DISEÑO DE UN DISPOSITIVO PEGA-CINTA EN LA LINEA DE ...

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DISEÑO DE UN DISPOSITIVO PEGA-CINTA EN LA LINEA DE PRODUCCION PARA LA EMPRESA FAMILIA DEL PACIFICO LTDA EN LA PLANTA DE MATERIAS PRIMAS PARA DISMINUIR EL COSTO DE FABRICACIÓN DE

ROLLOS DE POLIETILENO

PABLO EMILIO PEREZ ROSERO

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS DE PRODUCCIÓN PROGRAMA INGENIERÍA INDUSTRIAL

SANTIAGO DE CALI 2008

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DISEÑO DE UN DISPOSITIVO PEGA-CINTA EN LA LINEA DE PRODUCCION PARA LA EMPRESA FAMILIA DEL PACIFICO LTDA EN LA PLANTA DE MATERIAS PRIMAS PARA DISMINUIR EL COSTO DE FABRICACIÓN DE

ROLLOS DE POLIETILENO

PABLO EMILIO PEREZ ROSERO

Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Industrial

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS DE PRODUCCIÓN PROGRAMA INGENIERÍA INDUSTRIAL

SANTIAGO DE CALI 2008

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Nota de aceptación:

Aprobado por el Comité de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al título de Ingeniero Industrial

Ing. JUAN CARLOS OTERO JARAMILLO Jurado

Santiago de Cali, 29 de Octubre de 2008

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Dirijo una dedicación muy especial a mi Familia, mi Madre Alicia Rosero, mi Hijo Carlos David y a mis Hermanos Sandra Patricia y Alfonso Alberto, quienes con su apoyo incondicional hicieron parte del cumplimiento de esta etapa de mi vida en el cumplimiento de mi proceso de formación Profesional y con la cual espero hacer un gran aporte al progreso de mi familia y el de nuestra Nación.

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AGRADECIMIENTOS

Agradezco a las personas que participaron e hicieron posible la realización de este trabajo de grado con aportes significativos en el cumplimiento de los objetivos planteados. Al personal de la planta de Familia del Pacifico Ltda. “Planta de Materias Primas”, especialmente al Ingeniero Javier Fernando Quiroz, por facilitar los medios para la ejecución del proyecto, igualmente al Ingeniero Carlos Eduardo Duque , al equipo de trabajo de los departamentos de Manufactura, Mantenimiento eléctrico y electrónico por sus aportes que facilitaron el desarrollo efectivo del diseño del dispositivo innovador. Igualmente mis agradecimientos a mi Familia ellos fueron mi inspiración para el cumplimiento de mis metas.

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CONTENIDO

Pág.

GLOSARIO ............................................................................................................13

RESUMEN.............................................................................................................16

INTRODUCCION...................................................................................................18

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.........................................................20

1.1 MÉTODO ANTERIOR PARA COLOCAR LA CINTA...................................22

1.2. DESCRIPCION DEL PROCESO PRODUCTIVO ........................................24

2. ETAPA DE INVESTIGACION.....................................................................26

2.1. DEMANDAS AÑOS 2007-2008...................................................................26

2.2. ALTERNATIVAS .........................................................................................29

2.2.1. Sistemas de impresión................................................................................29

2.2.2 Análisis de los sistemas de impresión. ......................................................32

2.2.3. Sistema de etiquetado. ...............................................................................33

2.2.4. Análisis del sistema de etiquetado..............................................................35

3. DISEÑO DEL DISPOSITIVO PEGA-CINTA ...............................................36

3.2. ETAPAS DE DISEÑO DEL DISPOSITIVO PEGA-CINTA............................36

3.2.1. Diseño inicial...............................................................................................36

3.2.2. Tipo de material para la marca (negra). . ...................................................37

3.2.3. Requisitos para la aplicación.: ....................................................................37

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Pág. 3.2.4. Ubicación en la máquina. .........................................................................37

3.3. COSTOS ASOCIADOS..............................................................................38

3.4. ETAPA DE PRUEBA INICIAL.....................................................................39

3.5. DISEÑO MEJORADO ................................................................................40

3.6. ETAPA DE PRUEBA FINAL .......................................................................40

3.6.1 Aprobación. ..............................................................................................40

3.7. ACTIVIDADES DE MEJORAMIENTO........................................................41

4. SOLUCION DEL PROBLEMA ...................................................................42

4.1. METODO ACTUAL ....................................................................................42

4.2. FUNCIONAMIENTO DEL DISPOSITIVO...................................................46

5. CONCLUSIONES .......................................................................................48

BIBLIOGRAFIA......................................................................................................49

ANEXOS................................................................................................................50

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LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Demanda año 2007 - Costos de producción sin dispositivo Pega-cinta...26

Tabla 2. Demanda año 2008 - Costos de producción sin dispositivo pega-cinta...27

Tabla 3. Demanda años 2007- 2008 Costos con dispositivo .................................28

Tabla 4. Comparativo materiales a utilizar.............................................................37

Tabla 5. Costos del sistema neumático .................................................................38

Tabla 6. Costos sistema mecánico ........................................................................39

Tabla 7. Costos sistema electrónico ......................................................................39

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LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Producto terminado.................................................................................20

Figura 2. Requisitos del cliente..............................................................................21

Figura 3. Desperdicio por rollo ...............................................................................21

Figura 4. Rollo madre ............................................................................................22

Figura 5. Inicio de rollo en centro de cartón...........................................................22

Figura 6. Operario colocando cinta de forma manual ............................................23

Figura 7. Producto terminado en cortadora J-kampf..............................................23

Figura 8. Producto paletizado en bodega de producto terminado .........................24

Figura 9. Impresora de inyección de tinta EXCEL DN ...........................................30

Figura 10. Sistema de Transferencia de tinta ........................................................30

Figura 11. Maquina flexo gráfica Mono flexo .........................................................31

Figura 12. Sistema de transferencia de tinta .........................................................31

Figura 13. Maquina impresión roto grabado de 8 colores......................................32

Figura 14. Etiquetadora Weber Alfa V-40 ..............................................................33

Figura 15. Etiquetadora ALPHA 86........................................................................34

Figura 16. Etiquetadora EXT-2000 ........................................................................34

Figura 17. Etiquetadora manual.............................................................................36

Figura 18. Operario alistado cinta ..........................................................................42

Figura 19. Operario coloca cinta en dispositivo .....................................................43

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Pág. Figura 20. Cambio automático de rollo ..................................................................43

Figura 21. Carreto impulsor accionado por el cilindro neumático .........................44

Figura 22. Accionamiento cuchilla ........................................................................44

Figura 23. Cinta negra aplicada sobre película de polietileno................................45

Figura 24. Producto terminado en estiba ...............................................................45

Figura 25. Cinta negra al inicio del rollo.................................................................46

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LISTA DE ANEXOS

Pag.

Anexo A. Plano de ubicación del dispositivo en maquina de producción..............50

Anexo B. Plano de diseño inicial...........................................................................51

Anexo C. Biela accionamiento rodillo....................................................................52

Anexo D. Biela soporte rodillo...............................................................................53

Anexo E. Anillo tope..............................................................................................54

Anexo F. Eje accionamiento rodillo.......................................................................55

Anexo G. Pivote accionamiento rodillo .................................................................56

Anexo H. Lámina soporte cinta .............................................................................57

Anexo I. Eje rodillo pisador cinta...........................................................................58

Anexo J. Rodillo pisador cinta...............................................................................59

Anexo K. Base cilindro neumático accionamiento rodillo......................................60

Anexo L. Espaciador rodamientos rodillo pisador cinta ........................................61

Anexo M. Diseño mejorado...................................................................................62

Anexo N. Soporte cilindro neumático accionamiento carreto impulsor .................63

Anexo Ñ. Biela soporte carreto impulsor...............................................................64

Anexo O. Carreto impulsor rodillo pisador cinta....................................................65

Anexo P. Polea transmisión carreto impulsor .......................................................66

Anexo Q. Rodillo pisador cinta modificado ...........................................................67

Anexo R. Banda motriz polea transmisión carreto impulsor .................................68

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Pág. Anexo S. Plano neumático 69 Anexo T. Plano eléctrico .......................................................................................70

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GLOSARIO

BOMBA DE VACIO : para la obtención de vacío se utilizan las llamadas bombas de vacío. Según el rango de vacío que deseemos alcanzar y la aplicación a la que vaya destinado, utilizaremos diferentes clases de bombas. Las más usuales en la industria son las rotativas de paletas, con o sin lubricación, las de sistema roots, las de uña, las de anillo liquido (con recirculación de aceite o agua) y las turbinas de canal lateral y radiales. CILINDRO NEUMATICO: son elementos de movimiento rectilíneo alternativo que transforman la energía contenida en el aire comprimido en energía mecánica. Disponen de un tubo cilíndrico cerrado, dentro un émbolo que se desplaza fijo a un vástago. Ha varios tipos: • Cilindro de simple efecto. Solo realiza el trabajo en un solo sentido, es decir, la presión desplaza el émbolo retrocediendo por una fuerza externa o muelle. • Cilindro de doble efecto. Es aquel que puede realizar trabajo en ambos sentidos, el avance y retroceso del pistón se produce por la presión que ejerce el aire. Para que el pistón pueda moverse es necesario que entre aire a una de las cámaras y por la otra salga a la atmósfera. ENERGIA SUPERFICIAL: la superficie de cualquier líquido se comporta como si sobre esta existe una membrana a tensión. A este fenómeno se le conoce como tensión superficial. La tensión superficial de un líquido está asociada a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. ESTIBA: es una plataforma de manutención y transporte, puede ser fabricada en diferentes materiales como madera y plástico reciclado. INNOVACION: “una innovación es la implementación de un producto (bien o servicio), o proceso, nuevo o significativamente mejorado, un nuevo método de comercialización, o un nuevo método organizacional en las prácticas de negocio, la organización del lugar de trabajo o las relaciones externas”. El requisito mínimo para una innovación es que el producto, el proceso, el método de comercialización, o el método organizacional deben ser nuevos (o

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significativamente mejorados) para la empresa. Esto incluye productos, procesos y métodos que las empresas son las primeras en desarrollar y aquellos que se han adoptado de otras firmas u organizaciones. Una innovación de producto, es la introducción de un bien o servicio que es nuevo o significativamente mejorado con respecto a sus características o aplicaciones previas. Esto incluye mejoras significativas en especificaciones técnicas, componentes y materiales, software incorporado, facilidad de uso u otras características funcionales. Una innovación de proceso es la implementación de un método. • Tipos de innovación: Atendiendo a su originalidad:

� Radicales. Aplicaciones fundamentalmente de nuevas en tecnología, o una combinación original de tecnologías conocidas que dan lugar a productos o procesos completamente nuevos. Pavón e Hidalgo. Madrid, 1997.

� Incrementales. Mejoras que se realizan dentro de la estructura existente y que no modifican sustancialmente la capacidad competitiva de la empresa a largo plazo. Pavón e Hidalgo. Madrid 1997. Atendiendo a sus resultados:

� Innovación de producto. � Innovación de proceso. � Innovación de comercialización. � Innovación organizacional. MATERIA PRIMA: se define como materia prima todos los elementos que se incluyen en la elaboración de un producto. La materia prima es todo aquel elemento que se transforma e incorpora en un producto final. Un producto terminado tiene incluido una serie de elementos y subproductos, que mediante un proceso de transformación permitieron la confección del producto final. PELLET: es una denominación genérica, no española, utilizada para referirse a pequeñas porciones de material aglomerado o comprimido. El término es utilizado

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para referirse a diferentes materiales. En español suele utilizarse con los siguientes significados: • Pellet maderero: pequeñas porciones de aserrín comprimido utilizadas como combustible. • Pellet alimenticio: las porciones en las que suele presentarse el alimento balanceado para animales. • Pellet plástico: pequeñas concentraciones de resina. En los procesos de centrifugado, se denomina "pellet" al material sedimentado. PROCESO DE EXTRUSION: es un proceso continuo, en que la resina es fundida por la acción de temperatura y fricción, es forzada a pasar por un dado que el proporciona una forma definida, y enfriada finalmente para evitar deformaciones permanentes. Se fabrican por este proceso: tubos, perfiles, películas, manguera, láminas, filamentos y pellets. PRODUCTIVIDAD: también conocido como eficiencia es genéricamente entendida como la relación entre la producción obtenida por un sistema de producción o servicios y los recursos utilizados para obtenerla. También puede ser definida como la relación entre los resultados y el tiempo utilizado para obtenerlos: cuanto menor sea el tiempo que lleve obtener el resultado deseado, más productivo es el sistema. RESINA SÓLIDA: pertenece al grupo de los polímeros sintéticos. La principal característica de esta resina, se basa en su condición de ser un polímero líquido. En estado sólido obtiene muy buena dureza y resistencia al secado, es brillante y transparente, Con productos adecuados se puede pigmentar de colores muy profundos o tonos translúcidos. SATISFACCION DEL CLIENTE: percepción del cliente sobre el grado en que se han cumplido sus requisitos. SILO: los silos son contenedores de distintas formas que pueden tener una capacidad de unos pocos metros cúbicos o de unos centenares, y que pueden ser abiertos o herméticamente cerrados; se utilizan para el almacenamiento o

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conservación de una extensa gama de productos, bien sea granos, harinas, forraje o líquidos. TRATAMIENTO CORONA : la superficie de las películas fabricadas sobre todo de poli olefinas (familia a la que pertenecen los polietilenos y el polipropileno), es químicamente inerte los enlaces químicos que unen los átomos de carbono que forman sus moléculas son no polares, por tanto, poco receptoras de tintas o recubrimientos, dicho de otro modo hay poco o nulo anclaje de dichos materiales; para desarrollar esa propiedad es necesario realizar un tratamiento corona a la superficie de esas películas. La propiedad de anclar o no, tintas y recubrimientos se debe a cierta energía de superficie cuya magnitud es una característica de cada material. VALOR AGREGADO: el valor agregado o valor añadido es el valor que un determinado proceso productivo adiciona al ya plasmado en la materia prima y al capital fijo (bienes intermedios) o desde el punto de vista de un productor, es la diferencia entre el ingreso y los costos de la materia prima y el capital fijo. VENTAJA COMPETITIVA: De acuerdo con el modelo de ventaja competitiva de Porter, la estrategia competitiva toma acciones ofensivas o defensivas para crear una posición defendible en una industria, con la finalidad de hacer frente, con éxito, a las fuerzas competitivas y generar un retorno sobre la inversión según Michael Porter, la base del desempeño sobre el promedio dentro de una industria es la ventaja competitiva sostenible. • Tipos básicos de ventaja competitiva. � Liderazgo en costos. � Diferenciación.

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RESUMEN El trabajo de innovación presentado en este documento tiene como objetivo aumentar la productividad en una planta de manufactura que produce polietileno en película extruida, el incremento de la productividad se realizará por medio de un dispositivo mecánico-neumático que sea fácil de instalar, en un espacio pequeño y a un costo favorable. Este dispositivo reducirá los costos fijos asociados al producto al simplificar el proceso productivo eliminando el proceso de colocar una cinta de final de rollo en una maquina diferente a la maquina que produce los rollos de polietileno, además se reducirá el desperdicio y así mismo la disponibilidad de producto terminado. El diseño del dispositivo requirió de investigación de las posibles alternativas que pudieran dar cumplimiento a las necesidades exigidas por la planta de producción y las exigidas por el cliente. Entre las alternativas se tuvieron en cuenta los procesos de impresión y el de etiquetado los cuales presentaron desventajas no favorables para las exigencias del proceso productivo y de los recursos disponibles para su implementación ; dentro de las desventajas se encontraron factores como un alto costo y un espacio físico que excedía con la disposición en la maquina. Utilizando como referencia el mecanismo de trabajo de una etiquetadota manual, con la ayuda de sistemas neumáticos y con el trabajo en equipo realizado en la planta se logró desarrollar un dispositivo que reúne todas las exigencias planteadas por el proceso productivo, la empresa y el cliente. Esta innovación le permitió a la empresa Familia del Pacifico Ltda. (Planta de Materias Primas), mejorar la productividad en el proceso productivo de extrusión por laminación de polietileno y poder mejorar el tiempo de entrega como valor agregado.

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INTRODUCCION

Actualmente la permanencia de las empresas en el mercado esta sujeto a obtener ventajas comparativas o ventajas competitivas para poder mantener la satisfacción y fidelidad del cliente; la producción a escala predominante hasta hace unos años ha sido reevaluada y reemplazada por la producción basada en el mercado y donde el cliente es que tiene el poder de elegir y por consiguiente la producción debe estar sujeta a los requerimientos implícitos y explícitos del cliente. Las empresas deben obtener ventajas competitivas que garanticen la satisfacción del cliente y poder competir en nuestro mundo globalizado con productos de nacionales e internacionales. Si tenemos en cuenta que la innovación es una característica fundamental para mejorar la competitividad y productividad en este mundo globalizado, y que en nuestro país se encuentra inmerso en el escenario tecnológico de la transferencia es importante hacer un aporte a nivel empresarial relacionado con la innovación de tecnológica , escenario que ofrece ventajas competitivas que pueden estar relacionadas con el ofrecimiento de un mejor precio en el mercado, una excelente calidad, flexibilidad para la producción , mejores tiempos de entrega o un valor agregado en el servicio post-venta. Para obtener ventaja competitiva las empresas deben preocuparse por ampliar su enfoque en la investigación y desarrollo y también la innovación tanto en nuevos productos como en la tecnología utilizada para los procesos requeridos para suministrar los bienes y/o servicios. Los cambios tecnológicos se deben aprovechar para obtener ventaja competitiva y poder liderar en el mercado en los temas de costo y diferenciación, siempre y cuando la tecnología adquirida cumpla con los objetivos del plan tecnológico estructurado por la empresa.

El problema propuesto pertenece al área del conocimiento de la investigación en el tema de competitividad por medio de la innovación e investigación y desarrollo, con el fin de mejorar el costo de fabricación y su posicionamiento en el mercado utilizando las fuerzas competitivas como son precio, calidad, flexibilidad , servicio y entrega. Esta problemática involucra áreas de la ingeniería como Planeación Estratégica, Calidad, investigación y desarrollo, Financiera, Gestión de operaciones y el área de diseño meca-tronico; todos los conocimientos adquiridos en estas disciplinas ayudaran a lograr el objetivo principal diseño de un dispositivo pega-cinta en la línea de producción para la empresa familia del pacifico Ltda., en la planta de materias primas para disminuir el costo de fabricación de rollos de polietileno

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El aporte de este trabajo de grado para mi formación académica esta relacionado con aplicar el cambio tecnológico para mejorar la productividad y la competitividad de una empresa de manufactura en el área de productos de aseo personal en este caso Familia del Pacifico Ltda. Este trabajo de grado aplica como trabajo de consulta para solucionar problemas relacionados con la disminución de tiempo de fabricación y desperdicio en el tema de suministro en rollos de materias primas en el caso de polietileno extruido.

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Con el fin de cumplir con las necesidades implícitas y explicitas de los clientes presento a continuación una innovación para mejorar la productividad dentro del proceso de producción de película de polietileno por medio del proceso de extrusión por laminación, utilizada como materia prima en la fabricación de protectores íntimos de la marca “Nosotras”; esta marca es producida por la empresa Familia del Pacifico Ltda. Familia del Pacifico Ltda. , esta conformada por varias empresas dedicadas a la producción de productos de aseo personal, una de ellas ubicada en Río negro (Antioquia) produce Toallas Higiénicas y Protectores Diarios “Nosotras”; para su proceso productivo las maquinas utilizan rollos de película extruida de polietileno (Ver figura 1); esta materia prima es suministrada por otra fabrica de la misma compañía ubicada en Caloto (Cauca), dedicada a la producción y suministro de materias primas para productos de aseo personal. Figura 1. Producto terminado

La empresa productora de protectores íntimos “Nosotras” ha solicitado a su proveedor “Familia del Pacifico Ltda.” Planta de materias Primas, suministrar los rollos de polietileno con una marca de color negro al final del rollo, aproximadamente a 14 metros antes que el rollo se termine completamente (ver figura 2), esta marca es detectada por un censor que envía una señal análoga al PLC de la maquina para cambiar rollo, con el fin de poder optimizar los recursos y utilizar al máximo la materia prima además de la disminución de tiempo por cambio de rollo (reducir tiempos de operación).

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Figura 2. Requisitos del cliente

CINTA AL INICIO DEL ROLLO

PELICULA DEPOLIETILENO

Estos requisitos explícitos del cliente son solicitados para mejorar sus objetivos en cuanto a eficiencia, eficacia y productividad; factores claves para la competitividad.| La empresa Familia del Pacifico Ltda. en su planta de materias primas está suministrando el productos según los requisitos del cliente, pero está incurriendo en un sobre costo porque los rollos producidos deben pasar por otra maquina para un proceso donde se coloca manualmente la marca, en este caso cinta negra, lo cual implica mas tiempo de producción, costos adicionales operativos y mayor desperdicio (ver figura 3 y 4). Figura 3. Desperdicio por rollo

Si se diseña un dispositivo que coloque la marca en los rollos de materia prima según las especificaciones del cliente sin afectar el costo del producto ni el proceso productivo, se logrará disminuir el costo de fabricación en la planta de Materias Primas de la compañía Familia del Pacifico Ltda.

Desperdicio Desperdicio

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A continuación se presenta el método utilizado para colocar la cinta, el cual será modificado con el dispositivo diseñado para colocar la cinta de forma automática. 1.1 . MÉTODO ANTERIOR PARA COLOCAR LA CINTA Para colocar la cinta se realizaba el siguiente procedimiento:

• Se producían rollos madre en la maquina extrusora cast1 y se transportaban en estibas de madera hasta la maquina cortadora J-kamp. Figura 4. Rollo madre

• Luego el operario coloca los centros de cartón donde será bobinado el producto final. Figura 5. Inicio de rollo en centro de cartón

• Después de estar en la maquina cortadora J-kampf el operario coloca el rollo en el debo binador donde coloca la cinta manualmente.

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Figura 6. Operário colocando cinta de forma manual

• A continuación la maquina rebobina los rollos cortados al ancho requerido por el cliente y con la cinta al inicio del rollo. Figura 7. Producto terminado en cortadora J-kampf

• Estos rollos se colocan es estibas de madera, se paletizan para proteger de contaminación y se trasladan a la bodega de producto terminado.

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Figura 8. Producto paletizado en bodega de producto terminado

1.2. DESCRIPCION DEL PROCESO PRODUCTIVO A continuación se hará una breve descripción del proceso productivo de Polietileno en rollo con la cinta al inicio del rollo, que para el cliente será final de rollo. • Almacenamiento. El proceso comienza con el almacenamiento de la materia prima. La materia prima para el proceso de extrusión es suministrada en Pellets o pequeñas pepas de resina de alta y baja densidad, que se almacena en Silos y desde donde se alimentan las maquinas por medio de un sistema de turbinas. • Dosificación. Las turbinas alimentadoras depositan los Pellets en unas tolvas que controlan el flujo de material que entra a los tornillos extrusores, el control del flujo se hace por volumen (volumétrico) o por peso (Gravimétrico) que garantizan una alimentación continua y controlada. • Extrusión. En este proceso el material es fundido y transportado por un tornillo a grandes presiones hidráulicas y conducen el material fundido a un labio que define el calibre y el ancho de la película. • Calandrado. En este proceso la película de polietileno que sale por el labio extrusor sufre un choque térmico al pasar por un par de rodillos de enfriamiento que estabilizan el material y definen las características físicas en cuanto a textura, calibre y ancho.

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• Tratamiento Corona. En este proceso la película de polietileno es sometida a una alta frecuencia acompañada de alto voltaje con el fin de aumentar la energía superficial y poder mejorar la adherencia o la aplicación de tinta. Este tratamiento produce un gas llamado ozono (03) que es altamente corrosivo. • Corte. En este proceso la película de polietileno se corta en tiras determinadas según las especificaciones requeridas por el cliente (ancho de rollo). • Bobinado. La película cortada pasa a un eje que contiene los centros de cartón donde es enrollado el material a un diámetro especificado por el cliente. Todos los procesos involucrados hasta el momento se realizan de forma continua sin realizar paros de maquina; el proceso siguiente se realiza en otra maquina lo cual requiere almacenar en estibas y ser transportado hacia la maquina cortadora J-kampf. • Marca de final de rollo. Después de haber terminado el proceso de producción, todo el producto terminado se debe llevar hasta una maquina llamada cortadora J-kampf para colocar la marca negra, en este caso cinta. Los rollos se colocan en el debo binador de la maquina y se coloca la cinta al iniciar el proceso de rebobinado a la distancia requerida por el cliente. • Empaque y almacenamiento. Después de colocar la cinta, los rollos se colocan en estibas con la respectiva protección y se transporta hasta la bodega de producto terminado.

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2. ETAPA DE INVESTIGACION

2.1. DEMANDAS AÑOS 2007-2008 Para el análisis del trabajo presentado se tendrá en cuenta la demanda del producto suministrado al cliente de Rió negro únicamente a partir de los años 2007 y 2008 que nos ayudarán a cuantificar los beneficios obtenidos con la implementación del dispositivo Pega-cinta. La empresa Familia del Pacifico (Planta de Materias Primas) suministra producto terminado a Productos Familia (Planta de Protectores Nosotras) con una demanda promedio de 139 toneladas/mes para el año 2007 y 274 ton/mes para lo corrido en el año 2008. A continuación se presenta la demanda de los años 2007 y 2008. (Ver tabla 1 y Tabla 2). Tabla 1. Demanda año 2007 - Costos de producción sin dispositivo Pega-cinta

Mes DemandaCostos fijos/Kg

Sobre costo

Desperdicio por pega

manual de cinta


manual de cinta

Kg. $ $ % Kg.

ENERO 76.388 414 31.624.632 0,045 3.599

FEBRERO 116.390 414 48.185.460 0,045 5.484

MARZO 94.670 414 39.193.380 0,045 4.461

ABRIL 141.604 414 58.623.973 0,045 6.672

MAYO 128.047 414 53.011.292 0,045 6.034

JUNIO 127.957 414 52.974.302 0,045 6.029

JULIO 166.221 414 68.815.287 0,045 7.832

AGOSTO 125.487 414 51.951.618 0,045 5.913

SEPTIEMBRE 157.575 414 65.236.050 0,045 7.425

OCTUBRE 192.330 414 79.624.558 0,045 9.063

NOVIEMBRE 156.392 414 64.746.189 0,045 7.369

DICIEMBRE 185.371 414 76.743.528 0,045 8.735TOTAL AÑO 1.668.431

TOTAL $ 690.730.268 78.617

AÑO 2007

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Tabla 2. Demanda año 2008 - Costos de producción sin dispositivo pega-cinta

Mes DemandaCostos fijos/Kg

Sobre costo


manual de cinta


manual de cinta

Kg. $ $ % Kg.

ENERO 95.687 414 39.614.418 0,045 4.509

FEBRERO 101.458 414 42.003.612 0,045 4.781

MARZO 85.655 414 35.461.170 0,045 4.036

ABRIL 155.369 414 64.322.766 0,045 7.321

MAYO 176.588 414 73.107.432 0,045 8.321

JUNIO 142.335 414 58.926.690 0,045 6.707

JULIO 187.889 414 77.786.046 0,045 8.853

AGOSTO 112.567 414 46.602.738 0,045 5.304

SEPTIEMBRE 154.698 414 64.044.972 0,045 7.289

OCTUBRE 195.878 414 81.093.492 0,045 9.230NOVIEMBRE 177.852 414 73.630.728 0,045 8.380DICIEMBRE 193.254 414 80.007.156 0,045 9.106TOTAL AÑO 1.779.230

TOTAL $ 736.601.220 83.838

AÑO 2008

Como se puede observar la empresa esta incurriendo en un exceso de costos fijos de $ 690.738.268 anuales como también en un 4.5% de desperdicio que representan 78.617 Kg. menos de producto terminado. Este material no se considera como desperdicio final porque la planta cuenta con una maquina que recupera este material transformándolo en materia prima considerada “scrap” que se transforma y vuelve a ser parte del proceso de extrusión pero en un porcentaje muy pequeño. La desventaja está en el reproceso del material, menor cantidad producto disponible para suministrar al cliente y los costos fijos incurridos en la maquinaria utilizada para el reproceso. A continuación se presenta un comparativo de la misma demanda para el año 2007 con la aplicación de cinta en línea (ver tabla 3). Los beneficios son representativos en cuanto a costos, re-procesos y mayor disponibilidad de producto para ser suministrado al cliente final.

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Tabla 3. Demanda años 2007- 2008 Costos con dispositivo

Mes Demanda

Desperdicio por pega de

cinta en linea


cinta en linea

Demanda


cinta en linea


cinta en linea

Kg. % Kg. Kg. % Kg.

ENERO 79.188 0,008 639 95.687 0,008 772

FEBRERO 120.656 0,008 973 101.458 0,008 818

MARZO 98.140 0,008 791 85.655 0,008 691

ABRIL 146.793 0,008 1.184 155.369 0,008 1.253

MAYO 132.739 0,008 1.070 176.588 0,008 1.424

JUNIO 132.647 0,008 1.070 142.335 0,008 1.148

JULIO 172.312 0,008 1.390 187.889 0,008 1.515

AGOSTO 130.086 0,008 1.049 112.567 0,008 908

SEPTIEMBRE 163.350 0,008 1.317 154.698 0,008 1.248

OCTUBRE 199.379 0,008 1.608 195.878 0,008 1.580

NOVIEMBRE 162.123 0,008 1.307 177.852 0,008 1.434

DICIEMBRE 192.165 0,008 1.550 193.254 0,008 1.559TOTAL AÑO 1.729.577 1.779.230

13.948 14.349

AÑO 2007 AÑO 2008

Como se puede analizar los costos fijos desaparecieron, además el desperdicio dismuyó del 4.5% a 0.8%, con una disponibilidad de 64.669 Kg. adicionales para suministrar al cliente. Analizando los datos de los años 2007 y 2008, la empresa ha presentado un ahorro de $ 1.427.331.488, cifra significativa producto de la implementación del dispositivo pega-cinta. Es importante aclarar que el porcentaje de desperdicio es inherente a todo proceso de transformación, por consiguiente es difícil eliminarlo, pero se puede minimizar para aumentar la productividad. El ingeniero Juan Diego Betancourt ( Jefe de Manufactura), dice: “ Aunque nunca le incrementamos oficialmente al “lead time” de este producto al cliente, por el concepto de la solicitud de la cinta negra, este si se vio afectado en nuestra planta pues cada 20 toneladas de rollos madres, requería 1 día adicional solo para cortarlas y agregar la cinta manualmente. El costo fijo calculado por kilogramo de corte en la maquina cortadora j-kampf (maquina donde se rebobina el producto para colocar la cinta de forma manual) está alrededor de los $414/Kg. que representa aproximadamente un 7% del costo

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total del producto, se absorbía como un mayor costo fijo sin poder cobrárselo al cliente”. Con el fin de minimizar las variables que afectan la productividad, la gerencia de planta solicita la adecuación de un dispositivo que elimine los costos generados por el reproceso y como valor agregado la disminución del tiempo de entrega del producto al cliente Productos Familia. Para el desarrollo del proyecto que diera cumplimiento a las necesidades planteadas se asignó la actividad al Ingeniero de Proyectos de la planta de Materias Primas, teniendo en cuenta las siguientes restricciones: • Recursos financieros escasos. • Se dispone de poca área para la adecuación. • La aplicación se debe realizar a una velocidad de 400m/min. • La marca debe estar a 14 metros del inicio de rollo (final de rollo para el cliente). • El ancho del material a marcar es de 1.4 metros. 2.2. ALTERNATIVAS Como paso inicial se investigaron diferentes métodos por los cuales se encontraba viabilidad para realizar la marca o señal de foto celda, entre ellas se encontraron: 2.2.1. Sistemas de impresión. Estos sistemas utilizan la tinta como materia prima principal para producir o imprimir las imágenes requeridas, en este caso marca color negra. A continuación se presentan los sistemas considerados viables para dar polución al problema planteado. • Impresión con video jet. Se utilizan para imprimir logotipos y códigos de barras en casi todos los productos; un ejemplo de este tipo de impresión es la impresora Video-jet Excel DN (ver figura 4) es el sistema de impresión ideal para los clientes que deseen imprimir varias líneas de texto a alta velocidad. Con la Excel DN es posible crear textos complejos con logotipos y códigos de barras. Estos pueden agregarse fácilmente y con gran calidad en prácticamente cualquier producto y envase. Con una amplia gama de tintas (concretamente, 135 productos), resulta una solución óptima para las más diversas aplicaciones.

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Figura 9. Impresora de inyección de tinta EXCEL DN

Fuente: Soluciones de marcaje para cualquier necesidad [en línea]. España: video jet, 2008. [Consultado el 01 septiembre de 2008]. Disponible en Internet: http://www.videojet.eu/es/index.html • Impresión por flexo-grafía. Este método de impresión es una forma de impresión en relieve. Las áreas de la imagen que están alzadas se entintan y son transferidas directamente al sustrato (material donde será aplicada la tinta). El método se caracteriza por tener placas flexibles hechas de un hule o plástico suave y usar tintas de secado rápido y con base de agua. Las tintas para flexo grafía son particularmente aptas para imprimir en una gran variedad de materiales, como acetato, poliéster, polietileno, papel periódico, entre otros. La flexo-grafía es un sistema de transferencia de tinta que usa un cliché de hule, o foto polimérico, como medio de transferencia de la impresión. Figura 10. Sistema de Transferencia de tinta

Fuente: La Impresión de películas plásticas [en línea]. México: Mecánica Tecnomaq, 2005. [Consultado el 01 de septiembre de 2008]. Disponible en Internet: http://www.tecnomaq.com.mx/impresion.html

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Figura 11. Maquina flexo-gráfica Mono flexo

Fuente: Impresión flexo gráfica [en línea] : maquinas flexo gráficas.Toscana, Italia: maflex, 2008. [Consultado el 01 de septiembre de 2008]. Disponible en Internet: http://www.maflex.it/es/flexografica/monoflexo/flexo.htm

� Impresión por huecograbado. En este sistema de impresión las áreas de la imagen son grabadas por debajo de la superficie. Todas las imágenes impresas en huecograbado están impresas en un patrón de puntos incluyendo la tipografía. Esto produce áreas huecas en los cilindros de cobre. Se aplica tinta a los cilindros y ésta llena los huecos. Una cuchilla quita la tinta de la superficie y con una ligera presión la tinta se transfiere directamente al sustrato.

El producir los cilindros es muy caro, por lo cual el huecograbado sólo se utiliza para tirajes largos. Figura 12. Sistema de transferencia de tinta

Fuente: La Impresión de películas plásticas [en línea]. México : Mecánica Tecnomaq, 2005. [Consultado el 01 de septiembre de 2008]. Disponible en Internet: http://www.tecnomaq.com.mx/impresion.html

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Figura 13. Maquina impresión roto grabado de 8 colores

Fuente: Maquinaria para la fabricación y conversión de plásticos [en línea] : impresoras de film. Santiago de Chile: plaspack, 2008. [Consultado el 01 de septiembre de 2008]. Disponible en Internet: www.plaspak.cl/webPlaspak/plasticos.htm. 2.2.2 Análisis de los sistemas de impresión. Estos sistemas de impresión por ser de tiraje continuo presentan desventajas, teniendo en cuenta que en el proceso de producción la cinta se debe aplicar aproximadamente cada 18 minutos; entre las desventajas tenemos: • Impresión con video jet: se utiliza para imprimir líneas y textos mas no es apta para imprimir áreas rellenas y presenta las siguientes desventajas: � La inversión es alta. � Se requieren varios equipos para cubrir el área a imprimir (1.4 metros). • Impresión por flexo-grafía: es un sistema de aplicación a grandes velocidades , pero presenta las siguientes desventajas: � Inversión alta. � Necesita un área grande para su instalación. � Impresión por huecograbado: igualmente es un equipo de aplicación a grandes velocidades , pero las desventajas lo hacen no factible para la implementación, entre las desventajas tenemos: � Inversión alta. � Necesita un área grande para su instalación. � Proceso complejo porque necesita sistema de secado de tinta.

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2.2.3. Sistema de etiquetado. Estos sistemas utilizan pequeñas etiquetas impresas y con un adhesivo en la parte inferior para aplicar sobre el material requerido. A continuación se presentan algunos dispositivos que se encuentran disponibles en el mercado. Figura 14. Etiquetadora Weber Alfa V-40

Fuente: Maquinas para colocar etiquetas: Aplicador de etiquetas [en línea]. USA: Weber, 2008. [Consultado el 01 septiembre de 2008]. Disponible en Internet: http://www.webermarking.com/alpha_v40.html • Especificaciones: � Ancho de etiqueta: 120mm. � Velocidad de aplicación: 64m / min.

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Figura 15. Etiquetadora ALPHA 86

Fuente: Maquinas para colocar etiquetas [en línea] : Aplicador de etiquetas. USA: Weber, 2008. [Consultado el 01 septiembre de 2008]. Disponible en Internet: http://www.webermarking.com/alpha_v40.html • Especificaciones: � Ancho etiqueta: 7 – 350 mm. � Velocidad de aplicación: 80 m / minuto. Figura 16. Etiquetadora EXT-2000

Fuente: Etiquetadotas [en línea]. Cinisello: LabelPack, 2008. [Consultado el 05 septiembre de 2008]. Disponible en Internet: http://www.labelpack.it/spagnolo/dovesiam.php.

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• Especificaciones: � Ancho de etiqueta: 200 mm. � Velocidad de aplicación: 70 m / min. 2.2.4. Análisis del sistema de etiquetado. Para este sistema se requiere de maquinas que pegan etiquetas de forma automática y para tirajes continuos, pero para la implementación presentan las siguiente desventajas: • Inversión alta. El ancho máximo de la etiqueta es de 350mm y el requerimiento exigido por el cliente es de 1.4m, lo que requeriría de 5 equipos para completar el área requerida. Después de haber realizado las investigaciones pertinentes se presentaron a la gerencia para tomar la mejor opción; como conclusión, se determinó que los métodos presentaban viabilidad para satisfacer los requerimientos de producción, pero no presentaban factibilidad por presentar costos elevados y en algunos casos requieren de un espacio que según la distribución de planta, la empresa no dispone. Debido estas circunstancias se hace una propuesta a la Gerencia de Planta; un dispositivo pega-cinta que es la que actualmente se encuentra funcionando.

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3. DISEÑO DEL DISPOSITIVO PEGA-CINTA

Después de haber analizado las alternativas para colocar una marca de color negra sobre la película de polietileno con procesos como impresión y etiquetado se realizo otra investigación para encontrar otra alternativa que ofreciera bajo costo y un área mínima para su instalación. Para esta investigación yo ofrecí una alternativa cuyo principio de funcionamiento esta basado en el mecanismo de una etiqueteadora manual y el cual yo adaptaría a las necesidades solicitadas por el área de manufactura.

Figura 17. Etiquetadora manual

El mecanismo de aplicación de las etiquetas consiste en un rollo que contiene las etiquetas adhesivas y pasa por una lamina que separa la etiqueta de la cinta que la contiene y al ejercer presión manual con rodillo que tiene internamente la etiqueta queda pegada sobre la superficie. Este mismo concepto de utilizó pero con una cinta negra de una longitud de 2.0 metros por 50mm de ancho. 3.2. ETAPAS DE DISEÑO DEL DISPOSITIVO PEGA-CINTA Para el diseño del dispositivo se realizó en cuatro etapas: 3.2.1. Diseño inicial. Para el diseño inicial se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones:

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3.2.2. Tipo de material para la marca (negra). Entre las alternativas para escoger el material se propuso utilizar cinta negra de 50mm de ancho o etiqueta de papel, en primera instancia de realizó un cuadro comparativo de ventajas y desventajas para cada una de las propuestas. Tabla 4. Comparativo materiales a utilizar

CINTA NEGRA ETIQUETA PAPEL Ventajas Ventajas - Fácil adquisición - Se consigue en rollos -Esta cinta es la utilizada actualmente en el proceso de colocar la cinta.

- Aplicación automática

- Inversión baja Desventajas Desventajas - Se debe aplicar de forma manual - Inversión alta - El ancho máximo de la etiqueta

es de 350mm

Teniendo en cuenta este criterio se definió empezar el diseño con la cinta negra. 3.2.3. Requisitos para la aplicación. Las condiciones a tener en cuenta deben satisfacer las necesidades del cliente y además no afectar el proceso productivo, a continuación se relacionan: •••• Requisitos del cliente: � La marca debe ser negra en todo el ancho del producto final (rollo). � Se debe colocar aproximadamente a 14 metros del inicio del rollo. • Requisitos del Proceso Productivo

� Velocidad de aplicación 400 metros/minuto. � Conservar compatibilidad con la maquina. � Ancho de la cinta 1.4 metros. 3.2.4. Ubicación en la máquina. Se debe utilizar un rodillo motriz como base para la pega. Por ser una aplicación sobre un polietileno, necesita un tratamiento superficial para garantizar la adherencia y como ya se mencionó en el proceso productivo el material pasa por la unidad de tratamiento corona. (Ver anexo 1).

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Utilizando estas restricciones se procede a elaborar los planos respectivos del diseño inicial con ayuda de AUTOCAD, un software especializado en dibujo mecánico (Ver anexo 2). Una vez se han realizado los planos de ensamble se ponen en conocimiento con de las áreas de mantenimiento y de manufactura para su respectiva aprobación. Luego de cumplir con la aprobación se procede a realizar los planos individuales de los componentes para ser enviados a fabricación con proveedores externos. Teniendo en cuenta que el dispositivo contiene componentes mecánicos y neumáticos, también se procede a la elaboración de los respectivos planos neumáticos y/o eléctricos al igual se procede a solicitar la compra de los componentes necesarios para su instalación. Cumplido el tiempo necesario para la fabricación y compra de los componentes se programa con el departamento de mantenimiento la instalación del dispositivo. 3.3. COSTOS ASOCIADOS Para el desarrollo del proyecto se incurrieron en costos para el sistema neumático (Ver tabla 5), costos para el sistema mecánico (Ver tabla 6) y costos para el sistema electrónico (Ver tabla 7). Tabla 5. Costos del sistema neumático

COSTOS SISTEMA NEUMATICO

Descripcion Referencia comercial cantidad Vr unitario Vr TotalCilindro Neumatico-FESTO DNC-63-40-PPVA 1 $ 443.519 $ 443.519Cilindro Neumatico-FESTO DNC-32-25-PPVA 1 $ 288.359 $ 288.359Electro-valvula MFH-5-1/4 2 $ 264.100 $ 528.200Unidad de Mantenimiento FRC-1/4 D-MINI 1 $ 285.180 $ 285.180Manguera 6 mm (metros) PUN 6X1 BL 5 $ 4.180 $ 20.900Racores conexión cilindros neumaticos QSL - 1/4-6 8 $ 10.700 $ 85.600Reguladores de flujo GRLA-3/8 QS-6RS-B 4 $ 150.000 $ 600.000

TOTAL $ 2.251.758

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Tabla 6. Costos sistema mecánico

COSTOS DE FABRICACIONDescripcion Plano cantidad Vr Unitario Vr Total

Diseño Inicial Pegacinta PLANO No 1Brazo porta eje para cinta PLANO No 2 1 $ 240.000 $ 240.000Brazo soporte rodillo pegacinta PLANO No 3 2 $ 255.000 $ 510.000Anillo eje pivote rodillo pegacinta PLANO No 4 2 $ 52.000 $ 104.000Eje pivote rodillo pegacinta PLANO No 5 1 $ 185.000 $ 185.000Soporte eje pivote rodillo pegacinta PLANO No 6 2 $ 170.000 $ 340.000Platina porta cinta PLANO No 7 1 $ 230.000 $ 230.000Eje rodillo pegacinta PLANO No 8 1 $ 163.000 $ 163.000Rodillo pegacinta PLANO No 9 2 $ 610.000 $ 1.220.000Soporte cilindro neumatico rodillo pegacinta PLANO No 10 1 $ 170.000 $ 170.000Anillo tope rodamientos rodillo pegacinta PLANO No 11 2 $ 40.000 $ 80.000Rodamientos rodillo pegacinta 6002,zz NA 4 $ 4.000 $ 16.000

Sub-Total $ 3.258.000

Diseño Modificado Pegacinta PLANO No 12Soporte cilindro impulsor rodillo pegacinta PLANO No 13 1 $ 100.000 $ 100.000Brazo pivote carreto impulsor PLANO No 14 1 $ 80.000 $ 80.000Carreto impulsor pegacinta PLANO No 15 1 $ 45.000 $ 45.000Polea transmision carreto pegacinta PLANO No 16 1 $ 150.000 $ 150.000Rodillo pegacinta-RECUBRIR EXTREMOS PLANO No 17 2 $ 80.000 $ 160.000Polycor PLANO No 18 5 $ 16.000 $ 80.000

Sub-Total $ 615.000TOTAL $ 3.873.000

Tabla 7. Costos sistema electrónico COSTOS SISTEMA ELECTRONICO

Descripcion Referencia comercial cantidad Vr unitario Vr TotalCable (metros) 10 $ 5.000 $ 50.000Pulsadores 2 $ 10.000 $ 20.000Temporizadores 2 $ 120.000 $ 240.000

TOTAL $ 310.000 3.4. ETAPA DE PRUEBA INICIAL

Después de haber cumplido con la instalación del dispositivo se procede a realizar las respectivas pruebas. En las pruebas se presentó un inconveniente que no permitió solucionar eficazmente el problema; el inconveniente consistió en que la cinta no se pegaba en forma homogénea en toda el área transversal y se enredaba en el momento en que el rodillo presionaba la cinta.

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Después de realizar las pruebas si hizo un análisis del problema presentado y se tuvieron en cuenta las sugerencias de los operarios y con el aporte de todo el equipo se concluyó que el dispositivo requería que el rodillo aplicador de cinta tuviera movimiento igual al de la velocidad de la maquina en el momento de aplicarla sobre el polietileno.

3.5. DISEÑO MEJORADO

Para cumplir con el requerimiento, después de la primera etapa de prueba se procede a diseñar un mecanismo de transmisión de velocidad al rodillo aplicador de la cinta.

El diseño consiste en un rodillo pequeño y corto que recibe transmisión de una polea ensamblada en el eje del rodillo NIP de la maquina por medio de una banda redonda llamada Policor; este rodillo le transmite movimiento al rodillo aplicador de cinta por contacto, por medio de un cilindro neumático que acciona el mecanismo e impulsa el rodillo (ver anexo 13). 3.6. ETAPA DE PRUEBA FINAL Una vez realizada las modificaciones se procede a realizar el ensamble en la maquina y a realizar las respectivas pruebas con ayuda del personal de operarios, del Dpto. mecánico y electrónico. En este intento el dispositivo trabajó correctamente cumpliendo con el objetivo, se logro colocar la cinta negra aproximadamente a 14 metros después de iniciar el bobinado del rollo. A partir de este momento se realizan los procedimientos y se estandarizan todas las variables relacionadas con el dispositivo; como planos mecánicos, eléctricos y neumáticos. 3.6.1 Aprobación. Para la respectiva aprobación el Departamento de Manufactura evalúa el funcionamiento del dispositivo en un periodo de 3 meses, los factores a evaluar son:

• Confiabilidad: los resultados obtenidos fueron del 100%.

41

• Fácil Mantenimiento: Para que el equipo opere en correctas condiciones es necesario cambiar únicamente el rodillo pega-cinta que se desgasta por el uso, pero el cambio es una actividad fácil de realizar. • Fácil Operación: El dispositivo tiene condiciones que facilitan la operación; tiene un selector en el panel del operario para indicar cuando se requiera su funcionamiento automático. La cinta se debe colocar manual pero se realizó la respectiva estandarización para que todos lo hicieran de la misma manera, además por ser una aplicación que se realiza cada 18 minutos aproximadamente, no afecta el proceso productivo.

3.7. ACTIVIDADES DE MEJORAMIENTO Se realizan actividades de mejoramiento continuo como: • Mejorar la calidad del caucho del rodillo aplicador de cinta : las condiciones óptimas para el recubrimiento del rodillo pega-cinta requerían un caucho de baja dureza con el fin de obtener un contacto homogéneo en toda la longitud y para ello inicialmente utilizamos un caucho EPDM (Ethylene Propylene Diene M-class rubber), pero por el ambiente de ozono generado por el tratamiento corona este caucho presentaba un envejecimiento prematuro y se agrietaba. Para mejorar esta anomalía se consultó a expertos en el tema y nos ofrecieron caucho siliconado con el cual se obtuvieron excelentes resultados y mayor vida útil.

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4. SOLUCION DEL PROBLEMA

A continuación se presenta el nuevo método para colocar la cinta negra o marca de fin de rollo con la implementación del dispositivo pega-cinta. 4.1. METODO ACTUAL La maquina extrusora que produce la película de polietileno tiene un sistema de corte y bobinado automático. Para pegar la cinta se diseño un dispositivo mecánico-neumático y se instaló sobre un rodillo recubierto en caucho, que tiene transmisión llamado Nip Roll que se utiliza para controlar la velocidad y la tensión del material a producir. Con este dispositivo el proceso para pegar la cinta se realiza de la siguiente manera: • El operario coloca manualmente la cinta sobre una lamina en acero inoxidable, esta lamina se cubre con cinta teflón evitar que la cinta se quede pegada en el instante de pega sobre la película de polietileno. Figura 18. Operario alistado cinta

• La maquina posee un sistema de alarma que indica al operario el momento de preparar y colocar la cinta en posición; el operario lleva la lamina hasta la maquina donde se pegara la cinta.

Cinta teflón

Cinta negra

43

Figura 19. Operario coloca cinta en dispositivo

• Después de haber colocado la lamina de acero inoxidable con la cinta, se debe esperar a que la maquina haga el cambio automático de rollo en el bobinador para que a su vez se genere una señal electrónica para accionar el carreto impulsor. Figura 20. Cambio automático de rollo

• En este momento el carreto impulsor es accionado por un cilindro neumático para dar transmisión al rodillo pega-cinta por contacto. Este mecanismo se utiliza porque el rodillo pega-cinta debe estar girando a una velocidad igual al de la línea de producción para garantizar una pega perfecta.

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Figura 21. Carreto impulsor accionado por el cilindro neumático

• Después de hacer cambio de rollo en el bobinador la maquina hace un corte automático para seguir bobinando otra cantidad de rollos; el corte lo realiza una cuchilla la cual es accionada por un cilindro, se utiliza este movimiento para enviar una señal eléctrica a los cilindros neumáticos, el que esta accionando el carreto cambia de estado para permitir al cilindro neumático que acciona el rodillo pegar la cinta.

Figura 22. Accionamiento cuchilla

45

Figura 23. Cinta negra aplicada sobre película de polietileno

• Como resultado final obtenemos rollos listos para paletizar, después de haber cumplido con el respectivo control de calidad. Figura 24. Producto terminado en estiba

Cinta negra

46

Figura 25. Cinta negra al inicio del rollo

• Por ultimo los rollos se colocan en estibas de madera y se paletizan para ser enviados a la bodega de producto terminado (ver figura 8). 4.2. FUNCIONAMIENTO DEL DISPOSITIVO Este dispositivo cuenta con un rodillo de caucho que se denomina pega-cinta acoplado por dos cilindros neumáticos, uno para dar transmisión de velocidad desde una polea al carreto que transmite movimiento al rodillo pega-cinta al mismo valor de velocidad de línea del rodillo conductor o Nip-roll para garantizar que cuando baje el rodillo que pega la cinta tenga la misma velocidad en ambas superficies, el rodillo que entrega la cinta y el que la lleva arrastrada en la película después de la pega.

En el momento en que producción decide trabajar con el sistema pega-cinta, el operario debe pulsar desde el panel de control un botón para activar el sistema, inmediatamente esta acción se confirma con una señal de un indicador piloto instalada también en el panel del operario.

Antes de activar esta opción el operario debe preparar la cinta, esta operación es manual pero de fácil ejecución. Para que el sistema actúe se utiliza la lógica de control de la maquina que tiene una programación desde el PLC (Allan Bradley 500) de la unidad del bobinador que realiza un ciclo de cambio para iniciar el bobinado del material, el ciclo se realiza cuando el rollo que se está bobinando ha cumplido el valor de metraje deseado, en ese momento la maquina hace un giro para realizar cambio de rollo y

Cinta negra Cinta negra

Cinta negra

47

para ello el sistema tiene un brazo mecánico que se acciona por medio de cilindros neumáticos una cuchilla tipo guillotina que es la que realiza el corte de material en el bobinador para iniciar el bobinado del nuevo rollo .

Cuando inicia el ciclo de cambio de rollo el bobinador marca Batenffiel envía una señal de bajar brazos que se activa desde el PLC, paralelamente se da señal de activar válvula de cilindro neumático del carreto impulsor de velocidad en el pega-cinta a través del contacto de relé 12CR14 según planos eléctricos de bobinador (Ver anexo 21 ).

En el sistema mecánico la polea que esta acoplada al rodillo de velocidad de línea o carreto impulsor siempre esta girando en vació, cuando los brazos del bobinador bajan, la electro válvula del carreto impulsor activa el cilindro neumático para que este se coloque en posición de contacto con el rodillo pega-cinta y le transmita una velocidad igual al de la línea de producción, utilizando la señal eléctrica A14.1 (Ver anexo 20). En el momento que la señal de corte o cuchilla guillotina corta el polietileno para iniciar el bobinado del nuevo rollo se activa la electro válvula Y2 del cilindro pega-cinta, bajando mecánicamente el rodillo para dejarlo tangencial al rodillo conductor (Nip Roll) y permitir que una cinta de 2” de ancho de color negro alojada en un soporte o con pestaña sea adherida a la película de polietileno; la distancia en la que queda pegada la cinta generalmente es de 14 metros, esta distancia también se puede modificar dependiendo de los requisitos exigidos por el cliente, el valor es modifícale desde un temporizador que tiene la lógica de control en el PLC.

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5. CONCLUSIONES

• Con el trabajo en equipo realizado con el personal de la planta de logro diseñar e implementar un dispositivo pega-cinta cumpliendo con todas las restricciones tanto del cliente como de producción.

• Las soluciones a los problemas que afrontamos como ingenieros industriales no siempre deben ser resueltos con soluciones de alto costo ni complicadas, poniendo en práctica los conocimientos adquiridos y con un poco de imaginación podemos obtener grandes resultados con poca inversión.

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BIBLIOGRAFIA

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ANEXOS

Anexo A. Plano de ubicación del dispositivo en maquina de producción

51

Anexo B. Plano de diseño inicial

TODAS LAS MEDIDAS CON TOLERANCIAS DE +- 0.1mm Ó 0.007" YANGULOS CON TOLERANCIAS DE +- 0°-15´ A MENOS QUE SEINDIQUE LO CONTRARIO.

INDICADOS

ENSAMBLE RODILLO PEGACINTA

CAST LINE 1

LINEA CAST

PLANO No 01

NA

52

Anexo C. Biela accionamiento rodillo

AC INOX

42°

BIELA ACCIONAMIENTO RODILLO

CAST LINE 1

CUÑERO ANCHO8.00 / 8.01

117.0

PLANO No2

20.0

56.5

12.1

12.2

12.7

18.0

24.0

28.0

164.0

67.0

35.0

55.0

27.5

NOTA :- ZINCAR- MAQUINAR EN PAREJA

Ø 11.0

2.5

15.9

7.9

ROSCA M10x1.5

11.0

R12.0

Ø31

.78

31.7

5

INDIQUE LO CONTRARIO.ANGULOS CON TOLERANCIAS DE +- 0°-15´ A MENOS QUE SETODAS LAS MEDIDAS CON TOLERANCIAS DE +- 0.1mm Ó 0.007" Y

35.335.2

MARCAR No DE PLANO

Ø8.0

LINEA CASTLAMINA A-36 DE 5/8

53

Anexo D. Biela soporte rodillo

Ø31

.78

31.7

5

MARCAR No DE PLANO

12°

NOTA :- ZINCAR- MAQUINAR EN PAREJA

Ø8.0

7.9

15.9

11.0

35.0

27.5

2.5

55.0

67.0

R15.0

200.0

150.0

Ø 11.0

ROSCA M10x1.5 CUÑERO ANCHO8.00 / 8.01

35.335.2

LAMINA A-36 DE 5/8 LINEA CAST

PLANO No 3

CAST LINE 1

BIELA SOPORTE RODILLO


54

Anexo E. Anillo tope

AC 1020 LINEA CAST


ANILLO TOPE

CAST LINE 1

PLANO No4

NA

Ø 3

1.80

31.8

2

7.5

15.0

Ø 5

2.0

2 ROSCAS A 90°M6x1.0

ZINCAR

MATAR FILOS

55

Anexo F. Eje accionamiento rodillo

NA

AC 1020 CALIBRADOØ 1 1/4"

LINEA CAST

PLANO No 5

CAST LINE 1

EJE ACCIONAMIENTO RODILLO


1860.0

5.026.0

112.040.072.0 40.0

2 CUÑEROS A 90°ANCHO 8.00 / 8.01

x 4.1 / 4.2 PROF.

ESTOS DOS CUÑEROS DEBEN QUEDARPERFECTAMENTE ALINEADOS

Ø 31.75

31.73

NOTA :- ZINCAR- MATAR FILOS- SUMINISTRAR CUÑAS DE 8.0 x 7.0 ( CANT : 03 )

82°

56

Anexo G. Pivote accionamiento rodillo

2 AGUJEROS DE Ø 11.0ABOC. DE Ø 16.5x 11.0 DE PROF.

BUJE EN BRONCESAE 62

MARCAR NoDE PLANO

NOTA :- MATAR FILOS- ZINCAR- MAQUINAR EN PAREJA

NA

PLANO No 6

CAST LINE 1

PIVOTE ACCIONAMIENTORODILLO


AC 1020 LINEA CAST

25.0

12.5

15.0

30.0

25.0

50.0

10.0x45°

25.0

73.0

25.0

145.

0

Ø31.77

31.75

Ø 38

.01

38.0

0

57

Anexo H. Lámina soporte cinta

INDIQUE LO CONTRARIO.ANGULOS CON TOLERANCIAS DE +- 0°-15´ A MENOS QUE SETODAS LAS MEDIDAS CON TOLERANCIAS DE +- 0.1mm Ó 0.007" Y

LINEA CASTAC INOX 304

LAMINA SOPORTE CINTA

CAST LINE 1

PLANO No 7

30.0

1618.0

30.0

59.0

1500.0

12.0

12.0

67.7

41.2

135°

116°

17.3

2.0

7 11

58

Anexo I. Eje rodillo pisador cinta

1620.0


2 ROSCAS M8x1.25x 25 DE PROF.

AC INOX DE 5/8

EJE RODILLO PISADOR CINTA

CAST LINE 1

LINEA CAST

PLANO No 8

60.0

1.31.2

23.123.0

1.31.2

88.0

Ø 1

4.9

Ø 15

.01

15.0

0

0.6

0.5

5.0

Ø 5

/8"

1500.0

88.0

60.0

1.31.2

23.123.0

1.31.2

5.0

0.6

0.5

Ø 15

.01

15.0

0

Ø 1

4.9

MATAR FILOS

59

Anexo J. Rodillo pisador cinta


INDICADOS

RODILLO PISADOR CINTA

CAST LINE 1

Ø 5

0.0

LINEA CAST

PLANO No 9

23.0

28.0

Ø 2

8.0

Ø 32

.01

32.0

0

Ø 4

0.0

Ø 32

.01

32.0

0

23.0

28.0

Ø 2

8.0

Ø 4

6.0

NOTA :ESTE RODILLO TRABAJA A 20°C Y CONAMBIENTE DE OZONO

RODAMIENTO REF : 6002.2ZZ

AC TUBULAR DE 1 1/4 SCH 80

1500.0

DUREZA 25-30 SHORE AMATERIAL: CAUCHO

SILICONADO

NA

60

Anexo K. Base cilindro neumático accionamiento rodillo

PLANO No 10

CAST LINE 1

BASE CILINDROACCIONAMIENTO RODILLO


LAMINA A-36 DE 3/8 LINEA CAST

26.0 52.0

85.0

15.0

30.070

.0

9.5

9.5 12.0 36.0

60.0

9.5

NA

30.0 35.0

47°

4 ROSCAS M6x1.0

4 AGUJEROSDE Ø 8.5

MARCAR No DE PLANO

8.0

117.0

47°

61

Anexo L. Espaciador rodamientos rodillo pisador cin ta

5.0

NA

Ø 1

9.0

Ø 1

5.2

AC 1020

ESPACIADOR RODAMIENTOS

CAST LINE 1

LINEA CAST

PLANO No 11


62

Anexo M. Diseño mejorado


INDICADOS

ENSAMBLE RODILLOPEGACINTA MEJORADO

CAST LINE 1

LINEA CAST

PLANO No 12

NA

63

Anexo N. Soporte cilindro neumático accionamiento carreto impulsor

12.5

25.0

PLANO No 13

CAST LINE 1

SOPORTE CILINDRO ACCIONAMIENTOCARRETO IMPULSOR


15.0 45.0

6.5 18.0

31.0

6.5

38.0

83.0

12.7

30.7

110.0 12.7

12.7

190.0

04 ROSCAS M5x0.8

02 AGUJEROS DE Ø 8.5ABOC. DE Ø 14.5

x 9.0 DE PROF.

MARCAR NoDE PLANO

AC 1020 PEGACINTA

64

Anexo Ñ. Biela soporte carreto impulsor

Ø 25.0

Ø 19.025

.0

50.0 50.0

M10x1.5

BUJE EN BRONCEØ EXT : 20.0Ø INT : 15.02 / 15.04

GALVANIZAR

56.0

5.0

36.0

33.0

1.2

Ø 15.0

0.4

9.5

90°PL A-36 DE 3 8 PEGACINTA

PLANO No 14

CAST LINE 1

BIELA SOPORTE CARRETO


65

Anexo O. Carreto impulsor rodillo pisador cinta

AC 1020 LINEA CAST

POLIURETANO23.0

9.0

Ø 2

8.0

33.0

9.0

2.5

R3.0

6.0

2.0

Ø 32

.00

31.9

9

RODAMIENTO REF : 6002. 2RS

MATAR FILOS

GALVANIZAR

Ø 4

0.0

Ø 5

4.0

Ø 32

.00

31.9

9

PLANO No 15

CAST LINE 1

CARRETO IMPULSO RODILLOPISADOR


66

Anexo P. Polea transmisión carreto impulsor

PLANO No 16

CAST LINE 1

POLEA IMPULSO CARRETO


ALUMINIO LINEA CAST

4.06.0

4.0

14.0

10.0

20.0

34.0

44.0

88.0

Ø 68

.168

.0

2.55.0 Ø

108.0

Ø 1

60.0

3.0

R3.0

2 ROSCAS M8x1.25

2 AGUJEROS DE Ø 9.0ABOC. DE Ø 15.0

MARCAR NoDE PLANO

67

Anexo Q. Rodillo pisador cinta modificado


INDICADOS

RODILLO PISADOR CINTAMODIFICADO

CAST LINE 1

Ø 5

0.0

LINEA CAST

PLANO No 17

23.0

28.0

Ø 2

8.0

Ø 32

.01

32.0

0

Ø 4

0.0

Ø 32

.01

32.0

023.0

28.0

Ø 2

8.0

25.0

Ø 4

6.0

CAPA DE POLIURETANO

CAPA DEPOLIURETANO

25.0

NOTA :ESTE RODILLO TRABAJA A 20°C Y CONAMBIENTE DE OZONO

RODAMIENTO REF : 6002.2ZZ

AC TUBULAR DE 1 1/4 SCH 80

1525.0

DUREZA 25-30 SHORE AMATERIAL: CAUCHO

SILICONADO

68

Anexo R. Banda motriz polea transmisión carreto impulsor

BANDA POLICORD Ø222 int. x Ø5

R22

,0

R77,0

Ø 5.0

190,

7


POLICOR VERDE

BANDA REDONDA POLICOR

CAST LINE 1

LINEA CAST

PLANO No 18

69

Anexo S. Plano neumático

Fuente: PLANO de Hugo Hernán Cano, Electrónico de Familia del Pacifico Ltda. Caloto, 03 de Septiembre de 2008.

70

Anexo T. Plano eléctrico

Fuente: PLANO de Hugo Hernán Cano, Electrónico de Familia del Pacifico Ltda. Caloto, 03 de Septiembre de 2008.

DISEÑO DE UN DISPOSITIVO PEGA-CINTA EN LA LINEA DE ...

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