Informe_3.2_ASTRO.pdf

Desarrollo de Bandejas para Almacenamiento y Transporte de Testigos Geolo gicos de Miner a

(BPT) Y Exploraciones ME5701-02-PR-03

A Leonel Nez L.

Responsables:

Jefe de Proyecto: Cristbal Moya A.

Coordinadora: Josefa Ibaceta J.

Ingeniero de Proyecto: Mario Cerda T.

Ingeniero de Proyecto: Mirko Del Hoyo P.

Ingeniero de Proyecto: lvaro Tello C.

Fecha: 13 de Noviembre, 2014.

Consultora ASTRO Ltda.

Blanco Encalada 1797

(02) 2 271 63 43

1

ESTADO DE REVISIONES

ORDEN DE SERVICIO ME5701-02-PR-03

PROYECTO FABRICACIN DE BPT TIPO NC 1500

TTULO DESARROLLO DE BANDEJAS PARA ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE DE TESTIGOS GEOLOGICOS DE MINERA (BPT) Y EXPLORACIONES

DOCUMENTO N 3.2

REVISIN Consultora ASTRO Ltda.

REV DESCRIPCIN POR REVIS APROB

0 Memoria de Clculo

NOMBRE M. Cerda M. Del Hoyo A. Tello

J. Ibaceta

C. Moya

2

Resumen Ejecutivo

El proyecto tratado por la Consultora ASTRO a continuacin realiza la primera entrega del

Proyecto 3, que consiste en la fabricacin de BTP tipo NC 1500, en el que se presenta la verificacin

de datos expuestos en el informe anterior a partir de una memoria de clculo, donde se prueba en

base a condiciones de carga operacional y crtica, su comportamiento en flexin y torsin.

Adems, se presentan la puesta en marcha y decisiones operacionales de la produccin.

Esto abarca clculo de consumo energtico, materia a utilizar, transporte y otros recursos tpicos de

la faena.

Por ltimo, se incluyen tiempos de mecanizado, cuellos de botellas y soluciones pertinentes,

para la eficacia de la operacin.

Debido a la extensin del proyecto asignado, se presenta la carta Gantt con estado de

avance y respectiva curva s actualizada.

Estado de Avance

Figura 0.1 Curva S- Porcentaje acumulado de horas trabajadas versus tiempo.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000

2-n

ov

04

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v

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20

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% A

cum

ula

do

Das

Curva S

Pronstico

Real

Comentarios

A partir de la carta Gantt presente en anexos (ver Seccin 8- Anexos) se presenta la curva de avance en comparacin con la curva S estipulada.

Se observa que la forma adquirida por la curva de trabajo real se asemeja bastante a la curva S establecida previamente, lo que refleja la preferencia de Astro a la realizacin del trabajo en instancias en que todo el grupo se encuentra reunido, trabajando en paralelo, respetando las HH establecidas para cada tarea a realizar.

0

Contenido

1. Introduccin ................................................................................................................................ 1

2. Objetivos ..................................................................................................................................... 2

2.1 Objetivo Principal ................................................................................................................ 2

2.2 Objetivos Especficos ........................................................................................................... 2

3. Alcances ....................................................................................................................................... 3

4. Metodologa ................................................................................................................................ 4

5. Manufactura ................................................................................................................................ 5

5.1 Determinacin de lneas de produccin ............................................................................. 5

5.2 Seleccin y justificacin de equipos. ................................................................................... 6

5.3 Definicin de RRHH y servicios requeridos para procesos .................................................. 8

5.4 Gestin de Bodegaje ......................................................................................................... 10

5.4.1 Materias primas ........................................................................................................ 10

5.4.2 Productos .................................................................................................................. 11

5.5 Proposicin de espacio fsico ............................................................................................ 12

6. Memoria de Clculo .................................................................................................................. 13

6.1 Clculo de capacidad estructural del producto ................................................................. 13

6.1.1 Restriccin de carga .................................................................................................. 13

6.1.2 Flexin ....................................................................................................................... 14

6.1.3 Torsin ....................................................................................................................... 15

1.1.1 Flexo-torsin.............................................................................................................. 16

6.2 Clculo de capacidad productiva de planta ...................................................................... 17

6.3 Validacin de tecnologa ................................................................................................... 18

7. Conclusiones.............................................................................................................................. 19

5 Referencias ................................................................................................................................ 20

6 Anexos ....................................................................................................................................... 21

8.1 Carta Gantt ........................................................................................................................ 21

1

1. Introduccin

Se debe desarrollar bandejas porta testigos de bajo peso, alta resistencia mecnica y larga

vida til, adems de eventualmente permitir el ensamble de stas para su utilizacin como cajn

de transporte de testigos. En la Figura 1.1 se muestra un ejemplo de la geometra.

Figura 1.1: Geometra de BPT.

Se requiere una produccin anual de 300.000 unidades del tipo NC 1500. El producto tiene

el perfil trapezoidal mostrado en la Figura 1.2 .

Figura 1.2: Perfil trapezoidal de BPT con tapa.

La capacidad de la NC 1500 es de 3 testigos de 63,5 mm de dimetro y longitud a definir de

acuerdo a capacidad de carga.

Carga mxima de 35 kg por BPT

Densidad tpica de la andesita 2.800 kg/m3

Espesor mnimo de la BPT en acero=0,3 mm

2

2. Objetivos

2.1 Objetivo Principal

Corroborar la resistencia delas bandejas y determinar los requerimientos de operacin.

2.2 Objetivos Especficos

Verificar dimensiones y material escogido de bandejas en base a requerimientos tcnicos.

Determinar el consumo energtico, material y logstico de la planta.

Determinar tiempos de maquinado y condiciones de operacin.

3

3. Alcances

Los alcances de este documento respecto al proyecto solicitado corresponden:

Corroborar que largo, espesor y material presentes en informe anterior soportan la carga

establecida en base a flexin y torsin.

Realizar memoria de clculo para capacidad productiva requerida, seleccin/justificacin de

equipos, clculo de consumo de energa (elctrica y trmica), servicios requeridos para

procesos (agua, energa, lubricacin, otros)

Realizar memoria de clculo de la operacin global, que incluye servicios requeridos para la

planta (agua, electricidad, calor, aire acondicionado, otros), balances de masa de

produccin (materia prima= productos + scrap), requerimiento de insumos y fungibles para

operacin y produccin, manejo de la logstica de materia prima e insumos, servicios para

despacho y bodegaje.

4

4. Metodologa

Estimacin de principales esfuerzos a los que se encuentra sometido.

Principales propiedades del material necesarias para su adecuado funcionamiento.

Disponibilidad del material escogido en el mercado chileno capitalino.

Seleccionar procesos de manufactura adecuados para la fabricacin y unin de los

elementos del proyecto disponibles en Santiago en la actualidad.

5

5. Manufactura A continuacin se presenta el detalle de la manufactura de la produccin de las 300.000

unidades de bandejas porta testigos y sus tapas.

5.1 Determinacin de lneas de produccin

El mtodo de trabajo consiste en dividir la lnea de produccin en 2, una dedicada exclusivamente a las bandejas porta BPT y otra dedicada a las cubiertas. La diferencia entre ambas lneas radica en el hecho de que la lnea dedicada a las cubiertas posee una estacin plegadora y de cizalle y la otra tiene una estacin de Roll-Forming. Esta diferencia radica debido a que se requieren dobleces en los bordes para ajustarse a la bandeja que requieren de procesos de manufactura distintos que los de la bandeja.

La ventaja de este mtodo es que al ser 2 piezas que no poseen partes desmontables, se genera un fcil ensamblaje, lo que significa un tiempo de produccin menor.

Para la manufactura, se considero principalmente las siguientes estaciones:

Bodega de materias primas: Ac, se tienen los rodillos y materiales necesarios para la fabricacin

de los BPT.

Desenrolladora: En esta estacin, llegan las bobinas de acero galvanizado para ser desenrolladas y

trabajadas posteriormente. En esta parte, se tienen 2 desenrolladoras, una para cada lnea, lo que

genera un menor tiempo de produccin.

Roll-Forming: Luego de pasar por la desenrolladora, las planchas dedicadas para la elaboracin de

bandejas se hacen pasar por una serie de rodillos que generaran el perfil buscado para el transporte

de los testigos.

Cizalle: Para la fabricacin de las cubiertas, se deben cortar las planchas del ancho de las bandejas

para luego ser plegadas.

Plegadora: Para generar una cubierta que se acomple y proteja a la bandeja, se deben realizar

pliegues en la cubierta para que esta deslice por la bandeja. Esta estacin contempla una plegadora

que realiza los dobleces requeridos y especificados en el diseo.

Control de calidad: Para asegurarnos de que los productos finales cumplen con las normas de

seguridad y de calidad, se tomara 1 BPT de cada 100 fabricados, para realizar ensayos de impacto,

torsin y deflexin, para as asegurar la calidad y confiabilidad de los productos finales.

Bodega de productos terminados: Finalmente, se llevan los productos terminados a la bodega para

posteriormente se despachados.

6

Se considera compra de bobinas de acero galvanizado, debido a los costos de espacio,

equipo, qumicos y personal necesarios; adems de las condiciones de temperatura y limpieza que

deben manejarse; todos los procesos son en fro a excepcin del galvanizado que requiere una

temperatura de 80 [C].

Cabe recalcar que en el presente informe se tom como base el hecho de que la

galvanizacin del acero se realizaba de forma externa, lo que significa que se compraran los rodillos

con el tratamiento qumico ya realizado. Si es que se decide realizar la galvanizacin, entonces a los

diagramas de flujo se debiesen sumar los procesos de galvanizacin presentados en el informe 3.1

seccin 5.2.

5.2 Seleccin y justificacin de equipos.

A continuacin se presentan los equipos necesarios para la fabricacin de las tapas y bandejas. En

Referencias se encuentran los enlaces a las pginas web de los proveedores. Debido a la alta

produccin impuesta se consideran mquinas automticas de modo de ahorrar tiempo de

preparacin y maquinado manual.

El primer equipo a utilizar es la desenrrolladora para alisar la bobina de acero. Como se

necesitan dos dimensiones de bobinas, 1220 [mm] para tapas y 1500 [mm] bandejas, se requieren

dos modelos de esta mquina; sin embargo, ambos tienen las mismas caractersticas. La siguiente

tabla resume los datos principales.

Tabla 5.1: Desenrolladora.

Nombre de la mquina Desenrollador LIHAO MACHINE Modelo NCHF-1220/1500

Ancho de la plancha 1220-1.500 [mm]

Dimetro bobina Interior= 450-530[mm], Exterior= 450-1200 [mm]

Peso mximo bobina 5.000 [kg]

Dimensiones Largo= 3.800 [mm],Alto= 3.200 [mm],Ancho=2.300[mm]

Espesor de la plancha 0.3-2.2 [mm]

Velocidad de produccin Hasta 60 [m/min]

Potencia 6.000 [W]

Para el conformado de la bandeja se utiliza una mquina conformadora de rodillos o roll

forming machine la cual incluye un sistema PLC que corta la bandeja en un largo previamente

establecido. Esta mquina permite deformar en frio la plancha de bajo espesor, otorgndole las

dimensiones finales. Sus caractersticas principales se presentan en la siguiente tabla.

7

Tabla 5.2: Datos Roll Forming Machine.

Nombre de la mquina Roof sheet and Wall panel Roll Forming Machine

Ancho de la plancha 1220 [mm]

Rodillos 14

Dimensiones Largo= 7.000 [mm], Alto= 1.300 [mm], Ancho=1.500[mm]

Espesor de la plancha 0.2-0.8 [mm]

Velocidad de produccin 15-30 [m/min]

Potencia 4.000 [W]

Debido a que el ancho del acero alcanza para hacer dos bandejas por cada tramo, se deben

cortar. Para ello se utiliza una mquina de corte longitudinal para chapa con control PLC.

Tabla 5.3: Mquina de corte longitudinal.

Nombre de la mquina Mquina de corte longitudinal Jinggong

Ancho de la plancha 600-2.500 [mm]

Dimensiones Largo= 500 [mm], Alto= 1.500 [mm], Ancho=2.700[mm]

Espesor de chapa 0.3-14 [mm]

Velocidad de produccin 100 [m/min]

Potencia 1.000 [W]

Para la fabricacin de las tapas se considera una bobina de acero se ancho 1.500 [mm]. Esta

es cortada del ancho de la tapa (con lo que queda completamente dimensionada) y es desplazada

por una cizalla electrnica de alta velocidad.

Tabla 5.4: Cizalla electrnica de alta velocidad.

Nombre de la mquina Cizalla electrnica con rodillos cclicos INDECO

Ancho de la plancha 1.500 [mm]


Espesor de la plancha 0.2-3 [mm]

Velocidad de produccin 78 [m/min]

Potencia 1.000 [W]

Los dobleces de los bordes de las tapas para el deslizamiento de las bandejas se hacen con

una prensa plegadora hidrulica, que cuenta con automatizacin CNC.

Tabla 5.5: Prensa Plegadora hidrulica.

Nombre de la mquina Prensa Plegadora DELEM

Ancho de la plancha 3.200 [mm]


Mxima apertura 5.5 [mm]

Velocidad de produccin 750 [golpes/hora]

Potencia 5.500[W]

8

Por ltimo, se consideran tecles para mover las bandejas, que soportan hasta 500 [kg], y

cintas transportadoras de polines, que permiten el movimiento de las piezas de forma automtica.

Estas consumen 4.000 [kW] y desplazan material a 300 [m/min].

5.3 Definicin de RRHH y servicios requeridos para procesos

Para definir la cantidad de personal requerida para el funcionamiento de la planta se

consider que al ser un proceso casi totalmente automatizado, la cantidad de operarios no debe ser

muy grande, si no que la mayor cantidad de personal debe estar destinado al manejo de la bodega

y al traslado de materiales. En total se estableci que era necesario una cantidad de 17 trabajadores

entre administrativos y mano de obra.

Tambin se tom en cuenta el lugar fsico de la planta y los espacios entre mquinas.

A continuacin se justifica la eleccin de personal:

Operarios: Son los encargados de operar las mquinas, traslado de materiales y limpiar el

lugar de trabajo.

Personal de control de calidad: Son el personal encargado de realizar las pruebas calidad de

los productos terminados antes de vender el producto a los clientes.

Secretario: Es parte del personal administrativo de la planta; tiene por funcin atender a los

clientes, recepcin de rdenes de trabajo, realizar llamadas telefnicas, entre otras.

Prevencin de riesgos: Es la persona encargada de velar por la seguridad de los

trabajadores.

Supervisor: Se encarga de inspeccionar el trabajo realizado por los operarios y los

trabajadores en la planta, son encargados de velar que se cumpla lo requerido por los

ingenieros.

Ingenieros: Son los encargados de gestionar la planta, fijar cunto se va a producir, asegurar

la disponibilidad de insumos para producir, supervisar el correcto funcionamiento, etc.

Contador: Encargado de llevar las finanzas de la empresa.

Personal de aseo: Encargado de mantener el lugar limpio y tanto en la planta como en el

sector administrativo.

Bodegueros: Esta encargado de gestionar el buen funcionamiento de la bodega, recibir la

materia prima de los proveedores y el producto terminado desde la planta. Tiene un rol muy

importante, ya que la fbrica no debe detenerse por falta de material.

9

Tabla 5.6: Recursos humanos.

Cargo Cantidad de personas

Bodeguero materia prima 2

Bodeguero producto terminado 4

Control de calidad 2

Operarios 3

Ingenieros 2

Prevencionista de riegos 1

Secretaria 1

Supervisor 1

Encargado(a) del aseo 1

Para la fabricacin de las bandejas y las tapas se consume energa elctrica. Cabe destacar

que no se requiere energa calrica debido a que todos los procesos son en fro. En la tabla a

continuacin se muestra el detalle de la energa consumida en una semana, considerando que se

mantienen encendidas durante las 9 horas de jornada laboral.

Tabla 5.7: Consumo energtico.

Mquina cantidad consumo total

Desenrolladora 2 6.000 12.000

Roll Forming Machine 1 4.000 4.000

mquina de corte longitudinal 1 1.000 1.000

Prensa plegadora hidrulica 1 5.500 5.500

cizalla electrnica 1 1.000 1.000

Cinta transportadora 4 500 2.000

Total 25.500

10

5.4 Gestin de Bodegaje Para la gestin de bodegaje, se considerar dos bodegas diferentes, las que se pueden

apreciar en el layout de la Figura 5.2: la primera tendr que ver con los insumos, materias primas y repuestos para la confeccin de las bandejas y tapas; y la segunda se relacionar con los productos terminados, los cuales tambin sern almacenados en esta bodega temporalmente hasta su venta y entrega.

5.4.1 Materias primas

Para la primera bodega, aquella de las materias primas, es necesario calcular la cantidad de bobinas que se debe almacenar y cada cuanto tiempo se harn los pedidos de materia prima, para cumplir con la produccin mensual. De acuerdo a lo encontrado en el informe anterior, se espera cumplir con una produccin mensual de 25.000 unidades. Para encontrar la cantidad de bobinas para cumplir con la produccin estipulada se utiliza la Tabla 5.8Tabla 5., en la que se detalla los parmetros considerados.

Tabla 5.8: Parmetros para definir cantidad de bobinas mensuales.

Parmetro Bandeja Tapa

Espesor bobinado acero galvanizado [mm] 0,50

Ancho bobinado acero galvanizado [mm] 1220,00 800,00

Densidad acero galvanizado para espesor dado [kg/m2] 4,00

Peso mnimo bobina (formato de venta) [ton] 3,00

Largo mnimo bobina acero galvanizado [m] 614,75 937,50

Largo elegido bobina acero galvanizado [m] 617,00 941,00

Ancho por unidad [mm] 610,00 400,00

Largo por unidad [m] 1,60

Cantidad unidades obtenidas por bobina 771 1176

Cantidad unidades necesarias 30000

Bobinas necesarias 38 25

Por lo tanto se debe utilizar 38 bobinas de ancho 1220 [mm] y 25 bobinas de ancho 800 [mm] mensualmente para cumplir con lo estipulado. Se utiliz como largo de las bobinas 617 [m] y 941 [m] para bandejas y tapas respectivamente debido a que con esto se posee un peso cercano a 3 [ton], el mnimo peso a la venta, y adems minimiza el scrap generado por bobina.

Se decide almacenar las bobinas de manera que utilicen el 75% de la superficie disponible en la bodega para ello, esto significa que se posee una superficie de 30 [m2]. Se opta adems por apilar las bobinas de manera de obtener dos filas, tal como se muestra en la Figura 5.1. Con esta disposicin se optimiza el espacio en la bodega.

11

Figura 5.1: Disposicin de apilamiento de las bobinas.

Se estima que las dimensiones del rea que utiliza una bobina destinada para bandejas posee un ancho de 1,22 [m] y un dimetro externo de 1,10 [m], y que aquella utilizada por una bobina destinada para tapas posee un ancho de 0,8 [m] y un dimetro externo de 1,5 [m]. Por lo tanto las superficies son respectivamente 1,342 [m2] y 1,2 [m2]. Se puede realizar un arreglo de modo que, considerando las dimensiones de la bodega, haya dos pirmides de base 7 bobinas para bandejas con 6 bobinas sobre ellas (26 bobinas para bandejas en total) y dos pirmides de base 5 bobinas para tapas con 4 bobinas sobre ellas (18 bobinas para tapas en total). Con este resultado se llega a que se debe realizar un pedido de bobinas antes de terminar el mes para poder cumplir con la produccin presupuestada mensual, dado que la bodega no da abasto para albergar las 63 bobinas necesarias.

El 25% restante de la bodega, equivalente a 10 [m2], se utilizar para guardar los repuestos de las maquinarias.

5.4.2 Productos

Para la segunda bodega, se tiene un espacio fsico disponible de 245 m2, un espacio

reducido para almacenar los 300.000 BPT, lo que significa que cada cierto periodo, se debern

despachar los productos terminados. El criterio escogido para esto es que cuando se tenga el 75%

de la bodega con productos terminados, se deber llamar al cliente para que haga retiro de los

productos. La razn de esta holgura en la bodega es debido a que se tiene que dar tiempo para que

el cliente llegue con transporte para retirar. Para determinar la capacidad mxima de la bodega se

establecen los siguientes supuestos:

Volumen de un BPT : 0.041 m3

12

Se apilaran los productos terminados en pilas de 5 productos en estantes de 3.2 metros de

largo por y 0.75 metros de profundidad. Cada uno contara con 4 estantes de alto de 0.34

metros, por lo que la capacidad de cada estante es de 80 productos.

La cantidad de estantes en la bodega ser de 62, por lo que la capacidad total de la bodega

ser de 4960 productos terminados.

Al llegar a los 3720 productos, el cliente ser notificado de que debe retirar los productos

mientras se termina de completar la bodega.

5.5 Proposicin de espacio fsico

La unidad productiva se ubica en un galpn industrial en Quinta Normal, Santiago, la cual

cuenta con 902,52 m2, un altillo de 243 m2, oficinas en segundo nivel de 109 m2; servicios, baos

y camarines con 128,8 m2; 2 bodegas de 40 m2 y 245 m2 respectivamente y un transformador

trifsico 500 kva. El terreno operacional corresponde a 607,2 m2, con un largo de 27,6 m y un

ancho de 22 m. En la Figura 5.2 se muestra el layout de la planta considerando las dimensiones

del galpn y de los equipos sealados en la seccin anterior.

Figura 5.2 Layout.

13

6. Memoria de Clculo

6.1 Clculo de capacidad estructural del producto A partir de clculos de esfuerzos y capacidad de carga, se determine la factibilidad y

dimensiones impuestas en anterior entrega.

6.1.1 Restriccin de carga

A partir del peso mximo de la andesita que se puede transportar, es posible determinar el

largo de esta y con ello, acotar el largo de la bandeja. La masa de los testigos () debe ser como

mximo 35 [kg] tal como se refleja en la siguiente ecuacin:

35 [] (6.1)

Tomando en cuenta que la masa se puede definir como el volumen, que es cilndrico, por

la densidad () y que esta es de 2.800 [Kg/m3], la restriccin de masa crtica queda definida tal como

se presenta a continuacin:

[

3]

2

4[2] [] = 35 [] (6.2)

3 2.800 (62.5 103)2/4 = 35

(6.3)

= 1.359[]

(6.1)

Este resultado implica que el largo mnimo que debe tener para carga crtica es de 1.359

[m], por lo que el valor = 1.6[] impuesto en la cubicacin de la anterior entrega cumple con los

requisitos.

14

Figura 6.1: Bandeja.

En

6.1.2 Flexin

En

=

(6.5)

Donde:

: Momento flector mximo en [Nm] : Distancia mxima al eje neutro en [m] Iz: Segundo momento de rea en [4]

=

2

24

(6.6)

Donde:

wo: Fuerza distribuida en [N/m] L: Largo en [m] Se tienen los siguientes valores para la bandeja:

Tabla 6.1: Parmetros de la bandeja.

Variable Valor

wo [n/m] 214.38

L [m] 1.6

c [mm] 33.5

Iz 4 1.7E-7

15

Mmax [Nm] 22.8672

Luego, el esfuerzo mximo por flexin, , es 4.5 Mpa, por lo tanto, el factor de seguridad

en flexin se calcula como sigue, sabiendo, a travs de los datos entregados, que el valor del

esfuerzo de fluencia del acero es de 295 [MPa].

=

= 73.8

(6.7)

Por lo tanto, se concluye que el diseo resiste en flexin.

Luego, se verifica el ngulo de torsin mximo y la mxima deflexin de la pieza. Para esto,

se usaran las siguientes expresiones:

ymax =w0 L

4

384 E Iz

(6.8)

Con esto, se tiene que la deflexin mxima de la bandeja es de 0.000488 mm, lo cual nos

permite deducir que la bandeja no sufrir una deflexin importante.

Tomando un criterio de 1/200 se tiene que la deflexin mxima permitida es de 8 [mm], lo

que implica que el espesor seleccionado es suficiente para resistir la carga mxima.

6.1.3 Torsin

Para determinar el factor de seguridad de la bandeja porta testigos en torsin se utiliza el

peor caso, que simula la sujecin de la bandeja en un punto de contacto por lado en los extremos,

es decir, sujecin de la bandeja desde dos esquinas opuestas, como se muestra en la Error! No se

encuentra el origen de la referencia.. De esta forma, la carga realiza una fuerza (en el centro de

gravedad) que provoca un momento torsor que, eventualmente, podra hacer fallar la bandeja.

El esfuerzo por torsin se muestra en la ecuacin (6.9). Donde es el momento polar de

inercia (obtenido a travs de la utilizacin del mismo modelo CAD y que en este caso es 3E-6) y es

la distancia al punto en el cual se desea calcular el esfuerzo, correspondiente en este caso a la mitad

del ancho de la bandeja (187.85 [mm]).

=

(6.9)

16

Para el clculo del esfuerzo en torsin hace falta determinar el peso total de la estructura,

incluyendo los testigos que carga, tal como se detalla a continuacin. La ecuacin (6.10) detalla la

determinacin de la masa total, mientras ( incluye el clculo del momento torsor.

= +

= 3 2800 0,06352

4 1 + 0.000487 7800

= 30.4 []

(6.10)

= = 55.97 [] (6.11)

De esta forma el esfuerzo mximo (en el extremo) se puede obtener reemplazando el valor

recin obtenido y aquellos mencionados durante el desarrollo de este clculo.

= 3.01[] (6.12)

Para la determinacin del factor de seguridad en torsin se debe considerar el criterio de

Tresca, el cual dice que la pieza o material fallara si se cumple lo siguiente:

2

(6.13)

El esfuerzo de fluencia en este caso es de 295 MPa, lo que significa que la divisin arroja un

total de 147.5 MPa, lo que significa que se esta muy por debajo de la falla por torsin. Luego, el

factor de seguridad para torsin seria de = 49.

1.1.1 Flexo-torsin

Para flexo-torsin hay que considerar los casos por separado de torsin y flexin segn la

siguiente ecuacin.

1

=

1

+ (

1

)

2

=1

73.8+ (

1

49)

2

= 71.6

(6.14)

Se concluye que el producto diseado resiste flexo-torsin incluso en el peor caso.

6.2 Clculo de capacidad productiva de planta

La necesidad de produccin para este prototipo son de 300.000 unidades. Se considera que

el ao tiene 52 semanas, que de estos se trabaja 5 das y que la jornada laboral posee 9 horas. Se

calcular a continuacin la cantidad de productos terminados que se necesitan para cada da:

=300.000

525= 1154 (6.25)

17

Lo que da una capacidad requerida de produccin de:

=1154

9= 128 (6.36)

Esto quiere decir que el tiempo necesario para manufacturar una bandeja es de:

=6060

128= 28 (6.17)

Si consideramos que la mquina de Roll-Forming opera a una velocidad media de 12m/min

y la bandeja mide 1,6 m de largo, entonces:

1,6

12

= 0,133

(6.18)

Lo que equivale a una produccin de 451 bandejas por hora.

Como este proceso de manufactura es un proceso en lnea, y se estn realizando varios

procesos a la vez, el proceso que determina la capacidad de produccin es el proceso ms lento, es

decir, el Roll Forming. Pero vemos que la capacidad de produccin tiene una holgura muy grande.

A este tiempo de produccin hay que sumarle los tiempos necesarios para poner en marcha

la lnea productiva, esto considera desde que el metal entra hasta que sale la primera bandeja y los

tiempos en que la lnea productiva est detenida; esto principalmente debido reemplazo de la

bobina de acero agotada.

Si consideramos que una bobina de acero galvanizado tiene un peso aproximado de 138

m/kg, y la desbobinadora soporta un peso de aproximadamente 4 toneladas, entonces cada bobina

va a tener 550m de largo de acero galvanizado. Si la mquina de Roll Forming funcin a 12m/min

quiere decir que es necesario reemplazar la bobina cada 45 minutos.

Si cada cambio de bobina demora aproximandamente 15 minutos, entonces quiere decir

que en un da se van a ocupar 9 bobinas (9 horas trabajadas).

La nueva capacidad de bandejas fabricadas por da se calcula como:

=5509

1,6= 3094

(6.19)

O lo que es equivalente a 344 bandejas por hora. Lo que an supera con mucho margen a

la produccin necesaria de 128 bandejas por hora.

La otra lnea de produccin que es donde se manufacturan las tapas de las bandejas pueden

funcionar con mayor rapidez que el roll forming, por lo que no es necesario calcular su capacidad, si

no que se asume que va a producir con mayor rapidez que las bandejas.

A todo esto hay que sumar los tiempos de movimiento entre una estacin y otra y el tiempo

que demora en almacenarse en la bodega de productos terminados. Esto se puede estimar como

18

un factor de movimiento que se aproxim a 0,75, por lo que la nueva capacidad de planta sera de

2321 bandejas por da.

6.3 Validacin de tecnologa

Los clculos para la validacin de tecnologa se encuentran en la seccin anterior. Se estim

la capacidad productiva de la planta y se lleg a que esta era de 2321 bandejas por da, por lo que

la tecnologa seleccionada cumple con la capacidad requerida para producir 300.000 bandejas en

un ao. Adems se tiene una holgura bastante grande como soportar cualquier imprevisto como

atrasos en el arribo de materia prima o algn mantenimiento que se deba realizar.

19

7. Conclusiones

Se cumplen los objetivos presentes en la seccin 2 y se respetaron los alcances expuestos

en la seccin 3 del presente informe.

Se sugieren las siguientes consideraciones para las 300.000 unidades de BPT solicitado.

Principales materiales: Acero galvanizado

Procesos de manufactura: Roll Forming, corte, plegado y galvanizado.

Peso de cada prototipo: 4,7 Kg aproximadamente.

El diseo propuesto soporta torsin y flexin con un factor de seguridad elevado.

El layout cumple con los requisitos especificados por las necesidades de la planta.

Con respecto a la ejecucin de la carta Gantt se present una modificacin al plan original

debido a que se present un cambi en algunos hitos de sta, en particular en lo referente a la

entrega del presente informe.

20

8. Referencias

[1] Proceso de galvanizado. Disponible en:

Fecha consulta: 6 de noviembre del 2014.

[2] Bobinas, lminas lisas y flejes de acero galvanizado. Disponible en:


[3] Bobinas de acero. Disponible en:


[4] Desenrolladora. Disponible en:


[5] Roll Forming Machine. Disponible en:


[6] Mquina de corte longitudinal. Disponible en:


[7] Prensa plegadora hidrulica. Disponible en: Fecha consulta: 11 de noviembre del 2014. [8] Galpn. Disponible en:

Fecha de consulta: 7 de noviembre del 2014

21

9. Anexos

9.1 Carta Gantt

9.2 Plano bandeja

TOTAL HH 150

D L M M J V S D L M M J V S D L M M J V

ID Actividad Tipo Encargado HH Duracin Comienzo Fin 02-nov 03-nov 04-nov 05-nov 06-nov 07-nov 08-nov 09-nov 10-nov 11-nov 12-nov 13-nov 14-nov 15-nov 16-nov 17-nov 18-nov 19-nov 20-nov 21-nov

1 Revisin y ajuste informe 1 40 5 02-nov 06-nov

Construccin Gantt y curva S de diseo Actividad M. Cerda 4 2 02-nov 03-nov 2 2

Entrega Gantt y curva S Entrega C. Moya 0 1 03-nov 03-nov 0

Estudio general del proyecto Reunin J. Ibaceta 7 2 03-nov 04-nov 3 4

Seleccin de materiales Actividad A. Tello 7 3 03-nov 05-nov 3 3 1

Cubicacin del prototipo Actividad M. Cerda 4 2 04-nov 05-nov 2 2

Identificacin de procesos de fabricacin y ensamblaje Actividad M. Del Hoyo 7 2 05-nov 06-nov 2 5

Clculo de tiempos de produccin Actividad A. Tello 4 2 05-nov 06-nov 2 2

Seleccin de equipos Actividad A. Tello 3 1 05-nov 05-nov 3

Diseo del Layout Actividad A. Tello 3 2 05-nov 06-nov 2 1

Revisin de avance en Gantt y curva S Actividad C. Moya 1 1 06-nov 06-nov 1Entrega informe 1 Entrega C. Moya 0 1 06-nov 06-nov 0


Correccin del informe anterior Actividad M. Del Hoyo 3 1 06-nov 06-nov 3Revisin de capacidad de carga Actividad J. Ibaceta 11 4 07-nov 10-nov 2 3 3 3

Balance de Materiales Actividad M. Cerda 7 3 07-nov 09-nov 2 2 3

Identificar recursos adicionales Actividad M. Del Hoyo 6 2 11-nov 12-nov 3 3

Revisin de avance en Gantt y curva S Actividad C. Moya 3 1 13-nov 13-nov 3

Entrega informe 2 Entrega C. Moya 0 1 13-nov 13-nov 0


Correccin del informe anterior Actividad A. Tello 4 2 14-nov 15-nov 3 1

identificar costos fijos Actividad M. Cerda 4 2 15-nov 16-nov 2 2

Identificar costos variables Actividad M. Del Hoyo 4 2 16-nov 17-nov 2 2

Otros costos de produccin Actividad J. Ibaceta 6 3 16-nov 18-nov 2 2 2

Estudio de la estructura de inversiones Actividad J. Ibaceta 11 4 17-nov 20-nov 2 2 3 4

Realizacin de flujo de caja Reunin M. Del Hoyo 11 4 17-nov 20-nov 2 3 3 3

Evaluacin de prefactibilidad Actividad J. Ibaceta 6 2 19-nov 20-nov 3 3

Anlisis de resultados Actividad A. Tello 6 2 19-nov 20-nov 3 3

Decisin de producto final Reunin M. Cerda 6 2 19-nov 20-nov 3 3

Revisin de avance en Gantt y curva S Entrega C. Moya 2 2 19-nov 20-nov 1 1

Entrega informe 3 Entrega C. Moya 0 1 20-nov 20-nov 0

4 Revisin y ajuste informe final 20 2 20-nov 21-nov

Correccin de informe anterior Actividad A. Tello 3 1 20-nov 20-nov 3

Analisis de los problemas enfrentados Actividad J. Ibaceta 6 2 20-nov 21-nov 4 2

Redaccin de informe final Actividad A. Tello 5 2 20-nov 21-nov 4 1

Revisin de informe final Reunin M. Cerda 3 1 21-nov 21-nov 3

Revisin de avance en Gantt y curva S Entrega C. Moya 3 1 21-nov 21-nov 3

Entrega informe final Entrega C. Moya 0 1 21-nov 21-nov 0

Horas diarias 2 8 9 12 9 3 4 5 6 6 3 3 3 3 6 8 7 16 28 9

PRONSTICO Horas Acumuladas 2 10 19 31 40 43 47 52 58 64 67 70 73 76 82 90 97 113 141 150

Das hbiles de trabajo Porcentaje acumulado 1 7 13 21 27 29 31 35 39 43 45 47 49 51 55 60 65 75 94 100

Actividad

Reunin

10 Entrega Horas diarias 1 6 8 12 10 3 4 4 4 4 5 8 0 0 0 0 0 0 0 0

Da consulta REAL Horas Acumuladas 1 7 15 27 37 40 44 48 52 56 61 69 69 69 69 69 69 69 69 69

Porcentaje acumulado 1 5 10 18 25 27 29 32 35 37 41 46 46 46 46 46 46 46 46 46

Noviembre

Cdigo de colores

Consultora ASTRO Ltda.

Blanco Encalada 1797

(02) 2 271 63 43

15

71,63

41

55

0,

5

375,69

60

,29

375,69

160

0

BandejaPESO:

A4

HOJA 1 DE 1ESCALA:1:20

N. DE DIBUJO

TTULO:

REVISINNO CAMBIE LA ESCALA

MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE

REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS

ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:

CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

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