DISEÑO DE UNA LÍNEA DE INMERSIÓN PARA LA PRODUCCIÓN DE...

UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL

DISEÑO DE UNA LÍNEA DE INMERSIÓN

PARA LA PRODUCCIÓN DE GUANTES A PARTIR

DE LÁTEX NATURAL EN GUATEMALA

TESIS

ROBERTO ANTONIO CAHUEQUE TERREAUX

Carné: 1014207

Guatemala, Marzo 2,012

Campus Central

UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL

DISEÑO DE UNA LÍNEA DE INMERSIÓN

PARA LA PRODUCCIÓN DE GUANTES A PARTIR

DE LÁTEX NATURAL EN GUATEMALA

TESIS

Presentado al Consejo de la Facultad de Ingeniería de la

Universidad Rafael Landívar

Por:

ROBERTO ANTONIO CAHUEQUE TERREAUX

Previo a conferirse el título de:

Ingeniero Químico Industrial

En el grado académico de:

Licenciatura

Guatemala, Marzo 2,012

Campus Central

DEDICATORIA Y/O AGRADECIMIENTOS

A DIOS

Por darme la vida y permitirme realizar las cosas que me gustan.

A MI PAPÁ Y ASESOR

Por estar conmigo siempre y por todos los conocimientos que me ha brindado durante mi carrera.

A MI MAMÁ

Por estar conmigo, apoyarme y motivarme a lo largo de toda mi carrera.

A MIS HERMANAS

Por servirme de apoyo cuando lo necesite, ayudarme con problemas que tuve y siempre a

mantenerme con una buena conducta.

A MI SOBRINA

Por darle alegría a mi vida y estar siempre a mi lado.

A MIS AMIGOS

Sobre todo a Anne y Pedro, por siempre estar conmigo en las buenas y en las malas y recordarme

que no todo es estudiar.

1

RESUMEN EJECUTIVO

El presente trabajo titulado Diseño de una línea de inmersión para la producción de guantes a

partir de látex natural en Guatemala surgió como una iniciativa con la que se pretende incentivar

la industrialización de un producto agrícola guatemalteco, el látex, ya que el 95% del mismo se

exporta como materia prima para industrias en el extranjero. El diseño y establecimiento de las

dimensiones del equipo necesario se desarrolló en base a una tasa de producción deseada (420

pares de guantes por día), así como a variables de proceso ya establecidas en otros estudios.

Asimismo se realizó un balance de materia y energía del proceso, se establecieron los diagramas

de operación, de flujo de operación y de recorrido.

Para su efecto se elaboró el diseño de la línea en base a referencias en otros estudios ya

realizados, se tomó en cuenta que para la producción de guantes se deben realizar inmersiones de

hormas en distintas soluciones, por lo cual se creó un diseño que se adapta a las condiciones

establecidas en estos estudios mencionados. Asimismo, se realizó el establecimiento de las

dimensiones en base a una tasa de producción deseada.

Finalmente se efectuó un balance de materia y energía, esto con el fin de determinar los

requerimientos de materia prima, así como de combustible. Se establecieron los diagramas del

proceso (diagrama de operación, diagrama de flujo de operación y diagrama de recorrido), con el

fin de determinar la cantidad de operaciones que se llevan a cabo, así como el tiempo requerido

para cada una de ellas.

DESCRIPTORES: Tasa de producción deseada, características del guante.

ÍNDICE

MARCO I

I. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................2

1.1 Lo escrito sobre el tema..........................................................................................................3

1.2 Resumen crítico del marco teórico .........................................................................................5

1.2.1 Caucho ........................................................................................................................5

1.2.2 Látex ...........................................................................................................................5

1.2.3 Látex centrifugado .....................................................................................................6

1.2.3.1 Látex centrifugado alto amonio...........................................................................6

1.2.3.2 Látex centrifugado bajo amonio ..........................................................................6

1.2.4 Historia y actualidad del látex en Guatemala .............................................................7

1.2.5 Proceso de extracción del látex ...................................................................................7

1.2.6 Guantes .......................................................................................................................8

1.2.7 Guantes de látex natural de tipo domestico ................................................................9

1.2.8 Proceso de producción de guantes ............................................................................10

1.2.9 Materias primas .........................................................................................................13

1.2.10 Hormas utilizadas en el proceso de producción de guantes ....................................15

1.2.11 Materiales de construcción de equipos ...................................................................15

1.2.12 Tanques de inmersión .............................................................................................16

1.2.13 Vulcanización .........................................................................................................18

1.2.14 Coagulación ............................................................................................................18

1.2.15 Tamaño ...................................................................................................................19

1.2.16 Dimensiones ............................................................................................................19

1.2.17 Tasa de producción .................................................................................................19

MARCO II

II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA..................................................................................20

2.1 Objetivos ..............................................................................................................................22

2.1.1 Objetivo general ........................................................................................................22

2.1.2 Objetivos específicos ................................................................................................22

2.2 Hipótesis ...............................................................................................................................22

2.3 Variables...............................................................................................................................23

2.3.1 Variables independientes ..........................................................................................23

2.3.2 Variables dependientes .............................................................................................23

2.4 Definición de variables.........................................................................................................23

2.4.1 Variables independientes ..........................................................................................23

2.4.2 Variables dependientes .............................................................................................25

2.5 Alcances y límites ................................................................................................................26

2.6 Aportes ................................................................................................................................28

MARCO III

III. MÉTODO ................................................................................................................................29

3.1 Sujeto ....................................................................................................................................29

3.2 Instrumento...........................................................................................................................29

3.3 Procedimiento.......................................................................................................................33

3.3.1 Dimensionamiento de equipo ...................................................................................33

3.4 Diseño y metodología estadística ........................................................................................34

MARCO IV

IV. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ...........................................................35

4.1 Dimensiones de los equipos .................................................................................................35

4.2 Diseño de la línea de inmersión para la producción de guantes ...........................................38

4.3 Diagramas del proceso .........................................................................................................56

4.3.1 Diagrama de operaciones del proceso.......................................................................56

4.3.2 Diagrama de flujo de operaciones del proceso .........................................................58

4.3.3 Diagrama de recorrido del proceso ...........................................................................60

4.4 Balance de masa y energía del proceso ...............................................................................61

MARCO V

V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ............................................................................................62

MARCO VI

VI. CONCLUSIONES ...................................................................................................................75

MARCO VII

VII. RECOMENDACIONES ........................................................................................................76

MARCO VIII

VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ..................................................................................78

MARCO IX

IX. ANEXOS .................................................................................................................................81

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA NO 1 CARACTERÍSTICAS GUANTES DE LÁTEX NATURAL .................................9

TABLA NO 2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS MATERIALES HORMAS ..............................15

TABLA NO 3 TIEMPOS POR ESTACIONES DE TRABAJO ...................................................35

TABLA NO 4 REQUERIMIENTOS Y DIMENSIONES PLATO DE HORMAS ......................35

TABLA NO 5 DIMENSIONES TANQUES # 1, 2 Y 5 ................................................................35

TABLA NO 6 DIMENSIONES TANQUES # 3 Y 4 ....................................................................36

TABLA NO 7 DIMENSIONES CARRO DE INMERSION ........................................................36

TABLA NO 8 DIMENSIONES CARRO DE HORNEADO ........................................................36

TABLA NO 9 DIMENSIONES HORNO .....................................................................................37

TABLA NO 10 RESUMEN DIAGRAMA DE OPERACIONES ................................................57

TABLA NO 11 DIAGRAMA DE FLUJO DE OPERACIONES .................................................58

TABLA NO 12 RESUMEN DIAGRAMA DE FLUJO DE OPERACIONES .............................59

TABLA NO 13 BALANCE DE ENERGÍA .................................................................................61

TABLA NO 14 DATOS PARA RESOLUCION BALANCE DE ENERGÍA ............................89

TABLA NO 15 ESPECIFICACIONES POLIPASTO .................................................................94

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA NO 1 POLÍMERO DEL ISOPRENO ..............................................................................5

FIGURA NO 2 PROCESO DE EXTRACCIÓN DEL LÁTEX “PICA” ........................................8

FIGURA NO 3 IMPULSOR ..........................................................................................................17

FIGURA NO 4 VULCANIZACIÓN ............................................................................................18

FIGURA NO 5 HORMAS CERÁMICAS ....................................................................................30

FIGURA NO 6 HORNO CONVECCIÓN ....................................................................................31

FIGURA NO 7 POLIPASTO ELÉCTRICO .................................................................................32

FIGURA NO 8 DIAGRAMA DE OPERACIONES .....................................................................56

FIGURA NO 9 DIAGRAMA DE RECORRIDO .........................................................................60

FIGURA NO 10 BALANCE DE MASA ......................................................................................61

FIGURA NO 11 DIAGRAMA DE PROCESO DE HORNEADO ...............................................86

2

I. INTRODUCCIÓN

Actualmente, el látex natural es un producto significativo para la economía del país, ya que

es el cuarto producto que generó mayores ingresos debido a exportaciones, durante el año

2,010, situándose abajo del café, banano y cardamomo (Fuente: Banco de Guatemala). El

precio de este producto es manejado mediante una bolsa extranjera, es decir, su precio fluctúa

según variables del mercado internacional, lo cual representa una desventaja para Guatemala,

ya que si el precio de la bolsa se reduce, también se reducen los ingresos al país por

exportaciones. El 95% del látex producido en Guatemala es exportado. Solamente el 5% es

utilizado en el país, según Grupo Entre Ríos (2,011), en la industria del calzado, cuero, entre

otras, esto es debido a la falta de industria en el país para procesar el látex y obtener

productos finales, lo cual representa una gran oportunidad para la industria guatemalteca. Al

desarrollar este tipo de industrias, entre las cuales se pueden mencionar la fabricación de

globos, guantes, preservativos, entre otros, se puede eliminar la dependencia de los ingresos

(por exportación) de este producto, ya que el precio de un producto final no es establecido

mediante una bolsa.

El objetivo de este trabajo es realizar el diseño de una línea de inmersión para la producción

de guantes a partir de látex natural en Guatemala, determinando todos los equipos y materias

primas necesarias para este proceso, para que el montaje de la misma pueda ser realizado por

cualquier persona individual o empresa, promoviendo así la industrialización del hule.

Asimismo, la producción de guantes posee ventajas respecto a empresas que se dediquen al

mismo negocio en el extranjero, ya que estas deben soportar costos de transporte hacia sus

ubicaciones.

La importancia de esta tesis radica en el hecho que la industrialización del látex representa un

crecimiento económico para Guatemala, en lo que respecta a exportaciones de este producto,

ya que se estarían obteniendo márgenes de ganancia tanto por la venta del látex, así como

por la manufactura del mismo. Es importante la carrera de Ingeniería Química Industrial, ya

que se puede incentivar a futuras generaciones a realizar estudios respecto a la manufactura

del látex, pero abarcando distintos productos, como globos, preservativos, o cualquier otra

industria que no se encuentre en el país.

3

1.1 LO ESCRITO SOBRE EL TEMA

Velásquez (2,007) en su Trabajo de Graduación titulado Determinación de la producción,

contenido de hule seco, diagnostico de látex y plasticidad en 25 clones de hevea brasiliensis

(euprhorbiaceae) en finca santa Ana Mixpiya, San Miguel Panan, Suchitepéquez, cuyo principal

objetivo es conocer la producción, el contenido de hule seco (DRC), diagnóstico de látex y

plasticidad de 25 clones de Hevea brasiliensis, Muell arg. en época lluviosa, bajo condiciones

edáficas y climáticas características del lugar. Se evaluó a través de un diseño estadístico

completamente al azar, con un total de 25 clones (tipo específico de árbol) 4 repeticiones y 6

plantas por unidad experimental, con una intensidad de pica a cada tres días, con concentraciones

de Etephon (Acido 2 - cloroetil fosfonico) al 5%. Como resultados se obtuvieron en términos de

la producción y tratamiento que mejor respuesta presento fue el IRCA 230 (un tipo de los 4

tratamientos utilizados) en DRC, todos los tratamientos producen estadísticamente la misma

cantidad de hule seco, al igual que la plasticidad.

Morales (2,008) en su Trabajo de Graduación titulado Estudio de Pre-Factibilidad del

montaje de una Planta de Beneficiado de Caucho Natural, cuyo principal objetivo es determinar

la Pre-Factibilidad del montaje de una Planta de Beneficiado de Caucho Natural en Escuintla, la

cual fabricará un tipo de caucho: caucho técnicamente especificado (TSRN-10); para lograr

dicho objetivo se realizaron estudios de mercado, técnicos, de organización, financieros, y por

último se elabora un plan de trabajo para el montaje de la planta. Este estudio financiero incluye

la rentabilidad del proyecto, con una tasa interna de retorno del 30% anual; asimismo establece

que el proceso industrializado del beneficiado de caucho por medio de maquinaria moderna y

automatizada, en combinación con otros factores permite obtener costos de producción

competitivos.

Cahueque (2,008) en su Trabajo de Graduación titulado Evaluación de dos agentes

coagulantes para látex natural, en la fabricación por inmersión de guante tipo doméstico, cuyo

principal objetivo es realizar una evaluación de tres soluciones coagulantes recomendadas para la

formación de película de látex natural en el proceso de producción de guantes tipo domestico por

inmersión de moldes. Las soluciones coagulantes a comparar son: nitrato de calcio en solución

acuosa, nitrato de calcio en solución alcohólica y ácido acético en solución acuosa.

4

Hernández (2,009) en su Trabajo de Graduación titulado Estudio de pre-factibilidad para la

producción y exportación de hule en Guatemala, cuyo principal objetivo es determinar la

viabilidad del montaje de una planta procesadora y exportadora de caucho natural en Guatemala,

la cual fabricará tres tipos distintos de caucho: caucho técnicamente especificado (TSRN-10),

látex centrifugado y hojas ahumadas. Para lograr dicho objetivo se realizaron estudios de

mercado, técnicos, de organización y financieros. De acuerdo al estudio financiero se concluyó

que el proyecto es económicamente rentable con un valor actual neto (VAN) de Q5,248,606.39 y

una tasa interna de retorno (TIR) de 42.28%.

Barrios (2,010) en su Trabajo de Graduación titulado Determinación del porcentaje de

sólidos, pH y tiempo de residencia óptimos de látex NBR para obtener el calibre estándar en

guantes de nitrilo, define parámetros para ciertas variables (porcentaje de sólidos, pH y tiempo

de residencia) en el proceso de producción de guantes de nitrilo para poder obtener el producto

en límites de calidad aceptables. Como conclusiones, determinó que el porcentaje de sólidos es

42.02%, el pH debe poseer un valor de 9.12 y el tiempo de residencia es 39.60 segundos.

5

1.2 RESUMEN CRÍTICO DEL MARCO TEÓRICO

1.2.1 Caucho

Según Hernández (2,009), el caucho es “una sustancia de gran elasticidad que se

obtiene por exudación y coagulación del jugo del árbol gomero” (Pág. 3). Este

árbol gomero pertenece a una familia de árboles que se encuentra bajo el género

“Hevea”, y el nombre del árbol es Hevea Brasilensis (debido a que su origen es de

Brasil). El caucho está compuesto de lo siguiente:

Hidrocarburo caucho 94.00 %

Extracto acetónico 2.50 %

Proteínas 2.50 %

Cenizas 0.30 %

Materiales volátiles (entre ellas humedad) 0.50 %

El componente principal del caucho natural es el polímero del isopreno llamado:

cis-1,4 poli-isopreno

Figura No. 1: Polímero del Isopreno

Fuente: Cahueque (2,008)

1.2.2 Látex

Según Morales (2,008), el látex es “una suspensión coloidal acuosa, en la que el

caucho se mantiene dispersado, en la fase acuosa continua estable” (Pág. 4). Este

se obtiene mediante el sangrado del árbol Hevea Brasilensis y contiene

aproximadamente un 30% de caucho seco (Velásquez, 2007), el cual

posteriormente se concentra por los métodos de centrifugado, cremado, o

evaporación, según Cahueque (2,008). El Látex, es una dispersión, que involucra

6

dos fases, un medio de dispersión y una fase dispersa. El medio de dispersión es

el agua y la fase dispersa está compuesta por caucho sólido, principalmente el

polímero del isopreno.

1.2.3 Látex centrifugado

El látex centrifugado es el que se utiliza en la producción de guantes de hule

natural. Según Velásquez (2,007), “es una suspensión acuosa de partículas,

producidas por centrifugación de látex fresco, proveniente de las plantaciones,

bajo estrictas normas de control para hacer un producto uniformemente elástico”

(Pág. 13). El látex es centrifugado hasta obtener un producto uniforme, este

proceso se realiza con un preservante, principalmente amoníaco, y se utiliza un

segundo, en menor proporción, hidróxido de potasio (KOH). Posee

aproximadamente 60% de sólidos (principalmente caucho natural). Este es el tipo

de látex distribuido comercialmente, existen dos tipos: Alto Amonio y Bajo

Amonio.

1.2.3.1 Látex centrifugado alto amonio

Según Barrios (2,010), este tipo de látex centrifugado es “látex natural con un

tratamiento de amoníaco, que aumenta su estabilidad, El pH de este látex

oscila entre 11 y 12” (Pág. 6).

1.2.3.2 Látex centrifugado bajo amonio

Según Barrios (2,010), este tipo de látex centrifugado “se combina con óxido

de zinc y algún acelerador como el tetrametitiuramdisulfida para estabilizar el

polímero con un pH cercano a 10” (Pág. 7).

7

1.2.4 Historia y actualidad del látex en Guatemala

El Hule Natural es conocido en Guatemala desde el tiempo maya, aunque, hasta el

siglo XX, su cultivo y proceso tomaron una dimensión industrial. El cultivo del

hule natural país ha incrementado y la mayoría del hule que se obtiene se exporta,

en su mayoría a México, sin ser manufacturado. (Fuente: Grupo Entre Ríos,

2,011)

Según el Grupo Entre Ríos (2,011), las plantaciones de hule en Guatemala

sobrepasan las 80,000 hectáreas con más de 28 millones de árboles y un volumen

de producción de más de 75,000 toneladas de hule seco por año. Estos datos

estadísticos posicionan a Guatemala, dentro del hemisferio americano, como el

segundo productor, el mayor exportador y el país con la tasa de crecimiento más

alta de Hule Natural.

Actualmente, sus principales mercados de exportación son Norte y Sudamérica;

genera alrededor de 20,000 empleos directos y 60,000 empleos indirectos. Se

puede mencionar que aproximadamente el 95% del hule producido en Guatemala

es exportado y manufacturado en el extranjero. (Fuente: Grupo Entre Ríos)

1.2.5 Proceso de extracción del látex

El proceso de extracción del látex del árbol Hevea Brasilensis se le denomina

pica, el cual consiste en la realización del corte a lo largo del tronco del árbol de

aproximadamente media circunferencia, con una cuchilla, el árbol sangra el látex,

el cual cae en un recipiente plástico, el que está sujetado al árbol. En este

recipiente se encuentra una sustancia anticoagulante, generalmente se utiliza

amoniaco entre el 3% y 5%; se puede realizar la pica entre 100 a 150 veces al año,

lo que equivale a 2 a 3 veces por semana, según Morales (2,008).

8

Figura No. 2: Proceso Extracción del Látex “Pica”

Fuente: Hernández (2,009)

1.2.6 Guantes

Existen distintos tipos de guantes, dependiendo del uso del mismo, son fabricados

de distintos tipos de materiales, entre los que se puede mencionar el látex natural

y polímeros sintéticos como el neopreno. El diseño de los guantes depende de la

aplicación, así como el material que se utiliza para fabricarlos.

Los guantes pueden clasificarse, de acuerdo a su uso, en tres grandes grupos,

según Cahueque (2,008), los grupos son los siguientes:

Uso médico

Uso doméstico

Uso industrial

Dentro de estos tres grupos hay distintas divisiones, por ejemplo, en el grupo de

uso industrial, existen guantes especiales con alta resistencia al calor, para

manipular objetos con altas temperaturas, asimismo existen guantes reforzados,

9

para poder manejar objetos cortantes. De acuerdo a esto, las características de los

guantes varían dependiendo de la aplicación. Los guantes de uso doméstico,

según Cahueque (2,008), “son generalmente fabricados de hule natural, poseen

bajo nivel de protección a las manos y muchas veces la calidad de los mismos es

percibida por los clientes en su apariencia y en su duración en condiciones

livianas de uso” (Pág. 26).

Como parámetros generales que se evalúan en los guantes se pueden mencionar al

largo, calibre, textura, color, elongación, resistencia al corte, permeabilidad a

distintos productos químicos, entre otros.

1.2.7 Guantes de látex natural tipo doméstico

El diseño de la línea de inmersión de esta tesis estará enfocado en la producción

de guantes de látex natural tipo doméstico. Un guante de látex natural de tipo

doméstico debe cumplir con las siguientes características:

Tabla No. 1: Características Guantes de Látex natural

Propiedad Características

Apariencia Guante hule natural de distintos colores

Largo 29-32 centímetros

Calibre 0.35-0.46 milímetros


10

1.2.8 Proceso de producción de guantes

El proceso de producción correspondiente al diseño de esta tesis es a través de un

proceso de inmersión. El proceso consiste en la inmersión de hormas que poseen

forma de guantes en distintos tanques, esto con el fin de formar una película de

látex encima de la horma, para posteriormente remover el guante de la horma. El

primer paso es “contar con una horma adecuada en óptimas condiciones de

acabado y limpieza, para posteriormente depositar una película uniforme, sin

defectos, de coagulante encima de la misma” (Pág. 5), según Cahueque (2,008).

Según Barrios (2,010), el proceso de preparación de la horma consiste en tres

etapas. La primera etapa consiste en la inmersión de la horma una solución de

EDTA (ácido etilendiaminatetrácetico), tiene como objetivo remover metales

pesados así como compuestos que conforman el agua dura. La segunda etapa

consiste en la inmersión en agua a 70 ºC, como objetivo limpiar la horma de la

solución de EDTA. La tercera etapa consiste en una inmersión de la horma en una

solución de alquilofenol etoxilado a 60 ºC, tiene como objetivo humectar la

horma. El tiempo de residencia para cada uno de los tanques es aproximadamente

un minuto y medio.

Posteriormente, se debe “sumergir la horma en una solución de coagulante, para

dejar una película de la misma sobre la horma” (Pág. 5), según Cahueque (2,008);

la función del coagulante en el proceso es “la inmovilización de las partículas de

la fase dispersa (caucho), el medio de dispersión (agua) queda atrapado entre las

partículas de caucho, el cual será removido mediante calentamiento en los hornos.

Según Barrios (2,010), la inmersión se debe hacer en un coagulante que posea una

concentración entre 20% y 40% a una temperatura de 50 ºC, el tiempo de

residencia de la horma en esta solución es de aproximadamente 20 segundos.

11

Según Barrios (2,010), debido a que el látex es una emulsión coloidal, se

comporta como un líquido y por esta razón es importante que se modifique para

obtener una forma mucho más sólida de la materia prima mediante la

coagulación.

La suspensión coloidal, es decir el látex, posee un equilibrio iónico, debido a que

la superficie de las moléculas de caucho que se encuentran cargadas

negativamente, por lo que dichas gotas no se unen entre sí (cargas iguales se

repelen). Cuando no se agrega ningún componente distinto al látex, las cargas

iónicas se mantienen, por lo que permanecen suspendidas y se mantiene el

equilibrio iónico. Al agregar un coagulante, el equilibrio iónico se altera, por lo

que las moléculas de hule se unen o aglomeran, permitiendo así que el látex en

coagule, este es un proceso de tipo no reversible.

A continuación, se realiza una inmersión de la horma en látex, el cual contiene

una mezcla de aditivos químicos para que se lleve a cabo el proceso de

vulcanización del látex; la formación de la película sobre la horma es posible

debido a la acción del coagulante sobre el látex. Según Barrios (2,010), la

inmersión de la horma en el tanque de látex se debe llevar a cabo con un tiempo

de residencia entre 20 y 40 segundos y la temperatura del mismo puede estar en

un rango entre 30 ºC y 35 ºC.

Según Barrios (2,010), “en la industria de látex posterior a la coagulación se debe

realizar otro proceso químico conocido como vulcanización” (Pág. 9). El proceso

de vulcanización provoca un cambio de las propiedades de las moléculas de

caucho, aumentando considerablemente la dureza del mismo, esto se lleva a cabo

por la acción del azufre y otros aditivos químicos.

“Estos aditivos modifican el polímero al formar puentes conocidos como

crosslinks entre cada cadena individual de polímeros permitiendo que estas

cadenas se unan” (Pág. 9), según Barrios (2,010).

12

Existen distintas características propias del caucho que cambian luego del proceso

de vulcanización. Se puede mencionar la pegajosidad del material, la cual

disminuye con el proceso de vulcanización, por ejemplo, el látex natural se utiliza

como pegamento en distintas industrias, incluyendo la del calzado, en cambio, el

látex ya vulcanizado, el cual puede encontrarse en productos como los gorros para

natación, no es pegajoso. Se puede mencionar que el caucho aumenta su dureza y

mejoran sus propiedades mecánicas. Algunos ejemplos de materiales

vulcanizados comunes son las llantas de automóviles, suelas de zapatos, gorros

de natación, preservativos, globos, componentes elásticos de los carros, guantes y

piezas bucales para instrumentos de viento.

Debido a que actualmente, se han producido distintos cauchos sintéticos, existen

distintos métodos para vulcanizar, según el tipo de caucho que se esté

vulcanizando. Existen 4 métodos, los cuales se diferencian por el aditivo químico

que se utiliza para vulcanizar, ya que estos aditivos deben ser compatibles con las

moléculas de caucho. Los 4 métodos están seguidos de un calentamiento.

Los métodos para vulcanizar son:

Sistemas de azufre (Para caucho natural).

Peróxidos.

Uretano.

Óxidos metálicos. (Barrios, 2,010)

La última etapa del proceso, las hormas de guantes con la película de látex se

hacen pasar a través de un horno. Dicho horno cumple dos funciones básicas,

secado de la película y vulcanizado de las partículas de caucho. Según Cahueque

(2,008), la fase de secado busca liberar el agua atrapada en la película en el

momento que la formulación de látex coagula y la fase de vulcanización es en la

cual los agentes vulcanizantes y acelerantes actúan químicamente con el látex

13

para darle las propiedades deseadas al caucho. La temperatura para el secado debe

ser de 80 ºC y la de vulcanización debe ser de 120 ºC.

La transferencia de calor en el horno se realiza por convección y se puede operar

con aceite térmico o con propano, el tiempo de residencia en el horno aproximado

es de 1 hora con 15 minutos, según Barrios (2,010), sin embargo, para guantes de

látex natural el tiempo se puede reducir a 1 hora, con 30 minutos de secado y 30

minutos de vulcanizado. Este tiempo de residencia en el horno puede disminuir,

dependiendo al tipo de caucho que se utilice (natural o sintético) y a la mezcla de

los aditivos que se agreguen al látex para el proceso de vulcanización.

1.2.9 Materias primas

Las materias primas que se utilizan en el proceso de producción de guantes, aparte

del látex natural, son las siguientes:

Coagulante:

Para el proceso de producción de guantes se pueden utilizar distintas sustancias

como coagulantes, entre las que se puede mencionar el nitrato de calcio y el

cloruro de calcio. El coagulante, según Cahueque (2,008), es “la sustancia

química que agregada a un sistema coloidal entra en contacto con el mismo,

provocando su coagulación” (Pág. 3).

Aditivos Químicos:

Se utiliza una mezcla de distintos compuestos químicos que cumplen la

función de vulcanizar las moléculas de caucho. Los aditivos químicos se

agregan al látex en una dispersión, la cual contiene una mezcla de

vulcanizantes, acelerantes, estabilizantes, así como otros aditivos con distintas

funciones dependiendo del tipo de guante a producir. A continuación se

describirán los principales aditivos químicos:

14

o Vulcanizante: Según Cahueque (2,008), “un vulcanizante es una sustancia

química que participa en los enlaces de la reacción de vulcanización” (Pág.

11). El compuesto químico más utilizado para llevar a cabo la reacción de

vulcanización es el azufre, según Barrios (2,010).

o Acelerante: Según Cahueque (2,008), un acelerante es una “Sustancia

química que acelera o cataliza el proceso de vulcanización” (Pág. IX), por

lo tanto, estos disminuyen el tiempo de reacción. La velocidad de

vulcanización y las propiedades del producto final dependen de la mezcla

de vulcanizantes, activadores y acelerantes que se agregue al látex.

o Estabilizador: Según Cahueque (2,008), un estabilizador es una sustancia

agregada al sistema coloidal (látex) que proporciona resistencia para evitar

su coagulación (excesiva)” (Pág. XI). Debido a que la coagulación en el

látex es deseada para el proceso de fabricación de guantes, la cantidad de

estabilizante que se agrega al látex es importante, ya que se debe agregar de

tal forma que no se evite este proceso.

o Antioxidante: Debido a que el oxígeno ataca y degrada las moléculas de

látex, las propiedades de la película de látex que se forma en la horma

pueden verse afectadas, por lo cual se deben agregar antioxidantes para

preservar las propiedades del mismo. Según Barrios (2,010), existen dos

tipos de compuestos químicos utilizados como antioxidantes, el tipo de

compuestos químicos fenólicos y el tipo de aminas. Para la producción de

guantes se utilizan aminas como antioxidantes, ya que presentan menor

decoloración del producto final.

o Activadores: Según Barrios (2,010), la reacción de vulcanización que

produce el azufre a las moléculas de látex necesitaría un calor excesivo

para llevarse a cabo, por lo que las altas temperaturas podrían destruir el

polímero por oxidación de las moléculas, por lo que se deben agregar

15

activadores, para que la temperatura de reacción no sea tan alta, se puede

utilizar óxido de zinc u óxido de azufre como activador.

1.2.10 Hormas utilizadas en el proceso de producción de guantes:

Las hormas son la base sobre la cual se formará la película de látex. Es importante

la calidad y el acabado de las hormas, sino se mantienen estos índices de calidad,

se pueden causar defectos en el guante. Las principales características de las

hormas son las siguientes:

Resistencia Térmica (preferiblemente a cambios de temperatura, ya que se

efectúan los mismos en el proceso de producción de guantes).

Excelente calidad de acabado

Fácil de Limpiar

Las hormas pueden fabricarse de madera, metal o cerámica, cada material posee

sus ventajas y desventajas, las cuales se describirán en la siguiente tabla:

Tabla No.2: Ventajas y Desventajas Materiales Hormas

Material Molde Ventajas Desventajas

Madera Bajo Costo Se pueden deformar por calor

Metal Duradero Alto Costo

Cerámica Duradero Quebradizo


1.2.11 Materiales de Construcción de Equipos

Según Baasel (1,990), los materiales de construcción de equipos son elegidos

acorde a las características de los materiales que se utilizarán y las condiciones de

funcionamiento. El material mayormente utilizado en la industria es el acero al

carbón (no incluye al acero inoxidable), sin embargo, no se utiliza para

temperaturas debajo de -45.6 grados Celsius (perdida de ductilidad y resistencia al

16

impacto), o temperaturas arriba de 510 grados Celsius (perdida dureza).

Asimismo no se utiliza con productos de carácter ácido, debido a que no posee

una alta resistencia a la corrosión.

Según Helmus (2,008), los materiales de construcción de los equipos no solo

dependen del proceso, sino también de los costos que representan dentro de un

proceso. A continuación se listan algunas características importantes a tomar en

cuenta al momento de elegir los materiales de construcción de equipos en general:

Presión y temperatura.

Composición del material (resistencia a la corrosión).

Costos (mantenimiento).

Modificaciones disponibles.

1.2.12 Tanques de inmersión

Los tanques de inmersión son los equipos que contienen las materias primas que

serán agregadas al guante. Los mismos deben poseer las siguientes características,

según Cahueque (2,008):

El material de construcción deberá permitir una fácil limpieza y hacer fácil

la remoción de hule. El material deberá ser resistente a la corrosión, se

recomienda acero inoxidable.

Es preferible que tengan mecanismos para controlar la temperatura del

producto que contiene.

Poseer un sistema de agitación controlada, no muy rápida, para no generar

burbuja ni muy lenta para evitar puntos muertos en la superficie.

Es recomendable que tengan doble fondo (tanques 3 y 4) para atrapar

residuos o contaminantes que precipiten en el primer fondo y evitar

circulen con la agitación.

Es necesario que posean un sistema de válvula de alimentación en el

fondo, de tal manera que no se incorpore aire en el momento de

alimentarlo.

17

Un sistema de cerrarlo para los momentos en que no esté en uso, ayudará a

evitar formación de natas y o contaminación del producto.

Según Walas (1,990), las dimensiones y la forma de un tanque, el arreglo de

impulsores y carcasas (estructura interna) son factores que influyen en la calidad

de la agitación de un líquido dentro del mismo. Estos factores dependen de los

objetivos de la operación, por ejemplo la agitación dentro de un reactor o la

homogenización de una solución, así como de las propiedades del fluido dentro

del tanque. Las dimensiones y la forma del tanque dependen de la cantidad de

líquido que contendrá, así como de la realización de alguna operación secundaria

(aparte del almacenamiento). El uso de impulsores y carcasas dentro de los

tanques dependen del tipo de fluido que se almacenará y del requerimiento de

agitación del proceso. A continuación se describen los propósitos de los equipos

mencionados:

Impulsores: utilizados para darle movimiento al líquido contenido

dentro de un tanque. La forma del impulsor y su posición dentro del

tanque depende del objetivo de la agitación, por ejemplo, succión

del líquido. A continuación se muestra una imagen de un impulsor

utilizado para crear un efecto de succión:

Figura No. 3: Impulsor

Fuente: Walas (1,990)

18

Carcasa: Es una estructura interna dentro del tanque, poseen

distintas funciones, entre las cuales se pueden mencionar la

dirección de un efecto de succión.

1.2.13 Vulcanización

Según Cahueque (2,008), “es el proceso mediante el cual se calienta el caucho

crudo en presencia de azufre, con el fin de cambiar ciertas propiedades, como su

dureza y resistencia al calor” (Pág. XIII). A continuación se muestra una figura

que ilustra el proceso de vulcanización:

Figura No. 4: Vulcanización


1.2.14 Coagulación

Según Cahueque (2,008), la coagulación es el “proceso mediante el cual el látex

es desestabilizado y se provoca una agregación o aglomeración de la fase

dispersa, separándose del medio de dispersión” (Pág. X). Lo cual significa que las

moléculas de caucho (polímero del isopreno) se agrupan, por lo cual quedan

adheridas al molde en el proceso de producción de guantes.

19

1.2.15 Tamaño

El tamaño se refiere a cantidad de volumen que se ocupa en el espacio

(Enciclopedia McGraw Hill, 2011).

1.2.16 Dimensiones

Este concepto se refiere a la longitud, extensión o volumen de cualquier

instrumento, equipo, o cualquier otra cosa (Enciclopedia McGraw Hill, 2011).

1.2.17 Tasa de producción

Cantidad de producto por unidad de tiempo (Enciclopedia McGraw Hill, 2011).

Como ejemplo para la línea de producción de guantes, la tasa de producción

puede ser 100 guantes por hora, ya que se refiere a la cantidad de guantes que

deben producirse en cierta cantidad de tiempo.

20

II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Guatemala es un país con un gran potencial de crecimiento respecto a un producto, el hule

(látex natural), según datos estadísticos, el nivel de producción es mayor a 75,000 toneladas

por año, y se espera que para el año 2,020 se duplique esta cantidad, el país está posicionado

como el segundo productor (únicamente superado por Brasil), el mayor exportador y el país

con la tasa de crecimiento más alta de Hule Natural en toda América, según Grupo Entre

Ríos.

El Hule natural realiza un aporte importante al Producto Interno Bruto generado por sus

exportaciones, principalmente a México y Estados Unidos; para el año 2,010, las

exportaciones de hule totalizaron 237,4 millones de dólares, cifra que ha venido en aumento

en los últimos años, según el Banco de Guatemala. Además, entre el año 2,009 y el 2,010 fue

el segundo producto tradicional con mayor crecimiento.

A partir de estos datos, se concluye que este producto seguirá aumentando su aporte con el

paso del tiempo, aunque esto no es totalmente cierto, esto debido a que el hule es un producto

que maneja su precio mediante una bolsa, por lo que este varía con el tiempo, con aumentos

o decrementos dependiendo de las variables del mercado. El precio del hule es dependiente

del precio del petróleo, ya que del petróleo se obtiene el hule sintético el cual es un producto

sustituto del hule natural, por lo que al disminuir el precio del petróleo, también disminuye el

precio del hule. Debido a la fluctuación del precio en el mercado mundial, el crecimiento de

las exportaciones es impredecible, de acuerdo a estadísticas de los años 2,008 y 2,009, ya que

las exportaciones (en dinero) disminuyeron un 30%, esto debido a que el precio del hule

disminuyó de $ 3.20 a $ 1.20 por kilo, a pesar de que la cantidad de producto exportado fue

mayor, según Urías Gamarro.

De acuerdo a la situación del hule en el mercado, se deduce que es necesario un cambio en el

manejo del hule natural para que el crecimiento económico, que las exportaciones presentan

al país, no sea entorpecido por el precio en la bolsa. El efecto de esta problemática puede

reducirse diversificando la comercialización hacia productos finales (guantes, globos, entre

21

otros), para que estos ya luego sean exportados hacia otros países, y debido a que los precios

de estos productos finales no son manejados por bolsa, no existirían decrementos en el valor

monetario de las exportaciones para Guatemala. Por lo que el objetivo de este trabajo

consiste en realizar un diseño de una línea de inmersión para la producción de guantes a

partir de látex natural en Guatemala, por lo que se plantea la siguiente pregunta: ¿Es viable el

establecimiento del diseño de una línea de inmersión para la producción de guantes de hule

natural en Guatemala?

22

2.1 OBJETIVOS

2.1.1 Objetivo general

Realizar el diseño de una línea de inmersión para la producción de guantes a partir

de látex natural en Guatemala.

2.1.2 Objetivos específicos

Establecer los diagramas de operación, de flujo de operación y de recorrido

para el proceso de producción de guantes.

Determinar el número ideal de hormas que debe contener cada plato de

hormas, así como las dimensiones de los mismos.

Determinar dimensiones de los tanques que servirán para realizar las

inmersiones.

Determinar las dimensiones del horno que servirá para el proceso de secado y

vulcanizado.

Realizar el Balance de materia y energía del proceso.

2.2 HIPÓTESIS

No aplica debido a que es un proyecto de diseño, por lo que no se requiere la formulación de

una hipótesis, acorde a lo establecido según la guía para realizar trabajos de graduación de la

Universidad Rafael Landívar (2,009): “Estas solamente se incluyen en estudios de carácter

experimental o descriptivo comparativo.” (Pág. 26)

23

2.3 VARIABLES

2.3.1 Variables independientes

Tiempo total en línea de Inmersión

Tiempo total en Horno

Tasa de producción

Tamaño de guantes

2.3.2 Variables dependientes

Dimensiones de los platos de hormas

Dimensiones de los tanques de inmersión

Dimensiones del horno

2.4 Definición de variables

2.4.1 Variables independientes

Tiempo total en la línea de inmersión

Definición Conceptual: “tiempo total que transcurre para formar la película de

látex en la horma” (Pág. 15), según Barrios (2,010).

Definición Operacional: es el tiempo desde que entra un plato de hormas a la

línea de inmersión hasta que sale de la misma. El plato al salir de la línea de

inmersión lleva consigo la película de látex, la que posteriormente formará el

guante, luego de que el látex haya sido vulcanizado.

24

Tiempo total en horno

Definición Conceptual: “tiempo total que transcurre para llevar a cabo el proceso

de secado y vulcanizado dentro del horno” (Pág. 18), según Barrios (2,010).

Definición Operacional: es el tiempo que transcurre para que se lleve a cabo el

proceso de secado y vulcanizado para la película de látex formada en las hormas

de guantes. Este tiempo depende del tipo de guante que se fabricará, así como del

material, ya sea hule natural o sintético.

Tasa de producción

Definición Conceptual: “cantidad de producción por unidad de tiempo” (Pág.

950) (Enciclopedia McGraw Hill, 2011).

Definición Operacional: la tasa de producción determina los requerimientos de la

línea de inmersión, así como las dimensiones de los equipos a utilizar en la

misma. Para este diseño es una constante, 420 pares de guantes por día (tasa de

producción obtenida según requerimiento de la industria).

Tamaño de hormas

Definición Conceptual: “cantidad de volumen en el espacio” (Pág. 975) que

ocupan las hormas (Enciclopedia McGraw Hill, 2011).

Definición Operacional: el tamaño de hormas se establece según las

especificaciones del guante que se va a producir. Para este diseño, el guante a

producir es de tipo doméstico, por lo que la altura de las hormas se encuentra

entre 14 y 16 pulgadas.

25

2.4.2 Variables dependientes

Dimensiones de los platos de hormas

Definición Conceptual: “longitud, extensión o volumen” (Pág. 453) de los platos

de hormas, (Enciclopedia McGraw Hill, 2011).

Definición Operacional: las dimensiones de los platos de hormas son

establecidas en base a la tasa de producción diaria, ya que se determinan el

número de hormas que debe contener cada plato de hormas para poder cumplir la

tasa de producción diaria establecida.

Dimensiones de tanques

Definición Conceptual: “longitud, extensión o volumen” (Pág. 453) de los

tanques de inmersión (Enciclopedia McGraw Hill, 2011).

Definición Operacional: las dimensiones de los tanques son establecidas a partir

del tamaño de las hormas, así como del plato que contiene las mismas.

Dimensiones de horno

Definición Conceptual: “longitud, extensión o volumen” (Pág. 453) del horno

(Enciclopedia McGraw Hill, 2011)

Definición Operacional: las dimensiones del horno se determinan en base a la

tasa de producción, el tamaño del plato de hormas y el tamaño de horma a utilizar.

Se establece en base a cumplir con la tasa de producción establecida.

26

2.5 ALCANCES Y LÍMITES

Alcances

Esta tesis se basó en la realización del diseño de una línea de inmersión para la producción de

guantes a partir de látex natural en Guatemala. El establecimiento de las dimensiones de la

línea se determinó mediante cuatro variables independientes, la tasa de producción de

guantes; el tamaño de horma el cual está especificado según el tipo de guante a producir, en

este caso es un guante domestico por lo que el largo de la horma se encuentra entre 14 y 16

pulgadas; el tiempo total en la línea de inmersión y el tiempo total en el horno. El tiempo en

el horno es el cuello de botella del proceso, a partir de él se establecieron las dimensiones de

los equipos acorde a cumplir la tasa de producción deseada. Se determinó el tamaño de los

equipos a partir de las cuatro variables independientes.

El objetivo del trabajo fue realizar el diseño (forma) y el establecimiento de las dimensiones

(tamaño) de la línea de inmersión para la producción de guantes, así como todos los equipos

necesarios para el mismo, como el horno, que es necesario para el proceso de secado y

vulcanización del hule, luego de formada la película encima de la horma.

Para este trabajo no se tomaron en cuenta cotizaciones para poder hacer un análisis de los

costos que representaría el montaje de esta línea, no se especificaron las materias primas que

se pueden utilizar en la mezcla de vulcanizantes, acelerantes y estabilizantes.

El propósito de este trabajo fue proporcionar una herramienta a cualquier empresario

guatemalteco, que se relacione con la industria del hule, para poder realizar un proceso de

industrialización del mismo, ya que el 95% del hule que se produce en Guatemala es

exportado como materia prima y no como un producto final. Asimismo se puede obtener un

valor agregado al producir guantes y no solamente vender el látex como materia prima a

otros países.

27

Límites

Un objetivo que no se incluyó en este trabajo es la realización del análisis de los costos que

representarían el montaje de una línea de inmersión que plantea este diseño, esto podría

proporcionar a empresas interesadas en desarrollar una industria de este tipo visión más

profunda respecto al negocio, aunque debido a que es un diseño propio, es difícil determinar

costos de mercado de los equipos necesarios. Para conocer costos de producción, se podrían

plantear las materias primas específicas para la mezcla de vulcanizantes, acelerantes y

estabilizantes, aunque debido a la variedad de compuestos químicos que se pueden utilizar

para realizar estas funciones y a las proporciones de los mismos utilizados en la fórmula para

la mezcla, no se especificarán las mismas.

28

2.6 APORTE

El principal aporte de esta investigación es la creación de un diseño de equipo para la

producción de guantes, dimensionamiento del mismo en dependencia a una tasa de

producción y tamaño de guantes a producir.

A las industrias dedicadas al procesamiento y exportación de látex en Guatemala, una

herramienta que incremente la capacidad de diversificar la comercialización del látex que se

exporta, ofreciendo productos de mayor valor agregado.

A los pequeños empresarios, una opción de negocios con una materia prima que se extrae en

nuestro país, lo cual les proporciona ventajas competitivas respecto a industrias que se

dedican a la producción de guantes que exportan a nuestro país, ya que montando una

empresa dedicada a esta actividad pueden eliminar costos de transporte y aranceles.

A la Universidad Rafael Landívar, un artículo que sea una herramienta útil para cualquier

guatemalteco que desee montar una empresa. Asimismo, puede servir como documento de

consulta para cualquier estudiante que desee realizar estudios acerca tanto del látex, como de

la producción de guantes.

A Guatemala, la capacidad de ser uno de los países que poseen industrias dedicadas a la

manufactura del látex, para no solamente exportar esta materia prima, dándole así mayor

valor agregado a sus productos de exportación.

29

III. MÉTODO

3.1 SUJETO

Unidad de Análisis: Proceso de producción de guantes a partir de látex natural.

Sujeto: Roberto Antonio Cahueque Acosta, quien posee experiencia 15 años de

experiencia y publicó en el año 2,008 el trabajo de graduación Evaluación de dos

agentes coagulantes para látex natural, en la fabricación por inmersión de guante tipo

doméstico.

3.2 INSTRUMENTOS

Entrevista: Se realizó una entrevista al señor Roberto Cahueque Acosta, de la cual se

obtuvo información general acerca del proceso de industrial de vulcanización del

caucho. (Ver Anexo No. 5)

Equipos a utilizar en la línea de inmersión: Se incluirán equipos de los cuales se

obtuvo una cotización ya que son pocos los proveedores en el mercado (Ver Anexo

No. 3).

o Hormas de Cerámica: Para el proceso de producción de guantes la horma puede

ser fabricada de distintos materiales, aunque el material preferido es de tipo

cerámico (Ver tabla 2, Resumen Crítico del Marco Teórico). Se solicitó una

cotización de hormas a la empresa CeramTec. Para la fabricación de guantes de

tipo doméstico, los tamaños de horma que se recomiendan para la región

centroamericana son 7, 8, 9 y 10 (Ver Anexo No. 5), las cuales poseen una

longitud entre 14 y 16 pulgadas, y la base de la horma mide 3.5 pulgadas de ancho

por 4 pulgadas de largo. A continuación se muestra una imagen de las hormas:

30

Figura No. 5: Hormas Cerámicas

Fuente: Ceramtec (2,011)

o Horno: Se solicitó una cotización de un horno a una empresa dedicada a la

fabricación de hornos en Guatemala, el cual se puede utilizar para el proceso de

fabricación de guantes, las especificaciones son las siguientes:

Dimensiones de la cámara interior: 65” de ancho x 35” de fondo x 75” alto.

Horno de convección semiautomático.

2 puertas aisladas.

Cámara exterior e interior de lámina negra pintada al horno.

Temperatura por medio de 4 quemadores de gas de 90 BTU hora c/u (aprox.)

Rango de temperatura 40º C a 120º C.

Alarma de seguridad en caso falle la llama.

Control de temperatura electrónico programable. Tipo PID.

Estabilidad de +/- 5 ºC.

Flujo de aire interno para una uniforme operación.

2 Entrepaños ajustables.

Paredes de aisladas con fibra de vidrio.

Voltaje de 120 VAC 7 Amp, 60 Hz.

31

Figura No. 6: Horno Convección

Fuente: Metalab (2,011)

o Polipasto Eléctrico: se solicitó una cotización de un polipasto eléctrico de dos

toneladas a una empresa en nuestro país dedicada a la comercialización de los

mismos. Y fueron proporcionadas las siguientes especificaciones:

Capacidad: 2,000 kilos

Ramales de Cadena: 2

Motor: 1.5 kW-0.37kW

Velocidad alta de elevación: 4 metros por minuto.

Velocidad baja de elevación: 1 metro por minuto.

32

Figura No. 7: Polipasto Eléctrico

Fuente: Solarsa (2,011)

33

3.3 PROCEDIMIENTO

3.3.1 Dimensionamiento de equipo

Diagrama de bloques para el establecimiento de las dimensiones del equipo

Determinar Tiempo

Total ProducciónVariable: Tiempo de Residencia

Tipo: Intensiva

Establecer Numero

de Hormas por PlatoVariable: Tasa de Producción

Tipo: Intensiva

Calcular Dimensiones

del Plato de HormasVariable: Numero de Hormas por Plato

Tipo: Extensiva

Definir Dimensiones

Tanques de Inmersión

Variable: Dimensiones Plato Hormas

Tipo: Extensiva

Variable: Tamaño de Hormas

Tipo: Extensiva

Especificar Dimensiones

Carro de Inmersión

Variable: Dimensiones Tanques Inmersión

Tipo: Extensiva

Variable: Dimensiones Plato Horma

Tipo: Extensiva

Establecer Dimensiones

Carro de HorneoVariable: Dimensiones Plato Hormas

Tipo: Extensiva

Determinar Dimensiones

HornoVariable: Dimensiones Carro Horneo

Tipo: Extensiva

Procedimiento Tipos de Variables

34

3.4 DISEÑO Y METODOLOGÍA ESTADÍSTICA

No aplica debido a que el objetivo de este trabajo es el diseño de una línea de inmersión

para la producción de guantes a partir de látex natural en Guatemala, por lo que no se

aplica un método estadístico.

35

IV. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1 Dimensiones de los Equipos

Tabla No. 3: Tiempos por Estaciones de Trabajo

Estación de Trabajo Tiempo Total

(minutos)

Operarios requeridos

Línea de Inmersión 52.8 2

Horno 60

Fuente: Elaboración propia (2,011)

Tabla No. 4: Requerimientos y Dimensiones Plato de Hormas

Material de Construcción Número de Hormas Dimensiones (Pulgadas)

Acero 20 Largo 28

Ancho 28


Tabla No. 5: Dimensiones de Tanques # 1, 2 y 5

Material de Construcción Capacidad (Litros) Dimensiones (Pulgadas)

Acero o Hierro Negro 454 Alto 24

Largo 34

Ancho 34


36

Tabla No. 6: Dimensiones de Tanques # 3 y 4

Material de Construcción Capacidad (Litros) Dimensiones (Pulgadas)

Acero o Hierro Negro con

pintura resistente a la

corrosión

588 Alto 24

Largo 44

Ancho 34

Largo Agitador 20


Tabla No. 7: Dimensiones del Carro de Inmersión

Material de Construcción Capacidad Dimensiones (Pulgadas)

Acero 1 Plato de Hormas Alto 81

Largo 77

Ancho 46


Tabla No. 8: Dimensiones del Carro de Horneado

Material de Construcción Capacidad Dimensiones (Pulgadas)

Acero o Hierro Negro

con pintura resistente al

calor

1 Plato de Hormas Alto 64

Largo 60

Ancho 30


37

Tabla No. 9: Dimensiones del Horno

Parámetros del Horno Dimensiones (Pulgadas)

Temperatura 100-120 ºC Alto 75

Material de Construcción Acero Largo 65

Capacidad 6 Platos de Hormas Ancho 35


38

4.2 Diseño de la Línea de Inmersión para la producción de guantes

4.2.1 Diseño del Proceso Completo

Descansador

Horno

Carro de

Horneado

Polipasto

Desmoldeo

Carro de

Inmersión

Polipasto Salida

34"

34"

44"

44"

34"

6"

6"

6"

6"

65"

35"

34"3" 3" 40"

36"

240"

80"

Linea de

Inmersión

60"60"

229"

204"

Proceso Completo

Descansador


39

4.2.2 Diseño de la Línea de Inmersión

4.2.2.1. Vista Superior

1

2

3

4

5Partes de la Linea de Inmersión:

1. Tanque Limpiador de Hormas.

2. Tanque Agua Caliente.

3. Tanque Coagulante.

4. Tanque Látex.

5. Tanque Agua Caliente.

6. Carro de Inmersión.

7. Rieles para Carro de Inmersión.

Linea de Inmersión

(Vista Superior)

6

7 7


40

4.2.2.2. Vista Perfil

4"

24"

12"

30"

16"

20"

10"

8"8"

8"

23"Tanque 1 Tanque 2 Tanque 3 Tanque 4 Tanque 5

Linea de Inmersión

(Vista Perfil)

4"


41

4.2.3 Diseño del Carro de Inmersión

Tanque

Suelo

34"1" 1"2" 2" 40"

4"

10"

8"

18"

16"

Plato de Moldes

Contraplato de Moldes

Marco del Polipasto

Manivela

Control de Traslado del

Carro a traves de la

Línea

5"

20"


42

4.2.4 Diseño del Contra-Plato

Soporte para Polipasto

Palanca cierre barras

Barras que aseguran

plato

Manivela

12"

4"

34"


43

4.2.5 Diseño del Plato de Moldes y su Soporte

4.2.5.1 Vista de la Posición de los Moldes en el Plato

2"

3.5" 2"2"2"2"2"2"

2"

2"

2"

2"

3.5" 3.5" 3.5" 3.5"

4"

4"

4"

4"

28 “

28 “


44

4.2.5.2 Vista Superior Frontal del Plato de Moldes

28 “

28"

11"

6"

2"

6" 6"6" 6"1" 1"0.6" 0.6" 0.6"

24"


4.2.5.3 Vista Frontal Soporte de Moldes

Guía del Soporte de

Moldes

Horma de Guante

Platina (Soporte Moldes)

Plato de Moldes

4"

2"

1"1"

Soporte de Moldes


45

4.2.5.4 Guía para el Soporte de Moldes

28"

1"


46

4.2.5.5 Vista Superior Soporte para Moldes

1" 4" 1"

6"

4"

1"

2"

2"

4"

4"

4"

4"

1"

1"

1"


47

4.2.5.6 Vista Completa Soporte para Moldes

2"

28"

6"

4"

4"


48

4.2.5.7 Diseño Platina (Vista Frontal)

Molde

Platina

Tornillos


49

4.2.6 Diseño de los Tanques # 1, 2 y 5

24"

12"

34"

34"


50

4.2.7 Diseño de los Tanques # 3 y 4

Nivel del Líquido

Reductor

Motor

34 “

24"

34" 10"


51

24"

12"

34" 10"


52

4.2.8 Diseño del Carro de Horneado

20"

20"

20"

4"

2"

2"

2"

30"


53

29"2"

29"

20"

20"

20"

4"

2"

2"

2"


54

4.2.9 Diseño del Descansador de Platos

2"

34"

2"29" 29"


55

4.2.10 Diseño del Polipasto de Desmoldeo y de Salida

100"

Llantas


56

4.3 Diagramas del Proceso

4.3.1 Diagrama de Operaciones del Proceso

Figura No. 8: Diagrama de Operaciones

1

2

3

4

Colocar Plato Moldes en

Carro de Inmersión

Inmersión en Tanque 1


Agua

Coagulante


Látex

5 Inmersión en Tanque 4

EDTA

7

Agua


Proceso Producción Guantes

Horneo de Guantes11

Desmoldeo de Guantes

2Revisión de Guantes

(Vulcanización)

6

1

Girar Plato de Hormas

Revisión Pelicula de Látex

en Hormas

3Revisión de Guante

Terminado

Descripción Proceso: Fabricación de Guantes de Látex

0.8 min

1.8 min

1.8 min

0.6 min

0.5 min

0.5 min

0.5 min

1.8 min

60.0 min

0.5 min

0.5 min

2.0 min 12

10Transferencia Plato de

Hormas a Carro de Horneo

0.3 min

8Transferencia Plato de Hormas a Descansador

0.5 min

9Transferencia Plato de

Hormas a Polipasto Salida0.3 min

57

Tabla No. 10: Resumen DOP

EVENTO NÚMERO TIEMPO

Operaciones 12 70.9 minutos

Inspección 3 1.5 minutos


58

4.3.2 Diagrama de Flujo de Operaciones del Proceso

Tabla No. 11: Diagrama de Flujo de Operaciones

Descripción de la

Actividad

Símbolo Tiempo Distancia

(pulgada)

Método Recomendado

Colocar plato moldes en

carro inmersión

0.8 min 114” Utilizar el Polipasto de

Desmoldeo

Inmersión Tanque 1 1.8 min 40”




Girar Plato de Hormas 0.5 min 0”

Revisión Película de

Látex en Hormas

0.5 min 0”


Transferencia Plato de

Hormas a Descansador

0.5 min 0” Utilizar Carro de

Inmersión

Transferencia Plato

Hormas a Polipasto de

salida

0.3 min 0” Utilizar Polipasto para

levantar plato de hormas

del descansador

Transporte Plato de

Hormas a área del Carro

de Horneo

0.3 min 200” Traslado no rápido para

evitar daños a la horma

Transferencia Plato de

Hormas a Carro de

Horneo

0.3 min 0” Utilizar Polipasto de

salida

Transporte Carro de

Horneo a Horno

0.3 min 40” Traslado no rápido para

evitar daños a la horma

Horneo de Guantes 60.0 min 0”

Revisión de Guantes 0.5 min 0”

59

Transporte Carro de

Horneo a Área de

Desmoldeo

0.5 min 433” Utilizar guantes ya que el

carro de horneo se

encuentra caliente

Desmoldeo de Guantes 2.0 min 0”

Revisión Guante

Terminado

0.5 min 0”

Totales 12 3 0 3 0 73.5 967”


Tabla No. 12: Resumen DFOP

EVENTO NÚMERO TIEMPO DISTANCIA

Operaciones 12 70.9 minutos 294”

Inspección 3 1.5 minutos 0”

Transporte 3 1.1 minutos 673”


60

4.3.3 Diagrama del Recorrido del Proceso

Figura No. 9: Diagrama de Recorrido

Horno

Carro de

Inmersión

Linea de

Inmersión

1

2

1

3

2

3

4

5

6

1

7

8

Polipasto Salida

9

10

Carro Horneo

2

Descansador

Polipasto

Desmoldeo

11

123

Descansador


61

4.4 Balance de Masa y Energía del Proceso

Figura No 10: Balance de Masa


Tabla No. 13: Balance de Energía

Calor Cantidad Eficiencia

Combustible 922614 kJ/día 85%

Elevación temperatura a temperatura ebullición (agua) 5983 kJ/día

Cambio de fase de agua 46377 kJ/día

Elevación temperatura caucho 5586 kJ/día

Vulcanización caucho 726276 kJ/día


62

V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

5.1 Descripción Completa de la Línea de Inmersión para la producción de guantes

5.1.1 Descripción del Proceso Completo

El proceso completo de la línea de inmersión es de tipo híbrido (mezcla continuo y por

lotes), ya que el proceso consiste en la inmersión de un plato de hormas en 5 tanques

mediante un carro móvil, por lo que se puede considerar a cada plato de hormas como un

lote. El proceso inicia con la transferencia de un plato de hormas (moldes con forma de

una mano) al carro móvil de inmersión, el cual se transfiere con la ayuda del polipasto del

carro de inmersión desde el descansador a la entrada de la línea. El proceso que ocurre en

la línea de inmersión se describe en el apartado del Diseño y Descripción de la línea de

inmersión (sección 5.1.2).

Después del paso del molde por la línea de inmersión, el mismo posee una película de

látex en su superficie (la cual posteriormente formará el guante), pasa al descansador de

platos, esto realizado con la ayuda del polipasto del carro móvil. Posteriormente, el plato

de moldes es transferido al carro de horneado con la ayuda del polipasto de salida, el cual

ingresa al horno para llevar a cabo el proceso de secado y vulcanización. Luego de salir

del horno, el látex va completamente seco y vulcanizado.

El carro de horneado es llevado al área de desmoldeo, en la cual los platos de hormas son

transferidos al polipasto de desmoldeo. El proceso de desmoldeo se realiza con la ayuda

del polipasto de desmoldeo, el procedimiento consiste en colocar el plato de hormas a

una altura en la cual el operario pueda desmoldar los guantes con facilidad, para luego el

plato con los moldes ya sin látex es trasladado al descansador de entrada nuevamente,

para que pueda ser ingresado a la línea de inmersión.

63

5.1.2 Descripción de la Línea de Inmersión

La línea de inmersión consiste en una serie de 5 tanques y un carro móvil de inmersión.

Los 5 tanques están situados en serie, esto es para agilizar la inmersión en cada uno de los

tanques mediante un equipo (carro móvil de inmersión) que cumpla esta función. Los

tanques número 3 y 4 poseen un diseño y tamaño distinto a los demás tanques, esto es

debido a las condiciones que requieren los materiales que contienen estos tanques

específicos. Como se puede observar en la vista superior (Ver Diseño de la Línea de

Inmersión, Sección 4.2.2), a cada uno de los lados de la línea de tanques se encuentran

rieles, estos hacen posible el movimiento del carro móvil a través de toda la línea de

inmersión. El proceso de la línea de inmersión consiste en, como su nombre lo indica, la

inmersión del plato de hormas en cada uno de los tanques, cada uno de ellos posee

distintos materiales (algunos considerados como insumos y otros como materias primas),

los cuales cumplen con una función específica dentro del proceso. El proceso de

inmersión del plato de moldes se realiza por medio de un dispositivo de movimiento

vertical que se encuentra en el carro móvil, el mismo se describirá más adelante en la

sección de Descripción del Carro de inmersión, sección 5.1.3.

El tanque número 1, llamado Tanque Limpiador de hormas, contiene una solución de

EDTA (considerado como insumo), el cual se puede manejar con una temperatura de

70 °Celsius, según Barrios (2,010). Este tanque posee una forma rectangular simple, esto

es debido a que no se requiere ninguna condición en específico para este material

(solamente la temperatura). El propósito de realizar una inmersión de los moldes en este

tanque es efectuar una limpieza general del molde, eliminar metales pesados y precipitar

los compuestos que conforman el agua dura, según Barrios (2,010), así como de trazas de

compuestos cálcicos que pueden formarse por la adición de coagulante (agregado en el

tanque 3). Las trazas de compuestos cálcicos se pueden formar debido a que la película

de coagulante se adhiere al molde antes que la película de látex, por lo que al realizar el

desmoldeo del látex ya vulcanizado, en la parte interior (entre el látex y el molde),

pueden formarse estas trazas de compuestos cálcicos. El tiempo de residencia en el

tanque es de 55 segundos, según Cahueque (2,008)

64

El tanque número 2, llamado Tanque de Agua, se puede manejar a una temperatura en un

rango entre 60 °Celsius, según Barrios (2,010). El propósito de realizar una inmersión de

los moldes en este tanque es efectuar una limpieza general y remover completamente

trazas de la solución de EDTA agregada en el tanque anterior, para que estas no afecten

la acción del coagulante, el cual será agregado en el siguiente tanque. Este tanque posee

una forma rectangular simple, esto es debido a que no se requiere ninguna condición en

específico para este insumo (solamente la temperatura). El tiempo de inmersión en este

tanque es de 55 segundos, según Cahueque (2,008)

El tanque número 3, llamado Tanque de coagulante, “e puede utilizar una solución

acuosa de nitrato de calcio, en un rango de concentración entre 15-40% como coagulante,

la temperatura de la solución es de 30 °Celsius según Cahueque (2,008). El propósito de

realizar una inmersión de los moldes en este tanque es agregar el compuesto que

producirá una coagulación de las moléculas del látex, por lo cual las mismas se

aglomerarán y quedarán adheridas al molde, para posteriormente ser vulcanizadas. Este

tanque posee un diseño distinto a los anteriores tanques, esto se explicará más adelante.

El tiempo de inmersión en el tanque es de 30 segundos, según Cahueque (2,0010). El

calentamiento de la solución se realizará mediante un serpentín, debido a que no se

requiere una temperatura muy alta, se utilizará gas propano como combustible.

El tanque número 4, llamado Tanque de Látex, contiene una solución formada por látex y

una dispersión que contiene una mezcla de vulcanizantes, acelerantes, y otros compuestos

con distintas funciones, los cuales llevan a cabo la reacción de vulcanización de las

moléculas de látex, para poder formar el guante. (Para una mayor descripción de la

dispersión de vulcanizantes ver la sección Materias Primas, Sección 1.2.9). El propósito

de realizar una inmersión de los moldes en este tanque es formar la película de látex

encima del molde, esta película es la que formará el guante. El tiempo de residencia en

este tanque es de 20 segundos, el cual depende del calibre que se desee para el guante a

fabricar.

El tanque número 5, llamado Tanque de Agua Caliente, al igual que el tanque número 2,

cumple con una función de limpieza, la cual está destinada a la parte exterior de la capa

de látex. Asimismo se desea la remoción de excesos de coagulante que se pueden

65

encontrarse en los moldes. La temperatura del agua debe ser de 50 °Celsius y el tiempo

de residencia es de 90 segundos, según Cahueque (2,008). El diseño del tanque es igual al

diseño de los primeros 2 tanques, esto es debido a que no se requiere ninguna condición

en específico para este insumo (solamente la temperatura).

A continuación se proporciona una descripción más detallada del diseño de los tanques 3

y 4. El diseño de estos tanques difiere de los demás tanques, el mismo es rectangular con

un trapecio en uno de los extremos. En el espacio añadido (trapecio) se coloca un

agitador, el cual se utiliza para darle movimiento al fluido. Asimismo se puede observar,

en el diseño de la sección 4.2.7, que el tanque posee un falso fondo, el mismo sirve para

controlar el régimen del movimiento del fluido y para retener coágulos (que se pueden

formar en dependencia de la calidad del látex) y otros contaminantes (cualquier residuo

que no haya podido ser removido en los tanques anteriores. Asimismo cumple mantener a

la solución homogénea, y en el caso particular del látex, para evitar que se forme una nata

en la superficie del producto. El régimen de movimiento del fluido debe ser laminar, ya

que si el mismo fuera turbulento, la película de látex o coagulante agregada al molde no

sería uniforme, por lo cual el guante tendría defectos. Las flechas que se observan en el

diseño (Sección 4.2.7) indican la dirección del flujo del líquido, esto se obtiene gracias a

que el agitador realiza un efecto de succión. Asimismo se observa que este tanque debe

estar equipado con un motor, el cual está regulado con un reductor de velocidad, para así

poder controlar la velocidad del agitador, para que el régimen de flujo se mantenga

laminar.

Los 5 tanques deben poseer mecanismos para el control de la temperatura del material

que contengan, así mismo debe poseer un mecanismo para que los tanques puedan ser

totalmente cerrados, para cuando se detenga la producción al terminar un turno, no se

contamine el producto.

66

5.1.3 Descripción del Carro de Inmersión

La función del carro de inmersión es trasladar el plato de moldes a través de la línea de

inmersión, para que los moldes puedan ser sumergidos en cada uno de los tanques. El

carro de inmersión consta de una parte en la cual se encuentra un espacio destinado al

operador, en la misma también se encuentra dispositivo para el control del traslado del

carro de inmersión a través de la línea, cuya función consiste en controlar el movimiento

del carro a través de los rieles, por lo que el operador es capaz de controlar la posición del

carro móvil a través de la línea de inmersión.

El carro móvil también cuenta con un polipasto eléctrico (con su respectivo marco), la

función del mismo es controlar la altura del plato de moldes, por lo cual, al encontrarse el

plato de moldes encima de un tanque, el operador, a través del polipasto, puede bajar el

plato de moldes hasta una altura en que se realice la inmersión y posteriormente subir el

plato de moldes para poder pasar al siguiente tanque. El polipasto es eléctrico, por lo cual

la altura de traslado y la altura de inmersión están controladas, mediante el uso de un

botón para subir y bajar el plato de moldes.

El polipasto sujeta el contra-plato del plato de moldes, este posee la función de sostener

el plato de moldes, la descripción del mismo se proporcionará en la sección “Descripción

del Contra-plato”, sección 5.1.4. El contra-plato está unido al marco del polipasto

mediante tubos concéntricos, los cuales sirven de soporte para el mismo; al subir el

contra-plato, con la ayuda del polipasto, el tubo interior sube y el tubo exterior queda en

su posición. El uso de los tubos concéntricos es importante, ya que evitan que el contra-

plato, al subir o bajar, posea un movimiento vibratorio, el cual afectaría la calidad final

del guante, ya que la película formada no sería completamente uniforme.

67

5.1.4 Descripción del Contra-Plato

El contra-plato es un dispositivo que cuenta con distintas funciones, las cuales serán

descritas a continuación. El contra-plato se divide en dos partes, la parte de soporte para

el plato de moldes (parte inferior), y la parte que hace posible el movimiento para el plato

de moldes (parte superior). En la parte inferior del contra-plato se encuentra la parte que

soporta al plato de moldes, la misma cuenta con una palanca para controlar el

movimiento de dos barras, las cuales sirven para asegurar el plato de moldes.

La parte superior hace posible el movimiento del plato de moldes, esta parte es

importante debido a que es necesario girar 180 grados el plato de moldes (para

cualquiera de los dos lados), esto es para evitar el efecto de la gota. Al sacar las hormas

de la solución de látex, queda un exceso de solución en las puntas de los dedos de la

horma, a este exceso se le llama efecto de la gota. Este movimiento se realiza con la

ayuda de una manivela, la cual está acoplada a una barra que atraviesa la parte superior

del contra-plato, por lo que el contra-plato se puede girar, y por ende, el plato de moldes.

Con este movimiento, el exceso en las puntas de los dedos se elimina, ya que por

gravedad, los excesos se deslizan hacia la palma de la mano sobre la misma película de

látex.

5.1.5 Descripción del Plato de Moldes y su Soporte

Descripción de la Posición de los Moldes en el Plato

Según el dimensionamiento del equipo (marco IV), cada plato de moldes cuenta

con 4 filas y 5 columnas, por lo cual el plato porta 20 moldes. Cada molde, en su

parte inferior, posee forma de elipse, esta elipse mide 4 pulgadas de largo por 3.5

pulgadas de ancho. Los moldes se describirán en la sección “Especificaciones de

las hormas”, sección 5.1.10. Entre cada molde existe un espacio de 2 pulgadas,

este espacio es suficiente para que el operario pueda realizar el proceso de

desmoldeo para remover el guante del molde.

68

Descripción de la Sección Superior Frontal del Plato de Moldes

En la vista superior frontal del plato de moldes (Sección 4.2.5.2) pueden

observarse dos agarradores, los mismos sirven como entrada para las barras de

soporte del contra-plato, con las cuales se asegura el plato de moldes. Asimismo,

se pueden observar 4 guías, las cuales corresponden a cada una de las filas del

plato de moldes, estas sirven de para sostener el soporte de moldes, el cual se

describirá posteriormente.

Descripción de la Sección Frontal Soporte de Moldes

En la vista de esta sección (Sección 4.2.5.3) se puede observar el soporte para

moldes, el cual se encuentra dentro de las guías que se encuentran en la parte

inferior del plato de moldes, estas guías van soldadas al plato de moldes. El

espacio entre las guías es de 6 pulgadas (4 pulgadas del largo del molde y 2

pulgadas extra del largo del soporte de moldes). Es de suma importancia que el

soporte de moldes quede ajustado en las guías, con esto se asegura que no exista

vibración de los moldes, ya que esto crearía defecto en el guante. También se

puede observar la platina, la cual asegura el molde al soporte de moldes; la

descripción de la misma se realizará más adelante (sección 5.1.5.7).

Descripción de la Guía para el Soporte de Moldes

La guía del soporte de moldes mide 28 pulgadas de largo, el mismo largo que

posee el plato de moldes. La guía mide 1 pulgada de ancho, este espacio es

necesario para que ingrese el soporte de moldes.

Descripción de la Sección Superior Soporte para Moldes

En la vista superior (Sección 4.2.5.5) se pueden observar las 5 platinas que van en

cada una de las filas, a cada uno de estos se le coloca un molde, las mismas

69

poseen medidas de 4 pulgadas de largo por 4 pulgadas de ancho, esto es debido a

que los sostenedores son un poco más largos que los moldes.

Descripción de la Sección Completa Soporte para Moldes

En la vista de la sección completa (Sección 4.2.5.6) se observa más

detalladamente el soporte para moldes, en la parte superior del mismo se

encuentran 6 láminas, las cuales sirven como soporte en las guías del plato de

moldes, las mismas deben estar hechas a la medida para asegurar que estas se

ajusten en las guías y no exista vibración. Las láminas verticales que se observan

unen las láminas superiores a las platinas, estas miden 2 pulgadas de alto. En la

parte inferior del soporte se encuentran las platinas, las mismas sirven de

agarradores del molde, la descripción de las mismas se mostrará a continuación.

Descripción de la Platina

En el diseño de la platina (Sección 4.2.5.7) se puede observar la forma de la

platina, la forma de la misma es debido a que el molde es hueco, por lo que en la

parte superior posee un espacio, en el cual entra la platina y es sujetada y

asegurada por medio de un par de tornillos.

5.1.6 Diseño y Descripción del Carro de Horneado

El carro de horneado se utiliza para, como su nombre lo indica, hornear el guante, y por

lo tanto, llevar a cabo el proceso de secado y vulcanización. El mismo tiene capacidad de

6 platos de moldes, los cuales son recibidos del polipasto de salida. Como se observa en

el diseño el carro es un esqueleto, no posee paredes, esto es para favorecer el paso de aire

a través de los moldes, por lo que todos los moldes tendrán contacto con el aire caliente

circundante en el interior del horno. Para asegurar un proceso continuo, se deben contar

por lo menos con 4 carros de horneo; uno se encontrara en el interior del horno, otro en el

70

área de desmoldeo, otro en el área de salida de la línea de tanques, y el ultimo se utilizaría

si existiera algún tipo de problema con cualquiera de los carros.

5.1.7 Descripción del Descansador de Platos

El descansador de platos se utiliza para recibir los platos de molde de la línea de tanques

de inmersión, así como para recibir el plato de moles luego del proceso de desmoldado,

estos dos procesos se realizan con la ayuda de los polipastos. El mismo se encuentra en

una posición fija (tanto a la entrada como a la salida de la línea de inmersión) y su

función es la agilización del proceso en la línea de inmersión, ya que al estar listo un

plato de hormas, el operador puede trasladar de una vez el mismo al descansador e ir por

un nuevo plato de hormas, por lo cual no se ve interrumpido el proceso. Posee una

capacidad de dos platos. Su diseño es igual al del carro de horneo, es solamente un

esqueleto.

5.1.8 Descripción del Polipasto de Desmoldeo y de Salida

El polipasto, tanto de desmoldeo como de salida, debe poseer una altura de 100

pulgadas, con esta altura es suficiente para que se puedan tomar los platos de moldes

del descansador de platos y colocar los mismos en los carros de horneado. El

funcionamiento del mismo es de tipo manual. La función del polipasto de salida es

trasladar los platos de moldes del descansador hacia el carro de horneo. La función del

polipasto, que se encuentra en el área de desmoldeo, es tomar los platos de hormas del

carro de horneo y servir como soporte para el proceso de desmoldado, para

posteriormente colocar el plato en el descansador a la entrada de la línea. Luego de este

proceso, el plato de moldes está listo para entrar nuevamente a la línea de inmersión.

5.1.9 Materiales de Construcción de los Equipos

Para la construcción de todas las partes del plato y contra-plato de moldes, incluida la

platina, se debe utilizar acero de alta dureza, esto es para que el material no sufra

71

alguna deformación o quebradura, provocando una caída de las hormas y por lo tanto la

quebradura de las mismas. El material de construcción de los tanques deberá permitir

una fácil limpieza y hacer fácil la remoción de hule, debe ser resistente a la corrosión,

por lo que se recomienda acero inoxidable, aunque se pueden fabricar de hierro negro

(más barato) y deben poseer pintura epóxica, la función de la misma servir como

sistema de protección para el hierro, ya que evita la corrosión en el hierro, por lo que le

provee una larga vida a los tanques. Los descansadores y el carro de horneado se

pueden fabricar de hierro negro con pintura epóxica, ya que no poseen contacto con

ningún material del proceso, solamente sirven como sostén. Al carro de horneado se le

debe aplicar pintura resistente al calor, debido al proceso de horneado.

5.1.10 Especificaciones de las Hormas

Los moldes pueden fabricarse de madera, metal o cerámica, cada material posee sus

ventajas y desventajas. La mejor opción para el material del molde es la cerámica, ya

que la madera se deforma por calor, por lo que al ingresar el molde al horno se

deformaría; asimismo, el costo de un molde metálico en comparación con un molde

cerámico es más alto. Al utilizar un molde cerámico, se debe manejar con mucha

precaución, ya que si el mismo cae al suelo se quiebra, por lo mismo, en el diseño de la

línea de inmersión, se han colocado diversos dispositivos (polipasto eléctrico, soporte

para moldes, descansadores a la entrada y salida de la línea de inmersión) para asegurar

el molde.

Según el tipo de guante, la altura del molde varia, así como el grueso de los mismos, el

diseño presentado en este trabajo está realizado para hormas que posean una altura

entre 14 y 16 pulgadas, si la altura es mayor, se deben realizar modificaciones en las

dimensiones de los equipos de la línea de inmersión.

72

5.1.11 Especificaciones del Horno

El tipo de horno que debe utilizarse en este proceso es de convección, ya que el calor

debe ser transferido a la película de látex a través de aire caliente. El horno debe de

poseer un límite máximo de temperatura de 120 °Celsius, ya que si la temperatura es

mayor a este valor, el caucho se degrada, por lo cual el guante que se produce no posee

condiciones óptimas de calidad. El horno debe poseer un tamaño adecuado para que

pueda ingresar el carro de horneado, y tampoco debe ser muy grande para poder utilizar

la menor cantidad de energía para lograr la temperatura interior deseada; por lo que las

dimensiones adecuadas el diseño propuesto en esta tesis son 75 pulgadas de alto, 35

pulgadas de fondo y 65 pulgadas de ancho.

5.2 Balance de Materia y Energía

Para el proceso de producción de producción de guantes se realizó un balance de energía,

para poder determinar los requerimientos de materiales del proceso, así como del

combustible necesario para la operación. Se realizó el balance de materiales únicamente para

la solución de látex y aditivos químicos, ya que esta solución es la que formará el cuerpo del

guante, las soluciones que se encuentran en los demás tanques son considerados insumos,

solamente cumplen funciones para que la vulcanización de la solución látex-aditivos

químicos sea adecuada, asimismo, el consumo de las otras soluciones es mucho menor.

Los balances se determinaron a partir de la tasa de producción deseada para el proceso 420

pares de guantes por día. Como se puede observar en la figura no. 10, se requieren 53.58

litros de solución de látex-aditivos químicos, por lo que el tanque posee un tamaño suficiente

(volumen) para poder cumplir con el requerimiento de materia prima diario. Se debe tomar

en cuenta que se debe estar llenando el tanque conforme el nivel vaya bajando, esto con el fin

de que la película formada en la horma quede siempre del mismo tamaño, por lo que se debe

contar con un sistema de alimentación continua al tanque, por lo que se deben colocar toneles

u otro tipo de recipiente de almacenaje de las materias primas al lado de la línea de

inmersión.

73

Se puede observar en la Figura no. 10 que se evaporan 20.43 kilogramos de agua por día, por

lo que este dato será útil para el cálculo de combustible en el horno de secado y

vulcanización, en el cual se evapora toda esta agua.

Al realizar el balance de energía, el objetivo es determinar la cantidad de combustible

necesario para el funcionamiento del horno. Ya que no se cuentan con datos acerca de la

eficiencia térmica del horno, se asumió un 85% de eficiencia (ya que se trata de un horno

nuevo). Se determinó que se requieren 19.32 kilogramos de gas propano por día, como se

puede observar en la tabla no. 13.

5.3 Diagramas de Proceso

Se realizaron los diagramas del proceso, esto para tener una visión más profunda del proceso,

ya que se pueden determinar los tiempos requeridos en la producción así como la cantidad de

operaciones que se deben realizar durante el proceso. Se realizó el diagrama de operaciones

de proceso, en el mismo se establecieron todas las operaciones e inspecciones (las

inspecciones se realizan para asegurar que la película formada en el molde se encuentre sin

defectos, así como para separar el producto final que se encuentre defectuoso) que se llevan a

cabo durante el proceso, se contabilizaron 12 operaciones, con una duración de 70.9 minutos

y 3 inspecciones con una duración de 1.5 minutos.

Asimismo se realizó el diagrama de flujo de operaciones, con el mismo se determinó el

tiempo total de un ciclo en el proceso, el cual posee un valor de 73.5 minutos, también se

determinaron el número de operaciones totales que es de 18, contando con 3 operaciones de

transporte, en el mismo se establecen recomendaciones de cómo llevar a cabo las

operaciones.

Por último, se realizó el diagrama de recorrido del proceso, el mismo se estableció

únicamente en la parte de la planta en la cual se encuentra la línea que se diseñó en este

74

trabajo, no se incluyeron otros elementos de la planta, como bodega de materia prima, ya que

este trabajo se limitó a el diseño de la línea de producción.

75

VI. CONCLUSIONES

1. El diseño de la línea de inmersión cuenta con dos divisiones, la primera división consta de la

línea de inmersión, que inicia con el proceso la transferencia del plato de hormas al carro de

inmersión y concluye con la transferencia del mismo hacia el descansador de salida; la

segunda división consta del proceso de horneado, que inicia desde la transferencia del plato

de hormas la carro de horneado y finaliza con el proceso de desmoldado.

2. Según los diagramas del proceso (DOP, DFOP, Diagrama de Recorrido), durante el proceso

de producción de guantes se realizarán 3 actividades de inspección, 3 de transporte y 12

operaciones; se recorrerá una distancia total de 967 pulgadas (24.6 metros) con un tiempo

total de ciclo de 73.5 minutos, con un total de 2 operarios requeridos.

3. El número de ideal de hormas que debe poseer cada uno de los platos es de 20 hormas, por lo

que las dimensiones de cada plato de inmersión deben ser de 28 pulgadas de largo por 28

pulgadas de ancho, para así poder cumplir la tasa de producción deseada.

4. Las dimensiones de los tanques de inmersión son 34 pulgadas de largo (tanque #1, 2 y 5), 44

pulgadas de largo (tanque # 3 y 4), 34 pulgadas de ancho (todos los tanques) y 24 pulgadas

de alto (todos los tanques); con estas dimensiones se cumple la tasa de producción deseada

para el proceso.

5. Las dimensiones del horno son 75 pulgadas de alto, 65 pulgadas de largo y 35 pulgadas de

ancho, las mismas fueron establecidas de acuerdo a que el espacio libre sea mínimo (espacio

entre el carro de horneado y las paredes internas del horno) de modo que el volumen de aire

que debe calentarse sea el menor posible y el movimiento de ingreso y egreso del horno sea

sencillo.

6. Según el balance de masa y energía, las entradas al proceso son 49.83 kilogramos por día de

solución de látex-aditivos químicos, 19.32 kilogramos por día de gas propano (combustible);

las salidas del proceso son 20.43 kilogramos por día de agua evaporada y 29.4 kilogramos

por día de guantes (840 guantes).

76

VII. RECOMENDACIONES

1. Realizar un estudio de mercado acerca de guantes en la región centroamericana, para poder

determinar la demanda y oferta existente en este mercado, los precios manejados por la

competencia actual y los canales de comercialización que se pueden utilizar, esto con el fin

de establecer si existe un mercado viable para este producto en dicha región.

2. Realizar un estudio económico del proceso de producción de guantes planteado en este

trabajo, para poder determinar los costos operativos, el tipo de inversión que se debe realizar,

el capital de trabajo requerido, el punto de equilibrio y el flujo de fondos que se obtendrá,

esto con el fin de comprobar si el proceso es factible en cuanto a costos, presentando una

utilidad aceptable.

3. Realizar un análisis financiero del proceso de producción de guantes planteado en este

trabajo, para poder determinar el valor presente neto y la tasa interna de retorno de este

negocio, asimismo llevar a cabo un análisis de sensibilidad acerca de estas variables, para

evaluar la rentabilidad y el riesgo a largo plazo de esta operación.

4. Realizar un estudio acerca de la composición ideal de la mezcla látex-aditivos químicos

(vulcanizantes, estabilizantes, acelerantes, antioxidantes, activadores) que proporcionen la

calidad más alta en el producto final (guante), debido a que en este trabajo solamente se

mencionaron los nombres de algunos de los compuestos químicos que se pueden utilizar.

5. Debido a que en este trabajo solamente se diseñó la línea de producción, se recomienda la

realización, en un estudio posterior, del diseño de la planta completa, tomando en cuenta las

regulaciones (ambiental, seguridad industrial, higiene) que se deben cumplir en la misma y

todos los servicios y equipos auxiliares que se necesiten, esto con el fin de ofrecer una visión

más amplia acerca del funcionamiento del proceso.

6. Realizar un estudio acerca de los rangos de operación de las variables del proceso de

producción de guantes que proporcionen la calidad más alta en el producto final, entre las

77

cuales se pueden mencionar tiempo de inmersión en cada uno los tanques y temperatura de

las soluciones en los tanques de inmersión y del horno.

78

VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Baasel, W. (1,990). Preliminary chemical engineering plant design. (2da. edición) El

Servier Editorial. Estados Unidos.

2. Barrios, M. (2,010). Determinación del porcentaje de sólidos, pH y tiempo de residencia

óptimos de látex NBR para obtener el calibre estándar en guantes de nitrilo. Tesis inédita.

Universidad Rafael Landívar.

3. Cahueque, R. (2,008). Evaluación de dos agentes coagulantes para látex natural, en la

fabricación por inmersión de guante tipo doméstico. Tesis inédita. Universidad San

Carlos de Guatemala.

4. Helmus, F. (2,005). Process Plant Desing. Wiley-VCH Editorial. Estados Unidos.

Primera edición.

5. Hernandez, L. (2,009). Estudio de pre-factibilidad para la producción y exportación de

hule en Guatemala. Tesis inédita. Universidad Rafael Landívar.

6. McGraw Hill (2,011). Diccionario Enciclopedico McGraw Hill Ilustrado. (3ra. Edición).

México.

7. Morales, H. (2,008). Estudio de Pre-Factibilidad del montaje de una Planta de

Beneficiado de Caucho Natural. Tesis inédita. Universidad Rafael Landívar.

8. Smith, et al (2,003): Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química. (6ta.

Edición). México.

9. Universidad Rafael Landívar (2,009). Guía para realizar el Trabajo de Graduación. (1ra.

Edición) Guatemala.

10. Velasquez, C. (2,007). Determinación de la producción, contenido de hule seco,

diagnostico de látex y plasticidad en 25 clones de hevea brasiliensis (euprhorbiaceae) en

finca santa Ana Mixpiya, san miguel Panan, Suchitepequez. Tesis inédita. Universidad

Rafael Landívar.

11. Walas, S. (1,990). Chemical Process Equipment, Selection and Design. Butterworth-

Heinemann Editorial. Estados Unidos. Primera edición.

79

FUENTES EN RED

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exportaciones por producto de la industria agropecuaria, extractiva y manufacturera;

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http://www.banguat.gob.gt/inc/ver.asp?id=/estaeco/comercio/por_producto/prod0207DB

001.htm&e=52791

2. Blake, John: Studies in the Vulcanization of Rubber, Thermochemistry of Vulcanization

of Rubber; Consultado en internet el 01/10/2011; 12:00 horas en:

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie50247a011

3. CERAMTEC (2,011): Dipping Formers for safe handling, Consultado en Internet el

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http://www.ceramtec.com/index/products/glove_dipping_formers/01077,0141,0426,0732

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4. Grupo Entre Ríos; Hule Natural en Guatemala; Consultado en Internet el 01/10/2011;

13:00 horas en:

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=130&lang=en

5. INSIVUMEH: Promedios anuales y mensuales presión atmosférica, Consultado en

internet el 01/10/2011, 11:00 horas en: http://www.insivumeh.gob.gt

6. Urías Gamarro: Exportaciones de Caucho aumentaron 70% en 2,010; Consultado en

Internet el 04/09/2011, 15:00 horas en:

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7. Universidad de Las Palmas de La Gran Canaria: Conductividad Térmica y Densidad,

Consultado en internet el 05/09/2011, 11:00 horas en:

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Construccion/C.6.4%20Conductividad%20t%E9rmica%20y%20densidad.PDF

8. Universidad Nacional Pedro Luis Gallo: Características de los GLP; Perú; Consultado en

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http://www.unprg.edu.pe/bounprg/blogs/media/blogs/rsamillanri/DMecanico/simbologia.

pdf

80

COTIZACIÓN

1. Metalab (2,011): Cotización Horno de Convección. Guatemala.

2. Solarsa, S.A. (2,011): Cotización Polipasto Eléctrico. Guatemala.

81

IX. ANEXOS

9.1 Cálculos del establecimiento de las dimensiones de los equipos

El establecimiento de las dimensiones de los equipos se basa en la tasa de producción

deseada al día, así como en el tamaño de guante que se desea fabricar. Dependiendo de las

dos variables anteriormente mencionadas, se establecen las dimensiones de los platos de

hormas de la línea de inmersión, ya que se determina el número de hormas que se colocan en

cada uno de estos platos. Luego de establecer las dimensiones de los platos, se procede a

dimensionar los tanques de inmersión, el carro de inmersión, los descansadores, los carros de

horneado y el horno. Se diseña de este modo ya que el procedimiento de producción (tiempos

de residencia en tanques de inmersión y de horneo de los guantes) posee tiempos

establecidos, por lo que las dimensiones de los equipos dependen de las variables

inicialmente mencionadas. Todas estas dimensiones se muestran en el diseño de cada uno de

los componentes de la línea de inmersión para la producción de guantes.

9.1.1 Establecimiento tiempo total en la línea de producción de guantes, según el flujo de

operación en la misma.

El tiempo total en la línea de producción es el tiempo que transcurre para cumplir un

ciclo. Un ciclo se refiere al momento en que entra un plato de hormas a la línea de

inmersión, hasta que este mismo plato sale del proceso de desmoldado, para

nuevamente entrar a la línea de inmersión. En la línea de producción se pueden

clasificar dos tipos de procesos, el primero es el proceso de la línea de inmersión, el

segundo es el proceso del horno (incluye el proceso de desmoldado), el cual incluye

todos los movimientos del descansador de platos y del carro de horneado; esta

clasificación se basa en que cada tipo de operación es realizada por un operario

distinto (en el caso del horneado el proceso es automático, por lo que no requiere que

un operario se encuentre en esta área todo el tiempo), por lo que cada operación no

interfiere con las demás. El proceso de la línea de inmersión tarda 8.8 minutos (ver

diagrama de operaciones, Marco IV) por cada plato de hormas, lo cual incluye desde

el momento en que se coloca el plato de hormas en el carro de inmersión hasta que el

82

mismo plato se coloca en el descansador. Para poder llenar el carro de horneado se

necesitan 6 platos, por lo que en total se requieren 52.8 minutos. El transporte de los

platos de hormas hacia el carro de horneado se realiza al mismo tiempo que se lleva a

cabo el proceso en la línea de inmersión, por lo que no se adiciona ningún tiempo al

tiempo de línea de inmersión. El tiempo de horneado es de 60 minutos, el posterior

transporte hacia el área de desmoldado y la operación de desmoldado se llevan a cabo

durante 3 minutos, por lo que el tiempo total de ciclo es de 115.8 minutos.

9.1.2 Establecer el cuello de botella del proceso completo, comparando los tiempos

requeridos tanto en la línea de inmersión como en el horno.

La operación se trabaja en continuo, por lo que durante el tiempo de horneado, se

estará trabajando simultáneamente en la línea de inmersión. También es importante

mencionar que los procesos de transporte y desmoldado se realizaran simultáneamente

a los dos procesos anteriormente mencionados (horno y línea de inmersión). Es

necesario determinar el cuello de botella para la operación, para poder establecer las

dimensiones necesarias acorde a la tasa de producción deseada. El tiempo total para

producir 6 platos de hormas (con película de látex ya formada) es de 52.8 minutos y el

tiempo total de horneado es de 60 minutos, por lo que el proceso en el horno es el

cuello de botella.

9.1.3 Calcular las dimensiones del plato de hormas, según el número de hormas necesarias

en cada plato, con el fin de cumplir con la tasa de producción establecida.

A continuación se realizará un análisis de la cantidad de hormas necesarias en cada

plato, dependiendo de la tasa de producción deseada de guantes al día:

Constantes del proceso:

Tasa de producción deseada: 420 pares al día.

83

Horas de trabajo al día: 7 horas (la jornada es diurna, por lo que son 9 horas

laborales al día, contando 1 hora de almuerzo y 1 hora de limpieza y

mantenimiento al día).

Tiempo estimado de residencia por cada plato en la línea de inmersión: 8 minutos

(Toma en cuenta desde el momento en que entra a la línea de inmersión un plato

hasta que es llevado hacia el carro de horneo).

Tiempo estimado de residencia por cada plato en el horno: 1 hora.

El carro de horneado tiene una capacidad de 6 platos, por lo que 6 platos se

encontrarán 1 hora en el horno. Asimismo, según el tiempo estimado de residencia por

cada plato en la línea de inmersión, completar la capacidad del carro de horneado lleva

48 minutos, por lo que el paso limitante para la producción es el horneado de los

guantes.

Iniciando el análisis desde la tasa de producción, se determinará la cantidad de guantes

que se requieren por cada horma: ú

Ya establecido el número de hormas por cada plato (20), se proceden a establecer las

dimensiones de los platos. Los platos contendrán 4 filas y 5 columnas, con un espacio

entre hormas de 2 pulgadas. Las dimensiones de las hormas son 3.4 pulgadas de ancho

por 4 pulgadas de largo, por lo que las dimensiones del plato serán 28 pulgadas de

largo por 28 pulgadas de ancho, por lo que el plato será cuadrado.

84

9.1.4 Establecer las dimensiones de los tanques de inmersión, a partir de las dimensiones de

los platos de inmersión y el tamaño de las hormas.

A continuación se establecen las dimensiones de los tanques de inmersión # 1, 2 y 5,

esto se realiza también acorde al tamaño de la horma a utilizar (14-16 pulgadas de

alto) y a las dimensiones del plato de hormas (28”x28”). La altura de los tanques será

de 24 pulgadas de alto, 34 pulgadas de ancho y 34 pulgadas de largo, estas

dimensiones se establecen acorde a que exista un espacio para evitar golpeas entre las

hormas y el tanque.

Para los tanques # 3 y 4, que deben poseer un espacio para colocar un agitador, la

longitud del largo es la única de las dimensiones que cambia, la misma aumenta 10

pulgadas.

9.1.5 Establecer las dimensiones del carro de horneado y del horno, a partir de las

dimensiones de los tanques de inmersión y de los platos de hormas.

La capacidad del carro de horneado de 6 platos (3 filas y 2 columnas) se basa en las

dimensiones del tamaño del guante y las mismas se establecen acorde a que el operario

pueda tener un buen manejo del mismo, por lo cual el carro no debe ser ni muy ancho

ni muy alto. La altura del carro de horneado son 64 pulgadas (1.65 metros), por lo cual

el carro sí es manejable para el operario, ya que no es demasiado alto. El carro de

horneado mide 60 pulgadas de largo por 30 pulgadas de ancho.

Las dimensiones del horno se determinan a través de las dimensiones del carro de

horneado, se establecen dimensiones de acuerdo a que el espacio libre entre el carro de

horneado y las paredes del horno sean mínimas, aunque se dejan espacios para que el

carro de horneado pueda ser movido con facilidad al ser ingresado y egresado del

horno. Por lo que las dimensiones del horno son 75 pulgadas de alto, 65 pulgadas de

largo por 35 pulgadas de ancho.

85

9.2 Cálculos del Balance de Masa y Energía

El objetivo de realizar el balance de materia y energía es determinar la cantidad de materia

prima necesaria por cada día de producción, así como el consumo energético que se requerirá

para llevar a cabo la operación.

Para la realización del balance de materia y energía en el proceso de fabricación de guantes

se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

Solamente uno de los cinco materiales que se agregan a la horma, para la formación de la

película, es tomado en cuenta como materia prima para el guante, los demás 4 materiales

se toman en cuenta como suministros, debido a que estos no aportan cantidad de masa

significativa al guante final.

El único material que se toma en cuenta como materia prima en este proceso es la

solución que contiene el látex y la mezcla de vulcanizantes, la cual es agregado en el

tanque # 4.

Se realizará un balance de materia y energía para el proceso de horneado, de este balance se

obtendrá la cantidad necesaria de materia prima y energía para poder cumplir la tasa de

producción deseada.

A continuación se muestra el diagrama del proceso de horneado, el cual servirá de base para

el balance de materia y energía:

86

Figura No. 11: Diagrama de Proceso de Horneado

9.2.1 Balance de Masa

La solución que contiene el látex y la mezcla de vulcanizantes posee 59% de sólidos,

toda el agua es evaporada en el proceso de horneado (secado y vulcanización), por lo

que el guante final está constituido únicamente por los sólidos (látex y

vulcanizantes) vulcanizados. El peso de cada guante varía entre 30-35 gramos, por lo

que posee un promedio de 32.5 gramos. Se utilizará el valor máximo del rango para

los cálculos del balance de masa, ya que así el resultado se basa en la cantidad

máxima necesaria.

Balance de Sólidos:

( )

( )

87

Por lo que se necesitan 0.0593 kilogramos de solución L1 para producir 1 guante. La

tasa de producción deseada es de 420 pares de guantes (840 guantes) por día, por lo

que se necesita la siguiente cantidad de solución L1 para cumplir esta tasa de

producción:

La densidad de la solución de látex y vulcanizantes es de 0.93 kilogramos por litro

(dato obtenido de la entrevista con el Ingeniero Roberto Cahueque Acosta, Ver

Anexo 5), por lo que el volumen de la solución necesaria por día es la siguiente:

El volumen del tanque en el cual se contiene a la solución de látex y vulcanizantes es

aproximadamente 450 Litros, por lo que el tanque si posee la capacidad para un día

de producción. Se debe poseer una alimentación continua al tanque, ya que el nivel

se debe mantener constante en el tanque para que el guante salga siempre del mismo

tamaño.

La cantidad de agua que se evapora por cada guante es la siguiente:

( )

( )

88

9.2.2 Balance de Energía

La cantidad de calor ingresada al sistema se utilizará para dos procesos, el proceso

de secado y el proceso de vulcanización. Para el proceso se debe ingresar calor con

los siguientes objetivos:

Aumentar la temperatura de agua hasta el punto de ebullición.

Evaporar el agua.

Aumentar la temperatura del caucho hasta la temperatura de vulcanización

(120 grados Celsius)

Vulcanizar el caucho.

Se utilizará la siguiente nomenclatura para el balance de calor:

QA1 = Calor utilizado para elevar la temperatura del agua de temperatura ambiente a

temperatura de ebullición.

QA2 = Calor utilizado para el cambio de fase del agua.

QG1 = Calor utilizado para elevar la temperatura del caucho.

QV = Calor de vulcanización del caucho.

QC = Calor proporcionado por el combustible.

Se realizará el balance por un guante y posteriormente se realizará para un día de

producción.

89

Tabla No. 14: Datos para resolución balance energía

Dato Cantidad Unidad de Medida

Capacidad Calorífica a Presión constante del

Agua

4.184

Capacidad Calorífica a Presión constante del

Caucho

2.00

Entalpia de Evaporación del Agua 2,270.2

Calor Combustión del Gas Propano 46,350

Calor específico de vulcanización 24,703

Fuente: Smith, et al. (2,003).

A continuación se obtendrá el calor para calentar el agua de 25 grados Celsius hasta

la temperatura de evaporación del agua. Se calcula la temperatura de evaporación

del agua a partir de la presión de nuestro país (área de la capital), según

INSIVUMEH, la presión en Guatemala es de aproximadamente 640 milímetros de

mercurio (85 kilopascales). Por lo que la temperatura de evaporación del agua a esta

presión es de 95 grados Celsius, según Smith, et al. (2,003).

(

)

( )

90

A continuación se calculará el calor necesario para evaporar el agua del guante.

Según los datos de las tablas de vapor (Smith, 2,003), el valor de la entalpia de

evaporación del agua es de 2270.2 kJ/Kg, a las condiciones establecidas

anteriormente.

(

)

A continuación se calculará el calor necesario para elevar la temperatura del caucho,

para el mismo se utilizará la capacidad calorífica a presión constante del caucho,

utilizando la misma ecuación utilizada para calcular el calor necesario para elevar la

temperatura del agua hasta el punto de ebullición:

(

)

( )

A continuación se calculará el calor necesario para la vulcanización, se utilizará un

calor de vulcanización específico:

(

)

El balance de calor se muestra a continuación:

91

Datos acerca de la eficiencia térmica del horno no fueron proporcionados, por lo que

se asume que la eficiencia del horno es de 85% (Horno nuevo)

A continuación se calcula la cantidad de combustible necesario para la operación. El

horno trabaja con gas propano como combustible, según el fabricante. El poder

calorífico del propano es de 46,350 kilo-Joules por kilogramo.

El combustible que se obtuvo anteriormente es el que se necesita para producir 1

guante, por lo que se calculará a continuación el consumo por día de combustible.

92

9.3 Cotización Horno

93

9.4 Cotización Polipasto Eléctrico

94

Tabla No. 15: Especificaciones Polipasto

Dato

Capacidad 0.5-2 toneladas

Elevaciones estándar de 10, 15 y 20 pies

Velocidades de 8 a 32 pies por minuto

Suspensión rígida de gancho

Para aplicaciones de uso medio o pesado-ligero

Fuente: Solarsa (2,011).

95

9.5 Formato Entrevista Ingeniero Roberto Cahueque Acosta

Preguntas propuestas:

1. ¿Cómo es el proceso de producción de guantes?

2. ¿Qué tipo de látex (natural o sintético) es el más adecuado para el proceso de producción

de guantes de tipo doméstico?

3. ¿Cuáles son las condiciones de operación de mayor importancia en la producción de

guantes de látex natural?

4. ¿Existe alguna condición específica para el manejo del látex dentro de una línea de

producción de guantes?

5. ¿Cuáles son las operaciones en las que existe mayor riesgo de creación de defectos en el

producto final?

6. ¿Qué acciones se llevan a cabo durante la producción de guantes para evitar la creación

de defectos en el producto final?

7. ¿Qué tipo de materiales se pueden utilizar para la construcción de los equipos dentro de

la línea de inmersión?

8. ¿Qué consideraciones especiales se deben tomar en cuenta para los materiales de

fabricación de equipos dentro de la línea de inmersión?

9. ¿Qué tipo de cuidados se deben tomar en cuenta para el manejo de la horma dentro de la

línea de inmersión?

10. ¿Es posible realizar la operación de secado y horneado de la película de látex en un

mismo horno?

11. ¿Cuáles son las características relevantes de la solución de látex y vulcanizantes para

poder realizar un balance de masa y energía?

12. ¿Cuál es el tamaño de horma preferido para la producción de guantes? Tomando en

cuenta que la región centroamericana es el mercado objetivo.

DISEÑO DE UNA LÍNEA DE INMERSIÓN PARA LA PRODUCCIÓN DE...

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