TRABAJO PRCTICO N 3

Trabajo Prctico N 3

Ingeniera de Proceso

Observaciones:

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Fecha de Aprobacin:.....................

Firma del Docente:

Trabajo Prctico de Ingeniera de Procesos.

Objetivos.

El objetivo de este Prctico es que reconozcan como se disea un proceso productivo, una vez definida la especificacin del producto y el volumen de produccin deseado.

Introduccin terica:

Detallar las caractersticas de un

Definicin de un Proceso de Fabricacin.

Input para la Definicin del Proceso.

Funciones del Dpto. de Ing. de Proceso.

Contenido de la Especificacin de Proceso.

Produccin Continua vs. Por Proceso

Maquinaria

Mano de Obra

Costos (Inversin y Operativos)

Tipos de Obsolescencia de Proceso (Uso o Desgaste Tecnologa)

Control de Calidad de Procesos

Lay-out por proceso, por lnea y por posicin fijaDesarrollo Prctico:

Debern conseguir en la fbrica toda la informacin y documentacin necesaria para especificar el proceso de fabricacin del tem en estudio. Es obvio que a la ctedra no le interesan aspectos confidenciales o secretos del proceso sino la tarea de disearlo, documentarlo, distribuirlo entre los sectores involucrados y mantenerlo actualizado debido a los constantes cambios de tecnologa y volumen.

Para cada paso del proceso se deber especificar:

La maquinaria y su marca

La capacidad de produccin

Su flexibilidad a cambios en el volumen de fabricacin y en la mezcla de los productos a fabricar

La secuencia y herramientas necesarias para fabricar el volumen previamente definido del tem que se trate

El equipamiento necesario para el movimiento de materiales en cada etapa del proceso productivo

La dotacin de personal para cada mquina y equipo. Un mismo equipo o grupo de mquinas podr tener distinta capacidad de produccin segn el producto que se trate. En ese caso, evaluar para el producto en estudio.

En el diseo se debe elegir

La tecnologa

Definir la secuencia de operaciones

Los mtodos de trabajo

Los materiales a utilizar

Las herramientas

Inventarios de material en proceso y en almacn

El tipo de lay-out

Los equipos de movimiento de materiales

Ingeniera de ProcesoUn proceso es un conjunto de pasos sucesivos que permite mediante transformaciones la obtencin del producto.

El estudio de un proceso de fabricacin posibilita la fabricacin en escala industrial de los productos, teniendo en cuenta concepto, costos, calidad, volumen, plazos, inversin, seguridad y condiciones ambientales.

Los procesos de fabricacin tienen por objeto definir la forma de producir en una dada escala industrial cumpliendo con las especificaciones del producto. Para ello se determinan los equipos dispositivos, herramientas necesarias, sus parmetros de puesta en marcha y funcionamiento y las operaciones a ejecutar en la secuencia que se determine.

Para optimizar la actividad productiva se puede modificar las caractersticas del producto, proceso y/o mtodo dentro de ciertos lmites. Estos son independientes entre si e interactan en un sistema de realimentacin.

Input, en la elaboracin de un producto, es todo aquello que se le ha ido aadiendo a ste, capital o trabajo, antes de que llegue a ser output.Departamento de Ingeniera del Proceso

El Departamento de Ingeniera del Proceso define los procesos que habrn de permitir la elaboracin de los productos deseados. Algunas subfunciones:

Investigacin, seleccin e instalacin de la tecnologa a utilizar en la produccin

Actualizacin en materia de tecnologa del proceso

Mejoramiento tecnolgico permanente

Investigacin y seleccin de nuevos materiales

Mantenimiento de los archivos de informacin referentes al proceso

Control tcnico de las variables de proceso Le suministra a produccin los equipos adecuados para producir, la informacin necesaria para operarlos, como as indica todas las operaciones productivas y las formas de realizarlas

Contenido de especificaciones de procesosLas mismas sern definidas y especificadas

Maquinarias y equipos productivos

Herramientas y dispositivos

Herramental y dispositivos especiales

Servicios

Elementos auxiliares o materiales indirectos

Elementos de seguridad

Elementos de transporte entre etapas de proceso

Materias primas

Producto

Mtodo de operacin

Procedimiento de mantenimiento

Procedimientos de puesta en marcha y cierre

Procedimientos de control de procesos.

Todas estas partes se podrn representar grficamente en un diagrama de procesos el cual refleja los hechos (y de la informacin relativa a los mismos) que ocurren durante una serie de operaciones.

Produccin Continua vs. Por ProcesoEn los procesos continuos, el producto se mueve a travs de distintos puestos de trabajo y va generando valor puesto a puesto, hasta que el producto quede finalizado. Los productos que se fabrican en este tipo de proceso se hacen en lotes grandes, para consumo masivo de clientes que buscan el mismo producto. Las mquinas que utilizan son las denominadas especficas, las cuales tienen una cantidad de operaciones limitadas. Uno de los mayores problemas que posee es el balanceo de la lnea de produccin. Adems, tienen una flexibilidad acotada y no son verstiles. Una ventaja que tiene sobre los procesos intermitentes es que es ms fcil realizar procesos estadsticos. El set-up lleva mucho tiempo, pero el impacto que genera en la produccin es pequeo.

En los procesos intermitentes hay intermitencia en el flujo de la produccin. Se hace por lotes diferenciados (son ms pequeos que los continuos). Se utilizan mquinas universales, las cuales se pueden utilizar para realizar varias tareas. Uno de los mayores problemas que tiene es el set-up, ya que este es ms frecuente que en los continuos, por esa razn se debe optimizar el tiempo utilizado en ellos. Son procesos flexibles y poseen un grado de versatilidad.

CaractersticasContinuaIntermitente

Mano de obra

HabilidadesBajasAltas

Tipo de tareaRepetitivaNo rutinarias

SalarioBajoAlto

Capital

InversinAltaMedia

InventariosBajoAlto

MaquinariaPara usos especialesPara usos generales

Precio de ventaBajoMediano

Tipos de Obsolescencia de Proceso (Uso o Desgaste Tecnologa)Todo proceso de fabricacin est expuesto a los cambios que forzosamente o justificadamente pueden surgir, ya sea en las modificaciones en el diseo del producto, cambio de materiales o equipos, desgaste de los equipos, nuevas tecnologas o mejoras. Cada uno introducir cambios en las variables que condicionan un proceso. Si el proceso no se actualiza perder vigencia y pasar a ser obsoleto. Vamos a explicar mejor como se llega a la obsolescencia del proceso a travs del ciclo de vida del producto.Primero y principal, la ingeniera en procesos, debe encargarse en las etapas de introduccin, crecimiento y madurez de realizar mejoramientos continuos en los procesos que forman parte de la creacin del producto. Es as, como a medida que va desde la primera etapa hasta la madurez, las tolerancias se deben ir haciendo ms pequeas as el producto mejora su calidad, y se debe ir disminuyendo el scrap que se produce en cada proceso para poder aprovechar mejor la materia prima y de esta forma, disminuir los costos.

En la introduccin, puede que los procesos no sean eficientes, por lo que se desperdicia mucha materia prima, hasta que los trabajadores estn ms familiarizados con el proceso mismo. Adems, se deber analizar materia prima secundaria, ver si es correcto para el proceso, si se puede insertar sin problemas, en caso de tener problemas con la materia prima utilizada segn lo planeado, problemas con el proveedor por ejemplo.

Como a partir del crecimiento, empiezan a aumentar en mayor medida los volmenes requeridos, primero se debe verificar que el proceso seleccionado pueda abastecer, si ese no es el problema, se debe buscar los cuellos de botella e ir solucionndolos de a poco, lo que si, nunca nos vamos a quedar sin un cuello de botella ya que una vez solucionado el problema en un lado, ste aparecer en otro lugar.

En la madurez, se necesita que el scrap sea el menor posible, de esta forma se podr ofrecer en el mercado un producto con costos menores. Puede que se necesito algn cambio mayor en el proceso por ejemplo porque el proceso seleccionado no puede abastecer lo que el mercado me esta pidiendo, en este caso se debera analizar la opcin de agrandar el proceso, con esto me refiero a ingresar nueva maquinaria para poder afrontar la demanda. Pero esa maquinaria requerida deber ser similar a la ya utilizada o como mucho que la capacitacin del usuario para hacerla funcionar sea rpida, esto se debe a que por ejemplo no se puede perder 3 meses en capacitar a un usuario, ya que se estaran perdiendo ventas.

Por ltimo, el declive se puede producir por 2 motivos, uno que el producto ya no sea pretendido por el mercado por lo que el proceso no es culpable de ello, pero el segundo motivo por el cual se puede producir el declive es por culpa del proceso. Esto es si el mismo utiliza tecnologas viejas que no pueden competir contra unas ms nuevas, las cuales hacen a los procesos de la competencia mucho ms eficientes y logran productos de mejor calidad a menor precio, llevando a la obsolescencia del proceso. En esta ltima etapa, se deber estar desarrollando nuevos procesos, para nuevos productos que salen al mercado o bien para alargar el ciclo de vida del producto y vuelva a ser competitivo.

Control de calidad de ProcesosEl procedimiento de control de calidad del proceso se realiza a travs del departamento de Ingeniera del proceso en el cual se deben observar el cumplimiento de: Las especificaciones requeridas por Ingeniera del Producto

El producto obtenido a travs de este proceso satisfaga las necesidades del cliente

El proceso se ajuste a normas establecidas por la Secretara de Medio Ambiente.

Se fijan tolerancias, en las especificaciones del Proceso, de las variables del proceso de fabricacin para cumplir con estas normativas.

Lay outLay-out por posicin fija: Se trata de una distribucin en la que el material o el componente permanece en posicin fija; todas las herramientas, hombres y otras piezas del material concurren a ella. Todo el proceso se ejecuta en la misma posicin.Este tipo de distribucin es conveniente para fabricar una nica pieza y en donde la maquinara consista en pocas piezas estando el obrero altamente entrenado en los procesos de elaboracin y tratamiento.

Lay-out por Proceso: Tambin llamada distribucin por funcin en el cual las operaciones y el equipo estn agrupadas de acuerdo al proceso que se lleva a cabo.

Utilizando este tipo de distribucin se logra una mejor utilizacin de la maquinara, lo que permite una reduccin de las inversiones en este sentido, se adapta a diferentes productos como as a cambios en la secuencia de operaciones, permite continuar con la produccin ante la rotura de una mquina o equipo, escasez del material o ausencia de trabajadores. Se puede adaptar fcilmente a la demanda intermitenteLay-out por lnea: Este producto o tipo de producto se realiza en un rea, pero al contrario del a distribucin fija, el material est en movimiento. En esta distribucin las operaciones estn inmediatamente al lado de las siguientes. Se trata de la llamada produccin en lnea o en cadena.

Algunas ventajas que posee este tipo de distribucin son: la reduccin del manejo del material; disminucin de las cantidades de materia en proceso; uso ms efectivo de la mano de obra a partir de las especializacin de los mismos, mayor facilidad de entrenamiento; mayor facilidad del control.

AMERICAN CLAVE

Las mquinas utilizadas son de marca ILLIG, de origen alemn, y son mquinas termo-formadoras. Particularmente, la mquina que produce el vaso del Sundae tiene una produccin terica de 160kg/hora. Al pesar 4g cada vaso, se estima en 4000 vasos/hora la produccin de esta mquina.

La mayora de las mquinas pueden termo-formar potes y vasos tanto en PS como en PP, en distintas dimensiones y colores, de acuerdo a la mezcla que se ponga y al molde que se utilice. Los set-ups de las mquinas duran aproximadamente 6hs, pudiendo llegar a tardar un turno entero (8hs).

El proceso de produccin de los envases empieza con la recepcin de la materia prima. Se cargan en montacargas los pallets con las bobinas de materia prima (PP, PS y el colorante) y se los lleva al almacn de materias primas, que sern requeridas posteriormente. Cada caja tiene su Kanban que permitir, a la hora de ser solicitada una mercadera, saber cundo fue incorporado al almacn, a qu partida pertenece y cul fue el primer producto que ingres para que tenga prioridad para retirarlo, respetando el sistema FIFO. La capacidad del depsito es de 2500 posiciones, actualmente ocupada en un 75%. En general la empresa tiene stock de materia prima para producir por los prximos 2 das. En el ltimo tiempo, tuvieron problema con su proveedor (Petrobras) que no les entregaba materia prima, por lo que no podan producir. Como prevencin, actualmente tienen stock para trabajar por los prximos 10 das, seguramente hasta que el riesgo de desabastecimiento desaparezca.

Cuando se necesita materia prima, un montacargas la recoge y la lleva al lugar donde se encuentran los mezcladores que justamente hacen la mezcla que se usar posteriormente en las mquinas. Estas mezclas son llevadas a travs de caeras a las mquinas, que las toman y empiezan con la transformacin de la materia prima en producto (algunas de las mquinas que hacen los productos, tambin hacen la mezcla, por lo que la materia prima se carga directamente en ellas). El proceso de fabricacin se explica detalladamente ms adelante.Una vez terminado el producto, se coloca en bolsas y stas a su vez en cajas. Esta tarea la hacen los operarios, que generalmente son 2 por mquina. Una vez que se tienen 20 cajas, un montacargas las recoge y las lleva al almacn de producto terminado o casi terminado. Si no necesitan impresin, se guardan all hasta que el cliente los requiera. Caso contrario, con el mismo sistema que en el almacn de materias primas, el primer pallet que ingres al almacn se lleva a la planta de impresin. Una vez terminado este proceso, se vuelve a llevar el pallet al almacn y se lo guarda hasta que es requerido por el cliente.

Proceso de fabricacin:

Mezclado y transporte de mezclaEl proceso de carga de materias primas en las mezcladoras es realizado por operarios en forma manual. Los mismos realizan esta operacin con la informacin suministrada por programa de produccin y ayudados por el sistema informtico que informa las dosificaciones en funcin de la mquina y tipo de producto a fabricar.

El material es controlado con el fin de detectar cualquier desvo en la calidad de los mismos.

Este debe estar exento de suciedad, humedad, elementos extraos, material aglomerado, polvos (efecto lubricante), etc.

Las materias primas son colocadas por un operador en un equipo mezclador que est dotado de un sistema de celdas de carga que censa el peso del material ingresado al equipo.

Una vez realizada la dosificacin de los insumos, el equipo mezclador realiza la mezcla de los mismos, elevando el material mediante un tornillo helicoidal y dejndolo caer por gravedad hacia la base en forma repetida. El equipo est dotado de trampas magnticas para evitar el ingreso de partculas metlicas a los equipos de extrusin.

La mezcla es descargada en carros de aproximadamente 350 Kg que son transportados al pie de la mquina por un operador. Alimentacin de Tolva y dosificacin de extrusin

Los carros de mezcla contienen la formulacin necesaria para la produccin de los distintos tipos de envases. El material es absorbido mediante bombas de vaco y es conducido a la tolva de la extrusora por conductos plsticos.

La funcin de la tolva es abastecer de material al tornillo de extrusin.

El diseo de la tolva de alimentacin, debe ser tal que permita entregar un flujo constante de material a la boca del extrusor.

Extrusin y calandrado.

El proceso de extrusin tiene como objetivo entregar un caudal constante a una determinada presin y temperatura.

Tornillo

El tornillo es el corazn del equipo de extrusin.

La calidad de una lmina est directamente relacionada con el diseo del tornillo. Un equipo alimentado por polmero slido se denomina equipo plastificador y realiza tres operaciones fundamentales:

Transporte de slidos.

Fusin o plastificacin.

Transporte del fundido o bombeo.

Para comprender el funcionamiento del equipo extrusor, definiremos las tres zonas que lo componen:

1. Zona de alimentacin:

Las partculas fluyen libremente por gravedad desde la tolva hacia la garganta del extruder. Las partculas se compactan y forman una capa que no sufre cizalladura. Est capa elstica es accionada por la fuerza de friccin existentes entre ellas y la superficie del cilindro y del tornillo. La temperatura en la zona de la tolva debe mantenerse lo ms baja posible. El tornillo est equipado con enfriamiento con agua en la zona de la garganta.

2. Zona de plastificacin:

Es la Zona en la que coexiste polmetro slido y polmetro fundido. El objetivo es densificar el material eliminando el aire entre las partculas que son fundidas.

3. Zona de dosificacin o bombeoExtrusin

El control de temperatura de masa es de fundamental importancia. El control de las temperaturas del cilindro del extruder se encuentra dividido en varias zonas, por medio de paquetes de resistencias o bandas calefactoras y ventiladores dispuestos a lo largo del extruder.

Tambin posee una zona de desgasificacin que permite eliminar los voltiles que pueden estar disueltos en la masa y que permite obtener una calidad de lmina superior.

La placa portafiltros y el paquete de mallas estn situados en la lnea del equipo de extrusin exactamente despus de la punta del tornillo. El paquete de mallas se usa para eliminar cualquier partcula de metal que pueda daar la matriz como as cualquier otro tipo de impureza presente en la masa polimrica.

El paquete se remueve en forma manual. El manmetro se encuentra en la zona del cambiador de mallas, y se utiliza para medir la diferencia de presin entre la punta del tornillo y el paquete de mallas. Permiten la fcil deteccin de pulsaciones y brindan una advertencia cuando el paquete se tapa.

La unidad propulsora debe mantener una velocidad uniforme bajo condiciones variables de carga. Esto debe controlarse en forma peridica midiendo las revoluciones del tornillo. Un flujo de salida constante es decisivo en el mantenimiento del control de espesor uniforme de la extrusin.

Matriz o cabezal plano

La principal funcin de la matriz es controlar la forma del producto extrudado.Para obtener esto la palabra clave es control, por eso el equipo de extrusin debe entregar material fundido a la matriz en forma, temperatura y presin constantes.

El material fundido ingresa al canal de distribucin para lograr que la masa se distribuya uniformemente a lo largo de todo el cabezal, en esta zona existe una barra restrictora compuesta de un tornillo de ajuste.

Finalmente el material sale de la matriz a travs del labio, con el que se determina el espesor de lmina deseado, esta zona est provista por un tornillo de ajuste que permite el control de todo el ancho del cabezal.

Proceso de termoformado

El termoformado consiste en calentar una lmina plstica, forzndola despus contra las paredes de un molde. En contacto con el molde enfriado por la circulacin de un fluido (generalmente agua), el material se enfra, tomando la forma del molde. Finalmente, el molde se abre y se procede a la extraccin del envase.

El objetivo del proceso es dar forma al producto a partir de una lmina que proviene del cabezal plano, utilizando un molde compuesto por varias cavidades.

La lmina en la mquina termoformadora pasa por cuatro fases:

1 - Estiramiento de la lmina, para que sea posible la transformacin del material.

2 - Moldeado, que es el responsable de la transformacin del material.

3 - Accionamiento de aire comprimido, responsable de la formacin del producto.

4 - Proceso de refrigeracin del producto acabado, para que el mismo adquiera la consistencia adecuada necesaria para el corte que puede ser en fro o en caliente.

El molde est compuesto de dos elementos bsicos:

Placa superior:

Es la parte mvil del molde y es a travs de ella que se produce la inyeccin de aire para ayudar a la lmina a copiar la cavidad.

Est compuesta por perforadores que son los que llevan o estiran la lmina hacia el interior de la cavidad ubicada en la placa inferior. Placa inferior:

Es la que contiene las cavidades del producto que se quiere termoformar. Tanto la placa inferior como la superior estn refrigeradas a travs de conductos internos por los que circula agua en un circuito cerrado y utiliza un intercambiador de calor que garantiza la estabilidad de la temperatura del molde.

El ciclo del termoformado se inicia con el transporte (avance) de la lmina a travs de cadenas que toman la lmina desde sus laterales e ingresa y se posiciona entre las placas del molde.

Posteriormente se produce el cierre del molde a travs de la placa superior.

Los preformadores bajan desde la parte superior del molde y estiran el material hacia el interior de la cavidad, luego se produce la inyeccin de aire con lo cual se logra que el material se adhiera contra las paredes de la cavidad y dar as la forma al producto.

Antes de producirse la apertura del molde desciende un cortante separando el envase termoformado de la lmina.

Luego se abre el molde y se produce el avance de la lmina hacia el molino. Al mismo tiempo el molde gira 90 grados y mediante expulsores los envases son extrados de las cavidades. El molde retorna a su posicin inicial para comenzar un nuevo ciclo.

Ingeniera Industrial

Organizacin Industrial I

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