met inv acv cpk 2a part

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

2


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.

3


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).

4


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.

5


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


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


CAPITULO 1

ANTECEDENTES

8


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

9


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


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.

11


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


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

13


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


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


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


Valores recomendados

15


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

16


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

17


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,

18


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


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.

20


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

21


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

22


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:

23


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


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


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

26


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


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


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


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


CAPITULO 4

DESARROLLO

31


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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

44


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


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


met inv acv cpk 2a part

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