Met Inv ACV CPk 2a Part
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA GÓMEZ PALACIO
INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS DE MANUFACTURA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA EN UNA INDUSTRIA METALMECÁNICA
EQUIPOS INOXIDABLES DEL NORTE S.A. de C.V.
RICARDO ISRAEL MARTÍNEZ PANTOJA
09090409
Asesor: Ing. Laura P. Vélez
Gómez Palacio, Dgo., noviembre de 2012
1
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA EN EQUIPOS INOXIDABLES DEL NORTE
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
RESUMEN
Esta investigación se llevo a cabo en equipos inoxidables del norte, ubicado en Carretera a Jabonoso el Tajito 225, Col. Ex Ejido Cuba, Gómez Palacio, Dgo. México. La intención de la presente es analizar el actual proceso de pintura en la empresa, y determinar si es no capaz el proceso en términos estadísticos.
En el capitulo dos, dentro de lo que es el marco teórico se muestran las evidencias de la técnica estadística: capacidad del proceso, aplicada en un medio muy variado de industrias, y se mencionan casos prácticos de problemas que se fundamentaron en esta técnica para su solución.
Después de que se definió la técnica estadística en el capitulo dos; en el siguiente de análisis técnico, se describen los dispositivos y herramientas necesarios para obtener las lecturas de espesores y para el calculo pertinente con los mismos.
De este modo en el desarrollo se procede a realizar las mediciones de los espesores de la muestra y hacer los cálculos pertinentes en Minitab, y en forma conjunta se estudia la técnica actual del proceso de pintado, haciendo énfasis en las variables que afectan los resultados.
Según las especificaciones de los clientes que son principalmente que el proceso sea capaz y que tenga un índice mínimo de 1.33, el actual proceso de pintura esta por debajo de la capacidad normal por el resultado que se pudo ver en Minitab de solo 0.91. Las cuestiones de porque se a dado este índice radican en las condiciones de variabilidad que se describieron en el capitulo de desarrollo, mas sin embargo todo proceso es apto para ser mejorado y con una propuesta en marcha para decrecer la variabilidad se pueden reducir los 0.42 que hay de diferencia.
Esta propuesta trata de mejorar el proceso agregando un brazo robot al área de pintura, y de esta forma se obtienen grandes ventajas para el mejoramiento de la la calidad y se presupone que con este equipo se podrán reducir en un 90 porciento las devoluciones al área de pintura e involucrando un incremento del índice Cpk por arriba de 1.33.
Por ultimo se desarrolla un diagrama de Gantt para las tareas de la investigación.
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
I. INTRODUCCIÓN
En cualquiera que sea la industria o empresa, que sea grande o chica, los clientes siempre exigen un producto conforme a su naturaleza, lo cual engloba cumplir con cada uno de los requerimientos señalados, en espera de obtener un producto de la más alta calidad. Es así como en la empresa ACV, cada proceso de manufactura se mantiene conforme a los estándares de calidad pertinentes y el proceso al cual va dirigida esta investigación es al de pintado del producto que consta de: superficies planas, las zonas ocultas, vigas, ángulos y canales.
En particular el proceso carece de continuidad en los índices de capacidad normales, lo cual quiere decir que en los muestreos de mediciones de grosores, los mismos no se adaptan al valor medio establecido, diciéndolo en otras palabras: al tener un índice Cpk por debajo del mínimo que es 1.33, se considera que no esta bajo control estadístico y esta destinado matemáticamente a no cumplir con las especificaciones deseadas.
Los índices de capacidad son estimaciones numéricas de la capacidad del proceso, es decir, nos dan una idea de cuán capaz es el proceso (a qué nivel cumple con las especificaciones). Estos estadísticos son muy útiles ya que, aparte de ser sencillos de calcular, no tienen unidades de medida, por lo que permiten comparar distintos procesos. Básicamente, son el cociente entre la amplitud tolerable del proceso (la distancia entre los límites de tolerancia o límites de especificación), y la amplitud real o natural del proceso (recordemos que, habitualmente, la distancia entre los límites de control es de 6 sigma). Algunos de estos estadísticos se definen a partir de la media del proceso o del objetivo.
Los índices de capacidad asociados con la variación a corto plazo son Cp, Cpk, CPU, y CPL; por otro lado, los asociados con la variación a largo plazo son Pp, Ppk, PPU, y PPL. En la práctica, se suele considerar que 1,33 es el valor mínimo aceptable para un índice de capacidad (es decir, cualquier valor por debajo de esta cifra indicaría que, aunque esté bajo control estadístico, el proceso no cumple con las especificaciones deseadas).
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
II. OBJETIVO
Mejorar la capacidad de proceso de ACV en espesor de la pintura de las superficies planas.
III. JUSTIFICACIÓN
El actual proceso de espesor de la pintura utilizada en ACV está mostrando un desempeño con un valor de 0,27 Ppk. El valor debe ser aumentado para mejorar el proceso y asegurar la calidad integral de las piezas.El proyecto mejorara el proceso y le dará mayor confianza a los clientes ya que abarca todos los productos fabricados que requieren una pintura sobre las superficies planas, las zonas ocultas, vigas, ángulos y canales.
IV. HIPÓTESIS
Con incrementar el índice de capacidad del proceso de pintura en más de 1.33, las molestias de los clientes en esta área pueden ser reducidas hasta en un 90 por ciento.
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Tabla de contenido…
Resumen……………………………………………………………………………………
……..….....ii
Introducción…………………………………………………………….
…………………………..iii
Objetivo………………………………………………………………….
………………………........iii
Justificación……………………………………………………….
…………………………..……iv
Hipótesis……………………….…..
………………………………………………………………..…iv
Antecedentes Cap. 1 9
Descripción de la organización 10
Reseña histórica 10
Misión y visión 10
Actividad que realiza la empresa 10
Marco Teórico Cap. 2 11
Teoría de la capacidad del proceso 12
6
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Índices 14
Casos de aplicación 17
Análisis técnico Cap. 3 21
Herramientas para la solución del problema 22
Medidor de espesor 22
Minitab 28
Desarrollo Cap. 4 29
Técnica del proceso de pintado 30
Tratamiento de los
datos……………………………………………………………….35
Resultados Cap. 5 40
Diagrama de Gantt 41
Conclusiones 42
Recomendaciones 42
Bibliografía 42
Apéndice 43
7
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
CAPITULO 1
ANTECEDENTES
8
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
1.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ORGANIZACIÓN
I.1.2 Reseña Histórica
Equipos inoxidables del norte también conocido como grupo ACV, por las
iniciales de su fundador Arnulfo Cabello Valdés, un hombre de esfuerzo,
persistencia y logro, fundó en 1969 una pequeña empresa, que a través
de sus generaciones, han conservado los valores familiares, aportando
su talento y firmeza para lograr crear una Empresa de nivel Mundial.
I.1.3 Misión
Satisfacer las necesidades y expectativas de nuestros clientes y las
nuestras, mediante la fabricación de bienes y servicios de clase mundial,
cumpliendo con la calidad, tiempo de entrega y costos competitivos de
manera tal que se promueva el desarrollo del personal y el respeto por
el medio ambiente.
I.1.4 Visión
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Reconocimiento mundial por la CALIDAD INTEGRAL de nuestro trabajo.
Siendo competitivos a nivel mundial y logrando un constante
crecimiento.
I.1.5 Actividad que realiza la empresa
Grupo ACV se dedica a la fabricación de equipo hecho con acero
inoxidable, acero al carbón, aluminio y materiales aleados. Algunos de
sus clientes más importantes son: General Electric, Siemens, Peñoles,
entre otros.
CAPITULO 2
10
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
MARCO TEÓRICO
En este capitulo se muestran las evidencias de la técnica estadística:
capacidad del proceso, aplicada en un medio muy variado de industrias,
y se mencionan casos prácticos de problemas que se fundamentaron en
esta técnica para su solución.
2.1 TEORÍA DE LA CAPACIDAD DEL PROCESO
El estudio de CP es de gran importancia ya que actualmente uno de los
mayores retos de los fabricantes en el sector metal-mecánico es
competir ofreciendo productos y servicios de alta calidad a bajo costo.
Este análisis puede ser útil en cualquiera de los siguientes casos:
Medir que tan bueno es nuestro proceso para producir productos
que estén dentro de las especificaciones.
Ayudar a los diseñadores o supervisores del producto a seleccionar
o modificar un proceso.
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Ayuda a establecer un intervalo entre muestreo y controles de
procesos.
Especificar los requisitos para el funcionamiento de nuevos
equipos.
Elegir entre diferentes proveedores.
Planear la sucesión de los procesos de producción cuando existe
un efecto iterativo de los procesos sobre las tolerancias.
Reducir la variabilidad de un proceso de manufactura.
De esta manera se puede notar que la técnica estadística en cuestión
tiene aplicaciones en muchas parte del sistema de producción, que
incluyen el diseño del producto y del proceso, la búsqueda de
proveedores, la planeación de la producción o la fabricación, y la
manufactura misma. Sin embargo, de los puntos anteriores se tomara
como el más importante al primero de ellos para fines de esta
investigación.
Un proceso que es incapaz es aquel que sale de los límites de
especificaciones. La incapacidad de un proceso puede presentarse
cuando la variación en este es muy grande: no cabe dentro de los
limites (fig. 1), por otro lado podemos tener procesos que en un inicio
este dentro de los limites especificados y que con el paso del tiempo su
variación crece y sale de estos (fig. 2).
Figura 1. Proceso incapaz Figura 2. Proceso en el que cambio la
variación
12
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
O podemos tener otro proceso en el cual se cumpla con los limites y que
debido a cambios en el promedio salga de los limites aunque su
variación no aumente (fig. 3).
Figura 3. Proceso con promedio móvil
La relación que existe entre las especificaciones y la capacidad natural
del proceso se puede observar en la figura 4.
Figura 4. Relación entre las especificaciones y los límites naturales del proceso
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
2.2 ÍNDICES
El índice de capacidad del proceso, Cpk, también denominado ratio de
capacidad del proceso, es un cálculo estadístico sobre la capacidad
del proceso: La capacidad de un proceso para producir un resultado
dentro de unos límites predefinidos (TS, tolerancia superior y TI,
tolerancia inferior). El concepto de capacidad del proceso es solo válido
para procesos que están sometidos a control estadístico.
Limites de especificación
TI, tolerancia inferior y TS, tolerancia superior son los límites superior e
inferior de la especificación. Siendo T la media objetivo del proceso, la
media estimada del proceso es , y la variabilidad estimada del proceso
es , donde los índices de capacidad aceptados de forma general son los
siguientes:
Índice Descripción
Calcula lo que el proceso seria capaz de
producir si el proceso estuviera centrado.
Presupone que el resultado del proceso sigue
una distribución normal.
Calcula la capacidad del proceso para
especificaciones únicamente con un límite
inferior (ej. fuerza). Presupone que el
resultado del proceso está aproximadamente
distribuido de forma normal.
Calcula la capacidad del proceso para
especificaciones únicamente con un límite
superior (ej. concentración). Presupone que
14
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
el resultado del proceso esta
aproximadamente distribuido de forma
normal.
Calcula lo que el proceso es capaz de
producir si el objetivo del proceso esta
centrado entre los límites de la
especificación. En caso de que la media del
proceso no este centrada, sobreestima la
capacidad del proceso. Si la media
del proceso se sitúa fuera de los límites de
especificación. Presupone que el resultado
del proceso esta aproximadamente
distribuido de forma normal.
Calcula la capacidad del proceso respecto a
un objetivo, T. es siempre mayor que
cero. Presupone que el resultado del proceso
esta aproximadamente distribuido de forma
normal.
Calcula la capacidad del proceso respecto a
un objetivo, T válido para un proceso con una
media descentrada. Presupone que el
resultado del proceso esta aproximadamente
distribuido de forma normal.
Valores recomendados
15
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Los índices de capacidad de proceso enfatizan la necesidad de mejorar
la capacidad del proceso cuando mayores son. Valores próximos o por
debajo de cero indican que el proceso no esta centrado ( lejos de T) o
bien son inestables.
Un valor del índice de capacidad del proceso aceptable no es algo de
carácter general. Las metas de una empresa así como el sector o centro
de producción afectado incluso el proceso en observación, pueden
contar con diferentes objetivos diferentes para el índice. Sin embargo, al
menos un experto académico recomienda lo siguiente:
Caso
Recomendación de
capacidad mínima de
proceso para
especificaciones con 2
límites
Recomendación de
capacidad mínima de
proceso para
especificaciones con 1
límite
Proceso
existente1.33 1.25
Proceso nuevo 1.50 1.45
Parámetros
críticos o de
seguridad para
procesos
existentes
1.50 1.45
Parámetros
críticos o de
1.67 1.60
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
seguridad para
procesos nuevos
Proceso de
calidad de Six
Sigma
2.00 2.00
Es importante destacar que en casos en los que el índice Cpk de un
proceso es superior a 2.5, disminuir este índice puede resultar caro sin
un beneficio directo.
2.3 CASO EN IMPRENTA DE LITOGRAFÍA, ECUADOR
En las siguientes líneas se vera cómo ha sido efectivo para algunas
empresas el emplear el estudio de la capacidad del proceso, que
naturalmente les ha dado grandes ventajas en la mejora del rendimiento
de los procesos. Esto sin contar que prevé una visión clara de los
resultados que se pueden lograr con mantener un proceso en óptimas
condiciones.
De acuerdo a la investigación de tesis de la U Politécnica de Guayaquil,
Ecuador 2007. En una empresa local dedicada a la impresión de
litografía, se desarrolla un sistema de control de variables en el proceso
de impresión de litografía con el fin de mejorar y controlar la calidad de
producto: debido a que en ese proceso se aplican cuatro tipos de tintas,
el analista se apoya en el estudio del CPk para comparar cada proceso y
evaluar donde están las variables (densidades de la tinta) más
significativas.
El autor señala que luego de realizar la prueba de normalidad de los
cuatro colores, y al obtener que los datos sigan una distribución normal,
y conjuntamente al representar los valores de la densidad de cada color
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
dentro de la gráfica de control y al encontrarse bajo control estadístico,
es posible realizar el análisis de capacidad de los datos recopilados.
Finalmente se demuestra como al realizar un seguimiento del
comportamiento de la variable que influye mayormente en el problema
de las devoluciones se logra controlar el proceso de impresión de
litografía, generando una mejora de la calidad del producto; al no recibir
devoluciones de trabajos provenientes de la máquina SM-74, en los
siguientes meses.
2.4 CASO EN ALEACIONES SINTERIZADAS DE MÉXICO
El segundo caso es el redactado en una tesina maestral de la facultad de
Ingeniería y ciencias sociales y administrativas del IPN Mex. DF 2009,
llevada a cabo para colaborar en la empresa Aleaciones Sinterizadas de
México en el DF, en aplicación de reingeniería al proceso de sinterizado
para lograr un mejoramiento en la calidad, abatir costos y aumentar la
productividad para así demostrar que es rentable la inversión en
tecnología para maquinaria y equipo.
Las operación a considerar por el analista es la de prensado de donde va
a decidir cual maquinaria es la mas adecuada y eficiente, la prensa
Stokes 640 y prensa Soenen T-200, estas dos prensas tienen tareas
similares pero características diferentes.
Debido a lo anterior realizo un estudio de capacidad en las maquinas
auxiliado de SuperCEP, programa que se especializa en el análisis,
reportes y gráficos del control estadístico del proceso.
Según el autor el estudio Cp y Cpk tiene dos objetivos: uno el de
determinar la variabilidad existente durante el proceso de cada prensa,
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
y segundo el de establecer si la maquina actual cuenta con la precisión
que especifica el producto, es decir que se cuente con la capacidad del
diseño que requiere el cliente.
Dado que la maquinaria actual no cumple con las expectativas la
solución es adquirir prensas de 50 y 100 toneladas nuevas que
sustituirán las actuales. Todo lo anterior conlleva a un costo inicial de
$13 348,896.00, para lo cual requerirán un préstamo bancario de $8
850,000.00 y el resto la empresa lo absorberá ya que tiene la capacidad
para hacerlo.
Al banco se le pagara una anualidad de $3 290,843.646 a un plazo de
cinco años. La inversión hecha se recuperara en un plazo mínimo de un
año y medio, ya que también se tiene la expectativa de atraer más
clientes, aumento de la producción con los nuevos diseños y productos y
una reducción del inventario. Los ingresos para el primer año serian de
$7 045,447.22 y este se incrementara cada año considerando que la
situación económica en el país se mantenga.
2.5 CASO EN FÁBRICA DE PRODUCTOS HIGIÉNICOS A BASE DE
PAPEL, PERÚ
Según un trabajo de tesis de la Universidad Católica de Lima, Perú 2009,
donde se desarrolla una propuesta y aplicación de herramientas para la
mejora de la calidad en el proceso productivo de una planta dedicada a
fabricar producto para higiene personal, comprende específicamente el
proceso de producción de productos a base de papel enrollados, dividida
a su vez en dos subprocesos principales, que son: la elaboración de
19
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
bobinas de papel base y su conversión en producto final empaquetado
listo para ser distribuido.
Los análisis realizados se centraron principalmente en las carencias
identificadas en el área de calidad como área de soporte a las áreas
productivas, tomando como base las diferentes técnicas generales
empleadas en las funciones de control, aseguramiento y mejora de la
calidad de los procesos y sus productos; las cuales, a su vez, se
propusieron como alternativas de mejora al proceso.
Las bases técnicas utilizadas fueron: control estadístico de procesos
mediante cartas de control de variables, control estadístico de procesos
mediante cartas de control de atributos; determinación, análisis y
mejora de proceso mediante la aplicación de índices de capacidad;
control de calidad de salida del producto final mediante planes de
muestreo de aceptación por atributos simple y doble (ISO 2859) a partir
de un AQL dado; y verificación de sistemas de medición mediante diseño
de experimentos.
Los principales resultados estimados a partir de esta mejora indican una
reducción considerable en la cantidad promedio de productos
defectuosos, así como una mejor calidad media de salida del producto
final. En términos económicos, se estima como resultado un ahorro que
asciende los 274 mil nuevos soles a la semana.
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
CAPITULO 3
ANÁLISIS TÉCNICO
3.1 HERRAMIENTAS PARA EL ANÁLISIS DEL PROBLEMA
Después de que se definió la técnica estadística en el capitulo anterior;
en los siguientes párrafos se describen los dispositivos y herramientas
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
necesarios para obtener las lecturas de espesores y para el calculo
pertinente con los mismos.
3.1.1 Medidor de espesor
Un medidor de espesores, es una herramienta para medir el grosor de
capas basada en diferentes tecnologías, ya que para medir el espesor,
de una pieza o de una capa, se necesita diferentes tecnologías; para
fines de esta investigación se utilizo un medidor del tipo inducción
magnética, mas sin embargo cualquiera de los siguientes tipos se pudo
haber utilizado en el caso.
- Medición de espesores por ultrasonidos.
- Medición de espesores de capas por inducción magnética.
- Medición de espesores de capas por corrientes de Eddy.
Estos aparatos pueden utilizarse en diversas superficies de todo tipo de
material, materiales férricos (hierro), materiales no férricos (Aluminio), y
aleaciones férricas. Los medidores de espesores son muy utilizados en el
control de calidad en procesos de galvanizado y cincanización. También
son muy utilizados en talleres de chapa y pintura para comprobar el
espesor de pintura.
Medición de espesores por: Ultrasonido
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Dentro de estas tecnologías, encontramos, la medición de espesores por
ultrasonido, esta tecnología esta basada en el ultrasonido, el cual no es
más que una onda a una frecuencia
determinada por el equipo, o por el cabezal
de medición (Normalmente es de 5MHz), que se
propaga por el medio que deseemos medir,
y al inferir o chocar con las partes de este medio
esta onda retorna, dando como resultado el
espesor de la pieza que deseamos medir. En el
dibujo de abajo se explica con mayor detalle:
1 – Medidor.
2 – Sonda por ultrasonido de 5MHz.
3 – Ondas por ultrasonido.
4 – Espesor de la pieza.
Como se observa en la figura anterior, el medidor de espesores (1), una
vez que se ha configurado la velocidad de ultrasonido del material que
se va a medir, manda una onda ultrasónica (3) a través de la sonda de 5
MHz (2).
Una vez que la onda ultrasónica (3), choca con el final de la pieza a
medir, esta retorna a la sonda (2), y en el medidor de espesores (1), al
saber la velocidad con la que la onda a salido, y el tiempo que a tardado
en realizar el recorrido, solo debe de realizar un calculo simple para
saber el espesor de la pieza. Este calculo esta basado en la siguiente
formulación:
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
V = Velocidad
E= Espacio
t = tiempo
Lo dividimos entre 2 ya que la onda va viajar 2 veces una para transmitir
y llegar al fondo de la pieza y otra desde el fondo de la pieza hasta el
sensor, por lo que sino lo dividiéramos tendríamos el doble de espesor.
Cada elemento dispone de su propia velocidad de ultrasonido, véase
tabla 1, en la que se definen las más utilizadas:
24
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Tabla 1. Velocidad del sonido en función del material
Medición de espesores por: Inducción Magnética
Este tipo de tecnología se emplea para medir las capas de recubrimiento
sobre una superficie férrica, como son el acero, hierro, y demás
materiales. En la tabla de abajo se define el carácter de los materiales
mas comunes, y si son Férricos o No Férricos, con esto sabremos si
utilizaremos una sonda para medir elementos férricos (F) o si por el
contrario necesitaremos una sonda para materiales no férricos (N), que
para ello necesitaremos utilizar otra tecnología la cual la definiremos en
el ultimo punto, ya que esta tecnología es la denominada como
Mediciones de espesores de capas por corrientes de Eddy.
El equipo medidor de espesores lleva incorporado un imán, este imán va
cargado con un campo magnético constante. En el interior del equipo
Material Velocidad del sonido
in/µs m/s
Aluminio 0.250 6340-
6400
Acero común 0.233 5920
Acero
inoxidable
0.226 5740
Latón 0.173 4399
Cobre 0.186 4720
Hierro 0.233 5930
Hierro fundido 0.173 -
0.229
4400 -
5820
Conductor 0.094 2400
Nylon 0.105 2680
Plata 0.142 3607
Oro 0.128 3251
Zinc 0.164 4170
Titanio 0.236 5990
25
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
existe una magneto-resistencia o un generador de efecto Hall, depende
de cada modelo de equipo, con esto se consigue detectar la densidad de
flujo magnético sobre un polo magnético del propio imán. La densidad
de flujo magnético viene dada por la fórmula:
Tabla 2. Tipo de sonda dependiendo del material del sustrato
Después de esta primera introducción, en la tabla 2 se define el tipo de
sonda (F o NF) que se usara para medir en superficies metálicas.
Las sondas de este tipo se componen de: un muelle alojado en la parte
superior del medidor, esta unido a una varilla, esta con material ferro
magnético, y unida a una bobina con un alambre muy fino, produce un
Substrato o Base
Capa Al
Lat.
Br.
Cu
Ac.
Mg
Ac. Inox.
Ti U Zn
Aluminio F Anodizado N N Latón F Bronce F Cadmio F Cerámico F Cromo (Duro) F Cromo (Decorativo)
Cobre F Anodizado N Epoxy N N N N F N N NGalvanizado F Laca N N N N F N NPintura Metálica
F
Disulfuro de Molibdeno
F N
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
campo magnético. Una segunda bobina recoge estas medidas, y por lo
tanto recoge las variaciones en el flujo magnético. Esto se puede ver en
la figura 7.
La sonda y el substrato metálico magnético formará un circuito cerrado
magnético, cuando la sonda este en contacto con el recubrimiento. Esto
da una resistencia magnética del circuito magnético cerrado, y esta
varía debido a la existencia de un recubrimiento no magnético. Medición
de espesores de capas por inducción magnética
Funcionamiento
1. – Sonda unida al muelle por la parte superior.
2. – Bobina que recoge las mediciones de la variación del flujo
magnético. En la parte derecha de la imagen se observa la bobina 1 que
es la genera el campo magnético.
3. – Substrato o capa a medir.
4. – Base metálica.
Fig. 7 Esquema de un medidor magnético
Medición de espesores por: Corrientes de Eddy
Como se ha visto con anterioridad, cuando la base es no magnética, el
flujo magnético no puede pasar por una superficie que no sea
magnética, y por lo tanto no dará como resultado la variación de una
27
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
resistencia, por lo que se utiliza esta técnica para medir las capas sobre
una superficie no magnética, pero debe de ser metálica, como puede ser
el Aluminio. El equipo tiene 2 bobinas una que genera y otra que recoge
la medición o variación de la primera pero esto se explica mejor abajo:
Para esta medición se utilizara una bobina de un alambre muy fino, la
cual pasara una corriente alterna, normalmente a frecuencia altas por
encima de 1 MHz, y con esto se consigue generar un campo magnético
alterno, situado en la superficie de la sonda del equipo medidor de
espesores.
Cuando esta sonda esta cerca de la superficie a la que vamos a medir,
dicho campo magnético alterno, creara las corrientes de Eddy (Por eso
el nombre de esta clase de medición) en la superficie de donde
deseamos medir. Todo esto se observa en la figura 8:
Fig. 8 Medición de espesores de capas por inducción magnética
1. – Corrientes de ida para generar el campo magnético.
2. – Corrientes de vuelta para generar el campo magnético.
28
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
3. – Corrientes de Eddy.
4. – Bobina por la que pasa la corriente para generar el campo
magnético.
5. – Substrato que deseamos medir.
Dependiendo del substrato o capa que queramos medir, así como la
distancia de la sonda al substrato, afectan a la magnitud de las
corrientes de Eddy. Las corrientes de Eddy crea su propio campo
electromagnético, y este a su vez es opuesto al campo magnético
creado por la primera bobina. Una segunda bobina adyacente recoge la
excitación del campo electromagnético, producida por la primera
bobina, y esta excitación es transformada a parámetros medibles por el
equipo, y por lo tanto nos dan un resultado.
3.1.2 MINITAB
Descripción de Minitab
Minitab es un paquete estadístico que abarca todos los aspectos
necesarios para el aprendizaje y aplicación de la estadística en general.
Incluye análisis descriptivo, contrastes de hipótesis, regresión lineal y no
lineal, series temporales, análisis de tiempos de fallo, control de calidad,
análisis factorial, A NOVA, análisis clúster, etc.- una potente capacidad
gráfica –especialmente en las versiones 12 y 13-, total compatibilidad
con las herramientas de Office –mediante las opciones de “copiar y
pegar” es posible exportar datos, gráficos y texto-, herramientas de
29
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
gestión de proyectos, conectividad ODBC para bases de datos, y un
potente lenguaje de macros que permite automatizar y personalizar
muchas de las tareas.
En Minitab, un proyecto es un documento que contiene todo el trabajo
que hemos ido realizando y engloba tanto la ventana de datos, como la
salida por pantalla de los resultados de un determinado conjunto de
operaciones, gráficos, etc. Es importante observar que cuando
guardamos un proyecto, estamos guardando todas las partes
(“ventanas”) que lo componen.
Los proyectos están compuestos por datos, resultados de operaciones,
gráficos, etc. La mayoría de esta información es visible en cada una de
las ventanas de Minitab, por ejemplo, los resultados obtenidos de una
operación están visibles en la ventana de operaciones (Sesión Windows).
30
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
CAPITULO 4
DESARROLLO
31
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
En este capitulo se procede a realizar las mediciones de los espesores
de la muestra y hacer los cálculos pertinentes en Minitab, y en forma
conjunta se estudia la técnica actual del proceso de pintado, haciendo
énfasis en las variables que afectan los resultados.
4.1 TÉCNICA DEL PROCESO DE PINTADO
Existen diversos métodos para la aplicación de recubrimientos, entre los
mas comunes están: el pintado por pulverización aerográfica y
electrostática. También se pueden aplicar sumergiendo las piezas en
baños de pintura, dejando luego escurrir el exceso de pintura, o
mediante métodos de aplicación directa como roll coating y flow coating.
La técnica utilizada en la empresa y por lo menos la que esta en manos
de este estudio es la de pulverización y se usan los sub-métodos:
convencional y HVLP. Para el producto que esta involucrado con este
estudio solo se uso el método HVLP. Lo anterior se explica mejor en la
figura 9.
Fig. 9 Técnicas de aplicación de pintura más utilizadas
32
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
4.1.1 Equipo de pulverización
La pulverización consiste en aplicar el recubrimiento sobre el material a
una distancia determinada valiéndose de la atomización de las
partículas de pintura por efecto de la presión, la alimentación del aire o
bien una influencia sinérgica de ambos factores.
Dependiendo de si para atomizar el material se utiliza aire o se aumenta
la presión, la pulverización puede variar, diferenciándose en:
- Pulverización aerográfica: convencional, HVLP
- Pulverización mixta
- Pulverización airless
- Pulverización electrostática
Generalmente, los sistemas de pulverización utilizan pistolas
especialmente diseñadas para atomizar la pintura. Para aplicaciones
industriales, la pintura suele estar en un recipiente a presión y se
alimenta a la pistola utilizando aire comprimido. Tradicionalmente se
han utilizado pistolas manuales o automáticas para aplicar las pinturas
líquidas sobre los sustratos metálicos.
33
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Fig. 10 Esquema de una pistola de pintado por pulverización
4.1.2 Pulverización aerográfica HVLP
El proceso de pulverización HVLP (gran volumen/baja presión) es similar
al proceso convencional, con la diferencia de que utiliza gran volumen y
aire a baja presión para atomizar la corriente de pintura. Las pistolas
HVLP operan con una presión de pulverización del aire máxima de 0,7
bares. Con esta técnica se aumenta la eficacia de transferencia del
recubrimiento hasta el 30-45%, reduciendo la niebla (debido a la baja
velocidad de las partículas).
El producto que sale por la boquilla es pulverizado uniformemente
gracias a la fuerza ejercida por un flujo de aire que sale por el cabezal
con un caudal elevado (entre 300 y 600 l/min.) y con una presión baja
(entre 0,2 y 0,7 kg/cm2). Por tanto, y en relación con el sistema
convencional estamos sustituyendo la alta velocidad del flujo de aire en
los agujeros del cabezal por una baja velocidad pero con un aumento de
caudal-volumen de aire.
34
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Fig. 11 Esquema de los sistemas de aplicación convencional y HVLP
Esta baja velocidad hace que el producto pulverizado llegue al objeto
suavemente, sin apenas rebotar y por tanto con una considerable
reducción de niebla. El sistema HVLP no sólo reduce la niebla (overspray
o pulverizado sobrante) , sino que también reduce los residuos de
pintura, los costes de limpieza, los costes de cambio de filtros, las
emisiones de compuestos orgánicos volátiles (VOCs) y la exposición de
los trabajadores a éstos.
La desventaja de las pistolas HVLP es que la calidad final sufre cuando la
velocidad de aplicación es alta por los peligros de descuelgue, así como
que únicamente se pueden utilizar con pinturas de baja viscosidad,
debido a una mayor dificultad para atomizar la pintura.
Existen varios tipos de sistemas de alimentación para las pistolas
aerográficas, entre ellos los más utilizados son los siguientes:
- Los sistemas de alimentación por gravedad están bien adaptados a
pinturas con altas viscosidades, pinturas en base agua y pinturas con
alto contenido en sólidos, debido al diseño del sistema. El depósito de
pintura, localizado en lo alto de la pistola, permite aprovechar al máximo
la pintura, minimizando los residuos.
- El sistema por presión utiliza un depósito que se encuentra por debajo
de la pistola, con un regulador de la línea de aire separado para
alimentar la pintura a la pistola. Este diseño aumenta la eficacia de
transferencia y hace posible que el operario pulverice incluso con la
35
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
pistola invertida, ofreciendo la máxima flexibilidad en las técnicas de
aplicación.
- En el sistema de alimentación por succión, la presión de aire al
pulverizador se utiliza para empujar la pintura desde el recipiente,
localizado debajo de la pistola.
4.1.3 Condiciones de variabilidad
Los resultados que se obtienen de las mediciones vienen condicionados
por situaciones diversas, ya sea por el desempeño del operador o por
las características naturales del equipo o sistema de recubrimiento. A
continuación se verán algunas de estas causas:
1) Empalme o traslape. Esta condición es muy trascendental, ya que
prácticamente no es sencilla de minimizar por el operador, ya que todo
lo hace manualmente, y requiere de experiencia para reducir el área de
traslape.
Capas de recubrimiento
Sustrato o base
Fig. 12 Traslape de capas
2) Angulo de aplicación. Se puede reducir su variación siempre y
cuando el operador mantenga la misma distancia y posición de la pistola
con respecto ala pieza.
36
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Pistola
Angulo de aplicación
Fig. 13 Angulo de aplicación
3) Presión/volumen. La calidad final sufre cuando la velocidad de
aplicación es alta por los peligros de descuelgue, así como al haber picos
o caídas de presión debidas a que únicamente se pueden utilizar con
pinturas de baja viscosidad, debido a una mayor dificultad para atomizar
la pintura.
4.2 TRATAMIENTO DE LOS DATOS
El apéndice A contiene en su totalidad las lecturas de espesores a la
cabina de la figura 14. Y la figura 15 muestra el área de la cabina
dividida en diez secciones, de donde se tomo el mismo numero de
mediciones.
Sustrato o base
37
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Fig. 14 Cabina GE 789045
Fig. 15 Secciones de la cabina GE 789045
En la tabla 3 se muestran los datos necesarios para medir el proceso,
algunos de estos los proporciona automáticamente la sonda: como el
mínimo y el máximo; en cambio la media, la desviación y coeficiente de
variación fueron desarrollados en Excel.
38
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
4.2.1 Procesar en Minitab
Al tener todos los datos que indica la tabla anterior se pueden calcular
los índices en el programa estadístico de preferencia, en este caso se
usara Minitab 16.
1) El primer paso será introducir la muestra, para esto se abre un
proyecto en Minitab y se seleccionan los datos que se van a almacenar
en la hoja de calculo.
ID de lote GE 789045Tipo de lote RecubrimientoLecturas 245Número de serie de la sonda GH96720-019
Tipo de sonda FNF1
Tipos de lados de la sonda F1 & N1
Tipo de medición Normal
Método de calibración Liso
Compensar 0
Límite superior aplicado 5
Límite superior 0
Límite inferior aplicado 3
Límite inferior 0
Unidad mils (mils)
Media 4.11347
Desviación estándar 0.34672
Coeficiente de variación 0.08428
Max 4.98
Min 2.78
Rango 2.2
39
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
2) El segundo paso es ir a la barra de herramientas, seleccionar
estadísticas, herramientas de calidad, análisis de capacidad, normal.
3) Después se abrirá una ventana para introducir los parámetros de la
muestra, que serán 10 subgrupos y las especificaciones 3 inferior y 5
superior.
40
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Finalmente aparece la ventana informativa con la distribución normal de
los datos, los índices y de estos el que propiamente se analizara será el
Cpk=0.91.
4.2.2 Resultados
Según las especificaciones de los clientes que son principalmente que el
proceso sea capaz y que tenga un índice mínimo de 1.33, el actual
proceso de pintura esta por debajo de la capacidad normal por el
resultado que se pudo ver en Minitab de solo 0.91. Las cuestiones de
porque se a dado este índice radican en las condiciones de variabilidad
que se describieron al principio de este capitulo, mas sin embargo todo
proceso es apto para ser mejorado y con una propuesta en marcha para
decrecer la variabilidad se pueden reducir los 0.42 que hay de
diferencia.
4.2.3 Propuesta
41
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Debido a las características de variabilidad que tiene el actual sistema
de pintura. Se hace la propuesta de adquirir un brazo robot para el área
de recubrimiento considerando que los beneficios inciden directamente
en la calidad del producto.
Las principales ventajas son:
Elevada precisión y óptima velocidad (eliminando en un 90 por
ciento el traslape)
Tiempos de ciclo muy breves
Agrupamiento de varios pasos de trabajo
Elevado nivel de calidad, independientemente del tamaño de los
lotes
Se presupone que con ayuda del brazo robot el área de pintura reduzca
en un 90 por ciento las devoluciones, y de mayor confianza a los cliente
con un índice Cpk de mas 1.33.
42
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
CAPITULO 5
RESULTADOS
En este capitulo se desarrolla un diagrama de Gantt para las tareas de
la investigación.
Diagrama de Gantt
Toma de lecturas
Procesamiento de datos
Calculo de los resultados
08/09/2
012
28/09/2
012
18/10/2
012
07/11/2
012
27/11/2
012
17/12/2
012
Fecha de inicioDuracion
43
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
CONCLUSIONES
El hacer con cierta periodizad este tipo de análisis estadísticos permiten
a la empresa conocer su situación actual de modo que si se tiene un
proceso incapaz o con un índice Cpk menor a 1, actuar rápidamente
para no incumplir con las reglas de calidad de la misma empresa y no
fallar a los clientes en sus expectativas.
RECOMENDACIONES
Toma de lecturas
Procesamiento de datos
Calculo de los resultados
08/09/2
012
28/09/2
012
18/10/2
012
07/11/2
012
27/11/2
012
17/12/2
012
Fecha de inicioDuracion
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CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
Procurar hacer un estudio del Cpk por lo menos cada mes, y en
diferentes lotes y por diferentes operadores, esto ayudara a comprender
mejor la variación de los resultados.
BIBLIOGRAFÍA
(1) Tommy Alejandro Yep Leung, Tesis/Propuesta y aplicación de
herramientas para la mejora de la calidad en el proceso productivo de
papel higiénico, Universidad Católica del Perú, Lima, Perú, abril de 2011.
(2) Juan Ayón Gutiérrez, Tesis/Sistema de control de variables en el
proceso de impresión de litografía con el fin de mejorar y controlar la
calidad de producto, Universidad Politécnica de Guayaquil, Guayaquil,
Ecuador mayo de 2007.
(3) María del Roció León Cortes, Tesis/Aplicación de la reingeniería y
tecnologías para la renovación de maquinaria y equipo en el proceso de
sinterizado, Instituto Politécnico Nacional, México DF, noviembre de
2010.
APÉNDICE (A)
Tabla de lecturas de los espesores de pintura: lote GE 789045
Núm. lectura/espesor (µm)
1 2.78 31 3.77 61 3.91 91 4
2 3.14 32 3.81 62 3.91 92 4
3 3.24 33 3.81 63 3.92 93 4
4 3.38 34 3.81 64 3.92 94 4
45
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA
5 3.4 35 3.81 65 3.92 95 4
6 3.41 36 3.81 66 3.92 96 4.01
7 3.47 37 3.82 67 3.94 97 4.01
8 3.49 38 3.82 68 3.94 98 4.01
9 3.5 39 3.82 69 3.96 99 4.01
10 3.51 40 3.82 70 3.99 100 4.01
11 3.52 41 3.82 71 3.99 101 4.02
12 3.52 42 3.82 72 3.99 102 4.06
13 3.53 43 3.82 73 3.99 103 4.07
14 3.56 44 3.85 74 3.99 104 4.07
15 3.56 45 3.85 75 3.99 105 4.07
16 3.57 46 3.85 76 3.99 106 4.07
17 3.57 47 3.85 77 3.99 107 4.07
18 3.57 48 3.85 78 3.99 108 4.1
19 3.57 49 3.85 79 4 109 4.1
20 3.58 50 3.86 80 4 110 4.1
21 3.58 51 3.88 81 4 111 4.1
22 3.58 52 3.9 82 4 112 4.1
23 3.59 53 3.9 83 4 113 4.1
24 3.59 54 3.9 84 4 114 4.1
25 3.6 55 3.9 85 4 115 4.1
26 3.63 56 3.9 86 4 116 4.1
27 3.64 57 3.9 87 4 117 4.1
28 3.64 58 3.9 88 4 118 4.1
29 3.64 59 3.9 89 4 119 4.11
30 3.72 60 3.91 90 4 120 4.12
121 4.12 151 4.2 181 4.28 211 4.5
122 4.12 152 4.2 182 4.3 212 4.5
123 4.12 153 4.21 183 4.3 213 4.52
124 4.12 154 4.21 184 4.3 214 4.56
125 4.12 155 4.21 185 4.3 215 4.56
126 4.13 156 4.21 186 4.3 216 4.56
127 4.13 157 4.21 187 4.3 217 4.56
128 4.13 158 4.21 188 4.31 218 4.56
129 4.13 159 4.22 189 4.31 219 4.56
130 4.13 160 4.22 190 4.31 220 4.57
131 4.13 161 4.22 191 4.32 221 4.57
132 4.13 162 4.22 192 4.32 222 4.57
133 4.15 163 4.22 193 4.32 223 4.58
134 4.15 164 4.22 194 4.32 224 4.59
135 4.15 165 4.22 195 4.32 225 4.62
136 4.15 166 4.22 196 4.32 226 4.69
137 4.15 167 4.22 197 4.32 227 4.69
138 4.15 168 4.22 198 4.32 228 4.69
139 4.15 169 4.26 199 4.34 229 4.69
140 4.15 170 4.27 200 4.35 230 4.7
141 4.15 171 4.27 201 4.38 231 4.73
142 4.18 172 4.27 202 4.4 232 4.75
143 4.19 173 4.27 203 4.4 233 4.75
144 4.2 174 4.27 204 4.4 234 4.75
145 4.2 175 4.27 205 4.4 235 4.8
146 4.2 176 4.27 206 4.4 236 4.8
147 4.2 177 4.27 207 4.41 237 4.8
148 4.2 178 4.27 208 4.41 238 4.8
149 4.2 179 4.28 209 4.45 239 4.8
150 4.2 180 4.28 210 4.45 240 4.84
241 4.84
242 4.84
243 4.84
244 4.89
245 4.98
46
CAPACIDAD DEL PROCESO DE PINTURA