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TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
DISEÑO, IMPLEMENTACIÓN Y ESTUDIO DE
PRODUCTIVIDAD DE UNA NUEVA LÍNEA DE LLENADO,
SELLADO Y CODIFICADO PARA UNA EMPRESA
MANUFACTURERA
TUTOR ACADEMICO: Prof. Rafaelle D´Andrea
TUTOR INDUSTRIAL: Ing. Alejandro Valentiner
Presentado ante la ilustre
Universidad Central de Venezuela
Por los Brs. Carvallo A., Marianna M.
Maucó L., William A.
Para optar al Título
De Ingeniero Mecánico
Caracas, 2004
III
ÍNDICE
V
ÍNDICE
RESUMEN: .................................................................................................. III
ÍNDICE ........................................................................................................... V
índice de figuras ............................................................................. VIII
ÍNDICE DE ANEXOS....................................................................... X
INTRODUCCIÓN ........................................................................................XI
CAPÍTULO I ................................................................................................. 12
1.1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:....................................................... 12
1.2.- OBJETIVOS DEL ESTUDIO..................................................................... 12
1.2.1.- Objetivo General ........................................................................ 12
1.2.2.- Objetivos Específicos ................................................................. 12
1.3.- ALCANCES DEL ESTUDIO..................................................................... 13
1.4.- LIMITACIONES..................................................................................... 13
CAPÍTULO II ............................................................................................... 14
2. MARCO TEÓRICO..................................................................................... 14
2.1. DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA............................................................... 14
2.1.1. Tipos Básicos de Distribución ..................................................... 15
2.1.2. Distribución general de los departamentos productivos............. 18
2.1.3. Distribución de los Detalles ........................................................ 19
2.1.4. Diagrama de Flujo de Procesos .................................................. 20
2.2. DISEÑO DE NUEVAS PARTES Y PIEZAS MECÁNICAS................................ 21
2.2.1. Tornillos de Fuerza o de Potencia............................................... 21
2.2.2 Panel de control............................................................................ 23
2.3. ELEMENTOS DE INGENIERÍA ECONÓMICA ............................................. 24
2.3.1. Productividad .............................................................................. 24
2.3.2. Factores que afectan la Productividad........................................ 27
ÍNDICE
VI
2.3.3. Eficiencia Técnica y Económica en la Producción ..................... 28
2.4. MANTENIMIENTO.................................................................................. 29
2.4.1. Generalidades del Mantenimiento............................................... 29
2.4.2. Objetivos del Mantenimiento....................................................... 29
2.4.3. Tipos de Mantenimiento .............................................................. 30
2.4.4. Fases del Plan de Mantenimiento Preventivo ............................. 31
CAPÍTULO III .............................................................................................. 32
3. ANÁLISIS DEL PROBLEMA............................................................... 32
3.1 INFORMACIÓN GENERAL DE LA EMPRESA. ............................................. 32
3.1.1.- Ubicación ................................................................................... 32
3.1.2.- Organigrama .............................................................................. 32
3.1.3.- Descripción del Departamento de Producción .......................... 33
3.1.4.- Demanda de Producción ............................................................ 36
3.1.5- Proceso de fabricación de la línea Dexy..................................... 39
3.2.- ANÁLISIS DE LA LÍNEA DE PRODUCCIÓN DEXY. .................................. 45
3.2.1.- Características del producto a envasar. .................................... 45
3.2.2.- Distribución de la línea de producción Dexy............................. 45
3.2.3.- Sistema de suministros de los envases. ...................................... 50
3.2.4.- Estrella Alimentadora de los envases a la máquina Tapadora..51
3.2.5.- Panel de Control. ....................................................................... 52
3.2.6.- Mecanización del sistema de ajuste de la Banda Transportadora
........................................................................................................................... 54
3.2.7.- Equipos Complementarios requeridos ....................................... 55
CAPÍTULO IV .............................................................................................. 59
4. ANÁLISIS ECONÓMICO ..................................................................... 59
4.1. COSTOS DE INVERSIÓN DE LA OPTIMIZACIÓN DE LA LÍNEA DE
PRODUCCIÓN ........................................................................................................... 59
4.1.1. COSTO DE MANTENIMIENTO CORRECTIVO DE LOS EQUIPOS.............. 59
ÍNDICE
VII
4.1.2.- Costo del Sistema de Suministro de los envases ........................ 60
4.1.3.- Costos del Panel de Control Integrado...................................... 61
4.1.4- COSTOS DE MECANIZACIÓN DE LA BANDA TRANSPORTADORA......... 62
4.1.5.- COSTOS DE LOS EQUIPOS COMPLEMENTARIOS ................................. 63
4.1.6. RESUMEN DE LOS COSTOS DE INVERSIÓN .......................................... 64
CAPÍTULO V................................................................................................ 65
5.- ANÁLISIS DE LA PRODUCTIVIDAD DE LA LÍNEA DEXY............................ 65
5.1.- CÁLCULO DE LAS UNIDADES ADICIONALES PRODUCIDAS................... 65
SITUACIÓN .................................................................................................. 65
5.2.- CÁLCULO DEL INGRESO ADICIONAL POR UNIDADES PRODUCIDAS
MENSUALMENTE...................................................................................................... 65
5.3.- CÁLCULO DE REDUCCIÓN DE COSTOS DE MANO DE OBRA POR UNIDAD
PRODUCIDA.............................................................................................................. 66
CAPÍTULO VI .............................................................................................. 68
6. PLAN DE MANTENIMIENTO ...................................................................... 68
6.1. FRECUENCIA DEL MANTENIMIENTO (ANEXO 21) .................................. 68
CONCLUSIONES......................................................................................... 69
RECOMENDACIONES............................................................................... 70
BIBLIOGRAFÍA........................................................................................... 71
ANEXOS ........................................................................................................ 72
CÁLCULOS DE LA MECANIZACIÓN DE LA BANDA TRANSPORTADORA ......... 72
ANEXOS ........................................................................................................ 99
MOTOR ELÉCTRICO I........................................................................... 106
ÍNDICE
VIII
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 2.1. SIMBOLOGÍA DEL DIAGRAMA DE FLUJO ............................ 20
FIGURA 2.2. TORNILLO DE POTENCIA........................................................... 21
FIGURA 2.3 TIPOS DE ROSCAS .......................................................................... 23
FIGURA 3.1. ORGANIGRAMA INDUVAR, S.A. ................................................ 32
FIGURA 3.2 CAPACIDADES DE LAS LÍNEAS DE PRODUCCIÓN .............. 34
FIGURA 3.3 LÍNEAS DE PRODUCCIÓN DE LA SECCIÓN DE AEROSOLES
..................................................................................................................................... 36
FIGURA 3.4 DISTRIBUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN POR CLIENTE. ......... 37
TOTALIZANDO LA DEMANDA DE PRODUCCIÓN POR CLIENTE
OBTENEMOS:.......................................................................................................... 37
FIGURA 3.5 RESUMEN DE LA DEMANDA TOTAL........................................ 37
FIGURA 3.6 DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA DE CLIENTES ................. 38
FIGURA 3.7 DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA POR UNIDADES.............. 38
FIGURA 3.8 DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA PREPARACIÓN DEL
PRODUCTO.............................................................................................................. 43
FIGURA 3.9 DIAGRAMA DE FLUJO PROCESOS DEL PRODUCTO FINAL
..................................................................................................................................... 44
FIGURA 3.10 ENVASES AGUA OXÍGENADA................................................... 45
FIGURA 3.11 DISTRIBUCIÓN ANTERIOR DE LA LÍNEA DEXY................. 47
FIGURA 3.12 DISTRIBUCIÓN ACTUAL DE LA LÍNEA DEXY ..................... 49
FIGURA 3.13 PANEL DE CONTROL ANTERIOR ............................................ 52
FIGURA 3.14 PANEL DE CONTROL INTEGRADO......................................... 53
ÍNDICE
IX
FIGURA 3.15 ESQUEMA DE SISTEMA DE AJUSTE ....................................... 55
FIGURA 3.16 MESA RECOLECTORA ................................................................ 57
FIGURA 4.1 COSTOS DEL MANTENIMIENTO CORRECTIVO................... 59
FIGURA 4.2 COSTOS DEL SISTEMA DE SUMINISTRO DE ENVASES ...... 60
FIGURA 4.3 COSTOS DEL PANEL DE CONTROL .......................................... 61
FIGURA 4.4 COSTOS DE MECANIZACIÓN DE LA BANDA
TRANSPORTADORA ............................................................................................. 62
FIGURA 4.5 COSTOS DE EQUIPOS COMPLEMENTARIOS......................... 63
FIGURA 4.6 RESUMEN DE LOS COSTOS ......................................................... 64
ÍNDICE
X
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXO 1.- ÁREA DE FABRICACIÓN .............................................................................. 99
ANEXO 2.- ÁREA DE LLENADO 1.................................................................................. 99
ANEXO 3.- ÁREA DE ALMACENAMIENTO ................................................................... 100
ANEXO 4.- ÁREA DE EMPAQUETAMIENTO.................................................................. 100
ANEXO 5.- ETIQUETA 1 .............................................................................................. 101
ANEXO 6.- ETIQUETA 2 .............................................................................................. 101
ANEXO 7.- ETIQUETA 3 .............................................................................................. 101
ANEXO 8.- ESTRELLA ALIMENTADORA...................................................................... 102
ANEXO 9.- PULSADORES ............................................................................................ 103
ANEXO 10.- PULSADOR TIPO HONGO......................................................................... 103
ANEXO 11.- COCTELERA............................................................................................ 104
ANEXO 12.- DIAGRAMA DE CONTROL........................................................................ 105
ANEXO 13.- DATOS DE PLACA DE LOS MOTORES 1 .................................................... 106
ANEXO 14.- DATOS DE PLACA DE LOS MOTORES 2 .................................................... 107
ANEXO 15.- CONTACTORES ....................................................................................... 108
ANEXO 16.- MECANISMO DE AJUSTE DE BARANDAS .................................................. 109
ANEXO 17.- CODIFICADORA....................................................................................... 109
ANEXO 18.- PISTOLA CODIFICADORA ........................................................................ 110
ANEXO 19.- TAPADORA ............................................................................................. 110
ANEXO 20.- ENGRANE ............................................................................................... 111
INTRODUCCIÓN
XI
INTRODUCCIÓN
En la actualidad es necesario para todas las empresas analizar y estudiar
cuidadosamente la capacidad de producción a instalar con el fin de satisfacer la
demanda actual y con el tiempo contemplar la posibilidad de expandirse, todo esto
enmarcado dentro del proceso de globalización que cada día adquiere mayor fuerza.
Esta globalización sumerge a las empresas en un ambiente muy competitivo que las
obliga a operar bajo un esquema de alta productividad.
En esta perspectiva, la situación en Venezuela muestra que el entorno
económico en que se desenvuelven las empresas es poco favorable, por lo que éstas
deben enfrentar grandes incertidumbres económicas y políticas, crecientes costos
salariales, tecnología cambiante y altos costos de financiamiento para permanecer y
crecer en el negocio. Una de las razones para pensar en incrementos de la
productividad, es el establecimiento de una línea de fabricación que obedezca no sólo
a las razones antes mencionadas sino también al interés de la empresa de crecer
organizadamente garantizando al público consumidor la tradicional calidad de sus
productos. Basándonos en este orden de ideas, surge una oportunidad interesante de
realizar este trabajo especial de grado para la empresa INDUVAR, la cual se crea el 3
de Diciembre de 1980 prestando servicios a terceros en el área de fabricación de
aerosoles, cosméticos, productos del hogar, entre otros; pues la alta gerencia se ha
preocupado por incrementar sus utilidades a través de un aumento en el volumen de
producción, motivados a que en los últimos meses se ha incrementado su clientela.
Dicho trabajo especial de grado se basa en el diseño, implementación y estudio de
productividad de una línea de producción llamada Dexy, con la cual la empresa puede
elevar su producción y con esto cumplir satisfactoriamente la demanda de sus
principales clientes.
CAPÍTULO I
12
CAPÍTULO I
1.1.- Planteamiento del problema:
En la actualidad, la empresa INDUVAR S.A. posee ocho líneas de llenado,
envasado y codificado, existiendo por lo general en cada línea la cantidad de ocho (8)
operarios para una producción diaria de 8.000 unidades terminadas por línea de
producción. Sin embargo, la empresa requiere de la implementación y optimización
de una línea de llenado, envasado y codificado, con la cual se incremente la
capacidad producción diaria de la empresa que les permita operar a bajos costos y a
su vez satisfacer la demanda de productos nuevos.
1.2.- Objetivos del Estudio
1.2.1.- Objetivo General
Diseño, implementación y optimización de una línea de llenado, envasado y
codificado, en el área de fabricación de diversos productos, de una industria
manufacturera en el ramo farmacéutico, para incrementar la capacidad de producción
de la empresa.
1.2.2.- Objetivos Específicos
Definir la distribución de la línea de producción.
Elaborar los planos correspondientes a la distribución acorde con el espacio
disponible.
Diseñar el sistema de suministro de los envases a la línea de producción.
Mecanizar el sistema de ajuste de la banda transportadora.
Diseñar la estrella alimentadora de los envases para la tapadora.
Diseñar un panel de control integrado para toda línea de producción.
CAPÍTULO I
13
Optimizar los métodos de producción de los operarios.
Establecer un plan de mantenimiento preventivo para la nueva línea.
Analizar la productividad y establecer estándares de producción.
1.3.- Alcances del Estudio
Con los recursos disponibles, desarrollar e implementar la nueva línea de
producción con el mayor grado de automatización posible.
Lograr disminuir los costos de producción.
Incrementar la capacidad de producción de la empresa.
Estimar los costos de producción unitarios de dicha línea.
Diseñar un modelo estándar de línea de producción, que permita ser aplicado a las
otras líneas de producción y ofrecer sus ventajas a estas.
1.4.- Limitaciones
El área que se encuentra destinada para la implementación de la línea de
producción no puede ser modificada.
Poca disponibilidad de adquisición masiva de nuevos equipos con alta
tecnología.
CAPÍTULO II
14
CAPÍTULO II 2. Marco Teórico
Para el logro de los objetivos planteados se utilizan distintas herramientas de
la Ingeniería de Métodos e Ingeniería Mecánica. A continuación se describen los
aspectos teóricos más importantes que son base primordial para el desarrollo del
trabajo.
2.1. Distribución de la Planta
La distribución de una planta o fábrica es un arte con un objetivo principal,
minimizar los costos. Pero los costos de producción involucrados en cualquier
distribución de planta son tan numerosos y complejos e interdependientes en muchos
caminos, que desafían a menudo el ataque sistemático. La ordenación de los
departamentos de una fábrica y situar sus elementos productivos resulta ser muy
costoso, por lo que sí la distribución es pobre, entonces la dirección de la empresa se
encontrará frente a ineficiencias costosas o frente a una reordenación cara. Para evitar
posteriores decisiones costosas, la instalación inicial debe ser lo suficientemente
buena y para alcanzar esto, los cambios en los elementos físicos deben ser hechos en
una propuesta de planificación.
El principal factor en los cambios de distribución es el cambio en el producto
fabricado: en diseño, en cantidad pedida o en calidad. Las razones principales para
justificar cambios en la distribución son:
Adición de un producto nuevo similar a los actuales que requiera sólo de algunas
nuevas herramientas y más sitio para almacenamiento.
Si el producto es diferente puede ser causa de instalación de una nueva línea de
producción, departamento o planta nueva.
Cambio en la demanda del producto, que requiera de más fuentes de trabajo,
hacer una fábrica nueva o lo que conlleva a una expansión de la planta.
CAPÍTULO II
15
Sustitución de un equipo anticuado, motivado a que el equipo existente resulta
ineficiente y debe ser sustituido.
La necesidad de reducir costos de producción puede requerir la revisión de los
métodos de producción, que incluye una modificación de la distribución de los
equipos.
2.1.1. Tipos Básicos de Distribución
En las empresas industriales se utilizan comúnmente tres tipos de
distribuciones básicas: (1) distribución de posición fija, (2) distribución por proceso,
y (3) distribución por producto.
2.1.1.1. Distribución de posición fija
Es un tipo de distribución que requiere poca inversión en equipo y
herramientas, ya que muchos de éstos consisten en dispositivos que sujetan partes en
relación con otras mientras están trabajando sobre ellas. Las herramientas manuales
son más comunes que las de gran capacidad o herramientas de alta producción;
taladros de mano o pistolas para remachar, se utilizan más que prensas de taladrar o
troquelar. El pequeño costo de las herramientas en este tipo de distribución permite
una gran flexibilidad en el trabajo productivo alcanzado.
El inconveniente principal de este tipo de distribución es que no está
preparada para la producción en grandes cantidades y para un alto grado de
normalización, lo que implica que cuando la demanda de un producto llega a ser
excesivamente grande, la empresa se obliga a considerar un tipo diferente de
distribución.
Adicionalmente, el almacenamiento y el transporte de materiales son los
principales problemas de una posición fija, ya que cuando se aumenta la capacidad
productiva para seguir un aumento de la demanda, normalmente la necesidad de tener
CAPÍTULO II
16
una cantidad de material cerca de la zona de producción, conduce a una confusión de
ellos por lo que se requiere más tiempo y más espacio de suelo normalmente.
Con sus ventajas y desventajas, este tipo de posición seguirá ocupando un
lugar en nuestra economía industrial, ya que podría ser una solución en el caso que se
deban fabricar nuevos productos de alto costo y demanda baja.
2.1.1.2. Distribución por proceso
Es un tipo de distribución que se adapta perfectamente a la producción de un
gran número de productos similares, ya que las máquinas son de tipo general y menos
costosas que las hechas para un producto determinado. A su vez, la experiencia en un
proceso específico permite que su personal y supervisor, lleguen a ser especialistas
eficientes en esta área. Los incentivos personales pueden ser usados para estimular al
operario a la máxima producción motivados a los consecuentes beneficios para él y la
compañía.
Igualmente como los equipos y máquinas son de tipo general o de uso
múltiple, permiten más fácilmente la eliminación de las paradas, ya que si una
máquina se para otra puede estar preparada para realizar el trabajo. Y dado que las
máquinas y equipos son menos caros, hay menos costos fijos implicados y menos
riesgo de pérdidas en el caso de una caída de la demanda.
Estas ventajas de la distribución por procesos presentan a su vez ciertos
inconvenientes en cuanto a la programación frecuente de sus máquinas para cambiar
de un modelo a otro, lo que puede resultar costoso en este tipo de distribución. Pero
particularmente, es un tipo de distribución totalmente adaptada a la producción de
muchos productos suficientemente similares en su naturaleza, para que puedan usarse
las mismas máquinas.
CAPÍTULO II
17
2.1.1.3. Distribución por producto en la fabricación continua
Es una distribución donde la ruta sobre la cual viaja el producto es preparada,
fijada y preplanifica y se justifica principalmente para grandes demanda del producto.
A su vez, resulta ideal para una producción de bajo costo unitario, donde la demanda
aumenta cada vez más y por esto se pueden justificar los arreglos para reemplazar los
efectivos humanos en la línea de producción con máquinas, resultando así la
mecanización y la automación.
La distribución por proceso generalmente involucra menos material de
transporte y menos trabajo en el proceso al mismo tiempo; por esto se necesita menos
capital de trabajo. Todo esto implica que el tiempo requerido para un artículo desde la
puesta en marcha hasta el final en la línea de producción es corto, implicando un
control del inventario de los productos terminados con bajo factor de seguridad.
Además se necesita mucho menos espacio de suelo para los servicios y almacén junto
a las máquinas y menos inspección para asegurar la calidad del producto, ya que el
control de la producción resulta muy simplificado debido a que los cambios de varias
operaciones en la línea forma justamente una gran operación que se necesita para el
producto. Todas estas ventajas de la distribución por producto hacen que los obreros
sean fácilmente entrenados para realizar una tarea simple en la línea de producción.
También hay que considerar inconvenientes como: el costo de las máquinas y
los equipos necesarios es tan grande que debemos estar seguros de una demanda
suficientemente grande y constante del producto. A su vez, la moral de los obreros
sufre a causa de la monotonía de los trabajos repetitivos de la línea de producción;
desasosiegos y otras molestias de la mano de obra aparecen de forma prevalente.
A pesar de estos inconvenientes, la producción en continuo y la distribución
por producto son populares. La razón de esto, está en que el costo por unidad es muy
reducido y por tanto el beneficio aumenta. Además, la mayor parte de los
inconvenientes de este tipo de distribución pueden ser vencidos por una atención muy
cuidadosa de la dirección de producción.
CAPÍTULO II
18
2.1.2. Distribución general de los departamentos productivos
La distribución general de los departamentos productivos se basa en los
principios de distribución, los cuales son una herramienta útil para ayudar al
ingeniero a alcanzar su objetivo de una distribución de costo mínimo. La ordenación
escogida permitirá a los materiales pasar de un departamento a otro en un modelo
directo y organizado. Las máquinas deben situarse convenientemente para el
transporte de los materiales y además, debe prepararse un espacio suficiente para que
el operario pueda realizar sus actividades. Para obtener dicho espacio, es necesario
observar los movimientos requeridos para actuar con las diferentes máquinas y
equipos.
2.1.2.1. Principios de distribución de los departamentos productivos
Empezar con una distribución ideal, donde primero se delinean las áreas generales
y luego en los planeamientos restantes continuar con la distribución ideal,
haciendo cambios prácticos que finalmente resultarán ser una buena aproximación
a la distribución teórica.
Comenzar con un diagrama general y bajar a los detalles. El procedimiento debe
preferiblemente empezar por lo general, procediendo a la distribución de cada
máquina de una manera general y finalmente trabajar en los detalles de dicha
distribución.
Preguntar otras opiniones, preferiblemente de los miembros de la dirección y a los
jefes de los departamentos implicados en las distribuciones propuestas.
El trabajo fluirá uniformemente desde la recepción hasta la expedición. Existen
tres modelos comunes de flujo:
El modelo de línea recta.
El modelo en U.
El modelo en serpentina.
CAPÍTULO II
19
2.1.3. Distribución de los Detalles
Determinada la dirección de los materiales y situadas las máquinas y equipos
se comienzan a estudiar los detalles de cada centro de trabajo. Entre los detalles se
encuentra las condiciones de trabajo para cada operador, las cuales son:
La altura de trabajo debe ser tal que el operario no tenga que agacharse para
realizar el trabajo, ya que el agacharse causa retrocesos y molestias además de un
tiempo consumido y tal vez costoso en la obtención de los tipos establecidos. Otra
alternativa sería dotar al operario con una plataforma sobre la cual esté de pie o de
ser necesario elevar la máquina.
La máquina debe encontrarse cerca del operario para evitar tiempos innecesarios
por pieza de suministro o búsqueda, que puedan aumentar el precio que deberá
pagarse por el trabajo y que a su vez causará una fatiga innecesaria.
Una orientación correcta de la llegada de las piezas, ya que el sentido de la
costumbre capacitará, entonces, al operario para alcanzar y coger la pieza sin
tener que girarla ni mirarla.
Suministro constante para evitar las esperas que de otra manera aparecen en el
servicio de materiales. La distribución de la zona de trabajo debe contar con un
espacio suficiente para que el operario pueda estar sentado o de pie, si en el
desarrollo de su trabajo esto fuera posible.
Evaluación de la distribución considerando también todos los problemas
implicados. Normalmente deben hacerse evaluaciones y reconsideraciones
durante algún tiempo antes de que finalmente todas las opiniones concuerden y se
hayan hecho todas los cambios en el planteamiento original.
CAPÍTULO II
20
2.1.4. Diagrama de Flujo de Procesos
Un diagrama de flujo de proceso es la representación gráfica de la secuencia
cronológica de todas las operaciones, del transporte, de la inspección, de las demoras
y del almacenaje que se efectúa en un proceso o procedimiento.
La característica principal de este diagrama es que representa los procesos por
los que pasa la materia.
Transporte: Se representa cuando se mueve unobjeto de un lugar a otro, excepto cuando talmovimiento es parte de la operación o de lainspección.Inspección: Sucede cuando se examina unobjeto para identificarlo o para verificar lacantidad o calidad de cualquiera de suscaracterísticas.Demora: Un objeto tiene demora cuando lascondiciones no permiten o requieren que serealice de inmediato el siguiente paso planeado.
Almacenaje: El almacenaje se da cuando unobjeto se mantiene protegido contra lamovilización no autorizada.
Actividad Combinada: Siempre que se necesiteilustrar las actividades realizadas, ya seaconcurrente o por el mismo operador en lamisma estación de trabajo, los símbolos paraestas actividades se combinan tal como apareceen el ejemplo que representa la combinaciónde operación e inspección.
Operación: Sucede cuando se cambia algunacaracterística física o química de un objeto.
FIGURA 2.1. SIMBOLOGÍA DEL DIAGRAMA DE FLUJO
CAPÍTULO II
21
2.2. Diseño de nuevas partes y piezas mecánicas
Es de suma importancia para la optimización de la línea de producción, la
realización de diseños para nuevos equipos y piezas que mejoren el desempeño y
simplifiquen los procesos de producción.
2.2.1. Tornillos de Fuerza o de Potencia
Los tornillos de potencia son dispositivos que sirven para convertir un
movimiento rotatorio en movimiento lineal en máquinas de producción y gatos
elevadores, entre otras aplicaciones y además para transmitir potencia.
En forma más específica los tornillos de potencia se utilizan:
Para obtener ventajas mecánicas muy elevadas con objeto de elevar o mover
grandes cargas, para lo cual requiere una forma de rosca muy resistente. Para
estas aplicaciones se han normalizado otros perfiles de rosca diferente a los tipos
de rosca de los tornillos convencionales que funcionan como sujetadores.
Para ejercer fuerzas de gran magnitud, tal es el caso de los compactadores caseros
o en una prensa.
Para obtener un posicionamiento preciso de un movimiento axial, como en el
tornillo de avance de un torno.
FIGURA 2.2. TORNILLO DE POTENCIA
CAPÍTULO II
22
2.2.1.1. Tipos de Roscas
2.2.1.1.1. Rosca Cuadrada
La rosca cuadrada es aquella que proporciona la mayor resistencia y
eficiencia, además este tipo de rosca elimina cualquier componente de fuerza radial
entre el tornillo y tuerca. Sin embargo, son difíciles de cortar debido a lo
perpendicular de su cara. (Figura 2.3)
2.2.1.1.2. Rosca Acme
Es un tipo de rosca cuadrada modificada con un ángulo incluido de 29°, dicho
ángulo facilita su fabricación y también permite el uso de una tuerca dividida, la cual
es posible apretar radialmente contra el tornillo, para ir absorbiendo el desgaste. Este
tipo de rosca se elige comúnmente para tornillos que deban absorber cargas en ambas
direcciones.
Si la carga es axial sobre el tornillo es unidireccional es recomendable usar
una rosca trapezoidal, a fin de obtener en la raíz una resistencia más elevada a
cualquiera de las otras dos. (Figura 2.3)
2.2.1.2. Aplicación de tornillos de potencia
Para elevar una carga, se busca que la tuerca gire mediante un par de torsión
aplicado T y el tornillo se mueve hacia arriba para levantar la carga P, o hacia
abajo para bajarla. Una vez acoplada la carga P, se crea una fricción sobre la
superficie de carga, para evitar que el tornillo gire con la tuerca. Por otra parte, el
tornillo podría girarse contra una tuerca fija para elevar la carga.
En actuadotes lineales, que operan bajo el mismo principio del anterior o que
tienen motorizada la rotación de la tuerca para trasladar el tornillo o que
CAPÍTULO II
23
motorizan la rotación de éste para trasladar la tuerca. Este tipo de dispositivo se
emplea en máquinas de herramientas para desplazar la mesa y además para
desplazar la pieza de trabajo debajo de la herramienta de corte, en máquinas de
ensamble para colocar piezas y en aeronaves para mover las superficies de
control, así como en muchas otras aplicaciones.
A continuación se muestran los principales tipos de rosca:
FIGURA 2.3 TIPOS DE ROSCAS
2.2.2 Panel de control
2.2.2.1. Contactor
Es un interruptor accionado a distancia por medio de un electroimán cuando la
bobina del electroimán es alimentada, el contactor se cierra logrando establecer, por
medio de sus polos, una conexión entre la red de alimentación y el dispositivo
controlado. Una vez que la bobina se ve desprovista de tensión, el circuito magnético
se desmagnetiza y el contactor se abre por efecto, generalmente, de un resorte.
2.2.2.2. Elección de un contactor
Para la elección de un contactor es indispensable conocer:
CAPÍTULO II
24
El tipo de corriente (AC, DC), tensión y frecuencia de alimentación de la bobina.
La tensión nominal de la carga.
El tipo de maniobra a realizar: inversión, frenado por contracorriente, apertura
con el motor arrancando, etc.
La frecuencia de maniobras (robustez eléctrica y mecánica).
Número de contactos auxiliares.
Categoría de empleo o clase de carga a manejar: esta categoría tiene en cuenta el
valor de la corriente que debe establecer o cortar durante la maniobra de carga.
2.3. Elementos de Ingeniería Económica
2.3.1. Productividad
Las empresas son los agentes económicos que transforman los factores de
producción en bienes y servicios para la gente. Para cualquier proceso productivo se
utilizan los factores en diferentes proporciones según el bien de que se trate. La
producción total de una empresa es el resultado de la unión de todos los factores
productivos, ya que si se aumenta la cantidad aportada de todos los factores, la
producción aumentará indefinidamente. Pero si se mantiene igual la cantidad aplicada
de todos los factores y se empieza a aumentar la cantidad de un sólo factor, la
producción total aumentará cada vez más lentamente hasta dejar de crecer. Esta es la
que se conoce como ley de los rendimientos decrecientes.
El funcionamiento de las empresas se estudia con el análisis económico
neoclásico que utiliza el concepto de producto o productividad marginal, el aumento
en la producción que se consigue añadiendo una unidad más de un factor. La idea es
similar a la de utilidad marginal de los consumidores, en la cual también la
productividad marginal resulta ser decreciente. El aumento en la producción que se
consigue aplicando cantidades crecientes de un sólo factor es rápido al principio,
después se hace más lento hasta llegar a un máximo a partir del cuál empieza a
CAPÍTULO II
25
disminuir. La productividad marginal o rendimiento del factor es decreciente desde el
principio y, cuando la producción total empieza a decrecer, llega a ser negativa.
Analizando una situación típica que se puede presentar en una empresa en la
cual se mantienen constantes las instalaciones, la maquinaria, la cantidad de materias
primas aplicadas y la cantidad de energía contratada, pero se empieza a aumentar el
número de trabajadores. Al principio la producción aumentará, pero llegará un
momento en que, por muchos trabajadores nuevos que entren, no se conseguirá
aumentar la producción ni siquiera en una unidad; incluso es “muy posible” que un
mayor número de trabajadores sólo sirva para estorbar a los demás impidiéndoles
trabajar de forma eficiente por lo que la producción total se reduciría. Es decir,
debido a la ley de los rendimientos decrecientes, la productividad marginal del
trabajo, al igual que la de cualquier otro factor, decrece hasta hacerse nula e incluso
negativa.
La productividad en general, se puede definir como la relación entre la
cantidad de bienes y servicios producidos y la cantidad de recursos utilizados. En la
industria la productividad sirve para evaluar el rendimiento de los empleados,
máquinas y talleres, donde si alguien o algo resulta productivo es porque con una
cantidad de recursos definidos en un período dado, obtiene el máximo de productos.
A su vez la productividad depende directamente de la calidad, ya que la calidad es la
velocidad a la cual los vienes y servicios se producen especialmente por unidad de
labor o trabajo.
En las empresas e industrias que fabrican un conjunto homogéneo de
productos, se aplica muy bien un modelo de productividad que se mide con más
frecuencia como:
leadosInsumosEmpoducidasidadesNúmerodeUndoductivida PrPr =
Ec. 2.1.
CAPÍTULO II
26
Sin embargo, en la actualidad las empresas fabrican o manufacturan una gran
variedad de productos, por lo que son empresas de tipo heterogéneas tanto en valor
como en volumen de producción, donde su productividad global se mide en cuanto a
un número definido de centros de utilidades que representa en forma adecuada la
actividad real de la empresa. El modelo por el cual se rige su productividad se
expresa como:
leadosInsumosEmpoducciónNoducciónBoducciónAdoductivida Pr....PrPrPr +++
=
Ec. 2.2
Finalmente, otras empresas miden su productividad en función del valor
comercial de los productos, expresándose como:
gadosSalariosPasasDeLaEmpreVentasNetadoductivida =Pr
Ec. 2.3
Todas estas medidas son cuantitativas y no se considera en ellas el aspecto
cualitativo de la producción, como lo es responder a las necesidades de la clientela.
Además todo costo adicional como puede ser: reinicios, refabricación, imagen de la
empresa, calidad del producto, entre otros, debería ser incluido en la medida de la
productividad. Un producto también puede tener consecuencias benéficas o negativas
en los demás productos de la empresa, ya que si un producto satisface al cliente, éste
se verá inclinado a comprar otros productos de la misma marca, ó si el cliente ha
quedado insatisfecho con un producto ser verá inclinado a no volver a comprar otros
productos de la misma marca.
Para evitar confusiones acerca del significado de productividad, se debe
considerar lo que no es:
CAPÍTULO II
27
No es una medida de la cantidad de producción. Es la relación entre producción e
insumos. La producción creciente puede o no mejorar la productividad,
dependiendo de los insumos utilizados para lograr ese aumento.
No es una medida de rentabilidad. Indica la eficiencia de las operaciones y
sugiere, por lo tanto, su rentabilidad; pero las operaciones ineficientes pueden en
ocasiones ser rentables si el producto disfruta de una acogida favorable en el
mercado.
No es una manera garantizada de reducir la inflación. Puede ser un factor
moderado, pero es sólo uno entre muchos factores económicos que determinan la
tendencia general de los precios.
No es una técnica para hacer que los trabajadores trabajen más. Es un enfoque que
estimula a los trabajadores a laborar juntos y a ser más eficientes.
2.3.2. Factores que afectan la Productividad
Factores Internos:
Terrenos y edificios
Materiales
Energía
Máquinas y equipo
Recurso Humano
Factores Externos:
Disponibilidad de materiales o materias primas.
Mano de obra calificada
Políticas estatales relativas a tributación y aranceles.
Infraestructura existente
Disponibilidad de capital e intereses
CAPÍTULO II
28
2.3.3. Eficiencia Técnica y Económica en la Producción
El empresario siempre trata de actuar racionalmente a la hora de escoger la
combinación de factores que le permita obtener la cantidad de producto que él desee.
Es importante que el empresario tenga conocimiento de la tecnología como un primer
paso de esta elección, pues la empresa buscará la eficiencia técnica y desechará
aquellas combinaciones de factores que, para obtener una cantidad de producto
determinada, exijan el empleo de mayores cantidades de dichos factores.
Un método de producción es técnicamente eficiente si la producción que se
obtiene es la máxima posible con las cantidades de factores especificadas. Y la
técnica o método de producción eficiente económicamente es aquel que sea más
barato para un conjunto de precios de los factores.
La inclusión de la tecnología en la industria produce un cambio en los precios
de los factores productivos, ya que la empresa procurará sustituir el factor que se ha
encarecido por el factor que se ha abaratado. La elección entre procesos o técnicas
productivas y, en consecuencia, la sustitución de unos factores por otros depende de
los precios o costos relativos de los factores productivos.
Cualquiera que sea el nivel de producción que se desee obtener la elección
racional del método más eficiente implica que dicho método sea económico y
técnicamente eficiente. Al hablar de la eficiencia técnica se refiere al uso adecuado de
los factores desde un punto de vista físico. La eficiencia económica determina cómo
se combinan los factores productivos con referencia a los precios de los factores. En
cuanto al método económico más eficiente será el que cueste menos. Desde esta
perspectiva, la eficiencia técnica se supone dada y se pretende determinar la
combinación óptima de factores siguiendo las reglas de la eficiencia económica.
Tomando en cuenta, esto las empresas que actúen más eficientemente serán las que
resulten más competitivas.
CAPÍTULO II
29
2.4. Mantenimiento
2.4.1. Generalidades del Mantenimiento
El mantenimiento representa un arma importante en seguridad laboral ó
industrial, ya que un gran porcentaje de accidentes son causados por desperfectos en
los equipos que pueden ser prevenidos. También el mantener las áreas y ambientes de
trabajo con adecuado orden, limpieza, iluminación, etc., es parte del mantenimiento
preventivo de los sitios de trabajo.
El mantenimiento está relacionado muy estrechamente en la prevención de
accidentes y lesiones en el trabajador, ya que tiene la responsabilidad de mantener en
buenas condiciones, la maquinaria y herramienta, equipo de trabajo, lo cual permite
un mejor desenvolvimiento del trabajo y seguridad, evitando los riesgos que pueden
ocurrir en el área laboral. En pocas palabras, el mantenimiento es un servicio que
agrupa una serie de actividades cuya ejecución permite alcanzar un mayor grado de
confiabilidad en los equipos, máquinas, construcciones civiles e instalaciones.
El mantenimiento debe evitar despilfarros en materias y en tiempo, así como
economizar energías, bien sea parando motores inútiles, comprobando escapes de
aire, gas, purgas de vapor o de agua, porque resulta que el tiempo derrochado es el
más costoso e inútil de los gastos, que con una buena organización en la distribución
del trabajo evita los tiempos muertos y cumple sus objetivos principales de calidad,
rapidez y costo.
2.4.2. Objetivos del Mantenimiento
El mantenimiento tiende a prolongar la vida útil de los bienes, a obtener un
rendimiento aceptable de los mismos durante más tiempo y a reducir el número de
fallas, pero en general se basa en objetivos específicos, como:
Optimización de la disponibilidad del equipo productivo.
CAPÍTULO II
30
Disminución de los costos de mantenimiento.
Optimización de los recursos humanos.
Maximización de la vida de la máquina.
2.4.3. Tipos de Mantenimiento
Existen cuatro tipos de operaciones de mantenimiento, los cuales están en
función del momento en el tiempo en que se realizan, el objetivo particular para el
cual son puestos en marcha, y en función a los recursos utilizados, así tenemos:
Mantenimiento Correctivo
Mantenimiento Preventivo
Mantenimiento Predictivo.
2.4.3.1. Mantenimiento Preventivo
Es aquel que pretende reducir la reparación mediante una rutina de
inspecciones periódicas y la renovación de los elementos dañados en los momentos
más oportunos, así como programar las correcciones de los puntos más vulnerables
que contribuyan a aumentar la frecuencia de las paradas. Dentro de esta perspectiva,
el mantenimiento preventivo presenta ventajas tales como:
Disminuir la frecuencia de los paros.
Las correcciones se hacen cuando menos impacto se produzca en la producción.
Evita realizar grandes reparaciones, generalmente muy costosas, mejora la
calidad, alarga la vida del material.
Mejora la continuidad de funcionamiento evitando la frecuencia, duración y por
ende los costos de dichas paradas.
Brinda más seguridad al personal y la protección de las instalaciones.
CAPÍTULO II
31
Permite mantener las máquinas en buenas condiciones así como mejora su
calidad.
2.4.4. Fases del Plan de Mantenimiento Preventivo
Recopilar toda la información disponible sobre todas las máquinas e instalaciones
que se van incluir en el plan de mantenimiento para formar un fichero de
características, en donde a su vez aparezca la referencia del pedido, valor,
situación, etc.
Seleccionar las máquinas e instalaciones que se van a incluir en el sistema y
rutinas del Mantenimiento Preventivo.
Disponer de la ficha técnica de las ordenes de trabajo para realizar la inspección y
reparaciones precisas.
Prever los repuestos y equipos necesarios para efectuar estos trabajos.
Programar itinerarios, prioridades en cuanto a importancia de las reparaciones,
considerando costos, tiempos de parada, programas de producción, etc.
CAPÍTULO III
32
CAPÍTULO III
3. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
3.1 Información general de la Empresa.
3.1.1.- Ubicación
Induvar se encuentra ubicada en la Zona Industrial Guayas, Calle Cadafe,
parcela N° 10, vía Curiepe, Tejerías, Edo. Aragua.
3.1.2.- Organigrama
Induvar S.A. está organizada por departamentos, en cada departamento se
cumple una función en específica, tal como de muestra en el siguiente organigrama
Presidente
Gerente General
Gerente de Administración Gerente de RelacionesIndustriales Gerente de Planta Gerente de Aseguramiento
de la Calidad y Desarrollo
Director Técnico
Jefe delDepartamento de
Producción
Jefe delDepartamento de
Producción
Jefe delDepartamento de
Ingeniería
Jefe delDepartamento de
Almacén
Jefe del Dpto. deAlmacén deProductos
Terminados FIGURA 3.1. ORGANIGRAMA INDUVAR, S.A.
CAPÍTULO III
33
3.1.3.- Descripción del Departamento de Producción
El área total disponible para el departamento de producción, se divide en tres
principales secciones, según el producto que se manufactura en cada una de ellas.
Basado en esto se tiene:
A) Sección de Cremas y Líquidos
Como su nombre lo especifica, es la sección encargada de la producción de
todos los productos definidos como cremas y líquidos, como por ejemplo: roll-on,
agua oxigenada, champú, lociones, cremas humectantes, enjuague bucal, gel fijador,
crema dental, acondicionadores, entre otros.
1.- Área de Fabricación: Esta ubicada en la planta baja de la sección de
cremas y líquidos; en esta zona se inspecciona y procesa la materia prima proveniente
de la sección de pesada, la cual pertenece al departamento de Control de Calidad, con
el fin de elaborar los productos a granel siguiendo la formulación dada por los
clientes o bien la formulación realizada por la propia empresa. (Anexo 1) Dicho
departamento está dotado de los siguientes equipos:
2 tanques de mezclado de doble camisa con una capacidad máxima de 4000
Kg.
4 tanques de mezclado de doble camisa con una capacidad máxima de 2000
Kg.
2 mezcladoras con ble camisa equipadas con bombas de vacío.
5 calderas con doble camisa para capacidades entre 350 y 700 Kg, utilizadas
para hacer la premezcla de la materia prima
1 mezcladora utilizada en productos de alta viscosidad con una capacidad de
250 Kg, conocida como Spanguenber y un homogenizador conocido como
Puc.
CAPÍTULO III
34
1 homogenizador de líquidos y cremas llamado Collovelox
Bombas neumáticas de 2 y 4 pulgadas
2.- Área de Llenado: Se localiza en la primera planta del edificio de cremas y
líquidos cercana al área de fabricación. Dicha área esta formada por diez líneas de
producción utilizadas para llenar, etiquetar y empacar productos de diferentes
capacidades y presentaciones, tales como: envases con cuello, tarros, tubos de
plástico y metal, entre otros. (Anexo 2) Esta área de llenado posee dos zonas las
cuales se conocen como Llenado 1 y Llenado2. Entre estas dos zonas delimitadas las
líneas de producción se encuentran distribuidas de la siguiente manera:
FIGURA 3.2 CAPACIDADES DE LAS LÍNEAS DE PRODUCCIÓN
Cabe destacar que el nombre de cada una de las líneas es designado por los
dueños de la empresa, los cuales poseen combinaciones de nombres según su propio
criterio sin tener ninguna relación al tipo de producto o envases utilizados en la línea.
3.- Área de Almacenamiento: Se encuentra ubicada en la segunda planta del
área de Llenado 1. Posee 5 tanques con una capacidad de 2000 Kg. y de los cuales
sólo dos se encuentran operativos (usados para la línea Strunck). Dichos tanques son
utilizados para el suministro del producto líquido a llenar y empacar en cada una de
las líneas de producción, pertenecientes principalmente a la zona de Llenado 1 y
Nombre de la línea
Capacidad de llenado (ml)
Ubicación
Strunck 500 Llenado 1Wick 250 Llenado 2Grafitti 240 Llenado 1Hundt 240 Llenado 1Perpetua 240 Llenado 1Dexy 120 Llenado 1Comadis 150 Llenado 1Arenco 150 Llenado 2Qvac - Llenado 2
CAPÍTULO III
35
ubicados estratégicamente en esta zona, con la finalidad de utilizar la fuerza de
gravedad para la descarga de dicho producto en los tanques de las máquinas
llenadoras de cada línea. (Anexo 3)
Adicionalmente en esta área se encuentran 4 depósitos que son utilizados
principalmente para colocar los envases destinados al llenado y empaquetado en la
línea de producción. Estos depósitos se comunican con la planta baja por medio de un
ducto de sección cuadrada que termina justo en los cajones contenedores de envases
situados al principio de cada línea de producción. Para los momentos sólo se
encuentra operativo el suministro de envases de la línea Strunck, ubicada también en
la zona de llenado 1.
4.- Área de Empaquetado: En esta sección se lleva a cabo el proceso de
empaquetado de los productos provenientes de la Sección de Cremas y Líquidos, aquí
las bandas transportadoras llevan los productos hasta un cajón recolector y en algunas
ocasiones hasta una mesa recolectora, donde finalmente se encuentran los operarios
encargados del empaquetado y colocación de los envases en cajas, que
posteriormente serán colocadas en paletas para su traslado al almacén de productos
terminados. (Anexo 4)
B) Sección de Aerosoles
En esta sección se manufacturan los tipos de productos que necesitan ser
envasados a altas presiones con “propano butano” o aquellos que requieran como
materia prima líquidos inflamables, tal como el alcohol y/o acetonas. Por esta razón y
como medida de seguridad, dicha sección se ubicada en un edificio separado a las
demás secciones y departamentos de la empresa.
Entre los productos que se manufacturan en esta sección encontramos la
espuma de afeitar, la crema de afeitar, removedor de esmalte, aerosoles, etc.
CAPÍTULO III
36
En esta sección están ubicadas 4 líneas de producción las cuales se encargan
de llenar y empaquetar sus productos. Entre dichas líneas se tienen:
N ombre de la Líne a
Tipo de Producto
Tipo de Envase
K P AerosolesEnvases de metal
Pert AlcoholEnvases plásticos
Ertel VainillaEnvases plásticos
PackerRemovedor deesmalte
Envases plásticos
FIGURA 3.3 LÍNEAS DE PRODUCCIÓN DE LA SECCIÓN DE AEROSOLES
3.1.4.- Demanda de Producción
En la actualidad la empresa Induvar S.A. presta servicios principalmente a
cuatro empresas. A cada empresa se le manufactura una variedad de productos según
sus requerimientos y necesidades, por lo que la fórmula original de los productos es
creada por los laboratorios de la empresa y luego patentadas por el cliente; como es el
caso de los productos del cliente Farmatodo. Por el contrario, con los demás clientes
se llega a un acuerdo de servicio de fabricación del producto con las especificaciones
confiadas por dicho cliente, siendo así principalmente Induvar S.A. el encargado del
servicio en las fases de la manufactura, envasado, codificado y empaquetado de los
productos.
Entre los clientes principales se encuentran:
1. Farmatodo.
2. Mega cosmétic.
3. Colgate-Palmolive.
4. Wella (Nuevo Cliente).
CAPÍTULO III
37
A continuación se especifican las presentaciones en volúmenes de los
diferentes envases de cada producto respecto a cada cliente, con su respectiva
productividad mensual actual en número de unidades terminadas.
Producto Presentaciones (ml) Unidades/Mensuales
Champú 250 / 380 / 400 6.000Loción 230 6.000
Enjuague Bucal 270 6.000
Gel Fijador 500 5.000Crema Dental 100 10.000 (Demanda Inicial)
Champú 420 16.000Lociones 240 12.000
Acondicionadores
420 16.000
Roll-on 90 (4 versiones) 10.000Gel Fijador 260 10.000
Crema de Afeitar
121 12.000
Espuma de Afeitar
200 15.000
Loción Corporal
200 (3 versiones) 45.000
Agua Oxigenada
100 y 50 550.000
1.- FARMATODO
2.- MEGA COSMÉTIC
3.- COLGATE-PALMOLIVE.
4.- WELLA
FIGURA 3.4 DISTRIBUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN POR CLIENTE.
TOTALIZANDO LA DEMANDA DE PRODUCCIÓN POR CLIENTE OBTENEMOS:
FIGURA 3.5 RESUMEN DE LA DEMANDA TOTAL
Demanda Total(Unidades/Mensuales)33.00064.00072.000550.000
Demanda Total = 719.000Wella
ClienteFarmatodoMega cosméticosColgate-Palmolive
CAPÍTULO III
38
Gráficamente se visualiza de la siguiente manera:
5% 9%
10%
76%
Farmatodo Mega cosméticosColgate Wella
FIGURA 3.6 DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA DE CLIENTES
0100.000200.000300.000400.000500.000600.000
Uni
dade
s/M
ensu
ales
Cliente
FarmatodoMega cosméticosColgateWella
FIGURA 3.7 DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA POR UNIDADES
Se puede observar que la incorporación del cliente Wella, representa para la
empresa el 76 % de la demanda por unidades producidas actualmente y en vista que
el producto de dicho cliente tendrá su proceso de envasado, llenado y codificado
exclusivamente en la línea de producción Dexy, queda claro el objetivo de
reestructuración de dicha línea en lograr generar 20.000 unidades por turno estándar
de ocho (8) horas con un mínimo de cuatro (4) operarios aproximadamente.
CAPÍTULO III
39
3.1.5- Proceso de fabricación de la línea Dexy
En los diagramas de flujo que se presentan a continuación se observa el
proceso de fabricación de algunos productos, anteriormente mencionados. Dicho
diagrama de flujo a su vez se divide en dos, uno específicamente para el “Proceso de
fabricación del producto” y el otro para el “Proceso de llenado, tapado y codificado”,
con la finalidad de observar organizadamente todas las operaciones involucradas en la
manufactura de los productos.
El primer diagrama describe el proceso de manufactura del producto,
describiendo paso a paso como se lleva a cabo la elaboración del agua oxigenada
(peróxido de hidrógeno), tomando en cuenta la materia prima necesaria, el transporte,
el control de calidad y los instrumentos o equipos involucrados.
3.1.5.1- Descripción del diagrama referente al proceso de fabricación:
El proceso empieza por la elaboración de la orden de emisión realizada en el
departamento de planificación de la empresa, la cual incluye el tipo de producto a
fabricar, cliente que lo solicita y sus especificaciones.
Luego la orden pasa al departamento de control de calidad, donde se realiza el
“Master del Producto”; que no es más que un documento que contiene toda la
información necesaria para que se lleve a cabo el proceso. Se codifica con una
numeración la cual a su vez posee como información lo siguiente: 1.- Año, 2.- Día,
3.- Código de la empresa, 4.- Línea de producción, 5.- Turno en el cual se va a
elaborar.
Este master del producto se divide en dos documentos, uno que posee la
fórmula de elaboración, en donde se especifica la materia prima a utilizar con sus
respectivas cantidades, y el otro denominado “Técnica de manufactura”, en el cual
están las especificaciones de cómo se debe realizar el proceso.
CAPÍTULO III
40
El documento de la fórmula de elaboración pasa al almacén de pesada en
donde se ubican las materias primas necesarias, luego se realiza la pesada de cada una
de ellas para luego ser colocadas en paletas industriales con sus respectivas etiquetas
de identificación. Dichas paletas posteriormente son colocadas en la exclusa o cuarto
de almacenamiento temporal, el cual es un cuarto de temperatura controlada donde se
busca garantizar la calidad de la materia prima a la hora de ser utilizada en la
fabricación de los productos.
Por otro lado, la técnica de manufactura es llevada al departamento de
producción donde es analizada con la finalidad de elegir los equipos necesarios para
el proceso de producción. Después de elegir dichos equipos, se procede al proceso de
despeje del área de producción, que no es más que la limpieza, sanificación y
certificación de dichos instrumentos, a fin de cumplir con las condiciones necesarias
de control de calidad. Entre las actividades de limpieza tenemos la preparación del
tanque de mezclado y la preparación de las ollas contenedoras o tanques de
almacenado.
En los tanques mezcladores serán colocados los productos que se encuentran
en las paletas provenientes del almacén de pesada y se fabricara el producto final.
Después que el tanque es sanitizado, se le coloca una etiqueta de “LISTO PARA
USAR” (Anexo 5), en donde se coloca la información respecto a la máquina, tanque,
producto, producto utilizado para la limpieza del tanque, por supuesto la fecha, hora,
turno, producto para sanitizarlo, operador que realizo el proceso y el supervisor de
turno.
Cuando ya las condiciones están dadas, se comienza el proceso de fabricación
en el tanque mezclador, según las especificaciones otorgadas por el departamento de
control de calidad.
Cuando finaliza el proceso de fabricación, se toma una muestra la cual es
etiquetada colocando el nombre del producto, número del lote, la cantidad producida,
la fecha y firma de la persona encargada. (Anexo 6)
CAPÍTULO III
41
Esta muestra es llevada al laboratorio de manera de estudiar las características
físico-químicas para su aprobación. En este estudio se observa principalmente el % de
peróxido de hidrógeno en la muestra de manera de cumplir con las especificaciones
exigidas por el cliente ( para el caso de agua oxigenada) o por el contrario el % de
clorhidroxido de Aluminio (para el caso Roll-on); Adicionalmente su viscosidad, que
se mide en un viscosímetro rotativo (centipoints), su densidad en gramos por
centímetros cúbicos y el PH para condiciones de temperatura de 25 °C.
Si la muestra no otorga los resultados esperados, se hace un estudio y se
determina si puede ser mejorado de manera de recuperar todo el material utilizado.
Esta mejora consiste mayormente en un ajuste de concentraciones de los
componentes activos del producto, las cuales pueden ser modificadas sencillamente
por adición de dichos activos. De ser así, este ajuste es llevado al área de producción
se realizan los cambios necesarios y nuevamente se toma una muestra para su futuro
análisis.
Cuando ya se obtiene, o dado el caso si a la primera vez la muestra da
resultados satisfactorios en los análisis, se procede a colocar el producto final en ollas
contenedoras o tanques de maceración de ser necesarios (únicamente los casos de
lociones o colonias). Estas ollas o tanques de almacenamiento están previamente
identificados con etiquetas que dan como información el producto que contienen, el
numero de lote al cual pertenece, la cantidad, la fecha, el equipo utilizado y el número
de pedido. (Anexo 7)
Luego son bombeados por una bomba neumática de 2” de diámetro hacia los
tanques situados en el segundo piso del área de llenado. Desde estos tanques por
gravedad, suministran el producto a las tolvas de la maquina de llenado para la Línea
en específico en que se realizara la segunda fase. Al igual que en todos los recipientes
utilizados anteriormente, estos tanques son previamente inspeccionados, certificados
y etiquetados como “LISTOS PARA USAR” al igual que los tanques mezcladores,
de manera de garantizar que durante todo el proceso se obtenga lo niveles de calidad
requeridos.
CAPÍTULO III
42
A partir de este momento comienza el diagrama para el proceso de llenado,
tapado y codificado del producto realizado en la primera fase.
Cuando el producto se coloca en la tolva de la máquina llenadora,
paralelamente se colocan los envases cerca de la banda transportadora, de manera que
un operador manualmente coloque estos envases en la banda y se comience el
proceso de llenado.
Posteriormente, dos operarios son encargados de la colocación de las tapas a
los envases ya llenados y que serán trasladados hacia la máquina tapadora que
procederá como su nombre lo indica al tapado de los envases.
Después que son tapados, la misma banda transportadora llevara los envases
hacia la máquina codificadora, la cual codifica, valga la redundancia, dichos envases
en códigos alfa numéricos que especifican el número de lotes, el cliente y la fecha de
fabricación en la mayoría de los casos. Luego los envases pasaran hacia el cuarto de
almacenamiento, en el cual se encuentran dos operarios de embalaje, y se encargan de
colocar los envases en cajas y a su vez estas cajas son colocadas en paletas para su
posterior traslado al almacén de productos terminados.
CAPÍTULO III
43
31/10/2004LÍNEA DE PRODUCCIÓN DEXY Elaborado por: Marianna Carvallo William Maucó
INDUVAR S.A.
PROCESO DE PREPARACIÓN DEL PRODUCTO
O1
O2
T1
T2
A1
O3
O4
O5
T3
A2
T4
O6
T5
I1
D1
Código
Elaboración de la orden de emisión del producto líquido (Dpto. Planificación).
Elaboración del Master del producto (Fórmula + técnica de Manufactura).
Traslado de la formula almacén de materia prima.
Traslado de la técnica de manufactura al área de producción.
Almacén de materia prima y centro de pesada.
Proceso de pesada y preparación la de materia prima
Selección del tanque de mezcla.
Limpieza, Certificación y Sanificación de la mezcladora.
Traslado de la materia prima a la exclusa.
Exclusa o almacén de ambiente controlado.
Traslado de la materia prima al área de producción.
Proceso de fabricación del producto.
Traslado de muestra al Dpto. de control de calidad.
Inspección de la muestra.
Decisión de control de calidad.
Operación a realizar
O2T1 T2
A1
O3
O1
O5
O4
T3
A2T4 O6
T5
I1
Ajuste de la formula o proceso de producción.
Traslado del producto a las ollas contenedoras.
Bombeo al tanque de la línea de producción.
Traslado por gravedad del producto a la tolva de la llenadora.
O7
T6
O8
T7
D1
T6
O8
T7O7
Sí
No
FIGURA 3.8 DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA PREPARACIÓN DEL PRODUCTO
CAPÍTULO III
44
A1
T1
O2
PROCESO DE LLENADO, TAPADO Y CODIFICADO DEL PRODUCTO FINAL
A2
T2
O3
O4
T3
O5
T4
O6
24/10/2004LÍNEA DE PRODUCCIÓN DEXY Elaborado por: Marianna Carvallo William Maucó
INDUVAR S.A.
A1
T1
O1
O2
A2
T2
O3
O4
T3
O5
T4
O6
O7
T5
O8
T6
Código
Producto Final .
Traslado al área de Llenado1.
Mantenimiento y sanitización de los equipos
Llenado del tanque de la máquina Llenadora.
Envases y sus respectivas tapas.
Traslado de los envases y tapas al área de Llenado1.
Colación de los envases en el silo contenedor.
Colocación de los envases en la banda transportadora.
Traslado a la máquina Llenadora.
Proceso de llenado.
Traslado a la máquina tapadora.
Colocación manual de las tapas.
Proceso de tapado.
Traslado a la máquina codificadora.
Proceso de Codificado.
Traslado al área de empacado.
Encabezado de sección
O7
T5
O8
Proceso de Embalaje
Traslado al Almacén de productos terminados.
O9
T7
T6
O9
T7
O1
FIGURA 3.9 DIAGRAMA DE FLUJO PROCESOS DEL PRODUCTO FINAL
CAPÍTULO III
45
3.2.- Análisis de la Línea de Producción Dexy.
3.2.1.- Características del producto a envasar.
3.2.1.1.- Agua Oxigenada:
Líquido compuesto por peróxido de hidrógeno (H2O2) con presentaciones de
20, 30 y 40 volúmenes, los cuales se varían por el % de peróxido contenido en la
mezcla, siendo respectivamente 6,9 y 12 %. En cuanto a sus características físicas
tenemos que posee una viscosidad de 700 a 2000 cps, con un PH entre 3 y 4 respecto
a una temperatura de 25°C. y una densidad de 0,97 a 1,020 gramos por centímetros
cúbicos.
FIGURA 3.10 ENVASES AGUA OXÍGENADA
3.2.2.- Distribución de la línea de producción Dexy.
Analizando la situación actual de la línea de producción Dexy, se puede
observar que se necesitan un gran número de operarios para que realicen la
colocación de los envases en la banda transportadora, supervisen el proceso de
CAPÍTULO III
46
llenado, realicen manualmente el tapado y finalmente realicen el empaquetado de los
envases terminados. Por lo tanto, el nivel de automatización de esta línea de
producción se clasifica bajo de acuerdo a los requerimientos de productividad
exigidos por el cliente. Esta situación puede observarse en el plano que se presenta a
continuación:
CAPÍTULO III
47
FIGURA 3.11 DISTRIBUCIÓN ANTERIOR DE LA LÍNEA DEXY
CAPÍTULO III
48
Por lo tanto es necesario redistribuir e incorporar nuevos equipos y
dispositivos que aumente la productividad de la línea. Por esto se propone la adición
de las máquinas tapadora, codificadora y mesa recolectora, a fin de aumentar las
unidades terminadas por turno de trabajo.
La distribución de la línea consiste en seleccionar el arreglo más eficiente de
las instalaciones físicas, para lograr la mayor eficiencia al combinar los recursos
necesarios para producir nuestros productos. Se debe adaptar esta distribución al
espacio asignado para la instalación de la línea pero tomando en cuenta la normativa
de espacios dentro de la planta.
El principio fundamental de distribución es por producto, donde la ruta sobre
la cual viaja el producto es preparada, fijada y preplanificada, además de requerir
poco espacio de suelo para los servicios y almacén junto a las máquinas. El modelo a
seguir es el de línea recta, en el cual el trabajo fluirá uniformemente desde la
recepción de los envases hasta la expedición de los mismos llenados, tapados y
codificados. A su vez dicha distribución permitirá espacios suficientes para que el
operario este sentado o de pie en la realización de su trabajo de ser posible.
Con esta distribución se busca minimizar los retrocesos, demoras y manejo de
los productos, utilizando eficazmente la mano de obra y el espacio, procurando el
buen manejo de los envases y productos, además de facilitar el cumplimiento del plan
de mantenimiento requerido para garantizar una productividad acorde a las exigencias
por el cliente.
CAPÍTULO III
49
FIGURA 3.12 DISTRIBUCIÓN ACTUAL DE LA LÍNEA DEXY
CAPÍTULO III
50
3.2.3.- Sistema de suministros de los envases.
Para la línea de producción Dexy el suministro de los envases se realiza a
través de un contenedor de envases movibles, el cual debe ser llenado con cierta
regularidad a medida que transcurre el proceso de producción, ya que la cantidad de
envases que puede almacenar es limitada, lo que implica la realización de paradas
cortas en la producción para realimentar el contenedor. Esto a su vez obliga el ingreso
de cajas al área de producción, lo cual disminuye los estándares de sanidad del área y
por consecuencia contaminación de los productos que se manejan.
Para solucionar estas situaciones se propone un sistema de suministro de los
envases constituido por los siguientes elementos:
Silo Contenedor
Estará ubicado en la zona de llenado 1, debe ser construido de madera y
formica con las bases de hierro, todo esto con la finalidad de proteger al silo de
posibles derrames de productos abrasivos que pudieran dañar la madera. Dicho silo
debe estar alineado con el ducto permitiendo que un operario no tenga la necesidad de
entrar al área de llenado. Las dimensiones escogidas permiten almacenar una buena
cantidad de envases que junto a los otros elementos que conforman el sistema de
suministro ofrece un mayor volumen que dará la capacidad de contener la cantidad
necesaria de envases para completar un turno de producción. (Ver Plano 1)
Ducto
Cilindro de base cuadrada que permite el pase de los envases desde el silo
hasta el contenedor de envases construido principalmente de madera y formica. (Ver
Plano 2)
CAPÍTULO III
51
Contenedor de Envases
Como su nombre lo indica, permite contener los envases a utilizar en el
proceso de producción. Éste posee la característica de estar cerca de la banda
transportadora a una altura adecuada respecto al operario, lo que permite facilidad en
la colocación de los envases en la banda, permitiendo que el proceso de producción
sea más rápido logrando así aumentar el número de unidades producidas por turno de
trabajo.
Al igual que los otros componentes del sistema de suministro de los envases,
su construcción se propone de madera con formica, sin embargo, se diseño con tapas
de acrílico, debido a que son más livianas en comparación a las de madera además de
permiten visualizar la cantidad de envases almacenados en el mismo. (Ver Plano 3)
3.2.4.- Estrella Alimentadora de los envases a la máquina Tapadora.
En la actualidad, existen estrellas recolectoras de resina de alta densidad los
cuales toman el envase proveniente de la banda transportadora y lo posiciona
alineadamente con el eje de la tapadora para realizar el proceso de tapado del envase.
El diseño actual posee el inconveniente que a la salida de la estrella para retornar el
envase a la banda transportadora genera un estancamiento entre la estrella y la
baranda guía que atasca al envase entre las dos piezas y genera la deformación del
envase y en algunos casos la destrucción del envase, causando una parada obligatoria
de la producción y aumento del numero de envases defectuosos.
En vista del inconveniente es necesario el rediseño de la estrella recolectora,
donde el material escogido para su fabricación es el mismo utilizado, debido a sus
propiedades de resistencia al impacto y poco desgaste por rozamiento con los
envases. Adicionalmente, este material permite un perfecto acabado a la hora de ser
mecanizado en la fresadora, admitiendo mejores tolerancias, mejor acabado en las
puntas de la cavidad permitiendo así disminuir el estancamiento a la hora de colocar
CAPÍTULO III
52
los envases nuevamente en la banda. Las puntas deben poseer un redondeando de
radio de 5mm que permita la fácil salida del envase. (Anexo 8 y Plano 4)
3.2.5.- Panel de Control.
Si observamos el plano de la situación anterior de la línea de producción
Dexy, nos damos cuenta que existe un panel de control, el cual controla y protege a la
máquina llenadora y la banda transportadora.
FIGURA 3.13 PANEL DE CONTROL ANTERIOR
Para la integración de los nuevos equipos y con la finalidad de mejorar los
índices de productividad de la línea, se sugiere que todos los equipos sean
controlados de igual manera a través de un panel de control integrado, en el cual se
tomen en cuenta los requerimientos de los componentes de control como los de
protección de instalaciones eléctricas.
Dicho panel constará de pulsadores de arranque y parada para cada máquina,
un pulsador tipo hongo de emergencia, el cual permita una parada general de todas las
máquinas sin involucrar a la banda transportadora
CAPÍTULO III
53
01
Switch con protección
PANEL DE CONTROLLÍNEA DEXY
Parada deEmergenc
ia
Pulsador TipoHongo
R 2,5 cm
Llenadora
CintaTransportadora
Tapadora (Estrella)
Tapadora (Eje)
INDUVARS.A.
42 c
m
42 cm
Coctelera deaviso deparada
FIGURA 3.14 PANEL DE CONTROL INTEGRADO
Los pulsadores seleccionados del manual del electricista son tipo doble,
modelo XB4-BW84-5. (Anexo 9) Dichos pulsadores poseen un Led indicador, el cual
indica cuando la máquina esta en funcionamiento. Para el momento en que se accione
el botón de emergencia modelo ZB5 AS 54 (Anexo 10), se prenderá una coctelera
(Anexo 11) que indica que la línea esta detenida de manera que el supervisor puede
darse cuenta de la parada y tomar las acciones pertinentes y solucionar el
inconveniente lo mas rápido posible.
En el diagrama de control del sistema (Anexo 12) se observa como se deben
conectar los componentes para realizar el control necesario y el electricista de la
empresa es el encargado de escoger los materiales eléctricos necesarios para su
instalación
Dicho panel de control tendrá a su vez internamente tres contactores, los
cuales se seleccionaron según los datos de placa de los motores eléctricos
CAPÍTULO III
54
involucrados en la línea de producción a controlar en el panel de control. (Anexo 13 y
14) Los contactores elegidos son de tipo LC1 D0901 (Anexo 15), y su elección se
basa en la obtención de protección para los motores contra sobrecargas eléctricas a las
cuales pudieran verse afectados.
3.2.6.- Mecanización del sistema de ajuste de la Banda Transportadora
En la actualidad, el cambio de envases que se van a utilizar en el proceso de
producción de la línea Dexy, genera una parada de tiempo prolongado. Esto es debido
al ajuste que se debe hacer a las barandas guías de la banda transportadora, a fin de
evitar que los diferentes envases no presenten ningún tipo de volcamiento,
garantizando así la posición correcta respecto a los inyectores de la máquina
llenadora así como su colocación en la estrella de la máquina tapadora.
El ajuste de estas barandas se realizaba anteriormente de manera manual con
afloje o apriete de los tornillos de cabeza hexagonal (Anexo 16), los cuales son los
que permiten el movimiento de las barandas, tanto en sentido horizontal como
vertical, de manera que se debe aflojar y apretar una cantidad considerable de
tornillos a lo largo de la banda transportadora. Dicho proceso de apriete genera un
desgaste considerable en las cabezas de los tornillos, las cuales en algunos casos
imposibilitan la utilización de las herramientas convencionales, obligando en algunos
casos a utilizar un alicate de presión.
Basados en esto se propuso mejorar este sistema con una solución sencilla,
practica y eficiente que posteriormente pueda funcionar en las otras bandas
transportadoras que existen en el área de producción.
El mecanizado consistirá en la adaptación de un sistema que permita el
movimiento continuo de las barandas inferiores a través de la transmisión de
movimiento ejercida desde un tornillo de rosca ACME hacia una tuerca con igual
rosca, que a su vez estará conectada con las barandas permitiendo su movimiento. El
movimiento será ejercido desde un sólo punto de la baranda transportadora y de aquí
CAPÍTULO III
55
será transmitido hacia los otros dispositivos a través de un mecanismo de transmisión
por cadenas.
Para observarlo de una manera mas clara tenemos el siguiente esquema:
Piñón
CojineteTuercaMovible
Rosca Acme
32cm
16cm
5,5cm 5,25cm
5,18
cm7cm
2,5c
m
Manivela
Z
Y
X
FIGURA 3.15 ESQUEMA DE SISTEMA DE AJUSTE
Basados en este esquema se procedió a realizar el diseño de cada uno de los
componentes que en él intervienen (Cálculo 1), determinando así la geometría
necesaria para cumplir con los requerimientos que se necesitan.
Con este diseño se busca la reducción del tiempo de parada al momento de
realizar un cambio en los envases a utilizar o sencillamente cuando se cambia el
producto a envasar.
3.2.7.- Equipos Complementarios requeridos
3.2.7.1.- Mesa Recolectora de envases.
La mesa recolectora tendrá como función principal la acumulación previa del
producto final, permitiendo al operario un tiempo prudente para colocar los envases
de manera adecuada en las cajas de almacenamiento. Si observamos la situación
CAPÍTULO III
56
anterior de la línea de producción Dexy (Figura 3.11), nos podemos dar cuenta que al
final de la línea la acumulación de los envases es de manera desordenada, lo que
implica que se golpeen entre ellos mismos, por lo que a la hora de irse acumulando en
las cajas recolectoras disponibles, se producen deformaciones en dichos envases que
pueden afectar su apariencia física.
La mesa propuesta constará de un metro y veinte centímetros (1,20m) de
diámetro, de manera de garantizar un área superficial suficiente que permita la
acumulación necesaria de una cantidad considerable de envases. Dicha superficie
debe ser de material liso, el cual permita el fácil deslizamiento de los envases para
lograr que los mismos se acumulen al final de la mesa. Para la ayuda de este
deslizamiento, la mesa recolectora debe poseer cierto ángulo de inclinación respecto a
la posición de la entrada de los envases y hacia donde se deben ser dirigidos para su
acumulación.
Se recomienda entonces para la superficie la utilización de madera en
combinación con fórmica, ya que la misma ofrece un coeficiente de roce mínimo. Sin
embargo, también se podría colocar una lámina de aluminio en la superficie superior
de la mesa que al igual posee un coeficiente de fricción bajo de manera de garantizar
nuestros requerimientos.
A fin de evitar que los envases se caigan, se coloca alrededor de la mesa unas
guías de material igual al de las barandas de la banda transportadora, permitiendo de
igual manera el movimiento libre de los envases que se encuentran en contacto con
dichas barandas en el proceso de acumulación.
La posición correcta al final de la banda transportadora será de tal forma que
la dicha banda sea prácticamente tangencial a la mesa recolectora, con la finalidad de
aprovechar la inercia que llevan los envases.
Para darnos una idea del diseño de la mesa podemos observar la siguiente
figura:
CAPÍTULO III
57
FIGURA 3.16 MESA RECOLECTORA
3.2.7.2.- Codificadora
Empresas Induvar S.A. además de ofrecer el servicio de envasado del
producto, también como valor agregado, ofrece codificar el producto según las
exigencias del cliente. Por esto se requiere la incorporación de una máquina
codificadora versátil y de fácil manejo, para realizar este servicio.
Poco tiempo antes de la realización del estudio de la línea de producción
Dexy, la empresa hizo la adquisición de una máquina codificadora marca Willet
modelo 3850plus series 2, la cual será la encargada de identificar a cada producto
procesado con un número, trabaja como una copiadora de motor de reacción de tinta
remota con un módem incorporado. (Anexo 17 y 18) La misma funciona a base de
líneas de campo magnético y es capaz de detectar mediante un censor el momento
justo del paso de los envases en la línea de producción Dexy (Estación de
Codificado). Se puede ajustar según el tamaño del envase y el código deseado por el
cliente.
CAPÍTULO III
58
3.2.7.3.- Tapadora
Para cumplir nuestro objetivo principal del aumento de productividad de la
línea de producción Dexy, se ve la necesidad de optimizar el proceso de tapado de los
envases, debido a que en este sector es donde se encuentra el mayor retraso del
proceso y donde se utilizan la mayor cantidad de operarios debido a que en la
actualidad el tapado es completamente manual.
Para ello se requiere la instalación de una máquina tapadora. Esta máquina
como su nombre lo indica, será la encargada del proceso de sellado o tapado de los
envases que provienen del proceso de llenado. (Anexo 19)
Consta de un motor eléctrico el cual tiene acoplado en su eje un reductor de
velocidad de relación 56:1, a su vez a la salida del reductor se encuentra una polea
que transmite él movimiento al eje principal, el cual a su vez esta acoplado la estrella
contenedora de los envases en la máquina. Por otra parte existe un segundo motor que
de igual manera posee una caja reductora de velocidades pero de forma mecánica, es
decir, una reducción de velocidad entre poleas por cambio de diámetro. Este cambio
de velocidad se va ver reflejado en un movimiento vertical del cilindro que realiza el
proceso de tapado de los envases. Este movimiento vertical es concedido a la acción
de un tornillo sin fin, permitiendo el movimiento aleatorio del eje.
Los dos movimientos serán sincronizados por este tornillo sin fin que estará
acoplado a una corona, la cual le indicara al eje principal donde se encuentra la
estrella el momento en que debe girar 1/12 de vuelta para que el cilindro baje, tape el
envase, suba y comienza el ciclo nuevamente.
CAPÍTULO IV
59
CAPÍTULO IV
4. ANÁLISIS ECONÓMICO
Como todo proceso de mejoramiento requiere la inversión de un capital para
realizar los cambios necesarios, además de adquirir los equipos que se requieren para
lograr nuestro objetivo principal. A continuación se presentan todos los costos tanto
de equipos, materiales y mano de obra.
Los costos los dividiremos según los cambios propuestos en el capítulo
anterior:
4.1. Costos de Inversión de la Optimización de la Línea de Producción
4.1.1. Costo de Mantenimiento Correctivo de los Equipos
Para la nueva distribución de la Línea Dexy, se realizaron mantenimientos
correctivos en general a todas las máquinas involucradas en el proceso, incluyendo
los equipos complementarios, por lo tanto los costos que se presentan a continuación
fueron los necesarios para la puesta en operatividad de los equipos e instalados.
FIGURA 4.1 COSTOS DEL MANTENIMIENTO CORRECTIVO
N° Descripción Cant. Costo Unitario (Bs.) Total (Bs.)Materiales y Equipos
1 Pintura Blanca Sierra 2 32.700,00 65.400,002 Fondo Gris 1 18.000,00 18.000,003 Aceite para Transmisión 1 5.800,00 5.800,004 Thinner 1 12.000,00 12.000,00
5Sellos Mecánicos Modelo 47177,eje 17 mm 2 8.500,00 17.000,00
6 Rodamientos axiales 51204 SKF 2 39.500,00 79.000,00Subtotal 197.200,00
IVA 29.580,00TOTAL 1 226.780,00
Mano de Obra (Horas Laborales)7 Electricista 27 18.000,00 486.000,008 Pintor 27 18.000,00 486.000,009 Mecánico 27 18.000,00 486.000,00
TOTAL 2 1.458.000,00
TOTAL (1+2) 1.684.780,00
CAPÍTULO IV
60
4.1.2.- Costo del Sistema de Suministro de los envases
Se incluye en estos costos la fabricación del Silo Contenedor, Ducto y Cajón
Contenedor.
FIGURA 4.2 COSTOS DEL SISTEMA DE SUMINISTRO DE ENVASES
N° Descripción Cant. Costo Unitario (Bs.) Total (Bs.)Materiales y Equipos
1 Madera Compuesto Virola (1,20m x 2,40 m ) 6 70.000,00 420.000,002 Formica Blanca (1,22 m x 2,40 m ) 6 27.000,00 162.000,003 Tiradores 4 17.000,00 68.000,004 Thinner 2 34.000,00 68.000,005 Perfil tipo L (2 m) 4 15.000,00 60.000,00
0Subtotal 778.000,00
IVA 116.700,00TOTAL 1 894.700,00
Mano de Obra (Horas Laborales)6 Carpintero 10 18.000,00 180.000,00
TOTAL 2 180.000,00
TOTAL (1+2) 1.074.700,00
CAPÍTULO IV
61
4.1.3.- Costos del Panel de Control Integrado
Para las necesidades de control y protección de los equipos eléctricos que
poseen las máquinas o la línea de producción en general se requiere la compra de los
siguientes componentes los cuales sus precios fueron ubicados en distintos
proveedores y los precios tienen validez de 15 días, por lo tanto al momento de la
compra puede existir discrepancia en el precio de compra:
FIGURA 4.3 COSTOS DEL PANEL DE CONTROL
N° Descripción Cant. Costo Unitario (Bs.) Total (Bs.)Materiales y Equipos
1 Breaker (70amp) 1 77.476,72 77.476,722 Contactores (LC1-D0901) 4 31.228,45 124.913,793 Pulsadores Dobles (XB4-BW84-5). 4 59.482,76 237.931,034 Coctelera (XVR-012). 1 53.840,52 53.840,525 Switch de Seguridad con llave (XB7-EG21) 1 34.956,90 34.956,906 Pulsador Tipo Hongo (ZB5-AC4) 1 27.923,28 27.923,28
Subtotal 557.042,24IVA 83.556,34
TOTAL 1 640.598,58Mano de Obra (Horas Laborales)
7 Electricista 5 18.000,00 90.000,00
TOTAL 2 90.000,00TOTAL (1+2) 730.598,58
CAPÍTULO IV
62
4.1.4- Costos de Mecanización de la Banda Transportadora.
El sistema esta compuesto por cuatros ejes iguales y uno guía el cual se
diferencia por la existencia de la manivela la cual permite que el operario introduzca
el torque necesario para mover el sistema y así ajustar las barandas de la banda
transportadora a la posición requerida según las dimensiones del envase. Para la
construcción de este mecanismo se escogió el material acero 4140, debido a sus
propiedades de resistencia a la corrosión, fácil mecanización y resistencia a la torsión.
La mecanización tendrá como costos de fabricación lo siguiente:
FIGURA 4.4 COSTOS DE MECANIZACIÓN DE LA BANDA TRANSPORTADORA
N° Descripción Cant. Costo Unitario (Bs.) Total (Bs.)Materiales y Equipos
1 Tocho Acero 4140 (D=28mm y L= 1m) 2 40.000,00 80.000,002 Rolineras 6005 NTN 25 mm 10 12.863,00 128.630,003 Cadena #35 sencilla (rollo 3,05m) 2 21.496,00 42.992,00
Subtotal 251.622,00IVA 37.743,30
TOTAL 1 289.365,30Mano de Obra (Horas Laborales)
4 Tornero (Costo por eje) 5 95.000,00 475.000,00
TOTAL 2 475.000,00TOTAL (1+2) 764.365,30
CAPÍTULO IV
63
4.1.5.- Costos de los Equipos Complementarios
Para el aumento de la productividad, como se indico anteriormente, se ve la
necesidad de la integración de la máquina tapadora, codificadora y una mesa
recolectora. Para el caso de la codificadora y la mesa recolectora se debe realizar una
inversión mayor debido a que son equipos nuevos, mientras que la máquina tapadora
ya la tenían en su inventario, por lo tanto se considero una depreciación de 15 años de
la máquina, la cual posee ya 10 años de uso. Por lo tanto, la inversión para los
equipos complementarios será la siguiente:
FIGURA 4.5 COSTOS DE EQUIPOS COMPLEMENTARIOS
N° Descripción Cant. Costo Unitario (Bs.) Total (Bs.)Materiales y Equipos
1 Codificadora 1 13.440.000,00 13.440.000,002 Mesa Recolectora 1 4.800.000,00 4.800.000,003 Tapadora 1 6.400.000,00 6.400.000,00
Subtotal 24.640.000,00IVA 3.696.000,00
TOTAL 28.336.000,00
CAPÍTULO IV
64
4.1.6. Resumen de los Costos de Inversión
Después de estudiar los costos según los diseños propuestos tenemos en total
un costo de proyecto el siguiente:
FIGURA 4.6 RESUMEN DE LOS COSTOS
N° Descripción Cant. Costo Unitario (Bs.) Total (Bs.)Propuestas
1 Distribución de la Línea Dexy 1 1.684.780,00 1.684.780,002 Suministro de los envases 1 1.074.700,00 1.074.700,003 Panel de Control Integrado 1 730.598,58 730.598,58
4Mecanización de la bandatransportadora 1 764.365,30 764.365,30
5 Equipos Complementarios 1 28.336.000,00 28.336.000,00
Subtotal 32.590.443,88IVA
TOTAL 32.590.443,88
CAPÍTULO V
65
CAPÍTULO V
5.- Análisis de la Productividad de la Línea Dexy
5.1.- Cálculo de las Unidades Adicionales Producidas
SITUACIÓN Unidades/diarias
Anterior 8.000 1
Actual 24.000 2
Ec. 5.1
Por lo tanto, el incremento de la productividad en la línea Dexy puede
expresarse como un aumento del 200% de la producción anterior existente.
5.2.- Cálculo del ingreso adicional por unidades producidas mensualmente
Según el Departamento de Producción de la empresa el costo para producir
una unidad es de 304,76 Bs, mientras que el precio de venta por unidad es 347 Bs.,
por lo tanto el ingreso por unidades adicionales producidas representa la utilidad
bruta diaria que percibe la empresa por el incremento de productividad de la Línea
Dexy.
mesBsmensualesdíasundBsdiariasundutaUtilidadBr
mensualesdíasoducciónCostoCostoVentaUnidadesutaUtilidadBr
anterior
anterior
/400.758.6/20/24,42/000.8
/20)Pr(
=××=
×−×=
Ec. 5.2 1 Se refiere a las unidades netas producidas. 2 Se refiere a las unidades netas producidas.
diariasunidadesdicionalesUnidadesaA
AnteriorActualicionalesUnidadesAd
/000.16
800024000
=
−=−=
CAPÍTULO V
66
mensualesBsutaUtilidadBr
díasundBsundBsundutaUtilidadBr
mensualesdíasoducciónCostoCostoVentaicionalesUnidadesAdutaUtilidadBr
sadicionale
sadicionale
actuales
/800.516.13
20)/76,304/347(000.16
/20)Pr(
=
×−×=
×−×=
Ec. 5.3
Comparando ambas utilidades brutas se observa claramente un incremento del
100%.
5.3.- Cálculo de reducción de costos de mano de obra por unidad producida
La situación inicial de la línea ameritaba la necesidad de la intervención de
ocho operarios lo significaba un costo elevado de mano de obra. Si tomamos en
cuenta el sueldo de cada operario por día, sobre la base del sueldo mínimo tomando
en cuenta todos los beneficios aplicados por ley tenemos lo siguiente:
DiarioBsdias
operariosBsdíaBsCosto inicial /000.23820
87,1000.350)/.( =××
=
Ec. 5.4
En caso contrario para la situación actual se requieren de 4 operarios para el
proceso de producción, por lo tanto tenemos el siguiente costo:
DiarioBsdias
operariosBsdíaBsCosto actual /000.11920
47,1000.350)/.( =××
=
Ec. 5.5
Si estos costos los relacionamos con las unidades producidas por turno
obtendremos el costo de mano de obra por unidad para ambas situaciones, obteniendo
el siguiente resultado:
CAPÍTULO V
67
undBsdiaunddiaBs
UnidadesCostoSituación Inicial
Anterior /75,29/000.8/000.238
===
Ec 5.6
undBsdiaunddiaBs
UnidadesCostoSituación Actual
Actual /96,4/000.24/000.119
===
Ec. 5.6
Esto refleja una reducción en los costos de mano de obra directa por unidad
producida del 83,3%, a causa de la reducción a 4 operarios y el aumento de
productividad.
CAPÍTULO VI
68
CAPÍTULO VI
6. Plan de Mantenimiento
Se propone desarrollar un plan de mantenimiento preventivo con el cual se
pueda obtener beneficios en cuanto a la reducción de las paradas en máquinas y en la
obtención de mayor volumen de productos de buena calidad, pues se reducen las
fallas en máquina que originan defectos, y los parámetros de las mismas generan
mayor estabilidad.
Pasos a seguir:
Generar el sistema de mantenimiento preventivo.
1. Realizar un estudio visual de las partes de cada máquina involucrada en el
proceso de producción de la línea.
2. Definir las tareas de mantenimiento para cada máquina (Ver cuadro anexo).
3. Definir la frecuencia con que se debe realizar cada tarea o actividad, utilizando
para ello un cronograma de tareas.
4. En función del cronograma de actividades planificar la cantidad de repuestos y
consumibles que se deben tener en almacén, de manera de realizar
satisfactoriamente las actividades.
5. Elaborar órdenes de mantenimiento.
6.1. Frecuencia del mantenimiento (Anexo 21)
CONCLUSIONES
69
CONCLUSIONES
1. El estudio integral del trabajo en la línea de producción DEXY, permitió
introducir las siguientes mejoras:
El sistema de suministro de envases permite una alimentación constante de la
línea de producción.
El mecanismo de ajuste de la banda transportadora reduce los tiempos de
manipulación de los distintos tipos de envases.
Incorporación de nuevos equipos de tapado y codificación de envases.
Estrella posicionadora de envases en la máquina tapadora reduce el
atascamiento de los mismos y por ende el número de productos defectuosos.
Panel de control integrado que facilita el manejo de la línea de producción.
2. Las mejoras mencionadas redundan favorablemente en los resultados técnicos
y económicos de la producción en la línea DEXY, tales como:
Se reduce el personal directo necesario para el manejo de la línea DEXY,
pasando de los anteriores 8 operarios a los actuales 4 operarios.
La capacidad de producción se incrementa de 8.000 unidades/diarias a 24.000
unidades/diarias, triplicando dicha producción.
Los costos unitarios directos en la línea DEXY disminuyen de 29,75 Bs/un a
4,96 Bs/un; representando una disminución del 83% en dichos costos.
3. Finalmente, el sistema de mantenimiento establecido también favorece la
reducción en las paradas de la línea de producción.
RECOMENDACIONES
70
RECOMENDACIONES
1. Se recomienda capacitar al personal mediante cursos de entrenamiento y
planes motivacionales para crear una conciencia de trabajo en un ambiente de
eficiencia y productividad.
2. Se recomienda utilizar el personal sobrante de la línea DEXY en otras áreas
de la planta.
3. Se recomiendo mantener un sistema de control de los parámetros de
producción.
4. Dado los resultados obtenidos en la línea DEXY, se recomienda hacer este
estudio en las otras líneas de producción.
5. Se recomienda la extensión del plan de mantenimiento preventivo a todo el
aparato productivo de la planta.
6. Se sugiere la solicitud de la certificación de las Normas ISO 9001, con lo cual
se mejoraría la imagen de la empresa.
BIBLIOGRAFÍA
71
BIBLIOGRAFÍA
Baldín, Asturio y Roversi, Antonio. “Manual de Mantenimiento de Instalaciones
Industriales”. Editorial Gustavo Gili S.A. Barcelona, España 1982.
“Manual de ingeniería de la Producción Industrial”. Editorial Reverté. Barcelona,
España 1960.
Mott, Robert L. “Diseño de Elementos de Máquinas”. Editorial Prentice Hall.
Segunda Edición. México, 1995.
Norton, Robert L. “Diseño de máquinas” Editorial Prentice Hall. México, 1999.
Shigley, Joseph Edward. “Diseño en Ingeniería Mecánica”. Editorial Mc Graw
Hill. Quinta Edición. México, 2001.
Vaughm, Richard. “Introducción a la Ingeniería Industrial” Editorial Reverté,
S.A. Barcelona, España 1978.
Páginas Web visitadas:
www.monografías.com
ANEXOS
72
ANEXOS
Cálculos de la Mecanización de la Banda Transportadora
Para los cálculos del diseño de la mecanización de las barandas guías de la
banda transportadora, los dividiremos en dos secciones, una el cálculo de la parte
roscada del eje y otra en el estudio del eje con todos sus componentes en donde
aplicaremos la teoría de carga estática de un eje, en donde se estudio la flexión y
torsión del eje.
Para la parte roscada, realizaremos un corte del eje, en la cual
tomaremos en cuenta los elementos involucrados como se muestra en la figura:
F
b
Tuercamovible. Tuerca Fija.
Arandela
Como podemos observar, en la figura siguiente, la fuerza de resistencia que
ejerce la baranda es dividida en dos fracciones iguales las cuales estarían aplicadas
directamente sobre la tuerca con su correspondiente torque. El estudio estará
concentrado en el punto centro de la superficie de contacto entre la rosca del torillo y
la rosca de la tuerca tal como se muestra a continuación:
ANEXOS
73
F/2
F/2
T
Sí tomamos en cuenta la superficie de contacto entre la tuerca y el tornillo
tiene la siguiente distribución de fuerzas:
F
µN
FN
T X
Y
πdm
L Realizando sumatoria de fuerzas en lo ejes X e Y
0cos0
0cos0
=+−
=
=−+
=
∑
∑
PNNsenF
FNsenNF
Y
X
λµλ
λµλ
Como observamos en el gráfico tenemos que el ángulo λ se puede relacionar
como:
ANEXOS
74
mdLtg
πλ =
Ahora despejando la fuerza Normal (N) de la sumatoria de fuerza en el eje X
tenemos:
( )λµλ senFN+
=cos
Despejando La fuerza P de la sumatoria de fuerzas en Y tenemos:
λλµ NsenNP −= cos
Ahora sustituyendo N en la expresión anterior nos queda:
( )( )λµ
λµtgtgFP
++
=1
Para este caso tomaremos como coeficiente de roce el valor de 15,0=µ con
los datos obtenidos de la tabla N° (Ver Tabla 8-2 Shigley 370) tenemos:
inp
ind
5/1
1
=
=
Área de esfuerzo de Tensión (At) = 0,606 in2 = 3,91x10-4 m2
Área diámetro menor (Ar) = 0,551 in2 = 3,55x10-4 m2
2α = 60°
t = 0,250p (ancho del diente)
ANEXOS
75
Al sustituir en la expresión obtenemos
( )( ) xF
xtgtgFP 217,0
415,01415,0
=°+°+
=
La fuerza que ejerce la baranda como resistencia a su movimiento es debido a
la acción del roce entre esta y la pieza que restringe el movimientos vertical de la
baranda y únicamente permite el movimiento horizontal. Esta fuerza de roce la
estimaremos en el caso más desfavorable es cuando todo el peso de la baranda está
afectado por el coeficiente de roce, por lo tanto la fuerza F será:
BarandaWF ×= µ
Con respecto al coeficiente de roce entre dos metales idénticos, lubricados se
encuentra entre los valores de 0,1 y 0,15, que para nuestro caso más desfavorable será
el valor de 0,15 como valor máximo.
Ahora continuaremos en el cálculo del peso de la baranda tomando la forma
geométrica de la baranda se asumirá cilíndrica de sección circular de diámetro 1cm
por lo tanto el volumen total será:
322
3454394
)1.(4. cmcmxcmxLdV ===
ππ
Con la densidad del material de la baranda, el cual es aluminio obtendremos el
peso de la baranda en grs. y esto lo llevaremos a Nw para luego multiplicarlo con el
coeficiente de fricción y obtener la fuerza F:
ANEXOS
76
NNF
Nsmxgr
KgxcmgrxcmxgVxmxgWBaranda
37,114,915,0
14,9/81,91000
1/7,2345 233
=×=
==== ρ
Ahora sustituimos el valor de F y obtenemos P
lbfxNNxP 21074,63,037,1217,0 −===
Ahora se procede al cálculo del par torsión:
( )( )
( )( ) lbfin
xxxxpulbfx
LdLdPd
Tp
pp .189,05/115,0115,05/111416,315,0
2lg11074,6
....
2
2
=−
+×=
−
+=
−
µµπµ
Para el sistema internacional tenemos que T = 2,13x10-2 N*m
El torque obtenido será el torque mínimo que necesitara el operario para
mover un lado de la baranda, recordando que además deberá mover todos lo ejes a lo
largo de la banda transportadora.
Ahora procederemos a determinar si nuestro diseño de la rosca tipo ACME
resiste este torque, para ello estudiaremos los esfuerzos a los cuales está sometida el
área de esfuerzo de tensión, la cual es el área de contacto de la rosca, luego se
calculara el esfuerzo sometido el eje (área de menor diámetro) y por ultimo el
esfuerzo al cual esta sometido la superficie del diente. Para nuestro diseño tomaremos
el material acero normalizado 4140 con un esfuerzo de fluencia de 655 Mpa.
Área de esfuerzo de tensión (Compresión):
Área de esfuerzo de
Tensión en el eje.
ANEXOS
77
Pamx
NAF
Compresión 4,35061091,337,1
241
=== −σ
Él término σCompresión debe ser menor al producto del esfuerzo de fluencia del
material entre el factor de seguridad de diseño el cual asumiremos n=5, por lo cual
tenemos:
MPaPaMPaPanSyPa 1314,3506
56554,35064,3506 ⟨⇒⟨⇒⟨
Lo que indica que el diseño resiste el esfuerzo en esta área. Ahora
procederemos al calculo de la superficie del diente.
Pamxm
Ntd
NAF
extddiente 6,3379
1008,50254,0(37,1
)(37,1
3 =××
=== −ππτ
MPaPaMPaPan
SyPa 5,656,337910
6556,33792
6,3379 ⟨⇒⟨⇒⟨
Por lo tanto, el material también resiste este esfuerzo en la superficie del
diente. Y por ultimo se procederá al calculo del esfuerzo al cual estará concentrado en
el eje. Para este caso debemos tomar en cuenta el esfuerzo causado por la fuerza F y
por el momento que esta fuerza ejerce debido a la distancia a la cual esta aplica
respecto el eje.
totalejeeje I
McAF
+=σ
Por lo tanto debemos calcular el momento de inercia en el punto medio del eje
de la tuerca movible, adicionalmente a la posición del centroide (c). Para facilitar el
estudio nos basaremos en el siguiente boceto:
ANEXOS
78
Procedemos a calcular el momento de inercia para la figura respecto al eje X
4824
3
483
2
4633
1
1092,164
)025,0(64
1057,312
)035,0(01,0
1043,112
)07,0(05,012
mxDI
mxI
mxbhI
−
−
−
=×
==
=×
=
=×
==
ππ
Trasladando I1 e I2 al eje X y restando la inercia del agujero tenemos como
Itotal la siguiente expresión:
ANEXOS
79
4667886
462222
472211
2211321
1047,31048,11047,51092,11057,31043,1
1048,1)065,0()035,001,0(
1047,5)0125,0()07,005,0(
mxxxxxxI
mxdA
mxdA
dAdAIIII
total
total
−−−−−−
−
−
=++−+=
=××=
=××=
++−+=
Ahora procederemos a calcular la distancia en el eje Y del centroide respecto
al centro del eje.
cmmxx
xxxAAA
YAYAYAY 61,21061,2
1031,21013,610275,210375,4 2
3
655
321
332211 ==−+
=−+−+
= −−
−−−−
Por lo tanto el esfuerzo en el eje será:
Pamx
mxmNmx
Neje 76,4657
1047,31061,20775,037,1
1055,337,1
46
2
24 =××
+= −
−
−σ
MPaPaMPaPanSyPa 13176,4657
565576,465776,4657 ⟨⇒⟨⇒⟨
Por lo tanto, queda demostrado que el diseño de la rosca ACME es lo
suficientemente resistente según a los esfuerzos que estará sometida.
A continuación estudiaremos la carga estática del eje según flexión y Torsión.
Por lo tanto debemos tomar en cuenta las fuerzas cortantes y momentos que se
encuentran involucrados en el sistema que se presenta a continuación:
ANEXOS
80
Piñón
CojineteTuercaMovible
Rosca Acme
32cm
16cm
5,5cm 5,25cm
5,18
cm7cm
2,5c
m
Manivela
Z
Y
X
Como lo indicamos estudiaremos las cargas estáticas a la cual estará sometido
el eje. Asumimos el diámetro externo de la rosca cuadrada el cual seleccionamos
anteriormente de valor 1 in. Asumiendo el eje sin cambio de secciones de manera de
evitar concentraciones de esfuerzos en las muescas, debido a la geometría del
sistema y facilitando el mecanizado de la pieza.
Para el estudio nos concentraremos en los puntos críticos como lo son los
elementos que componen el sistema. Por lo tanto lo estudiaremos de derecha a
izquierda obteniendo el siguiente estudio
1.- Manivela:
El torque aplicado en la manivela debe vencer al torque para mover las dos
tuercas movibles que están en el eje además de transmitir el torque a los otros ejes,
por lo tanto el torque aplicado en la manivela será:
mNmNxTejesT BarandaManivela .213,0.1013,22525 2 =××=××= −
Si tomamos en cuenta el radio de la manivela como 2,5 cm., la fuerza que
debe ejercer el operario para aplicar el torque necesario tenemos que la fuerza tendrá
el valor de:
ANEXOS
81
NmmNFManivela 52,8
025,0.213,0
==
Por lo tanto este valor de fuerza será constante en cualquier posición de la
palanca respecto al eje, sin embargo los puntos críticos que debemos considerar son
los siguientes:
Y
ZX
Caso 1
Caso 3 Caso 4
Caso 2
FManivela
FManivela
FManivela
FManivela
Adicionalmente debemos calcular el peso de la manivela el cual la
asumiremos como un cilindro macizo de diámetro 5cm y profundidad de 1cm por lo
cual tenemos que el peso de la manivela será:
NW
smmKgmxgVW
mxcmcmcmcmLdd
V
manivela
saceromanivelamanivela
iemanivela
13,1
/81,9/5,78441047,1
1047,172,1414
))5,2()5((4
).(
335
3532222
=
⇒××=××=
==×−×
=×−
=
−
−
ρ
ππ
ANEXOS
82
2.- Tuerca Movible:
Para el estudio de la tuerca, esta ejercerá sobre el eje una fuerza vertical en el
sentido contrario al eje “y”, el valor de esta fuerza será él calculo del peso de la
tuerca. Para ello utilizaremos la densidad del acero el cual es 7844,5 Kg./m3 y
calcularemos el volumen de la siguiente figura:
5cm
7cm
R 1,25 cm
1cm
3,5c
m
F
El volumen será:
35656
3622
2
353
36322
1
21
10285,3109,4105,31075,2
109,414
)5,2(4.
105,335157
1075,275,25,34
)1(4.
mxxxxV
mxcmcmLdV
mxcmcmcmcmLhbV
mxcmcmcmLdV
VVVV
T
cilindro
Bloque
cilindro
cilindroBloquecilindroT
−−−−
−
−
−
=−+=
=××
=×=
==××=××=
==××
=×=
−+=
ππ
ππ
ANEXOS
83
Ahora el peso de la tuerca junto a la varilla será:
NsmxmKgxmxgxVW TTuerca 41,2/81,9/5,748810285,3 23352,1 ==×= −ρ
Como el sistema posee simetría, la tuerca se considera exactamente igual para
el lado izquierdo. Además del peso, esta tuerca posee una fuerza aplicada en el
extremo da le varilla vertical, la cual ejerce un momento en el centro del eje de
magnitud el cual debe tomarse en cuenta para el estudio del eje.
mNcm
mcmNbFM T .11,0100
125,837,12,1 =××=×=
3.- Piñón:
Para él engrane debemos tomar en cuenta dos importantes condiciones, uno el
peso del piñón y por otro lado el torque que ejerce las fuerzas aplicada en cada
extremo debido a la transmisión por cadena teniendo el siguiente boceto:
WEngrane
ANEXOS
84
Como referencia se tomará el manual de la marca Browning para ruedas
dentadas N° 35 (Anexo N° 20), en el cual seleccionaremos un diámetro de paso de la
rueda dentada de 2,041 in, que para nuestro sistema internacional será un aproximado
de 5 cm. de diámetro. Para esta geometría se calculara la fuerza total que estará
ejercida en el centro del eje, y tendrá relación con el Torque que debe transmitir el
cual será 8 veces mayor que el torque necesario para mover cada tuerca calculado
anteriormente, esta fuerza tendrá un sentido contrario al eje “x” tomando en cuenta el
sistema de referencia establecido y el valor de esta fuerza será:
Nm
mNxd
TF
p
EngraneEngrane 82,6
025,0.1013,28
2/
2
=×
==−
Adicional a esta fuerza para el eje “y” tomaremos en cuenta el peso del
engrane el cual lo proporciona en la tabla N°1 del manual Browning (Anexo 20) para
la rueda dentada seleccionada el cual es 0,16 lbf. o por igual:
NWengrane 71,0=
4.- Eje:
Para el eje debemos es calcular el peso del eje el cual estará reflejado en el
plano “ZY”, este peso se calculara de forma similar como hemos calculados el peso
de los elementos anteriores, calculando primeramente el volumen de la pieza y luego
se multiplica por la densidad del acero y la gravedad de manera de obtener el valor de
esta fuerza. Por lo tanto tenemos las siguientes relaciones:
ANEXOS
85
NsmmKgmxgVW
mxcmcmcmLdV
aceroejeeje
eje
53,11/81,9/5,74881057,1
1057,1157324
)5,2(4.
2334
34322
=××=××=
==××
=×=
−
−
ρ
ππ
Después de estudiar cada elemento que compone el sistema procedemos al
calculo de las reacciones que perciben los rodamientos, para ello dividiremos el
estudio en dos planos, uno el “ZY” y el otro “ZX”, de manera de calcular la fuerza
cortante máxima que puede existir en el sistema y el momento máximo. En cada
plano se observaran las fuerzas aplicadas en cada una de sus direcciones así como los
momentos existentes en el eje. El procedimiento es igual para cada plano en el cual se
realizara el gráfico de la fuerza cortante a lo largo del eje, el cual sirve como
referencia para construir el gráfico del Momento flector a lo largo también del eje.
Adicional a esto debemos tomar los cuatros casos de la posición de la palanca de la
manivela.
A continuación veremos las fuerzas aplicadas en el plano “ZY” y “ZX” con la
distancia entre los puntos. También observaremos como se obtuvieron los respectivos
cálculos para la construcción de los gráficos. El procedimiento principalmente
constituye él calculo de las reacciones en los rodamientos y luego la obtención de los
diagramas correspondientes para observar los valores de Fuerza Cortante máximo y
Momento Flector máximo, los cuales determinaran el valor del factor de seguridad
para el diseño del eje.
Si tomamos de manera resumida los datos de las fuerzas de los elementos que
componen el sistema tenemos los siguientes datos:
Fuerza o Momento ValorWmanivela 1,13 N
Fmanivela 8,52 NWtuerca1,2 2,41 NWengrane 0,71 N
Weje 11,53 N
Fengrane 6,8 N
Mt1,2 0,11 N.m
ANEXOS
86
Con estos datos, el procedimiento para calcular las reacciones en los cojinetes
será el mismo para cada caso a estudiar, realizaremos sumatoria de momento en el
punto de la reacción R1 (lado derecho), de manera de calcular el valor de la reacción
R2, y luego calcular por sumatoria de fuerzas en el eje Y esta reacción R1.
NR
xxxxxxR
xWxFxWxWxWxWR
M
y
y
ManivelamanivelatuercatuercaejeEngraney
68,011
5,1013,15,1052,825,541,225,1641,25,553,115,571,0
115,105,1025,525,165,55,5
0
2
2
122
1
−=
⇒−−−++
=
⇒−−−++
=
=∑
Caso1:
Ahora realizando la sumatoria de fuerzas en el eje Y tenemos:
NR Y 39,2768,041,213,152,841,253,1171,01 =++++++=
Con los valores de las reacciones, se determinan las ecuaciones de las rectas
por secciones para realizar el diagrama de Momento Flector y construir también el
diagrama de fuerza cortante.
75,1841,3
41,3
77,1241,2
76,2909,3
08,11433,15
77,5006,12
65,9
)(
)(
)(
)(
)(
)(
)(
+−=
=
−=
−=
−=
−−=
−=
ZM
ZMPlanoXZ
ZM
ZM
ZM
ZM
ZMPlanoYZ
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
ANEXOS
87
FManivela
Wmanivela
Wtuerca1
R1Y
Wtuerca2
R2Y
Z
Y
Wengrane
Weje
MT1MT2
(-)
(-)
(+)
-9,65
15,33
-50,66
2,413,09
-12,06
Z
Z
V
M
-12,75
-29,76
-114,08
-50,77
-0,11
(-)
ANEXOS
88
R1X
R2X
Z
X
FEngrane
(-)
(+)
3,41
-3,41
Z
Z
V(z)
M(z) 18,75
(+)
Caso2:
NR
xxxxxxR
xWxFxWxWxWxWR
M
y
y
ManivelamanivelatuercatuercaejeEngraney
58,15
115,1013,15,1052,825,541,225,1641,25,553,115,571,0
115,105,1025,525,165,55,5
0
2
2
122
1
=
⇒−+−++
=
⇒−+−++
=
=∑
ANEXOS
89
Ahora realizando la sumatoria de fuerzas en el eje Y tenemos:
NR Y 91,558,1541,213,152,841,253,1171,01 −=−++−++=
Con los valores de las reacciones, se determinan las ecuaciones de las rectas
por secciones para realizar el diagrama de Momento Flector y construir también el
diagrama de fuerza cortante.
75,1841,341,3
76,1241,2
71,5917,13
82,6493,0
68,3898,4
39,7
)(
)(
)(
)(
)(
)(
)(
+−=
=
−=
−−=
+−=
+=
=
ZMZM
PlanoXZ
ZM
ZM
ZM
ZM
ZMPlanoYZ
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
ANEXOS
90
FManivela
Wmanivela
Wtuerca1
R1Y
Wtuerca2
R2Y
Z
Y
Wengrane
Weje
MT1MT2
(-)
(+)
7,39
-0,93
38,79
2,41
-13,17
4,98
Z
Z
V
M
-12,75
59,71
64,32
38,68
-0,11
(+)
(+)
(-)
ANEXOS
91
R1X
R2X
Z
X
FEngrane
(-)
(+)
3,41
-3,41
Z
Z
V(z)
M(z) 18,75
(+)
Caso3: Para este caso debemos calcular las reacciones para ambos planos
NR
xxxxxR
xWxWxWxWxWR
M
y
y
ManivelatuercatuercaejeEngraney
45,7
115,1013,125,541,225,1641,25,553,115,571,0
115,1025,525,165,55,5
0
2
2
122
1
=
⇒−−++
=
⇒−−++
=
=∑
ANEXOS
92
Ahora realizando la sumatoria de fuerzas en el eje Y tenemos:
NR Y 74,1045,741,213,141,253,1171,01 =−++++=
NR
xxR
xFxFR
M
y
y
EngraneManivelaX
72,4
115,582,65,1052,8
115,55,10
0
2
2
2
1
−=
⇒+−
=
⇒+−
=
=∑
NR X 06,2072,482,652,81 =++=
Con los valores de las reacciones, se determinan las ecuaciones de las rectas
por secciones para realizar el diagrama de Momento Flector y construir también el
diagrama de fuerza cortante.
99,2572,446,8954,11
52,8
97,1404,562,242,7
04,654,3
13,1
)(
)(
)(
)(
)(
)(
)(
−=
−=
−=
+−=
−=
−−=
−=
ZMZM
ZMPlanoXZ
ZMZM
ZM
ZMPlanoYZ
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
ANEXOS
93
Wmanivela
Wtuerca1
R1Y
Wtuerca2
R2Y
Z
Y
Wengrane
Weje
MT1MT2
(-)(-)-1,13
7,2
-5,93
2,41
-5,04
-3,54
Z
Z
V
M
-12,75
14,97
-24,62
-6,04
-0,11
(+)
(+)
(-)
(+)
ANEXOS
94
R1X
R2X
Z
X
FEngrane
(+)
11,54
4,72
Z
Z
V(z)
M(z)
-89,46
(+)
FManivela
-8,52
(-)
-25,99
Caso4: Para este caso debemos calcular las reacciones para ambos planos.
NR
xxxxxR
xWxWxWxWxWR
M
y
y
ManivelatuercatuercaejeEngraney
45,7
115,1013,125,541,225,1641,25,553,115,571,0
115,1025,525,165,55,5
0
2
2
122
1
=
⇒−−++
=
⇒−−++
=
=∑
ANEXOS
95
Ahora realizando la sumatoria de fuerzas en el eje Y tenemos:
NR Y 74,1045,741,213,141,253,1171,01 =−++++=
NR
xxR
xFxFR
M
X
X
EngraneManivelaX
54,11
115,582,65,1052,8
115,55,10
0
2
2
2
1
=
⇒+
=
⇒+
=
=∑
NR X 24,1354,1182,652,81 −=−+−=
Con los valores de las reacciones, se determinan las ecuaciones de las rectas
por secciones para realizar el diagrama de Momento Flector y construir también el
diagrama de fuerza cortante.
5,6354,1146,8972,4
52,8
97,1404,5
62,242,7
04,654,3
13,1
)(
)(
)(
)(
)(
)(
)(
+−=
+−=
=
+−=
−=
−−=
−=
ZMZM
ZMPlanoXZ
ZM
ZM
ZM
ZMPlanoYZ
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
ANEXOS
96
Wmanivela
Wtuerca1
R1Y
Wtuerca2
R2Y
Z
Y
Wengrane
Weje
MT1MT2
(-)(-)-1,13
7,2
-5,93
2,41
-5,04
-3,54
Z
Z
V
M
-12,75
14,97
-24,62
-6,04
-0,11
(+)
(+)
(-)
(+)
ANEXOS
97
R1X
R2X
Z
X
FEngrane
(-)
-4,72
-11,54
Z
Z
V(z)
M(z)89,46
(+)
FManivela
8,52
(+)
63,5
Ahora tomamos los valores máximos de la fuerza cortante y momento flector
para todos los casos y calculamos el factor de seguridad de diseño de nuestro
prototipo de manera de determinar que cumple con los requisitos de esfuerzos
presente en el sistema, por lo tanto utilizaremos la ecuación para el calculo del factor
de seguridad de la carga estática en un eje
2/1223 )(321 TMSdn y
+=π
ANEXOS
98
Los valores máximos serán:
Mmax = 114,08 N.m ; Tmax = 0,213 N.m
Por lo tanto tenemos
( ) ( )[ ]
23,9
108,01
213,008,11410655)0254,0(
321 2/12263
=
=
+=
n
n
Paxxmn π
De este valor podemos concluir que nuestro diseño es satisfactorio para
cumplir las funciones requeridas por el sistema.
ANEXOS
99
ANEXOS
ANEXO 1.- ÁREA DE FABRICACIÓN
ANEXO 2.- ÁREA DE LLENADO 1
ANEXOS
100
ANEXO 3.- ÁREA DE ALMACENAMIENTO
ANEXO 4.- ÁREA DE EMPAQUETAMIENTO
ANEXOS
101
ANEXO 5.- ETIQUETA 1
ANEXO 6.- ETIQUETA 2
ANEXO 7.- ETIQUETA 3
ANEXOS
102
ANEXO 8.- ESTRELLA ALIMENTADORA
ANEXOS
103
ANEXO 9.- PULSADORES
ANEXO 10.- PULSADOR TIPO HONGO
ANEXOS
104
ANEXO 11.- COCTELERA
ANEXOS
105
AC
Parada deEmergencia Parada Arranque
M1
M4
M2M1
M2
M2
M2
M1
M1
M3
M4
Llenadora
Tapadora (Estrella)
CintaTransportadora
M2
M3
M3Tapadora (eje)
M3
ANEXO 12.- DIAGRAMA DE CONTROL
ANEXOS
106
Llenadora:
MOTOR ELÉCTRICO Marca: :STEPHAN –WERKE HAMELNModelo: Sin información Voltaje nominal: Sin información Conexión: Y-∆
Frecuencia de operación: 60 hz. Corriente nominal: Sin información Potencia: 3 HP Grado de Protección: IP 44 Velocidad Nominal: Sin información Cos ϕ: 0,86
Tapadora:
Motor N°1 MOTOR ELÉCTRICO I Marca: STEPHAN –WERKE HAMELNModelo: NL 12d-S Voltaje nominal: 380 / 220 v Conexión: : Y/∆ Frecuencia de operación: 60 hz. Corriente nominal: 1.54/ 2.67 A. Potencia: 3 HP Grado de Protección: IP 44 Velocidad Nominal: 1700 rev/min.
Cos ϕ: 0.75
ANEXO 13.- DATOS DE PLACA DE LOS MOTORES 1
ANEXOS
107
Motor N°2 MOTOR ELÉCTRICO II Marca: Sin información Modelo: Sin información Voltaje nominal: 380/220v Conexión: Sin información Frecuencia de operación: 60 hz. Corriente nominal: Sin información Potencia: 3 HP Grado de Protección: IP 44 Velocidad Nominal: 1680 rpm Cos ϕ: Sin información
Banda Transportadora
MOTOR ELÉCTRICO II Marca: Sin información Modelo: Sin información Voltaje nominal: 380/220v Conexión: Sin información Frecuencia de operación: 60 hz. Corriente nominal: Sin información Potencia: 3 HP Grado de Protección: IP 44 Velocidad Nominal: 1800 rpm Cos ϕ: Sin información
ANEXO 14.- DATOS DE PLACA DE LOS MOTORES 2
ANEXOS
108
ANEXO 15.- CONTACTORES
ANEXOS
109
ANEXO 16.- MECANISMO DE AJUSTE DE BARANDAS
ANEXO 17.- CODIFICADORA
ANEXOS
110
ANEXO 18.- PISTOLA CODIFICADORA
ANEXO 19.- TAPADORA
ANEXOS
111
ANEXO 20.- ENGRANE
ANEXOS
112
ANEXO 21.- FRECUENCIA DEL MANTENIMIENTO
ANEXOS
113
![Trabajo Especial de Grado. Indira[1]](https://img.document.onl/doc/110x75/62d5a87b230197179e78d5af/trabajo-especial-de-grado-indira1.jpg)
