un producto dado. Un proceso es capaz si tiene una distribución del proceso cuyos valores extremos se localizan dentro de las especificaciones superior e inferior para un producto. 5.4 HERRAMIENTAS PARA MEJORAR LA CALIDAD Y RENDIMIENTO El primer paso para mejorar la calidad de una operación, es la recolección de datos. Los datos ayudan a descubrir las operaciones que requieren mejoras y la magnitud de la acción correctiva necesaria. Existen siete herramientas para presentar y organizar los datos con el fin de identificar las áreas cuya calidad y rendimiento es necesario mejorar: Listas de verificación, histogramas, graficas de barras, graficas de pareto, diagramas de dispersión, diagramas de causa y efecto y graficas de control 15.

15 KRAJEWSKI, Lee; RITZMAN, Larry. Op. cit., p. 228.

63

Para el análisis y desarrollo de este proyecto solo será conveniente, tomar en consideración algunas herramientas como son; lista de verificación, grafica de barras y grafica de pareto. 5.4.1Listas de verificación. La recolección de datos, con ayuda de una lista de verificación, suele ser lo más conveniente como un primer paso en el análisis de problemas de calidad. La lista es un formulario que se usa para registrar la frecuencia con que se presentan las características de cierto producto. Es posible que esas características se midan sobre una escala continua (peso, diámetro, tiempo o longitud), o de forma cualitativa (color, si, no, entre otros). 5.4.2 Histogramas y graficas de barras. A menudo los datos contenidos en una lista de verificación, pueden presentarse clara y concisamente en forma de histogramas o graficas de barras. Un histograma resume datos medidos sobre una escala continua, mostrando la distribución de frecuencia de alguna característica de calidad (en términos estadísticos, la tendencia central y la dispersión de los datos). Con frecuencia en el histograma se indica la media de los datos. 5.4.3 Graficas de Pareto. Cuando los gerentes descubren varios problemas de calidad que es necesario atacar, tienen que decidir cual de ellos deberán atender primero. Wilfredo Pareto, científico italiano cuyo trabajo estadístico se centro en las desigualdades presentes en series de datos; planteó que la mayor parte de una “actividad” tiene como causa un numero relativamente pequeño de los factores que la componen. El concepto de Pareto, conocido como la regla 80-20, sostiene que el 80% de la actividad es causada por el 20% de los factores.

64

5.5 RECOLECCIÓN Y ANALISIS DE DATOS Luego de definir que es calidad, y analizar sus componentes y/o herramientas para el estudio de la misma, se comienza a realizar, la documentación y clasificación de la información, que servirá de ayuda para la identificación del tipo de defecto presentado en los diferentes productos. Listas de verificación Tabla 20. Lista de verificación para Anjeo Plástico.

Defecto del Anjeo Plástico

Tipo de defecto Frecuencia

Encogimiento 10

Calibre desigual de hebras 20

Tejido calado 12

Trama saltada 7 Bucles 11 Tabla 21. Lista de verificación para Bolsa Plástica.

Defecto de la Bolsa Plástica

Tipo de defecto Frecuencia

Fibra o hebra gruesa 24

Decoloración de la tela 4

Bordes deshilachados 16

Trama 5 Tejido calado 11

65

Tabla 22. Lista de verificación para la Cinta Plástica Tejida.

Defecto de la Cinta Plástica Tejida Tipo de defecto Frecuencia

Bordes deshilachados 12

Fibra o hebra destemplada 20

Fibra o hebra gruesa 8 Tejido calado 15 Color no uniforme de las hebras 5

Fuente: Autor. Graficas de barras Para, realizar las graficas de barras de los diferentes productos, se tuvo en cuenta los datos recolectados en las listas de verificación. Entonces una vez identificados los diferentes tipos de defectos presentados en los productos, se toma una muestra de 60 rollos, para detectar con que frecuencia y en que porcentaje estos tipos de defectos se presentan. Figura 23. Tipos de defectos presentados en el anjeo.

Tipo de defecto Frecuencia Porcentaje Encogimiento 10 17% Calibre desigual de las hebras 20 33% Tejido calado 12 20% Trama saltada 7 12% Bucles 11 18% 60

66

Fuente: Autor Figura 24. Tipos de defectos presentados en la bolsa.

Tipo de defecto Frecuencia Porcentaje Fibra o hebra gruesa 24 40% Decoloración en la tela 4 7% Bordes deshilachados 16 27% Trama saltada 5 8% Tejido calado 11 18% 60

Anjeo plástico

0

5

10

15

20

25

Encogimiento Calibredesigual de las

hebras

Tejido calado Trama saltada Bukles

Tipo de defecto

Fre

cuen

cia

Frecuencia

Porcentaje

Bolsa plástica tejida

0

5

10

15

20

25

30

Fibra o hebragruesa

Decloración enla tela

Bordesdeshilachados

Trama saltada Tejido calado

Tipo de defecto

Fre

cuen

cia

Frecuencia

Porcentaje

67

Figura 25. Tipos de defectos presentados en la cinta plástica tejida. º

Tipo de defecto Frecuencia Porcentaje Bordes deshilachados 12 20% Fibra o hebra destemplada 20 33% Fibra o hebra gruesa 8 13% Tejido calado 15 25% Color no uniforme de hebras 5 8% 60

Cinta plástica tejida

0

5

10

15

20

25

Bordesdeshilachados

Fibra o hebradestemplada

Fibra o hebragruesa

Tejido calado Color nouniforme de

hebras

Tipo de defecto

Fre

cuen

cia

Frecuencia

Porcentaje

Fuente: Autor. Los histogramas o graficas de barras, son útiles, cundo se tiene un amplio número de datos que es preciso organizar, para analizar mas detalladamente, o tomar decisiones sobre la base de ellos. Permite la comparación de los resultados en un proceso con las especificaciones previamente, establecidas para el mismo. En este caso, mediante los gráficos de barras, se pude determinar, en que grado el proceso está produciendo buenos resultados, desde el punto de vista de la calidad del producto terminado; hasta que punto estos defectos afectan las especificaciones, y que medidas correctivas tomar, para este caso puntual y según los resultados, se realizan acciones desde

68

el proceso de extrusión, con el objetivo de cumplir con los requerimientos de los cliente, garantizar un producto de excelente calidad, y un funcionamiento satisfactorio del proceso. Grafica de pareto. Para el análisis de Pareto se efectuó un seguimiento a una serie de actividades, dentro del proceso de producción global en Industrias Kent y Sorrento, que posiblemente estaban generando problemas de mala calidad. El diagrama se construye a partir de la información obtenida, luego de un estudio realizado durante 60 días, con el objetivo de identificar la principal causa, y su posible solución. Tabla 23. Datos para el análisis de Pareto. símbolo

de referencia Descripción de la actividad

Frecuencia de la

actividad Orden

descendente

Porcentaje de

frecuencia Porcentaje

acumulativo

*1 Túnel de calefacción en mal

estado 3 *8 31,7% 31,7%

*2 Falta de mantenimiento planeado en la extrusora 8 *2 13,3% 45,0%

*3 No existe planeación para la

producción 5 *11 10,0% 55,0%

*4 Trabajar para un stock de

producción 2 *3 8,3% 63,3%

*5

Desconocimiento de los parámetros óptimos de la

extrusora 3 *9 6,7% 70,0% *6 Depreciación de la maquina 1 *5 5,0% 75,0%

*7

Incumplimiento en la rutina de limpieza de la maquina

extrusora 3 *7 5,0% 80,0%

*8

Variación de los parámetros durante el proceso de

operación 19 *1 5,0% 85,0%

*9 Mezcla en la materia prima (Polipropileno + Polietileno) 4 *12 5,0% 90,0%

*10

Falta de estandarización o rectificación de diámetro de

los agujeros en boquilla 3 *10 5,0% 95,0%

*11 No trabajar bajo ordenes de

producción 6 *4 3,3% 98,3%

*12

Falta de herramientas y equipos que brinden la

estabilidad del equipo, y calidad del producto 3 *6 1,7% 100%

TOTAL 60 100% Fuente: Autor.

69

Figura 26. Diagrama de Pareto.

Fuente: Autor. Como hemos visto, un Diagrama de Pareto es un gráfico de barras que enumera las categorías en orden descendente de izquierda a derecha, el cual puede ser utilizado por un equipo para analizar causas, estudiar resultados y planear una mejora continua. El diagrama de proporciona una visión simple y rápida de la importancia relativa de los problemas. La grafica reveló que la variación de los parámetros durante el proceso de operación, representan el 31.7% de los defectos de calidad, de manera que si se eliminan las causas que lo provocan desaparecería la mayor parte de los defectos. En este caso existen 12 categorías contribuyentes relacionadas con, los problemas de calidad en los productos. Pero 6 corresponden al 20% del total de los problemas de calidad, la teoría dice que se debe procurar concentrarse en estas 6 categorías de pocos vitales, ya que representan la mayor ganancia potencial para sus esfuerzos, y de esta manera poder atacar el 80% de los problemas de calidad.

ANÁLISIS DE PARETO

32%45%

55%63%

70%75%

100%98%95%

90%85%

80%

0

24

68

10

1214

1618

20

*8 *2 *11 *3 *9 *5 *7 *1 *12 *10 *4 *6

TIPOS DE CAUSAS

FR

EC

UE

NC

IA

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

PO

RC

. D

E F

RE

CU

EN

CIA

70

6. CONCLUSIONES

• Con la aplicación de precisas metodologías, como la metodología T.Q.M (administración de la calidad total) al análisis del proceso de hilatura, se precisaron los posibles factores que causan los problemas de calidad en los productos.

• Para el proceso de hilatura o extrusión de filamentos, se logró identificar, las características de calidad, o las definiciones iniciales que hacen parte del óptimo desempeño del proceso, y que garantizan, las especificaciones del producto terminado.

• Se plantearon algunas recomendaciones pertinentes a los inconvenientes observados y presentados en el estudio del proyecto, con el propósito de brindar algunas soluciones y mejorías, en la búsqueda de un mejoramiento continuo, y brindar un óptimo desempeño y operatividad de los procesos, en especial el proceso de extrusión. A fin de gestionar y mejorar la calidad, siguiendo un conjunto de acciones planificadas y sistemáticas que garanticen la productividad y competitividad de la empresa, como productora de plásticos. • Se dedujo una ecuación matemática, que predice los valores o características de calidad, ajustando las variables o definiciones iniciales del proceso, a las especificaciones del producto. • Se comprobó experimentalmente, que el principal causante de los problemas de calidad, durante la obtención de los filamentos o hilatura, era la variación de los parámetros, durante el proceso, debido a un mal funcionamiento de la maquina, y al desconocimiento de los parámetros, adecuados para procesar cada diferente material. • Por medio de algunas herramientas estadísticas, como listas de verificación, graficas de barras, y grafica de pareto, se clasificó los diferentes defectos, presentados en el producto final, como un primer paso en la identificación de un problema y mejoría en la calidad de un proceso. • Gracias a la clasificación de las características y a los ensayos de tracción, se logró comprobar, que a medida que aumenta el calibre, disminuye la resistencia a la tracción, debido a la poca orientación de las moléculas.

71

7. RECOMENDACIONES

Con el estudio de este proyecto, se pretende explicar, y manifestar todos aquellos sucesos, que hacen parte del proceso global de la empresa, para identificar de que modo y en que forma, estos afectan el desarrollo optimo de los procesos, y las características de calidad de los productos. Es así como luego de un constante seguimiento en sus procesos y operatividad de los mismos, se plantean algunas recomendaciones, que se espera sean tomadas en consideración, y sirvan de gran ayuda hacia la búsqueda del mejoramiento continuo. MATERIAL En la empresa, como se ha mencionado anteriormente, la materia prima utilizada, es el polipropileno, y polietileno de alta densidad, sin embargo al recibir la materia prima, no se exige la ficha técnica de cada tipo de material, en donde se especifica las características del mismo, y las condiciones de operación. Esto hace parte importante en el proceso de extrusión, pues luego de conocerse dichas especificaciones del material, este se va a poder procesar a unas condiciones de trabajo optimas, para las cuales se va a garantizar un adecuado desempeño de la maquina y unas buenas características de calidad en los productos. PRODUCCIÓN

Actualmente, la producción se lleva de forma inmediata, es decir, al principio de la semana es que se decide, que es lo que se va a producir, en que maquinas se ha de montar, cual va a ser la mano de obra, etc. Como recomendación, seria de gran beneficio planear la producción, no dejarlo a la incertidumbre o a la situación del momento; entonces es determinar que se va a producir, como se va a producir, con que herramientas, de que forma, cuanto tiempo tomará. Esto se puede realizar, con el control que se lleva de la producción; para así evitar demasiado inventario en proceso.

Con el fin de mejorar y establecer índices de medición en la productividad, eficiencia, y calidad, es de gran importancia o como recomendación, que la empresa implemente y trabaje con órdenes de producción, para de esta forma garantizar el óptimo desempeño y operatividad del proceso Para que las condiciones de operación no tenga que ser alteradas, se estandaricen los tiempos y procesos, y como en muchas ocasiones, no se deje a decisión del operario la forma de trabajar u operar; es por esto que se propone un formato, como orden

72

de producción para cada sección, en donde se especifica, con detalle, los procedimientos u operaciones para cada proceso, y que van a ser determinados, especificados y establecidos por el jefe de planta, que cuenta con un amplio conocimiento sobre la producción de la empresa, y aprobados, o con el visto bueno de administración. (Ver ANEXOS) MAQUINA Para el desempeño óptimo del proceso, en este caso para el proceso de extrusión, por ser parte primordial dentro de la producción de la empresa es de vital importancia, llevar un control y seguimiento del funcionamiento de la maquina extrusora. Como se logró analizar en el estudio de este proyecto, uno de los mayores problemas, reflejados en la calidad de los productos, era el desconocimiento de los parámetros y el mal manejo u operación de la maquina, y justamente la causa de tanto desperdicio, y de que las características del producto no fueran las mejores, se debía al mal funcionamiento de temperatura en las diferentes zonas de la extrusora, y a la inadecuada calefacción túnel encargado del estiramiento de los filamentos. La solución oportuna a este problema resolvería la desigualdad de las propiedades de los monofilamentos mejorando su calidad y por ende, la de los productos finales; contribuyendo al alcance de una posición ventajosa en el mercado nacional como productora de plásticos, debido a su excelente calidad. Debido a la falta de conocimiento, los parámetros que se manejan en el proceso no son los adecuados, y esto ha generado, altos desperdicios, tiempos perdidos, y problemas de calidad en los productos. La empresa lleva un registro o control de los parámetros que se operan, en la semana que esta trabajando la maquina, sin embargo estos parámetros son alterados durante el proceso de hilatura, si las condiciones o características de las fibras o filamentos no son las mejores. La recomendación en este caso es que si se lleva un registro o control de los parámetros o condiciones de operación estos se cumplan a cabalidad, y si aún así las características de producto no son las mejores, entonces se entre a analizar otros factores que pueden estar incidiendo en el buen desempeño del proceso.

MANTENIMIENTO El mantenimiento es parte esencial, para la producción, y operatividad de sus procesos, pues es claro que un adecuado y eficiente mantenimiento, garantiza la disponibilidad y vida útil de los equipos. Sin embargo, en la empresa no se tiene conciencia sobre la importancia y necesidad de un plan de mantenimiento; por

73

esto se considera elemental recomendar, un plan de mantenimiento preventivo o paneado, en el cual se realice un seguimiento a cada maquina (Historia), donde se pueda determinar la frecuencia en números de paros, se programen los paros para llevar a cabo un mantenimiento oportuno de los equipos, con el fin de mejorar la productividad de la empresa y reducir el numero de productos no conformes. El incumplimiento con las rutinas de mantenimiento en la extrusora, es un factor importante en la condición del proceso y calidad del producto; por esta razón es indispensable realizar las labores de mantenimiento en la maquina extrusora, en la semana que la maquina se encuentra parada, hacer un control y seguimiento de las mismas y aprovechar para hacer los correctivos necesarios si esta he de necesitarlos, según su funcionamiento en la semana que si esta operando. Debido a este incumplimiento, en algunas ocasiones los hilos presentaron imperfecciones, lo que conlleva a estimarlo como desperdicio.

PERSONAL Debido al poco personal con el que cuenta Industrias Kent y Sorrento, resulta difícil, establecer calidad, debido a que un solo operario(a), debe asistir 5 maquinas al mismo tiempo, por esto se recomienda, disminuir la carga de trabajo, o trabajar con indicadores, que le permitan al operario reconocer cuando no se esta cumpliendo con las especificaciones, y pueda realizar, si puede, correctivos, o comunicar, a el jefe de planta o calidad, y no trabajar por cumplir un stock.

En cuanto a calidad, se debe tomar conciencia, pues la calidad, no es una característica que solo se mide o que hace parte del producto terminado. El concepto de calidad, viene desde la misma concepción del proceso, por esto es importante, que producción, vigile, controle y estandarice sus procesos, para de esta forma asegurar, la disponibilidad, eficiencia de sus maquinas y las características o especificaciones de sus productos.

74

BIBLIOGRAFÍA

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RAMOS DE VALLE, Luís Francisco. Extrusión de plásticos: principios básicos. Saltillo: Limusa S.A., 2000. 180 p. RICHARDSON; LOKENSGARD. Industria del plástico: Plástico industrial. México: Paraninfo, 2003. 584p. SANCHEZ, Javier A. Estadística básica aplicada: A todas las ciencias. 3 ed. Colombia, 1975. 215 p.

75

ANEXOS

Anexo 1. Orden de producción para sección Extrusión.

EXTRUSIÓN

NUMERO DE ORDEN:

INDUSTRIAS KENT Y

SORRENTO S.A. OPERARIO: FECHA DE ENTREGA:

CLIENTE : REFERENCIA :

INFORMACION MATERIAL

MAQUINA: CALIBRE: # DE CAMBIOS:

MATERIAL KILOS MEZCLA PORCENTAJE COLORANTE

APROBADO PROGRAMADOR APROBADO ADMON

Fuente: Autor.

76

Anexo 2. Orden de producción sección Urdido.

URDIDO

NUMERO DE ORDEN:

INDUSTRIAS KENT Y




MAQUINA: CALIBRE: # DE FAJAS: # DE HEBRAS:

MATERIAL CILINDRO COLOR TELAR METROS


Fuente: Autor. Anexo 3. Orden de producción sección Tejido.

TEJIDO

NUMERO DE ORDEN:

INDUSTRIAS KENT Y




TELAR: CALIBRE: COLOR: # DE HEBRAS:

MATERIAL CILINDRO METROS METROS PROG.


Fuente: Autor.

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