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Producción de fieltros tipo 10/40 Corrugado y Liso en

AsfalChile

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Introducción

Asfaltos Chilenos actualmente dentro de sus productos, cuenta con productos impermeabilizantes como las membranas asfálticas así como también fieltros de entre los cuales destacaremos el de tipo 10/40 corrugado y liso, los cuales se elaboran a partir de cartón corrugado y liso respectivamente, el que es saturado con asfalto en ambas caras y que finalmente es enrollado y dispuesto en forma de rollo sobre un pallet en el cual se almacenan 50 y 45 unidades. Debido a que este producto posee una alta demanda, es que se realizará un estudio sobre su producción y almacenaje, ya que cabe mencionar que hace un tiempo en el sitio dispuesto para efectos de bodega, el cual se encuentra al frente de la salida Oeste del galón C, que posee productos terminados, sufrió un siniestro que produjo pérdidas económicas para la empresa, así como también la necesidad de recuperar el stock perdido, incurriendo es nuevos gastos de materias primas y horas hombre para así dar cumplimiento a los pedidos de los clientes. Se cree que este siniestro pudo haber sido provocado por el sobrecalentamiento y a consecuencia de ello ignición de los fieltros 10/40 corrugados, en favor de que ésta situación no vuelva a ocurrir, es que se estudiará y propondrá una mejor manera de apilar dichos productos, la cual permita una mejor ventilación, ahorre tiempos de enfriamiento pudiendo así liberar espacio en la bodega de productos terminados. (Al aire libre que sigue siendo la misma, previo y después del siniestro).

Se estudiará también los efectos de las variaciones en las materias primas y su incidencia en las detenciones de producción debido a la sobresaturación del cartón.

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Descripción del proceso actual

Para la elaboración de este fieltro tipo 10/40 se utiliza un rollo de cartón corrugado, el cual viene en presentación de bobinas entre 180 y 230 [kg] producidas por “CARMA”, como se muestra en la siguiente imagen.

Figura 1. Bobinas de cartón para fieltro.

Luego este cartón es colocado en una máquina que integra 3 procesos:

- Desenrollado del cartón.- Saturación del cartón y enrollado del cartón en bobina.- Enrollado del cartón en presentación final.

Finalmente se acomodan los fieltros elaborados en pallets de 50 unidades, los que se almacenan al aire libre para ser enfriados por un período de 2 días, antes de ser plastificados.

El proceso de plastificación consiste en 3 pasos:

- Transporte del fieltro hasta la máquina plastificadora.- Plastificado del fieltro.- Disposición del fieltro en pallets de 50 unidades.

A continuación se hará la descripción de los procesos:

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Desenrollado del cartón:

- La bobina a temperatura ambiente se traslada desde su posición contigua (figura 1) hasta el rodillo de sujeción horizontal de la máquina. Este rodillo permite que la bobina se desenrolle e ingrese al proceso de saturación

Figura 2. Bobina desenrollándose e ingresando al pozo de saturación.

Saturación del cartón y enrollado en bobina:

- El cartón entra en la cuba de saturación y con un sistema de pulmón es ingresado al interior de la mezcla asfáltica a 185[°C].

Figura 3. Cartón ingresando a la mezcla asfáltica para saturarse.

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- Posterior a ello, el cartón sale por el lado opuesto del estanque que almacena la mezcla, se le quita el exceso, pasa por los rodillos donde termina de estilar y se enrolla en la bobina de cartón saturado, esto ocurre a una velocidad regulada por el operador entre 75 y 90 [m/min].

Figura 4. Cartón saturado.

Figura 5. Bobina de fieltro.

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Enrollado del cartón y presentación final:

- Una vez completada la bobina de cartón saturado, ésta se desenrolla nuevamente ésta vez en trozos de un largo de 40[m] los cuales son vueltos a enrollar, ya en su presentación final, con la huincha que posee el logo de TEP.La máquina posee dos rodillos horizontales que giran independientemente, con los que se puede colocar la huincha a un rollo mientras se enrolla el siguiente.

Figura 6. Rodillos para enrollar el fieltro

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Una vez terminado el pallet de 50 unidades de fieltro, éste se lleva afuera del galpón de producción (galpón B) donde se moja y se deja enfriando.

Figura 7. Fieltros mojados afuera de galpón C.

Debido a que éste es un producto que posee mucha rotación, es necesario seguir fabricando nuevos lotes lo que se traduce en que el espacio destinado para el enfriamiento de los rollos de fieltro 10/40 sea insuficiente y deba ser trasladado mediante grúa horquilla hasta el sector del frente, donde está la bodega de productos terminados (al aire libre).

Figura8. Fieltros embalados y en disposición final, así también algunos enfriándose.

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Proceso de plastificado (fieltro 10/40 corrugado):

Este proceso consiste en colocar a cada fieltro del pallet una cubierta plástica, para evitar daños. Se aplica excepto para quienes requieren sus pedidos sin este embalaje.

Transporte del fieltro hasta la máquina plastificadora:

El fieltro enrollado es colocado en la cinta transportadora y demora 55 [s] en llegar a la máquina plastificadora.

Figura 9. Fieltros listos para ser pasados a la cinta transportadora

Plastificado del fieltro:

Un brazo hidráulico empuja el fieltro hacia el interior de la máquina plastificadora la cual demora 1,2[min] en envolver y sellado el rollo de fieltro.

Figura 10. A la izquierda brazo hidráulico y a la derecha rollo ingresando al plastificado.

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Disposición del fieltro en pallets:

Una vez sellado el rollo de fieltro es dispuesto en un pallet, hasta completar las 50 unidades.

Figura 11. Fieltros plastificados sobre el pallet.

Tiempos de procesos:

Las mediciones efectuadas para el proceso de fabricación del fieltro 10/40 corrugado y liso serán tomadas desde que la bobina de cartón se coloca en la máquina para fieltros, hasta que el pallet está plastificado y cuenta con 50 unidades.

- Tiempo de embobinado: 50 [min]/bobina Corrugado- Tiempo de embobinado: - Tiempo de cortado enrollado y puesta en pallet: 40 [min]/bobina- Tiempo de enfriamiento: 2 días.- Tiempo de plastificado: 20-25 [min]/pallet.

Aquí podemos ver que la planta destina mucho tiempo dedicado al enfriamiento de los fieltros, los que utilizan tanto espacio en bodega, como personal para estar moviéndolos según sea necesario dar espacios a otras órdenes de producción, por esto el siguiente informe abordará y dará solución a ésta temática y a otras que se detallan a continuación.

Problemas que se presentan en la Producción de fieltros

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- El tiempo de enfriamiento largo (10/40 Liso y Corrugado).- Bobinas sobresaturadas de mezcla.- Falta de control en la producción.

Propuesta para reducir el tiempo de enfriamiento para el cartón 10/40 Corrugado

Actualmente los fieltros elaborados y apilados en pallets de 50 unidades, son mojados y puestos para enfriar a la salida del galpón B por un período de 2 días a modo de seguridad y evitar que éstos alcancen la temperatura de ignición.

La forma de colocar dichos productos en el pallet es una que si bien maximiza la cantidad de fieltros por pallet, no aprovecha las condiciones climáticas de la zona. Durante todo el día el viento que circula actualmente no se aprovecha y en favor de esto es que se propone apilar los fieltros en forma de pirámide con base de 7 rollos de fieltro.

Se sabe por la experiencia que este tipo de fieltro (10/40 C) no se mantiene en forma tubular cuando se le aplica peso, no obstante durante las pruebas realizadas la forma piramidal se mantuvo así como también el interior despejado permitiendo el flujo de aire tanto en el manto externo como en el interior de cada rollo, esto porque la cantidad de fieltros que se apilan en esta modalidad es 28, o sea, un 44% menos respecto de un pallet de 50 unidades y por ende cada rollo tiene menos peso que soportar. No obstante según las mediciones efectuadas en distintos días, al apilarse los fieltros en forma piramidal se logra que la temperatura a las 24[h] en el punto más caliente del pallet, sean 34[°C], dicho punto está ubicado al centro del pallet entre las junturas de los mantos de los fieltros (capa más externa). Se hace notar que de ésta modalidad el centro del fieltro queda expuesto y circula aire a través, de él consiguiéndose así un doble efecto de enfriamiento, el cual no se logra al aplastarlos ya que en términos prácticos tenemos menos superficie expuesta para enfriar.

Cuadro resumen:

Temperaturas una vez terminado el pallet de 50 y 28 unidades de fieltro 10/40 Corrugado:

Día(0 [h])

Hora de Muestreo

Temperatura ambiental

[°C]

Temperatura Normal

Exterior [°C]

Temperatura Normal

Interior [°C]

Temperatura

PiramidalExterior [°C]

Temperatura PiramidalInterior [°C]

Lun. 20-Ene 10:35 23 59 78 59 72Mar. 21-Ene 10:50 24 60 79 64 82Mie. 22-Ene 10:00 22 65 84 59 71Jue. 23-Ene 10:03 21 63 79 62 73

Tabla N°1. Temperatura de los fieltros al terminar el pallet.

Una vez transcurridas las 24 horas se obtuvieron los siguientes resultados:

Día(24 [h]

después)

Hora de Muestreo

Temperatura ambiental

[°C]

Temperatura Normal

Exterior [°C]

Temperatura Normal

Interior [°C]

Temperatura

PiramidalExterior [°C]

Temperatura PiramidalInterior [°C]

Mar. 21-Ene 10:40 24 42 50 32 30Mie. 22-Ene 10:50 22 40 46 36 31Jue. 23-Ene 10:00 21 44 45 34 32Vie. 24-Ene 10:20 24 46 50 35 31

Tabla N°2. Temperatura de los fieltros transcurridas 24 horas.

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Observaciones del muestreo fieltro 10/40 Corrugado:

- Dos rollos de fieltro apilados en forma piramidal quedaron con el centro bloqueado con material del mismo fieltro, lo que repercutió en que en el control de las 2 de la tarde, cuando los fieltros tenían una temperatura individual interior de 45 grados, estos dos, aún continuaba con 63 grados en su interior. Esto rebela la importancia de no aplastar los rollos de fieltro, así mismo como la necesidad de permitir el flujo de aire por el interior del rollo del mismo.

- Se hicieron 2 pallets en cada toma de muestra para el apilado en forma piramidal uno se colocó paralelo a la dirección del viento y el otro perpendicular a la dirección del viento, esto con el fin de concluir si es la menor cantidad de rollos al disponer en forma piramidal o el mejor aprovechamiento del viento lo que logran un enfriado más rápido y de los resultados obtenidos podemos concluir que ambos pallets apilados en forma piramidal poseían menor temperatura tanto en el exterior como en el interior, no obstante aquellos que quedaron a favor del viento, la temperatura promedio del interior era 6 grados menor en el exterior, además poseía ambos lados de la pirámide con 7 grados menos que la dispuesta en forma perpendicular la que poseía únicamente el lado más frío en el cual que recibía el viento.

- Transcurridas las 24 horas, el pallet posicionado perpendicular al viento estaba a una temperatura de 37 grados, mientras que el situado paralelo al viento su temperatura promedio era de 33 grados en el punto más caliente.

- Ésta modalidad piramidal necesita que el operario produzca los rollos bien formados y apretados de manera que éstos mantengan su forma de cilindro hueco y se permita la adecuada ventilación del rollo.

- Una vez enfriado (pasadas las 24[h]), se plastificaron los rollos de fieltros sin problemas, se hace hincapié en que el plastificado reduce la probabilidad de ignición de los rollos debido a que reduce en gran medida el oxígeno que queda circundante a cada rollo y al ser eliminado disminuye significativamente el riesgo de incendio.

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Propuesta para reducir el tiempo de enfriamiento para el cartón 10/40 Liso

A diferencia del cartón 10/40 Corrugado, el cartón liso ya se apila en forma piramidal, pero tampoco se aprovecha la dirección del viento como un método de enfriamiento.

En particular este tipo de cartón se enfría más rápido y requiere tan sólo 8 horas para alcanzar una temperatura de 35-38 [°C] en su punto más alto en el interior, de igual manera que en el cartón corrugado el sol calienta mucho la superficie de los rollos llegando hasta los 52[°C] incluso en aquellos rollos que ya llevan más de 24[h] en la bodega al aire libre, no obstante el centro se mantiene a menor temperatura (24-35 [°C]).

Se midió la temperatura de los fieltros lisos a las 4, 6, 8 [h] de manera que se pudiera obtener un perfil de temperatura apropiado y asegurar la repetitividad del proceso.

En el siguiente cuadro se muestra el resumen de los datos obtenidos:

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Cuadro resumen:

Temperaturas una vez terminado el pallet de 45 unidades de fieltro 10/40 liso:

Tabla N°3. Perfil de temperaturas de los fieltros 10/40 liso.

Día(0 [h])

Hora de Muestreo

Temperatura ambiental

[°C]

Temperatura

PiramidalExterior [°C]

Temperatura PiramidalInterior [°C]

Jue. 30-Ene 8:35 22 69 69 Vie.31-Ene 8:50 23 67 72Mar. 04-Feb 8:00 21 70 73

Día(4 [h])

Hora de Muestreo

Temperatura ambiental

[°C]

Temperatura

PiramidalExterior [°C]

Temperatura PiramidalInterior [°C]

Jue. 30-Ene 12:35 24 55 56 Vie.31-Ene 12:50 24 51 57Mar. 04-Feb 12:00 25 50 52

Día(6 [h])

Hora de Muestreo

Temperatura ambiental

[°C]

Temperatura

PiramidalExterior [°C]

Temperatura PiramidalInterior [°C]

Jue. 30-Ene 2:35 26 44 39 Vie.31-Ene 2:50 27 43 40Mar. 04-Feb 2:00 27 40 39

Día(8 [h])

Hora de Muestreo

Temperatura ambiental

[°C]

Temperatura

PiramidalExterior [°C]

Temperatura PiramidalInterior [°C]

Jue. 30-Ene 4:35 26 31 30 Vie.31-Ene 4:50 26 30 31Mar. 04-Feb 4:00 26 25 27

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Observaciones:

- La muestra obtenida el día martes 04 de Febrero, permaneció hasta la última medición efectuada a las 4:00 pm. Dentro del Galpón A y a pesar de que fue la que mayor temperatura poseía al inicio de la medición, bajó levemente más rápido su temperatura.

- La muestra del día martes 04 de febrero no fue mojada.

- Si bien el producto está listo para ser entregado una vez transcurridas las 8[h], se recomienda aplicar un 33% de tiempo extra y dejar reposar por 12 [h] como medida de seguridad.

- La presente imagen hace patente la diferencia de temperatura únicamente producto del efecto del sol:

Figura N°12. Diferencia de temperaturas a sol y sombra a la misma hora.

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Estudio para la determinación del factor de sobresaturación del fieltro

Este estudio se realizó a 24 bobinas de cartón 10/40 corrugado entre los días 20 y 29 de Enero del año 2014. El proceso de muestreo consistió en hacer mediciones tanto a la bobina de cartón, como al fieltro. Dichas muestras fueron seleccionadas una al principio, a la mitad y otra al término de la bobina, así mismo aprovechando los cortes del cartón se tomaron las respectivas muestras de fieltro. Cada muestra era debidamente rotulada y entregada al laboratorio en forma inmediata de manera de evitar alterar las condiciones originales de ella. La ficha tipo se adjunta al presente informe (anexo N°1), así mismo los datos obtenidos (anexo N°2).

Los datos estudiados para el cartón fueron:

- Gramaje [g/m2]. - Humedad [%].

Mientras que para el fieltro terminado se midió:

- Gramaje [g/m2].- Saturación [%].

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La siguiente tabla resume los datos obtenidos durante el período de medición:

Tabla N°4. Resumen de los datos muestreados para fieltro 10/40 Corrugado.

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Durante el día 20 se pesaron todos los fieltros producidos durante ese turno de manera que se pudiese obtener un perfil del mismo.

Gráfico N°1. Peso de fieltro 10/40 Corrugado durante el turno.

Del gráfico anterior podemos ver que se obtiene una secuencia de incrementos y disminuciones en el peso, este efecto se produce debido a que el gramaje del cartón no es constante y por cómo se puede apreciar en el gráfico ésta variación es periódica. También dicho efecto puede ser producido debido a que la mezcla no es homogénea dentro de la cuba de saturación

Modelo de regresión

Con los datos obtenidos usando la herramienta “Data Analysis” se modeló la situación dejando como variable dependiente a la saturación y las otras (velocidad, humedad, gramaje de cartón, gramaje del fieltro) como variables independientes y se adjunta (anexo N°3). De este modelo se obtiene que las variables:

- Velocidad- Humedad

No son significativas para explicar la saturación y por extensión la sobresaturación del fieltro (se eliminan y se realiza el modelo reducido). No obstante el gramaje inicial de cartón posee una correlación baja con la saturación final. La siguiente tabla muestra los resultados obtenidos del modelo de regresión:

Tabla N°5. Resultados del modelo de regresión

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Finalmente quitamos el Gramaje del fieltro ya que es una variable dependiente de las otras (velocidad, humedad, gramaje) y formulamos un último modelo que es el “MODELO Gramaje-Humedad-Velocidad” el cual muestra un coeficiente de determinación (R cuadrado) de un 11,21%, lo que significa que tan sólo un 11,21% de la saturación está siendo explicada por ésas variables.

Si bien el modelo no es concluyente en términos de identificar la causa de la sobresaturación del fieltro, sí es capaz de indicar que las variables como la velocidad de saturación, humedad de la bobina no son significativas para producir y explicar la sobresaturación. Cabe mencionar que la viscosidad de la mezcla no fue medida durante este período para efectos de muestreo, y cuando se solicitó la medición de ella arrojando resultados que rondaban los 1500 [cP], dicha viscosidad estaba fuera del rango especificado para el proceso (1000-1200).

También mencionaremos que durante la realización de este informe se le hizo mantención a la máquina de fieltros en específico a los cuchillos, los cuales al ser montados quedaron desnivelados, y a consecuencia de ello el fieltro liso (que normalmente nunca presenta problemas), quedó sobresaturado en las orillas.

Figura N° 13. Fieltro liso con signos de sobresaturación.

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Esto hace patente la necesidad de realizar una buena mantención a los cuchillos ya que la bobina de cartón siempre está más tensa en su centro que en las orillas y esto produce un desgaste en el centro del cuchillo, que es justamente el lugar por donde se ven los signos de sobresaturación en el cartón 10/40 corrugado.

En la siguiente imagen se muestra el fieltro sobresaturado en su centro:

Figura N°14. Fieltro sobresaturado en el centro

El centro del fieltro es el mismo lugar en el que se colocan los pesos para dar tensión a la bobina, por esto es que una buena y constante mantención a los cuchillos de la cuba ayudaría a reducir la sobresaturación del fieltro.

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Falta de control en el proceso de fabricación de fieltro

Durante las mediciones efectuadas en la máquina de fieltro se pudo constatar que algunos de los operarios no realizan este proceso en forma estandarizada. Los aspectos observados fueron:

Si el operario pesa las mermas. Si el operario usa los implementos de seguridad. Si el operario realiza la añadidura máxima de 1 corte al rollo de

fieltro. Si el operario detiene la máquina al momento de constatar que el

fieltro está saliendo sobresaturado. Si el operario limpia en forma correcta el lugar del trabajo al

terminar el turno.

Se hizo control a tres duplas de trabajadores las cuales fueron:

- Rufino Yáñez y Juan Ilabaca- Juan Pino y Ariel Urrea- Nicolás Briones y Víctor Vásquez.

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Los resultados obtenidos se muestran en la siguiente tabla:

Tabla N°6. Forma de realización del proceso de fabricación de fieltro.

El turno con menor eficiencia es el turno compuesto por Juan Pino y Ariel Urrea, debido a que éstos no completan los rollos añadiendo un corte como está permitido en la norma, también pierden materia prima al seguir pasando la bobina de cartón sabiendo que está saliendo sobresaturada.

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Propuesta para paletizar que considera la temperatura individual de cada fieltro

Una vez saturado el cartón y se tiene la bobina de fieltro, el calor en su interior se mantiene, debido a las múltiples capas de fieltro que quedan por sobre ella.

Actualmente los operarios paletizan según un orden aleatorio sin considerar este efecto. Es por ello que se propondrá una nueva forma para paletizar independientemente si se realiza en forma normal (actual) o piramidal (propuesta).

Ésta nueva forma de paletizar toma en consideración el efecto de la temperatura en cada rollo de fieltro y tiene por objetivo lograr que aquellos que estén más calientes queden hacia el lado externo del pallet.

Figura N°15. Orden propuesto para la paletización

El orden debe ser usando los números indicados de menor a mayor, ya que mientras mayor el número, mayor será la temperatura del rollo de fieltro.

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Nuevamente se hace hincapié en que al paletizar en pallets de 50 rollos éstos se aplastan y el aire ya no circula por el interior, minimizando la superficie expuesta y retardando el enfriamiento.

Conclusiones

- Para los fieltros 10/40 liso, el tiempo de enfriamiento recomendado incluido un margen de un 33% extra es de 12 [h], ya que transcurrido ese tiempo los rollos de fieltros se encuentran a una temperatura promedio de 30 [°C].

- Para los filtros 10/40 corrugado, el tiempo de enfriamiento recomendado es de 24 [h], ya que transcurrido ese tiempo los rollos de fieltros se encuentran a una temperatura promedio de 30[°C] usando la modalidad piramidal.

- En ambos casos se recomienda colocar los rollos de fieltro paralelos a la dirección del viento, de manera que se pueda aprovechar el continuo flujo de aire que circula por el área.

- Para los fieltros 10/40 corrugado, se recomienda una vez transcurridas las 24[h], sean plastificados ya que éste disminuye el aire que circunda al rollo, minimizando de ésta manera en forma considerable el riesgo de incendio.

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- Se necesita realizar gestiones con el proveedor de las bobinas de cartón “CARMA”, para exigirles el cumplimiento de la norma nCh 654, ya que el gramaje de las bobinas es muy irregular y además existe un porcentaje mayor al 35% de muestras que no cumplen el mínimo exigido.

- Se recomienda estandarizar la viscosidad de la mezcla para fieltros de manera que el operario no deba estar adelgazando la mezcla, y evitar problemas de sobresaturación.

- Una mezcla con viscosidad que rondara los 1000 a 1100 [cP] y que permita permanecer dentro del flashpoint permitido (mín. 280 [°C]), sería adecuada para evitar la sobresaturación del fieltro.

- Las condiciones de los cuchillos en la cuba de fieltro tienen directa incidencia en la sobresaturación del producto.

- Se debe ordenar a los operarios pesar las mermas, ya que fue posible constatar que éstas llegan a ser de 13 [Kg] por bobina para así llevar un mejor control de las mismas.

- Tener en consideración la forma de paletizar propuesta para que aquellos rollos de fieltro más calientes queden hacia el lado externo del pallet, ayudaría a reducir los tiempos de enfriamiento.

- Es altamente recomendable gestionar la construcción de un toldo o malla raschel, que cubra los fieltros para que éstos no incrementen su temperatura al ser expuestos al sol.

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Índice

Pág.

Introducción 2

Descripción del proceso actual 3

Desenrollado del cartón 4

Saturación del cartón y enrollado en bobina 4

Enrollado del cartón y presentación final 6

Proceso de plastificado 8

Disposición del fieltro en pallets 9

Tiempos de procesos 9

Problemas que se presentan en la Producción de fieltros 10

Propuesta para reducir el tiempo de enfriamiento cartón 10/40 Corrugado 10

Cuadro resumen 11

Observaciones del muestreo fieltro 10/40 Corrugado 12

Propuesta para reducir el tiempo de enfriamiento cartón 10/40 Liso 13

Cuadro resumen 14

Observaciones del muestreo fieltro 10/40 liso 15

Estudio para la determinación del factor de sobresaturación del fieltro 16

Modelo de regresión 19

Falta de control en el proceso de fabricación de fieltro 22

Propuesta para paletizar que considera la temperatura individual de cada fieltro24

Conclusiones 25

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