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TESIS

MAESTRO EN

MANUFACTURA AVANZADA

PRESENTA

ING. PABLO CÉSAR SERRANO RAMÍREZ

CD. SAHAGUN, HIDALGO, OCTUBRE 2014.

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE MANUFACTURA DE SILO

SOLDADO

PARA OBTENER EL GRADO

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE

MANUFACTURA DE SILO SOLDADO.

A mis padres.

Gracias por su apoyo, guía y ejemplo.

Todos los objetivos logrados y las nuevas

metas planteadas, no serían posibles sin

la formación que ustedes me dieron, el

ánimo de ser mejor cada día y de nunca

dejar de luchar por aquello que soñamos.

Sairel

Gracias por tu infinito apoyo,

paciencia y comprensión. Este logro

no hubiera sido posible sin tu respaldo,

consejos y la motivación de ser mejor

cada día.

I

RESUMEN.

El objetivo del presente trabajo es rediseñar el proceso de manufactura del silo

soldado, para su implementación en la planta Cd. Sahagún, así como diseñar la

infraestructura necesaria para su implementación.

Como primer paso se analiza el proceso actual de silo soldado, para identificar los

cuellos de botella, esto con la ayuda de un modelo de simulación, mediante el uso

del software PlantSimulation de Siemens. Una vez introducido el modelo y corrida la

simulación se obtienen los porcentajes de utilización, paro y bloqueo de cada una de

las estaciones, para buscar su mejora.

Con base en estos datos, se rediseñan las estaciones de trabajo, a modo de un

proceso en serie, para así reducir el tiempo total de proceso. Este nuevo proceso

propuesto, se valida con su modelo de simulación, obteniendo que la reducción de

los tiempos de proceso es significativa.

Debido a que las instalaciones donde se va implementar el proceso no cuenta con la

infraestructura adecuada, es necesario desarrollar la distribución de planta adecuada

para el diseño propuesto, así como determinar el tamaño de las naves, cantidad y

capacidades de equipos de izaje comerciales y diseño de herramentales para la

manipulación del producto.

Dentro del desarrollo del estudio, se encontró que es necesario implementar una

cabina de granallado y una cabina de pintura dentro de las mismas instalaciones, y

por las características del proceso y del producto, no están disponibles modelos

comerciales similares, por lo que es necesario calcular sus capacidades de extracción

y ventilación.

Finalmente, para evitar que el retirar el producto de la línea de fabricación, se

convierta en una restricción, debido a sus dimensiones y disponibilidad del equipo de

izaje y de transporte final, se diseña un dispositivo capaz de posicionar el producto en

su posición de embarque y poderlo retirar de forma rápida y segura de la línea, sin

necesidad de que esté presente el equipo de transporte.

Con todas estas medidas, se logra el objetivo de reducir el tiempo de ciclo total,

hasta en un 76% y el tiempo de proceso en un 34%.

III

INDICE

RESUMEN. ..................................................................................................................................................I

INDICE DE IMAGENES .......................................................................................................................... V

INDICE DE TABLAS ............................................................................................................................... VII

GLOSARIO. ........................................................................................................................................ IX

CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN. ........................................................................................................1

1.1 ANTECEDENTES. ......................................................................................................................1

1.2 DEFINICIÓN O PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ...............................................................6

1.3 JUSTIFICACIÓN.......................................................................................................................6

1.4 OBJETIVOS ...............................................................................................................................6

1.4.1 Generales. ......................................................................................................................6

1.4.2 Específicos. .....................................................................................................................6

1.5 HIPÓTESIS. ................................................................................................................................7

CAPITULO 2- MARCO TEÓRICO. ........................................................................................................9

2.1 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA. ........................................................................................................9

2.2 SIMULACIÓN DE PROCESOS DE MANUFACTURA ............................................................. 12

2.3 PROCESOS Y POSICIONES DE SOLDADURA. ..................................................................... 13

2.3.1 Procesos de soldadura usados para la fabricación de silos. ............................. 13

2.3.2 Posiciones de soldadura usadas para la fabricación de silos. .......................... 17

2.4 GRÚAS NORMALMENTE ENCONTRADAS EN EL CENTRO DE TRABAJO. ....................... 20

CAPITULO 3. PROCEDIMIENTO DE INVESTIGACIÓN. .................................................................. 23

3.1 SIMULACIÓN DEL PROCESO ACTUAL DE SILO SOLDADO. ............................................. 23

3.1.1 Proceso de fabricación actual. ................................................................................... 23

3.1.2 Modelado del proceso actual. .................................................................................... 30

3.2 DEFINICIÓN DE ESTACIONES NECESARIAS PARA HACER EL PROCESO EN SERIE. .... 33

3.3 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA DEL NUEVO PROCESO............................................................ 38

3.4 DEFINICIÓN DE MAQUINARIA NECESARIA PARA EL ROLADO, MEDICIÓN, CORTE Y

SOLDADURA AUTOMÁTICA DE ROLOS. ..................................................................................... 42

3.5 DEFINICIÓN DE MAQUINARIA NECESARIA PARA EL ENSAMBLE AUTOMÁTICO DE

ROLOS. ............................................................................................................................................... 45

IV

3.6 DEFINICIÓN DE EQUIPO DE IZAJE Y TRASLADO DE MATERIALES EN ÁREA DE

SUBENSAMBLES. ............................................................................................................................... 47

3.7 DISEÑO PRELIMINAR DE LA TORRE DE ENSAMBLE/GRANALLADO/PINTURA. ............. 53

3.8 DEFINICIÓN DEL EQUIPO DE IZAJE EN TORRE. ................................................................... 57

3.9 DISEÑO DE LAS PUERTAS PARA LA SEPARACIÓN DE LAS DISTINTAS ETAPAS. ............ 58

3.10 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE COLECCIÓN DE POLVOS PARA LA ETAPA

DE GRANALLADO DE LA TORRE. .................................................................................................. 62

3.11 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN Y EXTRACCIÓN DE VAPORES Y

FILTRADO, PARA LA FASE DE PINTURA. ....................................................................................... 67

3.12 DISEÑO DEL EQUIPO DE EMBARQUE DE SILOS. ............................................................... 71

CAPITULO 4. RESULTADOS. ................................................................................................................ 87

4.1 SIMULACIÓN DEL PROCESO ACTUAL DE SILO SOLDADO. .............................................. 87

4.2 SIMULACIÓN DEL PROCESO PROPUESTO ........................................................................... 88

4.3 ANÁLISIS DE LA REDUCCIÓN DE TIEMPO TOTAL DE CICLO. ........................................... 92

4.4 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA DEL NUEVO PROCESO. ........................................................... 95

4.5 RESUTADOS DEL CALCULO DE EQUIPOS DE IZAJE Y TRASLADO DE MATERIALES AL

ÁREA DE TORRE. ............................................................................................................................... 97

4.6 CONCENTRADO DE EDIFICIOS Y MAQUINARIA A ADQUIRIRSE.................................... 99

4.7 RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE PARTES DEL EQUIPO DE EMBARQUE DE SILOS. ........ 100

CONCLUSIONES. ............................................................................................................................... 107

RECOMENDACIONES. ...................................................................................................................... 109

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. .................................................................................................... 111

V

INDICE DE IMAGENES Fig. 1 Silo soldado 3.45mts diámetro. ........................................................................................................2

Fig. 2 Silo de 2.3mts de diámetro con sistema de arrastre. .......................................................................2

Fig. 3 Tanques API 650. ..............................................................................................................................3

Fig. 4 Silo presurizado ASME Sec. VIII. .......................................................................................................3

Fig. 5 Naves disponibles en Cd. Sahagún. .................................................................................................5

Fig. 6 Esquema del proceso de soldadura GMAW [6] ............................................................................. 14

Fig. 7 Transferencia por corto circuito [6]. .............................................................................................. 14

Fig. 8 Transferencia Globular [6]. ............................................................................................................ 15

Fig. 9 Transferencia Spray [7]. ................................................................................................................. 15

Fig. 10 Esquema de soldadura por plasma PAW [8]. .............................................................................. 16

Fig. 11 Clasificación posiciones de soldadura de ranura [9]. .................................................................. 18

Fig. 12 Posiciones de placas de prueba para soldaduras de ranura [9]. ................................................. 19

Fig. 13 Grúas sobre cabeza montadas sobre rieles [10]. ........................................................................ 21

Fig. 14 Grúa Monorriel [10]. .................................................................................................................... 22

Fig. 15 Mapa de proceso Silo Soldado Parte1. ........................................................................................ 23

Fig. 16 Mapa de proceso Silo Soldado Parte 2. ....................................................................................... 24

Fig. 17 . Distribución de planta del proceso actual en Planta Pachuca................................................... 24

Fig. 18 Roladora Vertical. Fig. 19 Rolo Terminado. ........................................................................... 25

Fig. 20 Soldadura vertical de rolo. .......................................................................................................... 26

Fig. 21 Montaje de tapa en rolo. ............................................................................................................. 26

Fig. 22 Montaje de rolo……………………………………………………………………………………………………………………...27

Fig. 23 Puntos en rolo……….. ................................................................................................................... 27

Fig. 24 Asentado de puntos………………………………………………………………………………………………………………..27

Fig. 25 Detallado de puntos……….. .......................................................................................................... 27

Fig. 26 Ajuste de rolo con cuñas…………………………………………………………………………………………………………28

Fig. 27 Soldadura de rolos…………….. ....................................................................................................... 28

Fig. 28 Montaje de cono…………………………………………………………………………………………………………………….28

Fig. 29 Giro de subensamble. .................................................................................................................. 28

Fig. 30 Subensamble en posición horizontal ........................................................................................... 28

Fig. 31 Montaje de rolo de cono a cuerpo…………………………………………………………………………………….……29

Fig. 32 Montaje de rolo de cono a cuerpo en torre. ............................................................................... 29

Fig. 33 Modelo se simulación de proceso actual de Silo Soldado. .......................................................... 32

Fig. 34 Área para trabajar subensamble de silo soldado 5mts diámetro. .............................................. 34

Fig. 35 Área necesaria para tres estaciones de tapa. .............................................................................. 35

Fig. 36 Plano de la estación de roladora vertical, con corte por plasma y soldadura por plasma

automática. ............................................................................................................................................. 44

Fig. 37 Modelo 3D de la máquina de rolado, corte y soldadura vertical. ............................................... 45

Fig. 38 Plano de la estación de ensamble vertical de rolos. ................................................................... 46

Fig. 39 Modelo 3D de la estación de ensamble vertical de rolos............................................................ 47

Fig. 40 Modelo 3D grúa bandera, con fijaciones y carga para análisis de elemento finito. ................... 49

Fig. 41 Diseño propuesto de igualador para izaje de rolos. .................................................................... 50

Fig. 42 Modelo para análisis de elemento finito para igualador de carga de rolos ................................ 51

VI

Fig. 43 Modelo para análisis de elemento finito para sargento de carga de rolos. ................................ 51

Fig. 44 Diseño propuesto de carrito para movimiento de rolos.............................................................. 52

Fig. 45 Modelo para análisis de elemento finito de carrito para movimiento de rolos. ......................... 53

Fig. 46 Modelo 3D de la torre de ensamble/granallado/pintura. .......................................................... 54

Fig. 47 Plano de estructuración de la torre de ensamble/granallado/pintura. ....................................... 55

Fig. 48 Plano de elevación de la torre de ensamble/granallado y pintura y nave de subensambles. .... 56

Fig. 49 Ejemplo de puertas plegables de 2 hojas por lado. ..................................................................... 59

Fig. 50 Ejemplo de puertas abatibles automatizadas. ............................................................................ 59

Fig. 51 . División de cabinas con puertas abatibles. ................................................................................ 60

Fig. 52 División de cabinas con puertas plegables. ................................................................................. 60

Fig. 53 . Diseño de puertas propuesto. ................................................................................................ 61

Fig. 54 Diseño VS-101 [11]. ...................................................................................................................... 64

Fig. 55 Colector de polvos propuesto. ..................................................................................................... 65

Fig. 56 Diseño VS-603 [11]. ...................................................................................................................... 69

Fig. 57 Sistema de inyección, extracción y filtros cabina de pintura. ...................................................... 70

Fig. 58 Volcador de silos. ......................................................................................................................... 72

Fig. 59 Chasis trasero con volcador de silos. .......................................................................................... 73

Fig. 60 Escenario 1 de análisis para chasis............................................................................................... 74

Fig. 61 Escenario 2 de análisis para chasis............................................................................................... 74

Fig. 62 Chasis trasero. .............................................................................................................................. 75

Fig. 63 Modelo para análisis de apoyo de volcador en chasis. ............................................................... 76

Fig. 64 Diseño propuesto de apoyo de volcador en chasis. .................................................................... 77

Fig. 65 Escenario 1 de análisis para marco volcador……………………………………………………………………………79

Fig. 66 Escenario 2 de análisis para marco volcador…… .......................................................................... 78

Fig. 67 Escenario 3 de análisis para marco volcador. .............................................................................. 78

Fig. 68 Diseño propuesto para marco volcador. ..................................................................................... 79

Fig. 69 Chasis delantero con quinta para volcador de silos. ................................................................... 81

Fig. 70 Diseño propuesto para chasis delantero. ................................................................................... 82

Fig. 71 Escenario 1 para análisis de chasis delantero. ............................................................................ 83

Fig. 72 Escenario 2 para análisis de chasis delantero. ............................................................................ 83

Fig. 73 Escenario 1 de análisis para apoyo de quinta para chasis delantero. ........................................ 84

Fig. 74 Escenario 2 de análisis para apoyo de quinta para chasis delantero. ........................................ 84

Fig. 75 Diseño propuesto apoyo de quinta para chasis delantero. ......................................................... 85

Fig. 76 Gráfica de ocupación de estaciones proceso actual. ................................................................... 88

Fig. 77 Modelo de simulación de proceso propuesto de Silo Soldado. .................................................. 90

Fig. 78 Gráfica de ocupación de estaciones proceso propuesto. ............................................................ 92

Fig. 79 Reducción de tiempos proceso actual vs propuesto. ................................................................. 93

Fig. 80 Gráfica de ocupación de proceso actual. ..................................................................................... 94

Fig. 81 Gráfica de ocupación de proceso propuesto. .............................................................................. 94

Fig. 82 Modelado de la distribución en planta y modificación a naves existentes en las instalaciones de

SYCSA Cd. Sahagún. ................................................................................................................................. 95

Fig. 83 Distribución de planta Propuesta para nueva nave. .................................................................... 96

Fig. 84 Gráfica de esfuerzo de Von Misses para Grúa Bandera con una carga de 3Ton. ........................ 97

VII

Fig. 85 Gráfica de esfuerzo de Von Misses para Cruceta de izaje de rolos con una carga de 2.5Ton. .. 98

Fig. 86 .Gráfica de esfuerzo de Von Misses para sargento de izaje de rolos con una carga de 625kgs. 98

Fig. 87 Gráfica de esfuerzo de Von Misses para carrito de movimiento de rolos con una carga de

650kgs. .................................................................................................................................................... 99

Fig. 88 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para chasis trasero en carga vertical. ................................. 100

Fig. 89 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para chasis en carga vertical y jalón horizontal. ................. 101

Fig. 90 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para carga vertical sobre apoyo de volcador...................... 101

Fig. 91 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para carga vertical el volcador. ........................................... 102

Fig. 92 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para carga a 45° de inclinación sobre el volcador. ............. 102

Fig. 93 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para carga horizontal sobre el volcador. ............................ 103

Fig. 94 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para chasis delantero bajo carga vertical. .......................... 103

Fig. 95 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para chasis delantero, bajo carga vertical y jalón. ............. 104

Fig. 96 Gráfica de esfuerzo de Von Mises apoyo de quinta en carga vertical. ..................................... 104

Fig. 97 Gráfica de esfuerzo de Von Mises apoyo de quinta en carga vertical y jalón. ......................... 105

INDICE DE TABLAS Tabla 1 Características y riesgos de procesos de soldadura más comunes según OSHA [14]. ............... 16

Tabla 2 Clasificación posiciones de soldadura de ranura [9]. ................................................................. 18

Tabla 3 Tiempos de ruta silo soldado. .................................................................................................... 31

Tabla 4 Tiempos de proceso para modelo de simulación. ...................................................................... 33

Tabla 5 Tiempos detallados de operaciones en ensamble de tapa. ....................................................... 34

Tabla 6 Tiempos de proceso propuestos para estaciones de tapa. ........................................................ 35

Tabla 7 Tiempos detallados de operaciones en ensamble de tapa. ....................................................... 36

Tabla 8 Tiempos de proceso propuestos para estaciones de rolo de cono. ........................................... 36

Tabla 9 Tiempos de proceso propuestos para estaciones de torre de ensamble. ................................. 37

Tabla 10 Tiempos de proceso propuestos de Silo Soldado estaciones en serie. .................................... 38

Tabla 11 Guía para la selección de captadores de polvo [11]................................................................. 66

Tabla 12 Resultados de simulación proceso actual. ............................................................................... 87

Tabla 13 Porcentajes de ocupación de estaciones proceso actual. ........................................................ 87

Tabla 14 Porcentajes de ocupación de proceso actual sobre tiempo disponible................................... 88

Tabla 15 Tiempos de proceso propuesto. ............................................................................................... 89

Tabla 16 Resultados de simulación proceso propuesto. ........................................................................ 91

Tabla 17 Porcentajes de ocupación de estaciones proceso propuesto. ................................................. 91

Tabla 18 Reducción de tiempos proceso actual contra proceso propuesto. .......................................... 92

IX

GLOSARIO.

AWS. Sociedad Americana de Soldadura (por sus siglas en ingles). Organismo

establecido en los Estados Unidos de América, encargado de establecer normas,

certificar procesos y personas, así como emitir publicaciones sobre soldadura. Debido

a la influencia regional y al no contar con un organismo similar en México, la normativa

establecida por este organismo se considera vigente en el país.

Cm. Centímetros, unidad de medida de longitud, equivalente a 0.01 metros.

Ensamble. Producto finalizado de sus operaciones de armado, pero al que le restan

operaciones finales de acabado, por tanto aún no se puede llamar producto final.

ERP. Planeación de los recursos de la empresa, por sus siglas en ingles. Plataforma

informática utilizada para gestionar los recursos de la empresa, como son pedidos,

facturación, órdenes de trabajo, definición de productos (rutas y estructuras), etc.

Granalla. Abrasivo que consta de partículas metálicas, de bordes angulares y

granulometría variable, normalmente utilizados para limpieza de superficies metálicas,

por proyección neumática.

Granallado. Proceso de limpieza de superficies metálicas, que tiene como finalidad

retirar oxido e impurezas del material y generar perfil de anclaje para la aplicación de

recubrimientos por aspersión. El proceso consiste en la proyección de material

abrasivo sobre la superficie metálica por medio de un flujo de aire comprimido.

Hrs. Horas, unidad de medida de tiempo.

Kgs. Unidad de medida de peso.

M2. Metros cuadrados, unidad de medida de área.

M3. Metros cúbicos, unidad de medida de volumen.

Mm. Milímetros, unidad de medida de longitud equivalente a 0.001 metros

Mts. Metros, unidad de medida de longitud.

OSHA. Administración de salud y seguridad ocupacional. Organismo dependiente del

gobierno de los Estados Unidos de América, encargado de regular las condiciones de

salud y seguridad en los centros de trabajo, debido a su influencia regional, sus

lineamientos se consideran buenas prácticas en el país.

PSI. Libras sobre pulgada cuadrada, unidad de medida de presión.

X

Roladora. Máquina que consta de un juego de rodillos y tiene la capacidad de dar

forma curva a hojas de metal. Esta puede ser horizontal o vertical dependiendo de la

posición de los rodillos y la posición en que sea alimentado el material.

Rolo. Anillo de placa o lamina que conforma el cuerpo de un silo.

Seamer. Máquina de soldadura horizontal automática sobre mesa, su nombre

proviene de la voz inglesa “Seam” o sello, se refiere a una soldadura de sello o a tope.

Silo. Recipiente cilíndrico, metálico, para contener solidos granulares o polvos,

normalmente formador por una tapa, cuerpo, cono de descarga y medio de soporte,

pudiendo ser este patas o faldón.

Subensamble. Conjunto de piezas que por sí mismos no forman un producto, pero que

ya ensamblas entre sí, forman una pieza que formara el producto final.

Ton. Unidad de medida de peso, equivalente a 1000 kilogramos.

“ . Pulgadas, unidad de medida de longitud del sistema inglés, equivalente a 0.0254

metros.

1

CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.

1.1 ANTECEDENTES.

La empresa Silos y Camiones S. A. de C. V. (SYCSA) se dedica al desarrollo de proyectos

integrales de almacenamiento y manejo de materiales a granel. Dentro de estos

proyectos, se integran para el almacenaje de materiales a granel diversos productos,

dependiendo de la aplicación o necesidad de almacenaje.

Dentro de estos productos están los conocidos como silos, ya sean estos soldados o

atornillados.

Estos silos, son recipientes metálicos, cilíndricos, herméticos, que se posicionan de

manera vertical y que operan a presión atmosférica.

Dentro de su área de planta, que es la encargada de la fabricación de los productos

que comercializa, cuenta con cuatro líneas de producto distribuidas en dos plantas,

que son:

1. Silos Soldados.

2. Silos Atornillados.

3. Motosopladores y Accesorios.

4. Semirremolques.

Dentro de la línea de silo soldado, se tiene capacidad de producir 4 diferentes

productos que son:

- Silos de almacenamiento mayores: son aquellos desde 2.5mts hasta 5.20mts de

diámetro y con una altura de hasta 22mts, estos pueden ser fabricados en acero al

carbón, acero inoxidable o aluminio. Fig.1

- Silos de almacenamiento menores: son aquellos de diámetros hasta 2.3mts y con una

altura de hasta 9.29mts, estos pueden ser fabricados en acero al carbón, acero

inoxidable o aluminio. Fig.2

- Tanques para líquidos, bajo API 650 o diseño del cliente. Fig. 3

- Recipientes a presión según código ASME sec. VIII Div.1. Fig. 4

2

Fig. 1 Silo soldado 3.45mts diámetro.

Fig. 2 Silo de 2.3mts de diámetro con sistema de arrastre.

3

Fig. 3 Tanques API 650.

Fig. 4 Silo presurizado ASME Sec. VIII.

Durante los 44 años de historia de la compañía, han sucedido diversos cambios en el

proceso de fabricación de los Silos Soldados, hasta el proceso actual. Este proceso se

caracteriza por ser poco automatizado y depender de la habilidad del personal para

generar un producto de calidad. Por esta razón se requiere contar con personal

altamente calificado para la fabricación específica de este producto, el que

normalmente se va entrenando dentro de Planta.

4

Además el concepto del proceso de manufactura está orientado a un desarrollo

por proyecto, dado las grandes diferencias entre un silo y otro a ser fabricados

durante un periodo determinado, y la dificultad de implementar un proceso en

serie debido a dichas diferencias y a las limitaciones de espacio e infraestructura.

La actual planta de fabricación de la compañía está establecido en un terreno

que es no es de su propiedad, por lo que paga una renta mensual por el uso de

este espacio.

La ubicación de este terreno, actualmente ya está dentro de la zona céntrica de

la ciudad, por lo que es cada vez más complicado el poder abastecerse de

materia prima y la entrega de los equipos fabricados, por la dimensión del equipo

de transporte necesario. El flujo de camiones de carga se encuentra restringido en

esta zona, y solamente es posible realizarlo tramitando permisos especiales y

respetando rangos de horario nocturnos.

Adicional a estos factores, no se cuenta con un espacio mayor para ampliar las

instalaciones y poder replantear la línea de fabricación para aumentar su

capacidad de fabricación.

Estas condiciones de fabricación, han llevado a SYCSA a perder pedidos, ya que

los tiempos de entrega, en muchas ocasiones exceden la fecha de necesidad de

los clientes.

En el año 2006, silos y Camiones adquirió 17,000m2 de naves en el parque industrial

de Cd. Sahagún, pensando en un periodo menor a 8 años, cambiar el total de las

operaciones de Planta Pachuca a Ciudad Sahagún, y así resolver los problemas

de abasto de materias primas y entrega de productos, así como terminar con el

pago de renta.

En el presente año, se rentaron el 80% de la superficie original de nave, pero se

adquirieron 12,000m2 mas en una nave contigua, que es donde finalmente se

instalara la nueva planta de Silos y Camiones (fig.5).

Estas naves cuentan con una altura de 4.9mts, por lo que será necesario modificar

la altura en las zonas que así lo requieran por los distintos procesos de fabricación.

Debido al aumento en el volumen de requerimientos de venta de silos soldados,

la primera línea de producto que se implementara en las nuevas instalaciones, será

precisamente la de silo soldado. Al planear esta transición hacia las nuevas

instalaciones, se buscara que la línea de fabricación sea capaz de aumentar su

capacidad y de este modo disminuir los tiempos de entrega a cliente.

5

Fig. 5 Naves disponibles en Cd. Sahagún.

6

1.2 DEFINICIÓN O PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

En la línea de Silo Soldado de Planta Pachuca SYCSA, se tiene el problema de una alta

variación en los tiempos de proceso debido a la dependencia de mano de obra

especializada e infraestructura obsoleta, lo que repercute en la capacidad de

fabricación y en los tiempos de entrega al cliente y con esto en pérdida de pedidos.

1.3 JUSTIFICACIÓN.

La necesidad de mudar la línea de silo soldado a las nuevas instalaciones de Cd.

Sahagún, así como la oportunidad de planear esta, con el proceso, características y

capacidad suficiente para poder cumplir con los requerimientos de los clientes, son las

necesidades principales que llevan a revisar el proceso anterior para identificar los

puntos débiles que serán necesarios corregir en esta nueva línea.

Al no contar con infraestructura adecuada para la fabricación de silos, es necesario

también, definir el diseño preliminar de la nueva planta.

Se busca con esto, que SYCSA se consolide como la mejor opción para abastecer al

mercado nacional e internacional de silos soldados, al no solamente ser líderes en

diseño y calidad del producto, sino también en costo y tiempo de entrega para de

este modo lograr la entera satisfacción del cliente y asegurar la estabilidad financiera

de la compañía.

1.4 OBJETIVOS

1.4.1 Generales.

Diseñar la infraestructura necesaria para la implementación y optimización del

proceso de manufactura de los silos soldados en posición vertical, en Planta Ciudad

Sahagún.

1.4.2 Específicos.

- Definición de las etapas del proceso que optimicen los tiempos de

manufactura.

- Distribución de planta del nuevo proceso, que se adapte a las condiciones de

las naves de Ciudad Sahagún.

- Selección de la maquinaria adecuada para la fabricación de los silos soldados.

7

- Diseño del sistema de torres de ensamble, granallado y pintura. Con capacidad

de fabricación de silos de hasta 22mts de altura y 5mts de diámetro.

1.5 HIPÓTESIS.

Con la optimización del proceso a implementarse en las nuevas instalaciones, se

reducirán los tiempos de manufactura en un 40 % con respecto al proceso en Planta

Pachuca, lo que permitirá una producción más ágil y simultanea de varios

productos, reduciendo así los tiempos de entrega a cliente.

9

CAPITULO 2- MARCO TEÓRICO.

Con base en los objetivos generales y específicos planteados, se definirá el marco

teórico para los puntos referentes a estos.

Simulación de procesos: Este punto servirá para el objetivo específico de Definición de

las etapas de proceso, y servirá de base para los restantes objetivos específicos.

Distribución de planta. Se utilizara para el objetivo específico de Distribución de planta

del nuevo proceso.

Procesos de soldadura. Debido a que el proceso principal utilizado para la fabricación

de los silos es la soldadura, se desarrollara este marco teórico para tener la referencia

a la nomenclatura de procesos, transferencias y posiciones utilizadas.

Grúas encontradas en el centro de trabajo. Se tratara este punto para tener referencia

los equipos de izaje necesarios para el proceso y para la etapa de torres de ensamble.

2.1 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA.

La distribución de planta, se refiere a como están acomodadas las máquinas,

almacenes y como es el flujo de materiales y personas dentro de las instalaciones

donde se ubica el proceso de manufactura.

Este es un punto en especial importante, ya que el flujo y el tiempo de proceso se ven

directamente afectados por como el proceso y los materiales están ubicados en la

fábrica.

Hay distintos criterios para especificar la distribución en planta que mejor se adapte al

proceso en estudio. Estos pueden ser según el tipo de proceso y el tipo de flujo de

materiales.

Tipos de distribución.

Según el tamaño del producto a manufacturarse y su flujo dentro de las instalaciones,

las distribuciones se pueden clasificar en [1]:

Distribución de posición fija. En este tipo de distribución los materiales, así como las

máquinas y el personal requerido para el proceso, se mueven hacia el producto, el

cual se mantiene fijo en un punto. Este tipo de distribución normalmente se encuentra

en la fabricación de artículos de gran volumen y que no resulta factible su flujo dentro

de las instalaciones.

10

Distribución de proceso. En este tipo de distribución, se agrupan los recursos que

realizan el mismo proceso, como pueden ser todas las máquinas de corte, de

conformado, soldadoras, etc. Esta distribución normalmente es encontrada donde se

realiza un gran número de productos en lotes reducidos.

La ventaja de este tipo de distribución es que el sistema tiene la flexibilidad de producir

una gran variedad de artículos y algunos herramentales y dispositivos pueden ser

compartidos.

Distribución por producto. Este tipo de distribución, las máquinas y recursos están

agrupados de acuerdo a la secuencia de manufactura del producto. Este tipo de

distribución es utilizada para altos volúmenes de producción y una reducida variedad

de productos. Las ventajas de esta distribución es que se pueden producir grandes

lotes sin encarecer la preparación, el manejo de materiales es mínima y el trabajo en

proceso es minimizado. Su desventaja es la poca flexibilidad ante los cambios de

producto.

Distribución celular o combinada. Esta distribución es una combinación entre la

distribución por proceso y por producto, donde los recursos son agrupados para

realizar productos o etapas del producto similares, como pueden ser centros de

maquinado.

Según el área disponible para la implementación del proceso las distribuciones se

pueden clasificar en:

Distribución regular. Cuando se cuenta con un área rectangular.

Distribución irregular. Cuando se cuenta con un polígono conteniendo al menos un

ángulo de 270°.

Según el flujo de materiales de una estación de trabajo a otra dentro de las

instalaciones, las distribuciones se pueden clasificar por:

Distribución de fila sencilla. Esta tipo de distribución se utiliza cuando el flujo de

materiales debe de ser en una sola línea a través de las instalaciones, y puede ser

enteramente lineal, semi circular o con forma de U.

Distribución de circuito. El flujo de materiales se produce en un solos anillo cerrado,

donde las operaciones de abastecimiento de materiales y retiro de productos, se dan

dentro del mismo circuito.

Distribución de múltiples filas. En este caso el flujo del proceso, es similar al de fila

sencilla, pero se da en varias filas, y los productos pueden moverse en la misma línea,

o hacia otras líneas.

Distribución de área abierta. En este caso, la implementación del proceso no tiene

restricciones que le obliguen a establecer distribuciones de fila sencilla o de circuito.

El flujo de materiales puede transcurrir linealmente dentro del proceso, o puede

presentar movimientos hacia atrás o hacia adelante brincando estaciones.

11

Para poder establecer la distribución de planta adecuada al proceso a

implementarse, se deben de considerar también los 8 factores siguientes [2]:

Material. Este factor considera los distintos paso necesarios para transformar la materia

prima en un producto final. El estudio de estos pasos se deberá de hacer sin considerar

la localización de cada proceso dentro de la fábrica. En análisis de estos ayudara a

tener un mejor entendimiento de la tecnología de la compañía y conocer su rango

de productos.

Maquinaria. Este factor analiza los tipos de máquinas y la cantidad de las máquinas a

situarse en el proceso. Se debe de considerar el tamaño de la maquinaria en caso de

que se pueda volver una restricción crítica. También se debe de analizar las

condiciones de operación de la maquinaria, como son vibraciones, temperatura,

radiaciones, para evitar colocar máquinas incompatibles juntas.

Mano de obra. El personal necesario para la operación de cada estación deberá ser

considerado, así como sus supervisores y el personal necesario para el manejo de

materiales y mantenimiento.

Movimiento. El factor movimiento analiza cómo será el flujo de materiales dentro de

los centros de trabajo, como este movimiento no agrega valor al producto final, es

necesario minimizarlo. Para auxiliar en este análisis normalmente se utilizan diagramas

de flujo o matrices de transferencia.

Espera. Este factor considera los tres principales almacenes, materia prima, trabajo en

proceso y producto final. El objetivo de este factor es determinar el espacio requerido

para cada uno de los almacenes.

Servicio. El factor servicio analiza dos características principales:

• Estudio de las condiciones ambientales el lugar de trabajo, como puede

ser la iluminación, ruido, olores, espacios mínimos de trabajo, etc.

• Estudio de los servicios auxiliares de la planta, como son calidad, logística

y mantenimiento.

Edificio. Este factor analiza el espacio útil del edificio disponible, se toma en cuenta la

forma de la planta, así como la ubicación de columnas, iluminación natural,

ventilación y áreas para el posible crecimiento futuro.

Cambios. Las distribuciones propuestas, desafortunadamente no serán válidas para

siempre, en este factor se analizará que tan flexible será la distribución para cambios

como modificación en los volúmenes de producción o cambios de productos.

Considerando estos factores y los tipos de distribuciones mencionados, se podrá

determinar la distribución de planta que optimice la ocupación de espacio y

garantice la correcta ejecución del proceso.

12

2.2 SIMULACIÓN DE PROCESOS DE MANUFACTURA

La simulación se define como la reproducción de un sistema real con sus procesos

dinámicos en un modelo, el objetivo es alcanzar resultados transferibles a la realidad,;

en un sentido más amplio, simulación significa preparar, implementar y evaluar

experimentos específicos con un modelo [3].

Un sistema es una colección de entidades, como son máquinas o personas, que

interactúan juntos hacia el logro de un fin lógico [4].

El modelo es una réplica simplificada de un sistema real o planeado.

Si las relaciones entre los componentes del modelo son lo suficientemente simples, es

posible usar métodos matemáticos para obtener información exacta de los

experimentos propuestos, esta es la solución analítica.

En la realidad los sistemas son tan complejos que resulta complicado obtener una

solución analítica, estos sistemas deben ser estudiados por medio de la simulación,

donde se usan medios computacionales para evaluar modelos numéricamente.

Podemos clasificar a los sistemas en dos tipos, discretos y continuos. El sistema discreto

es en el cual el estado de las variables cambia instantáneamente a intervalos

separados de tiempo. El sistema continuo es en el cual las variables cambian

continuamente con respecto del tiempo.

Los modelos se pueden clasificar:

Estáticos y dinámicos. Un modelo estático de simulación es una representación en un

momento particular, o en el que el tiempo no juega un rol importante. El modelo

dinámico representa el sistema y su evolución en el tiempo.

Determinísticos y estocásticos. Un modelo determinístico es aquel que no contiene

ningún componente probabilístico. El estocástico es aquel que contiene al menos una

entrada aleatoria.

Continuos y discretos. Al igual que los sistemas, los modelos pueden ser continuos o

discretos, dependiendo de cómo se presenten los eventos.

La simulación de un modelo de manufactura se considera un modelo discreto,

dinámico y estocástico, que comúnmente es llamado en modelo de simulación de

eventos discretos.

El siguiente procedimiento es recomendado para llevar a cabo un estudio de

simulación [3], [5]:

1. Formulación de los problemas. Conjuntamente el cliente y el experto de la

simulación deben formular los requerimientos de la simulación.

13

2. Evaluación de viabilidad de la simulación. Para evaluar la viabilidad de la

simulación se puede considerar: que no hay modelos analíticos apropiados, un

modelo de alta complejidad, no se cuenta con datos exactos, o que el modelo

se va a usar repetidamente.

3. Formulación de objetivos. Se debe de establecer que es lo que se busca

comprobar como puede ser: minimizar el tiempo de proceso, maximizar la

utilización de máquinas, minimizar inventario o incrementar las entregas en

tiempo.

4. Colección y análisis de datos. Los datos requeridos para la simulación se

pueden estructurar en: datos de carga del sistema, datos organizacionales y

datos técnicos.

5. Modelado. La fase de modelado normalmente consiste de dos etapas:

desarrollo de un modelo icónico a partir del modelo conceptual, y transferir el

modelo a un software de modelado.

6. Ejecución de las corridas de simulación. Es necesario determinar el periodo de

tiempo para la corrida de experimentos, de acuerdo a los objetivos buscados.

7. Análisis e interpretación de resultados. Un correcto análisis de los datos

arrojados por la simulación influye significativamente en el éxito de un estudio

de simulación.

8. Documentación. Se recomienda la elaboración de un reporte del proyecto,

deberá de ser una presentación de los resultados de la simulación basados en

los requerimientos del cliente.

2.3 PROCESOS Y POSICIONES DE SOLDADURA.

2.3.1 Procesos de soldadura usados para la fabricación de silos.

Para la fabricación de los silos, normalmente se usa el proceso de soldadura por arco

eléctrico protegida con gas (GMAW) o conocida comúnmente como MIG, aunque

para la implementación de soldadura automática en posición vertical (3G) es posible

utilizar el proceso de soldadura por plasma (PAW). A continuación se describirá ambos

procesos.

Proceso GMAW. Soldadura por arco eléctrico protegida con gas, puede ser este gas

inerte (MIG) o gas activo (MAG),

El arco eléctrico se establece entre el material de aporte, que es un alambre continuo

consumible, y la pieza de trabajo [6].

El alambre se alimenta a través de una pistola de soldadura, que además conduce el

gas de protección y por medio de una boquilla, se forma una campana de protección

en el charco de metal fundido conforme se avanza en la aplicación del metal de

aporte. (fig.6)

14

Fig. 6 Esquema del proceso de soldadura GMAW [6]

La transferencia del material de aporte puede ser por corto circuito, globular o spray

[7].

Transferencia por corto circuito. En este tipo de transferencia, el amperaje usado en

relación con el tamaño del alambre es relativamente bajo. El alambre se funde en la

punta del electrodo, pero la fuerza generada no es suficiente para desprender la gota

de material. El alimentador de alambre, sigue alimentándolo, entonces la punta

fundida del electrodo entra en contacto con el charco de soldadura. Cuando esto

sucede, la fuente de poder de voltaje constante aumentar el amperaje, el cual

incrementa el calentamiento del electrodo y se forma un efecto de cuello magnético

en el electrodo. Esta fuerza de cuello magnético desprende la gota de material, la

cual es absorbida por el charco de soldadura por efecto de fuerza de tensión

superficial, entonces la distancia entre el electrodo y el charco de soldadura se

restablece, así como el arco. Este proceso se repite unas 100 veces por segundo.

Transferencia Globular. La transferencia globular ocurre cuando la corriente y el

voltaje se incrementan más allá de los necesarios para la transferencia por corto

circuito. La gota de metal fundido en la punta del electrodo puede alcanzar un

diámetro de 1.5 a 3 veces el diámetro del alambre. Esta gran gota de metal se

Fig. 7 Transferencia por corto circuito [6].

15

desprende de la punta del electrodo debido a la gravedad. Esta gota se sumerge

dentro del charco de soldadura, causando la expulsión de algunas partículas liquidas

(chisporroteo).

Transferencia Spray. Ocurre a una corriente y voltaje a niveles mayores que en la

transferencia globular y cuando se usa un gas de protección con una mezcla rica en

argón (con un mínimo del 85%). La gota de metal es transferida a través del arco en

un flujo continuo de gotas finas. El arco es bastante rígido y las gotas viajan

directamente a través de la línea media del electro hacia el charco de soldadura, y

por esto puede ser fácilmente dirigido sin afectar el comportamiento del arco.

Fig. 9 Transferencia Spray [7].

Proceso de Soldadura por plasma (PAW). Para este tipo de soldadura se utiliza un arco

generado por una unidad de alta frecuencia para formar un arco-plasma a través de

un electrodo de tungsteno no consumible, que es el que fundirá el material base y el

material de aporte, que se alimenta de forma similar que en la soldadura GMAW. Esto

nos permite una mayor velocidad de aplicación, con una aplicación menor de calor

y una zona afectada térmicamente más angosta en la pieza de trabajo, lo que se

traduce en mejores propiedades mecánicas [8].

Fig. 8 Transferencia Globular [6].

16

Fig. 10 Esquema de soldadura por plasma PAW [8].

De acuerdo a OSHA, los principales riesgos para la aplicación de proceso GMAW y

PAW se listan en la tabla 1[14].

Para GMAW, generación de ozono, generación de monóxido de carbono y humos de

cromo y níquel para el caso de soldadura de acero inoxidable.

Para el caso de PAW, se genera ruido, riesgo de electrocución y potencial generación

de radiación por rayos X.

Tabla 1 Características y riesgos de procesos de soldadura más comunes según OSHA [14].

Ventajas y desventajas de cada proceso.

Las ventajas del proceso MIG son:

- Alta productividad.

17

- Mayor velocidad de aplicación, máximo 500mm/min[16], por contar con un

electrodo continúo.

- Mismos resultados mecánicos que con aplicación de soldadura SMAW.

- Proceso apto para aplicarse manualmente o automáticamente.

- Apto para todas las posiciones de aplicación.

Desventajas del proceso MIG son:

- Necesidad de contar con suministro de un gas de protección.

- Baja penetración en juntas verticales y horizontales.

- Es necesario controlar la separación y preparación de la junta a unirse.

Las ventajas del proceso PAW son:

- Acabado más fino y estético.

- Alta penetración en juntas verticales y horizontales.

- Menor emisión de ruido y radiación luminosa.

- La alimentación del metal de aporte es continuo.

- La junta no necesita preparación ni separación, junta a tope.

Las desventajas del proceso PAW son:

- Limitado a espesores no mayores a 9mm.

- Proceso solamente automatizado.

- Baja velocidad de aplicación, máximo 250mm/min [15].

2.3.2 Posiciones de soldadura usadas para la fabricación de silos.

De acuerdo a AWS D.1.1, sección 4.2.4 las posiciones de soldadura se clasificaran

como plana (A), horizontal (B), vertical (D y E), y sobre cabeza (C), de acuerdo a las

definiciones mostradas en la figura 11 y tabla 2 [9].

Las posiciones de ensamble son mostradas en la figura 12 (para uniones de ranura en

placa), que son las que corresponden al proceso de soldadura de los rolos y de la

unión de rolos de silos soldados.

Las posiciones normalmente usadas para la fabricación del silo son:

Para la unión vertical de los rolos o anillos que conformaran el cuerpo del silo, se utiliza

la posición 3G que es una unión de ranura vertical, pudiendo ser ascendente o

descendente, dependiendo del proceso a utilizar.

Para la unión perimetral de los rolos, se utiliza la posición 2G que es una unión de ranura

horizontal.

18

Tabla 2 Clasificación posiciones de soldadura de ranura [9].

Clasificación de posiciones de soldaduras de ranura.

Posición Referencia en el diagrama Inclinación del eje Rotación de la cara

Plana A 0° a 15° 150° a 210°

Horizontal B 0° a 15° 80° a 150°

210° a 280°

Sobre

Cabeza C 0° a 80°

0° a 80°

280° a 360°

Vertical D 15°a 80° 80° a 280°

E 80° a 90° 0° a 360°

Fig. 11 Clasificación posiciones de soldadura de ranura [9].

19

Fig. 12 Posiciones de placas de prueba para soldaduras de ranura [9].

20

2.4 GRÚAS NORMALMENTE ENCONTRADAS EN EL CENTRO DE TRABAJO.

De acuerdo a OSHA en su subparte N, las grúas que normalmente se encuentra en el

centro de trabajo son [10]:

Grúas viajeras sobre cabeza o grúas puente. Comúnmente conocidas como grúas

viajeras. Son aquellas en las que un puente se desplaza sobre trabes carril, y el

polipasto de izaje de la carga, se encuentra apoyado o suspendido en el puente (ver

fig. 13).

Grúas pórtico o gantry. Es un pórtico que se desplaza sobre rieles en el piso, y el sistema

de izaje se desplaza sobre el puente del gantry.

Grúa semipórtico o semigantry. Es aquella donde una viga carril se encuentra sujeta a

la estructura o pared de la instalación, y se forma un semipórtico que se desplaza sobre

un riel en el piso, y al igual que en la grúa pórtico, el sistema de izaje se desplaza sobre

el puente del gantry.

Grúa pórtico o gantry en cantiléver. similar a la grúa pórtico, pero el puente se

extiende más allá de los apoyos del pórtico, permitiendo mover la carga más allá de

estos puntos de apoyo, en secciones voladas o en cantiléver del puente.

Grúas de muro. Es aquella que se encuentra sujeta en dos puntos a la pared o

estructura de la instalación, y tiene desplazamiento sobre carriles sujetos a la pared, y

el puente de la grúa se encuentra en cantiléver. Una variación de estas es la grúa

bandera, la cual se encuentra fija en una columna y el puente tiene desplazamiento

rotacional sobre esta columna.

21

Fig. 13 Grúas sobre cabeza montadas sobre rieles [10].

Grúa Monorriel. Son aquellas que se componen de un solo riel sujeto a la estructura

de la instalación, y sobre este riel se desplaza longitudinalmente el polipasto o sistema

de izaje, tiene movimiento solo en dos ejes. (fig.14)

22

Fig. 14 Grúa Monorriel [10].

23

CAPITULO 3. PROCEDIMIENTO DE INVESTIGACIÓN.

3.1 SIMULACIÓN DEL PROCESO ACTUAL DE SILO SOLDADO.

Como parte de la simulación del proceso actual, para encontrar el cuello de botella,

la primera actividad a realizar, es la documentación y análisis del proceso de

fabricación actual.

Posteriormente se procederá a modelar el proceso y a realizar las corridas de

simulación.

3.1.1 Proceso de fabricación actual.

El proceso de silo soldado se presenta en el mapa de proceso de las figuras 15 y 16.

Fig. 15 Mapa de proceso Silo Soldado Parte1.

24

Fig. 16 Mapa de proceso Silo Soldado Parte 2.

Fig. 17 . Distribución de planta del proceso actual en Planta Pachuca.

Se describen a continuación las principales etapas en la fabricación del cuerpo, que

es donde se han detectado los principales problemas en el proceso de manufactura

establecido.

1. Fabricación de Rolos de Hojas o Bobina.

Se inicia colocando la bobina en el porta bobinas de la roladora horizontal

Fig.18.

Se corre el material hasta la posición después de los rodillos de rolado.

Se verifica el escuadre del material, en caso de que presente inclinación, se

traza con una regla metálica y tiza y se corta con equipo de plasma portátil.

B

25

Una vez el material esta escuadrado, se procede a ajustar la máquina, para

darle el radio de rolado adecuado, este se verifica con una plantilla

manualmente.

Logrado el radio de rolado especificado, se corre el material hasta formar el

anillo completo.

Se mide el perímetro exterior del anillo, de forma manual con una cinta métrica

flexible, colocándola en la esquina superior del material.

Una vez verificada la dimensión, se marca con tiza.

Se traza con una regla metálica la vertical sobre el material con tiza.

Se procede a cortar el anillo formado con el equipo de plasma portátil de forma

manual.

Se pulen las orillas del material con un pulidor manual.

Se puntea la unión y se saca del área, con apoyo de la grúa viajera de la zona.

Una vez punteado el rolo, se detallan los puntos con el pulidor.

Se procede a soldar el rolo en posición 3G descendente, con proceso MIG, de

forma manual. Fig.20.

Terminado el anillo, se coloca en un almacenamiento temporal, con ayuda de

la grúa viajera o el montacargas, esperando ser trasladado a la torre de

ensamble o a las torres medianas para colocar tapa o cono. Fig.19.

Fig. 18 Roladora Vertical. Fig. 19 Rolo Terminado.

26

Fig. 20 Soldadura vertical de rolo.

Montaje de tapa en rolo.

Se coloca el ángulo de refuerzo en la tapa, previamente ha sido rolado.

Se puntea y se dejan libres las puntas.

Se colocan dos tensores a 0° y a 90° para conformar de manera correcta la

circunferencia del rolo.

Una vez conformado, se soldán las puntas de los ángulos y se suelda la parte

inferior del mismo en posición 2G con proceso MIG.

Se coloca la tapa en posición y se puntea. Fig. 21.

Se trazan los accesorios que llevará.

Se colocan los refuerzos internos, se sueldan en posición 4G con proceso MIG.

Se suelda el exterior de la tapa, en posición 2G, proceso MIG.

Se abren las boquillas de los accesorios, ya sea con equipo de oxiacetileno o

con plasma portátil.

Se colocan y sueldan los accesorios, cuidando que queden a nivel.

Fig. 21 Montaje de tapa en rolo.

Ensamble de rolos:

Se posiciona en la torre el subensamble de rolo con tapa, se eleva y se

introduce siguiente rolo debajo de este.

27

Se desciende el subensamble de rolo con tapa, a dejar una abertura de 1/8"

entre este y el rolo que aun esta sin unirse. fig.22.

Se toma la medida del perímetro de ambos rolos y en caso de existir una

diferencia entre estos, se determina la medida de desfase entre ambos anillos,

para que estos no se "abolsen".

Se inicia punteando, opuestos diametralmente los cordones de cierre de ambos

rolos.

Posterior se procede a ir ajustando el rolo inferior con el superior con ayuda de

cuñas metálicas, en ocasiones se usan garruchas manuales y crucetas interiores

para ayudarse en esta tarea. fig.26.

Conforme se va ajustando la unión, se va punteando, con puntos entre 1/4" a

3/8" de longitud y un espaciamiento de aprox. 3/4". fig.23.

Cada que se aplica un punto, este es asentado con un golpe de martillo por

otra persona. fig.24.

Se avanza primero por un lado, hasta cubrir aproximadamente 1/3" del

perímetro, y posteriormente se avanza por el lado contrario, hasta cerrar todo

el perímetro punteado.

Si no se realiza de manera correcta este ajuste, se formaran ondulaciones,

normalmente conocidas como "bolsas", entre un anillo y otro, y será necesario

deshacer todo el ensamble, para repartir de manera uniforme dicha

ondulación.

Una vez terminado el ensamble, se detallan los puntos, para desvanecerlos lo

suficiente para aplicar la soldadura, pero sin soldar el ensamble. fig.25.

Se procede a soldar el ensamble en posición 2G con proceso MIG, por el

exterior, iniciando en dos puntos diametralmente opuestos. fig.27.

Fig. 22 Montaje de rolo Fig. 23 Puntos en rolo.

Fig. 24 Asentado de puntos Fig. 25 Detallado de puntos.

28

Fig. 26 Ajuste de rolo con cuñas. Fig. 27 Soldadura de rolos.

Ensamble de cono con rolo.

Se mide el perímetro del cono, para con este, ajustar el rolo.

Se inicia por colocar el ángulo de refuerzo en el rolo del cono, siguiendo el

mismo procedimiento que en el rolo de tapa.

Se introduce el cono y se puntea por el interior, midiendo la distancia de la boca

de descarga al ángulo de refuerzo en 8 puntos, para corroborar que está

centrado. fig.28.

Una vez punteado, se suelda la unión del cono con el ángulo de refuerzo y el

ángulo con el rolo.

Se voltea el ensamble y se suelda en interior del cono con el rolo. fig.29.

Fig. 28 Montaje de cono. Fig. 29 Giro de subensamble.

Fig. 30 Subensamble en posición horizontal

29

Ensamble de rolo de cono con cuerpo.

Se sienta el cono sobre un soporte, para poder posicionarlo y proceder a unir el

ensamble con el cuerpo. fig.31y fig.32.

Se toma la medida del perímetro de ambos rolos y en caso de existir una

diferencia entre estos, se determina la medida de desfase entre ambos anillos,

para que estos no se "abolsen".

Se inicia punteando, opuestos diametralmente los cordones de cierre de ambos

rolos.

Posterior se procede a ir ajustando el rolo inferior con el superior con ayuda de

cuñas metálicas, en ocasiones se usan garruchas manuales y crucetas interiores

para ayudarse en esta tarea.

Conforme se va ajustando la unión, se va punteando, con puntos entre 1/4" a

3/8" de longitud y un espaciamiento de aprox. 3/4".

Se avanza primero por un lado, hasta cubrir aproximadamente 1/3" del

perímetro, y posteriormente se avanza por el lado contrario, hasta cerrar todo

el perímetro punteado.

Si no se realiza de manera correcta este ajuste, se formaran ondulaciones,

normalmente conocidas como "bolsas", entre un anillo y otro, y será necesario

deshacer todo el ensamble, para repartir de manera uniforme dicha

ondulación.

Una vez terminado el ensamble, se detallan los puntos, para desvanecerlos lo

suficiente para aplicar la soldadura, pero sin soldar el ensamble.

Se procede a soldar el ensamble en posición 2G con proceso MIG, por el

exterior, iniciando en dos puntos diametralmente opuestos.

Fig. 31 Montaje de rolo de cono a cuerpo. Fig. 32 Montaje de rolo de cono a cuerpo en torre.

30

3.1.2 Modelado del proceso actual.

Colección de datos:

Para efectos de este estudio se tomara como base el desarrollo de un modelo de silo,

del cual se acaba de conseguir un pedido por 20 unidades, el cual es de los de

mayores dimensiones realizadas hasta ahora, y que tiene una complejidad alta en

cuanto a la cantidad y características de los accesorios a instalársele.

Capacidad: 246M3

Diámetro: 4350mm

Altura Total: 18730mm

Peso del silo vacío: 19Ton.

Cono de descarga a 45°

Medio de soporte: 3 silletas localizadas a la altura del centro de gravedad del

recipiente.

Accesorios en tapa: 3 boquillas para paneles anti explosión, domo pasa hombre,

boquilla de llenado, boquilla de venteo, 3 boquillas para válvula de seguridad,

boquilla para indicador de nivel.

Construcción del silo: 4 rolos de 3/16” de espesor, 2 rolos de ½” de espesor y 5 rolos de

¼” de espesor.

El cono se fabrica a partir de tres secciones. Cada una de estas secciones está

formada por cierta cantidad de sectores que son cortados en el pantógrafo de

plasma.

La tapa se fabrica de 3 sectores principales que son cortados en el pantógrafo de

plasma.

Todas estas características, requieren de un alto tiempo de fabricación, por lo que será

representativa su simulación, para contrastar el proceso actualmente implementado

contra el proceso a proponerse.

Para la fabricación de este silo se tiene determinado un tiempo total de 1021.73hrs,

repartidas en las distintas estaciones de trabajo de la siguiente manera:

31

Tabla 3 Tiempos de ruta silo soldado.

Estación Tiempo Ruta

Hab

ilita

do

Whitney 13.95

Pantografo 45.32

Sierra 1.25

Roladora de Perfiles 6

Dobladora 1.5

Fab

rica

ció

n

Roladora Horizontal 36.78

Accesorios 76.33

Roladora Vertical 113

Ensamble de Tapa 114

Seamer 23.6

Ensamble de Cono 53.5

Torre 292.5

Granalla y Pintura en Torre 244

Total 1021.73

Estos tiempos parte de la ruta de trabajo generada por el departamento de ingeniería

de procesos de SYCSA, y se basa en tiempos estándar previamente definidos y en

información histórica de los tiempos capturados en el sistema de ERP. Estos tiempos

son extruidos directamente del ERP.

Modelado:

Para la modelación y simulación del proceso, se utilizara el software Plant Simulation

10.1, de Tecnomatix Siemens, del cual se cuenta con una licencia estudiantil. Este

software permite modelar el proceso lógico de una manera sencilla, además de que

su lenguaje de programación SimTalk permite manipular el comportamiento de las

entidades de forma rápida. Cuenta con una herramienta llamada BottleNeck

Analyzer, el cual genera de forma automática la estadística de ocupación de las

estaciones generadas durante el periodo a simularse.

Para efectos de la simulación del proceso, se omiten los procesos de habilitado, ya

que estos son realizados por un área común que suministra materiales a todas las líneas

de fabricación y no es exclusiva del proceso de silo soldado.

Se realiza el siguiente modelo de simulación, contando con las estaciones de:

- Generación de rolos (Roladora vertical).

- Fabricación de accesorios.

- Ensamble de tapa.

- Seamer.

- Roladora Horizontal.

- Ensamble de cono.

- Torre de ensamble.

32

Fig. 33 Modelo se simulación de proceso actual de Silo Soldado.

Para el caso de las operaciones de granallado y pintura, se realizarán en la misma

torre donde se hace el ensamble, por lo que esta estación estará ocupada durante

los tres procesos.

La regla de generación de rolos, será que se fabricarán únicamente los rolos

necesarios para cada silo, y se irán almacenando en 3 ubicaciones distintas según el

calibre.

La recepción de sectores de tapa y de cono desde pantógrafo será de un juego por

vez.

Para la operación de ensamble de tapa, se requerirá de un juego de tapa proveniente

de pantógrafo, un rolo de 3/16” proveniente del almacén correspondiente y un juego

de accesorios proveniente de la operación de ensamble de accesorios.

Para la operación de ensamble de cono, se requerirá de un cono proveniente de

roladora horizontal y de un rolo de ¼” proveniente del almacén correspondiente.

Para la torre de ensamble se requiere un ensamble de tapa, 3 rolos de 3/16”, 2 rolos

de ½”, 4 rolos de ¼” y un ensamble de cono.

33

Los tiempos de proceso para cada estación son los siguientes, con base en los tiempos

de ruta extraídos del ERP mostrados en la tabla 3, considerando el número de personas

que intervienen en cada proceso.

Tabla 4 Tiempos de proceso para modelo de simulación.

Estación Tiempo ruta Personas

Tiempo Proceso

Roladora Horizontal 36.78 2 18.39

Accesorios 76.33 2 38.165

Roladora Vertical 113 2 56.5

Ensamble de Tapa 114 2 57

Seamer 23.6 2 11.8

Ensamble de Cono 53.5 2 26.75

Torre 292.5 3 97.5

Granalla y pintura en Torre 244 4 61

Total 953.71 19 367.105

Se considera un solo turno de trabajo de las 08:00 a las 17:30hrs con 30 minutos de

comida, de lunes a viernes.

Se corre inicialmente durante un periodo de 183 días (6 meses).

3.2 DEFINICIÓN DE ESTACIONES NECESARIAS PARA HACER EL PROCESO EN

SERIE.

Tomando como base los tiempos de fabricación establecidos para el modelo de silo

seleccionado, se definirán las posiciones de fabricación necesarias para establecer

un proceso de fabricación en serie, que permita reducir el tiempo de ciclo del

producto, así como plantear las mejoras a las operaciones individuales para reducir el

tiempo total de fabricación.

Partiendo de los tiempos de la Tabla 4, se tienen estaciones de trabajo en las cuales

ya no se pueden seccionar las actividades en dos o más estaciones y son:

Roladora Horizontal.

Roladora Vertical.

Seamer.

En las estaciones restantes se puede fraccionar el proceso, para repartirlo a más de

una estación y con esto disminuir el tiempo necesario para liberar el subensamble a su

siguiente proceso.

La estación de ensamble de tapa es la que actualmente cuenta con el mayor tiempo

de proceso, de las etapas de fabricación de subensambles.

En esta estación, se realizan las siguientes actividades:

Se hace la soldadura de los sectores que conforman la tapa

34

Se forma y se cierra la tapa para darle su forma cónica a 18°.

Se montan y sueldan los refuerzos exteriores o interiores en el rolo.

Se monta y suelda la tapa y sus refuerzos.

Se montan y sueldan las orejas de izaje.

Se realiza el trazo corte de los alojamientos de los accesorios de tapa.

Se montan y sueldan los accesorios en la tapa.

Los tiempos detallados de cada una de estas actividades, con base en los tiempos de

ruta de la tabla 3, son los siguientes:

Tabla 5 Tiempos detallados de operaciones en ensamble de tapa.

Operación

Tiempo

Ruta Personas

Tiempo

Proceso

Soldar sectores 4 1 4.0

Formar tapa 6 2 3.0

Montar y soldar canales 28 3 9.3

Montar y soldar tapa 8 2 4.0

Montar y soldar orejas 16 2 8.0

Trazar y cortar accesorios 16 3 5.3

Soldar accesorios 36 3 12.0

Total 114 45.7

El contar con una estación para cada operación, representaría una necesidad de

espacio considerable para el proceso (ya las pieza mayor a fabricarse tiene un

diámetro de 5mts.) y solamente algunas de estas operaciones tiene un tiempo igual o

mayor que un turno de trabajo.

Para reducir el espacio necesario para implementar este proceso, se pueden agrupar

algunas operaciones en un número menor de estaciones, agrupándolas según la

secuencia del proceso y balanceando la duración de las operaciones, para tener

estaciones de duración similar.

Considerando que el ensamble mayor que se fabricará, tiene un diámetro de 5mts, se

considera tener un área de operación y/maniobra de 0.5mts a cada lado (el operador

estará de pie junto a la pieza), se necesita un área de 6x6mts para cada estación

(fig.34).

Fig. 34 Área para trabajar subensamble de silo soldado 5mts diámetro.

35

Se propone crear tres estaciones, con duraciones similares, y que en conjunto, utilicen

un área aproximada de 16x11mts.

Fig. 35 Área necesaria para tres estaciones de tapa.

Estación 1: Formado de tapa.

En esta estación se soldarán los sectores que conforman la tapa y se cerrará para darle

la forma cónica.

Estación 2: Montaje de refuerzos y soldaduras perimetrales.

En esta estación se montarán los ángulos o canales de refuerzo al rolo, se montará la

tapa al rolo y se realizarán todas las soldaduras perimetrales del subensamble de rolo

de tapa. Esta estación puede iniciar paralelamente a la estación 1, y hasta la mitad

de su duración recibirá el subensamble de la estación 1.

Estación 3: Montaje de accesorios de tapa. En esta estación se realizará el trazo, corte

de boquillas, montaje y soldadura de boquillas y accesorios en la tapa.

Agrupados los tiempos individuales de cada una de las actividades (según tabla 5), y

asignando el personal necesario para balancear la duración de las operaciones, los

tiempos de las estaciones propuestas son los mostrados en la tabla 6.

Tabla 6 Tiempos de proceso propuestos para estaciones de tapa.

Operación Tiempo Ruta Personas Tiempo Proceso

Formado de tapa 10 1 10

Refuerzos y sold. perimetrales 52 3 17.3

Accesorios de tapa 52 3 17.3

La siguiente estación con el tiempo de proceso más largo es el ensamble del rolo de

cono.

El análisis de las actividades realizadas en esta estación es:

Soldadura de cierre de sector 1 de cono.

Soldadura de cierre de cono chico.

Ensamble de cono con cono chico.

Montaje y soldadura de ángulo de cono.

36

Montaje y nivelación de cono a rolo.

Soldadura de cono a rolo.

Los tiempos detallados de estas operaciones, con base en los tiempos de ruta de la

tabla 3, son:

Tabla 7 Tiempos detallados de operaciones en ensamble de tapa.


Cierre cono 1 3 1 3.0

Cierre cono chico 2 1 2.0

Ensamble conos 14 3 4.7

Montaje y soldadura ángulo 9 2 4.5

Montaje y nivelación cono 15.5 2 7.8

soldadura de cono 10 3 3.3

Total 53.5 25.3

Al igual que en el subensamble de rolo de tapa, el espacio necesario para ejecutar

en estaciones individuales todas las operaciones de rolo de cono, sería muy extenso y

aumentaría las distancias de traslado de subensambles al área de torre.

Es posible agrupar las operaciones, según la secuencia del proceso, para establecer

las estaciones necesarias para darle la secuencia de serie, sin extender el área

necesaria para su implementación

Se propone dividir en tres estaciones donde se realizarían las siguientes actividades:

Estación 1: Cierre de cono1, cierre de cono chico y ensamble de cono con cono

chico. Es esta estación se realizarán las soldaduras longitudinales de cierre de las

secciones de cono y la perimetral de las uniones entre dichas secciones.

Estación 2: Montaje y soldadura de ángulo y montaje y nivelación de cono. Estas

operaciones se pueden realizar paralelamente a las de la estación 1, y solamente al

llegar al montaje y nivelación del cono, recibirían el subensamble de la estación 1.

Estación 3: Soldadura de cono, esta operación será únicamente de soldadura, por lo

que podrá aprovechar también para montar accesorios como registros y brida de

descarga.

De esta forma, las operaciones agrupadas por estaciones y los tiempos de proceso

balanceados, partiendo de los tiempos detallados de la tabla 7, se muestran en la

tabla 8.

Tabla 8 Tiempos de proceso propuestos para estaciones de rolo de cono.


Estación Cono 1 19 2 9.5

Estación Cono 2 24.5 2 12.3


Total 53.5 5 31.75

37

La estación que representa el mayor cuello de botella es la torre de ensamble, ya que

en ella se realizan las actividades de ensamble, granalla y pintura, como se puede

observar en la tabla 3, esta estación ocupa 292.5hrs de fabricación y 244hrs de

preparación de superficie y acabado, que en conjunto son el 52.50% del tiempo de

ruta total del silo, que al ser ejecutados en una sola estación, mantienen bloqueadas

a las anteriores operaciones.

Se propone dividir estas actividades en estaciones separadas. La primera estación

estará dedicada únicamente al ensamble de rolos de cuerpo. En la estación de

montaje de rolo de cono, se ensamblará el cuerpo del silo con el subensamble de las

estaciones de cono, y se realizara el montaje de los medios de soporte del silo (patas,

silletas o faldón). Hasta esta estación se completa la fabricación del silo, y las siguientes

estaciones estarán dedicadas a la preparación de superficie y aplicación de

recubrimientos.

Se propone una estación dedica exclusivamente a la limpieza y preparación de la

superficie, mediante granallado. Esta estación contará con los equipos adecuados

para dicho proceso.

La última estación será la cabina/horno de pintura, donde se aplicarán los

recubrimientos tanto interior como exterior del silo.

De esta forma sus tiempos de proceso, reagrupando los tiempos originales de ruta de

la tabla 3 en las estaciones propuestas, son:

Tabla 9 Tiempos de proceso propuestos para estaciones de torre de ensamble.


Torre 246.5 3.0 82.2

Montaje rolo de cono 46.0 3.0 15.3

Granalla 120.0 3.0 40.0

Pintura 124.0 3.0 41.3

Total 536.5 12.0 178.8

Podemos observar que el rango de duración de cada operación fluctúa entre las 9 a

17hrs, es decir entre 1 y 2 turnos de trabajo, excepto en:

• Roladora Vertical

• Accesorios.

• Torre.

• Granalla.

• Pintura.

•

Para el caso de la roladora vertical, se adquirirá una nueva máquina (no se cuenta

con roladora vertical disponible en Planta Sahagún), la cual tiene la capacidad de

terminar un rolo completo cada 2 horas.

Los accesorios, al no requerir ningún herramental o maquinaria específico, es posible

reducir el tiempo de proceso, adicionando personal a su fabricación. Se considerara

la fabricación en planta Sahagún, solo de aquellos accesorios que por su dimensión

así convenga la fabricación en sitio, para el resto se usara el recurso disponible

actualmente en planta Pachuca.

38

Para la torre de ensamble, se tiene la alternativa de comprar una nueva máquina de

ensamble vertical, que es capaz de realizar la unión de dos rolos cada dos horas.

Los tiempos de granallado y pintura se ajustaran a una duración de dos turnos (18hrs)

cada uno, y se desarrollaran las mejoras necesarias para lograr estos tiempos objetivo.

El total de tiempos de proceso del silo soldado en estaciones en serie son los siguientes:

Tabla 10 Tiempos de proceso propuestos de Silo Soldado estaciones en serie.



Accesorios 76.33 4 19.1


Seamer 23.6 2 11.8

Estación Tapa 1 10 1 10.0






Torre 40 2 20.0

Montaje cono 46 2 23.0

Granalla 54 3 18.0

Pintura 54 3 18.0

Totales 487.21 31 205.5

3.3 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA DEL NUEVO PROCESO.

Una vez planteado el proceso propuesto, será necesario diseñar una nueva

distribución de planta que se ajuste a las condiciones de las naves de Cd. Sahagún.

Para este análisis consideraremos los 8 factores.

Material.

Las áreas con las que deberá de contar la línea de proceso son:

Un almacén de bobinas de acero en horizontal, que permita la estiba de hasta dos

niveles. Se almacenarán en horizontal ya que de esta forma es como vienen en el

embarque.

Un volcador de bobinas, que permita colocarlas en el portabobinas de la máquina y

girarlas a posición vertical que es como las procesa la roladora vertical.

El área necesaria para la operación de la roladora vertical.

39

Las tres estaciones de tapa, cada una para poder contener un subensamble de hasta

5mts de diámetro y el espacio necesario entre ellas para que un operador trabaje de

pie sin invadir el área adyacente.

Área de seamer para la unión de sectores de cono y tapa, con capacidad de

manejar el desarrollo de un cono de hasta 5mts de diámetro y 60° de inclinación.

Área para el detallado y pulido de sectores de cono y de tapa en plano.

Área de roladora horizontal capaz de manejar el ensamble de cono descrito arriba,

en plano y ya rolado.

Tres estaciones de cono, con un diámetro máximo de 5mts y espacio para el trabajo

de personal de pie, sin invadir las áreas adyacentes.

Áreas de espera para entrada de subensambles a la torre de ensamble (5mts de

diámetro).

Área para roladora de perfiles y almacén de perfilería, con desarrollo en plano de 6mts

de longitud y diámetro máximo de rolado de 5mts.

Área para ensamble de subensambles menores (domos, boquillas, bridas).

Torre para ensamble de rolos, de hasta 25mts de alto y 5mts de diámetro.

Torre para montaje de rolo de cono y estructura soporte de hasta 25mts de alto y 5mts

de diámetro.

Torre para granallado de silos, de hasta 25mts de diámetro y 5mts de diámetro.

Torre para pintura de silos, de hasta 25mts de diámetro y 5mts de diámetro.

Maquinaria.

Dentro del proceso se contará con las siguientes máquinas:

Volcador de bobinas, con dimensiones de 2.5mts x 2.5mts y altura de 3.2mts.

Roladora vertical con estaciones de corte y soldadura, con dimensiones de 10.2mts x

7mts y altura de 3.8mts a 6mts.

Roladora Horizontal, con dimensiones de 3.6mts x 1.2mts, mas 2mts de área de

operación a cada lado, resultado en un área de 3.6mts x 5.2mts, y una altura de 7mts.

Seamer, con dimensiones de 3.6mts x 8mts ya considerando las mesas de manejo de

material, con una altura de 1.5mts.

Mesas giratorias de 3mts x 3mts, pero manejaran un subensamble de 5mts de diámetro,

por lo que se considera un área de 6x6mts para su operación, se situarán en ensamble

40

de rolo de tapa, ensamble de rolo de cono, montaje de cono a silo, sandblast y

pintura.

Cross arm de soldadura, este se situara junto a las estaciones de ensamble de rolo de

cono y rolo de tapa, ocupando un área adicional de 2mtsx2mts para su base.

Máquina de ensamble de rolos, con dimensiones de 5.2mts x 7mts, una altura de

maquinaria de 2mts, pero altura de operación de hasta 25ms. Se requiere una fosa de

2.3mts x 0.95mts x 2.7mts de profundidad para su operación.

Máquinas de soldadura. Ocupando un área de 0.5mts x 0.5mts, de ubicación variable

dentro de la línea de fabricación, se considera contar con 14 máquinas MIG y 2

máquinas TIG.

Para ninguna de estas máquinas se requiere cimentaciones especiales, ni generan

vibraciones.

Mano de obra.

Se contara con 21 soldadores repartidos en las distintas estaciones del proceso, 6

pintores entre torre de granalla y torre de pintura.

Para esto, se deberá de contar con un supervisor de fabricación, 1 supervisor de

pintura, 2 electromecánicos, 2 almacenistas y 1 operador de montacargas para la

operación del proceso.

Movimiento.

Los movimientos a realizarse son:

Carga de bobina a roladora vertical. A realizarse una vez cada 8 horas. Peso máximo

de la bobina 12ton, peso del porta bobinas 1ton, más un 15% de factor de seguridad

por sobrecarga. Se requiere grúa con capacidad de 15ton.

Sacar rolos de roladora, hacia almacén o hacia estaciones de tapa, estaciones de

cono o torre, un movimiento cada 2 horas, se requiere grúa bandera con capacidad

de 2ton.

Alimentar seamer de sectores de cono y sectores de tapa. Operación manual.

Mover ensamble de seamer a roladora horizontal o hacia estación de tapa. Se

requiere hacer este movimiento cada dos horas, con grúa con capacidad de mínimo

3ton. Se puede usar la grúa de 15ton si está disponible.

Mover subensamble de rolo de tapa a torre. 1 movimiento al día, se requiere grúa con

capacidad mínima de 3ton, y grúa bandera de la misma capacidad para introducirlo

a la torre.

41

Mover subensamble de rolo de cono a torre. 1 movimiento al día, se requiere grúa con

capacidad mínima de 5ton, y grúa bandera de la misma capacidad para introducirlo

a la torre.

Mover rolos de almacén de rolos a torre. 1 movimiento cada dos horas, a realizarse

sobre carritos con movimiento manual, y llegando a torre, se requiere grúa bandera

de 3ton de capacidad.

Mover subensamble silo a torre de cono, 1 movimiento al día, se requiere monorriel de

30ton de capacidad.

Mover ensamble de silo a granalla, 1 movimiento al día, se requiere monorriel de 30ton

de capacidad.

Mover silo granallado a pintura, 1 movimiento al día, se requiere monorriel de 30ton de

capacidad.

Acostar silo terminado y retirarlo de cabina de pintura 1 movimiento al día, se requiere

monorriel de 30ton de capacidad, montacargas y equipo para virado y traslado de

silo.

Espera.

Se destinara un área de 10mtsx20 como área de recepción de bobinas y

almacenamiento.

Dentro de área de roladora de perfiles, se considera la instalación de un rack de

12mtsx3mts para almacenar perfilería como canal, ángulo, solera y tubería para la

utilización en la roladora

Se destinara un área de 10mts x 15mts como almacén de sectores de cono y sectores

de tapa, colindante con la ubicación del seamer.

Se destinara un área de 15mtsx75mts como almacén de rolos.

Se destinaran áreas para el almacén de subensambles menores como boquillas de

tapa, orejas de izaje, silletas, bridas de descarga, registros de cono, colindante con las

estaciones de tapa.

Se considera un área de 10mtsx10mts como zona de espera de subensamble de rolo

de tapa y de rolo de cono, para su ingreso a torre de ensamble.

El almacén de producto terminado es el patio de la empresa, con un área de 9,716m2.

Edificio.

En las instalaciones de SYCSA en Cd. Sahagún, se cuenta con naves existentes, las

cuales tienen una longitud de 150mts por un ancho de 75mts y está divida en naves

42

de 10mts de ancho cada una, siendo en total 15 naves de 75mts de ancho. La altura

máxima libre de estas naves es de 4.9mts.

En la misma nave deberán de existir espacios para los demás procesos de SYCSA, ya

que posteriormente el total de las operaciones productivas deberán de moverse de

Pachuca a Cd. Sahagún.

Debido a las dimensiones de los productos a fabricar, la altura libre mínima necesaria

para el proceso es de 10mts. Esto nos llevara a tener que modificar la nave existente,

que tiene una altura de 4.90mts a la parte más baja, para darle la altura adecuada

para el proceso.

Debido a la inversión inicial que representa la modificación de la nave, el proceso

deberá de ajustarse a la dimensión óptima para ser funcional, pero que represente a

la vez, la mínima modificación a la nave.

Se requiere continuar con el ensamble vertical del silo, por lo que se deberá de

construir una nueva torre de ensamble, de dimensiones adecuadas para los productos

a fabricarse.

Debido a que el cuello de botella del proceso actual es precisamente la estación de

torre de ensamble, ya que en el mismo espacio se realiza el granallado y pintura del

producto, y a que se tiene la necesidad de construir una nueva torre, se tiene la

facilidad de diseñar esta torre para que contenga los tres procesos, sin que esto

represente un nuevo cuello de botella.

Se utilizará una sola sección de 80mts x 10mts para la fabricación de los subensambles

del silo que son rolo de tapa y rolo de cono, y será esta sección la que sufrirá

modificaciones en altura.

Se construirá una torre, al exterior de la nave existente, que albergara los procesos de

ensamble, granallado y pintura, en secciones independientes.

Cambios.

Considerar áreas con una altura de hasta 7mts libres para poder fabricar silos

pequeños, sin necesidad de ocupar la torre, si así se requiere.

La distribución deberá de contar con la flexibilidad de aumentar su capacidad de

producción o cambiar de producto dependiendo de las condiciones de mercado.

3.4 DEFINICIÓN DE MAQUINARIA NECESARIA PARA EL ROLADO, MEDICIÓN,

CORTE Y SOLDADURA AUTOMÁTICA DE ROLOS.

Como antecedente, en planta Sahagún y Planta Pachuca, se tienen roladoras tanto

horizontales como verticales marca IMCAR, por tanto se busca un nuevo equipo que

nos permita lograr los tiempos propuestos en la simulación mostrada.

43

Para el caso de la roladora vertical, se tiene un equipo capaz de manejar bobina de

placa de hasta 12 toneladas (contra 8 toneladas que podemos manejar hoy en día),

con una altura de 6fts (1.828mts) y capacidad en espesor de hasta ½” (12.7mm),

adicional esta máquina cuenta con medición del perímetro del rolo, una estación de

corte por plasma automática y una estación de soldadura automática

Para la estación de soldadura se tiene la posibilidad de equipar el equipo con proceso

PAW (Plasma Arc Welding) o proceso GMAW MIG (Gas Metal Arc Welding, Metal Inert

Gas).

Debido a que la posición a soldarse es vertical descendente (3G), requerimos de un

proceso que nos asegura la penetración completa en espesores de hasta 3/8”

(9.52mm), sin preparación de junta.

El proceso MIG en esta posición a pesar de ser más veloz, no nos asegura la

penetración completa en un solo paso y es necesario realizar una preparación de

junta previa.

El proceso PAW, nos asegura la penetración completa en esta posición, debido a que

realiza una fusión completa del metal base con el arco plasma, formando la sobre

penetración y el metal de aporte se encarga de generar la corona de vista de la

soldadura.

44

Fig. 36 Plano de la estación de roladora vertical, con corte por plasma y soldadura por plasma automática.

45

Fig. 37 Modelo 3D de la máquina de rolado, corte y soldadura vertical.

3.5 DEFINICIÓN DE MAQUINARIA NECESARIA PARA EL ENSAMBLE AUTOMÁTICO

DE ROLOS.

Como equipo integral de la roladora vertical anterior, IMCAR puede suministrar una

estación de ensamble de rolos automática, la cual es capaz de realizar la unión de

rolos en 1hr, incluyendo el ensamble, soldadura exterior y limpieza de soldaduras.

Para el caso de la soldadura perimetral se puede seleccionar también entre proceso

PAW y GMAW MIG.

En el caso de esta unión, ranura horizontal (2G), el proceso PAW no nos garantiza

penetración completa, además de que es más lento, teniendo una velocidad de

avance máxima de 25cm/min [15].

El proceso GMAW MIG, nos permitirá trabajar a una mayor velocidad, de hasta

50cm/min [16] (el doble que con el proceso PAW), aunque tampoco nos garantiza

penetración completa en un paso. Por este motivo se selecciona este proceso con

dos equipos de soldadura, uno para el interior y otro para el exterior.

46

Fig. 38 Plano de la estación de ensamble vertical de rolos.

47

Fig. 39 Modelo 3D de la estación de ensamble vertical de rolos.

3.6 DEFINICIÓN DE EQUIPO DE IZAJE Y TRASLADO DE MATERIALES EN ÁREA DE

SUBENSAMBLES.

Dentro de la nave de subensambles, se requerirá mover los siguientes materiales y

subensambles:

Bobinas de acero, de hasta 12 toneladas de peso.

Rolos terminados desde 2 hasta 5mts de diámetro, altura de 1.8mts y con un peso de

hasta 2Ton.

Ensamble de tapa desde 2 hasta 5mts de diámetro y con un peso de hasta 300kgs.

Subensamble de rolo de tapa, desde 2 hasta 5mts de diámetro, altura de 2.5mts y con

un peso de hasta 2.5ton.

Ensamble de cono de descarga desde 2 hasta 5mts de diámetro, altura de 8.2mts y

peso de 800kgs.

48

Ensamble de rolo de cono desde 2 hasta 5mts de diámetro, altura de hasta 10mts y

peso de 2.5Ton.

Para poder realizar los movimientos internos en esta nave, y hacia la torre de

ensamble, se necesitará contar con una grúa viajera que se desplace a lo largo de los

80mts de la nave y viaje transversalmente por los 9mts de la nave.

Debido a que el peso máximo a manejar es una bobina de acero de 12Ton, junto con

su porta bobinas de 1 ton de peso, se estima un factor de seguridad o sobrecarga del

15% por lo que se requerirá una grúa de al menos 15Ton de capacidad.

Se selecciona una grúa bi-puente, para reducir el peralte de la viga puente y poder

disminuir la altura total de la nave de ensamble, con capacidad de 15ton.

Adicional y corriendo sobre las mismas trabes carril, se instalara una grúa de 3Ton de

capacidad, mono-puente, para mover los subensambles que no requieran la

capacidad de izaje de la grúa de 15Ton.

El diseño y cálculo de estas grúas, será realizado por el proveedor de las mismas.

Como dispositivos de fabricación interna necesarios para el movimiento de materiales

se tienen 3, que son: Grúa bandera de 3Ton de capacidad, cruceta de izaje de rolos

y carritos para movimiento de rolos.

Grúas bandera.

Para retirar los rolos terminados de la estación de la roladora vertical y moverlos hacia

el almacén de los mismos, se requiere de una grúa bandera de hasta 3Ton de

capacidad.

Actualmente en SYCSA se cuenta con algunas grúas banderas no instaladas, de las

que se desconoce su capacidad, por tanto se evalúan a una carga de 3Ton para

verificar si pueden ser utilizadas en esta área. Para su análisis se considera fija a la

pared y con la carga de 3Ton en el extremo de la viga (fig.40).

Cruceta de izaje de rolos.

Se requiere de un dispositivo para el izaje seguro de los rolos, ajustable para los distintos

diámetros y que garantice que no maltratara las piezas.

Se propone el siguiente diseño (fig.41) que consta de una cruceta igualadora

ajustable, y de 4 sargentos sujetos a la cruceta con cables de acero. Los sargentos

tienen el fin de cargar el rolo de la parte inferior, sin marcarlo ni dañarlo. La cruceta se

podrá ajustar desde 2 hasta 5mts de diámetro.

Se evalúa el diseño por el método de análisis de elemento finito, con una carga de

2500kgs (fig.42).

49

Para el caso de los sargentos, se evalúan con una carga de 625kgs (considerando la

carga de 2500kgs repartida en los 4 sargentos) y suspendidos en su oreja de amarre

con el cable (fig.43).

Carritos de movimiento de rolos

Para el movimiento de los rolos, para no depender de las gruas o del montacargas, se

propone la fabricacion de un juego de 4 carritos, soportados sobre 4 ruedas giratorias

cada uno, lo que permitirá cargar los rolos sin problemas y poderlos mover libremente

por el área de almacen de rolos. (fig44).

Se verifica el diseño de los carritos con una carga de 650kgs cada uno (fig.45).

Fig. 40 Modelo 3D grúa bandera, con fijaciones y carga para análisis de elemento finito.

50

Fig. 41 Diseño propuesto de igualador para izaje de rolos.

51

Fig. 42 Modelo para análisis de elemento finito para igualador de carga de rolos

Fig. 43 Modelo para análisis de elemento finito para sargento de carga de rolos.

52

Fig. 44 Diseño propuesto de carrito para movimiento de rolos.

53

Fig. 45 Modelo para análisis de elemento finito de carrito para movimiento de rolos.

3.7 DISEÑO PRELIMINAR DE LA TORRE DE ENSAMBLE/GRANALLADO/PINTURA.

Se tiene la necesidad de diseñar una torre de ensamble, con capacidad de fabricar

silos de hasta 25mts de altura y un diámetro máximo de 5mts, que cuente con un

monorriel para colocar hasta 4 polipastos de 30Ton cada uno.

Como se determinó en la sección 3.2, esta torre deberá de contar con 4 estaciones

de trabajo, dos de estas pertenecientes a los procesos de ensamble y soldadura y las

otras dos aisladas, entre si, por ser correspondientes a los procesos de limpieza de

superficie (granallado) y de aplicación de recubrimientos (pintura).

Se proponen estas tres áreas, para evitar que todo el proceso de ensamble,

granallado y pintura, se realice en una sola estación como en el proceso actual.

Esta torre contara con 4 estaciones de trabajo, la primera de estas es el alojamiento

de la máquina de ensamble de rolos, la cual requiere un área mínima de 5.2mts x 7mts.

Fig.38.

Debido a que esta máquina requiere trabajar por el interior del silo a fabricarse, no es

posible colocar el subensamble de rolo de cono en esta misma área. Para esto se

requiere una segunda área de ensamble que es la estación de montaje de rolo de

cono y de elementos de soporte (silletas, patas, faldón), el diámetro máximo a

manejarse es de 5mts, por lo que determinamos un área mínima de operación de

6.2mts x 6.2mts, considerando 0.60mts a cada lado del ensamble máximo como área

de trabajo o de tránsito.

54

La tercera es la estación de granallado. Área mínima de 6.2mts x 6mts. Al igual que el

área anterior, se considera un área de 0.60mts a cada lado.

La cuarta es la estación de pintura, que estará equipada con una cabina/horno de

pintura. Área mínima de 6.2mts x 6.2mts.

Se determina una torre de 8.2mts de ancho, con claro entre columnas mínimo de

6.2mts, y un largo total de 32mts, que estará dividida en 3 secciones separadas por

puertas.

- Área de ensamble, que contendrá las estaciones de ensamble de rolos y de

montaje de rolo de cono y medios de soporte, de 8.2mts x 13.3 mts.

- Área de granallado de 8.2mts x 8mts.

- Área de pintura de 8.2mts x 10.7mts.

Se presenta el diseño preliminar (fig.46), el diseño final, cálculo y fabricación correrá a

cargo de un proveedor externo.

Fig. 46 Modelo 3D de la torre de ensamble/granallado/pintura.

55

Fig. 47 Plano de estructuración de la torre de ensamble/granallado/pintura.

56

Fig. 48 Plano de elevación de la torre de ensamble/granallado y pintura y nave de subensambles.

57

3.8 DEFINICIÓN DEL EQUIPO DE IZAJE EN TORRE.

En el área de la torre de ensamble/granallado/pintura, se requerirá de un equipo que

permita izar el ensamble de silo en las siguientes condiciones:

Introducir el ensamble de rolo de tapa a la máquina de ensamble de rolos, con un

diámetro máximo 5mts y un peso de 2Ton.

Izar el ensamble de rolo de tapa dentro de la torre de ensamble, para ir ensamblando

los siguientes rolos, con un diámetro máximo de 5mts, una altura máxima de 25mts y

un peso gradualmente mayor hasta llegar a un máximo de 22ton.

Mover el ensamble de silo hacia la torre de ensamble de cono, con un diámetro

máximo de 5mts, altura de hasta 25mts y peso máximo de 22Ton.

Introducir el ensamble de rolo de cono a la torre de ensamble de cono, con un

diámetro máximo de 5mts, altura de hasta 3mts y peso de hasta 5Ton.

Mover el silo terminado hacia el área de granalla. Diámetro máximo 5mts, altura

máxima 28mts peso máximo 25Ton.

Mover el silo granallado hacia el área de pintura. Diámetro máximo 5mts, altura

máxima 28mts peso máximo 25Ton.

Maniobra de volcado y embarque de silo. Posicionar el silo de vertical a horizontal y

montarlo sobre la plataforma de embarque o dispositivo de maniobra.

El silo dentro de la torre no necesita tener desplazamientos transversales.

El silo solo se moverá longitudinalmente.

El equipo para introducir los subensambles, no deberá de obstruir el movimiento

longitudinal del silo a través de las torres.

Con todas estas condiciones, para el movimiento longitudinal del silo, se instalará una

grúa monorriel con una capacidad de izaje de hasta 30Ton y una altura libre de 30mts.

Dentro del monorriel se instalaran hasta 3 polipastos de 30Ton de capacidad.

El primer polipasto servirá para el ensamble del silo y para mover este hacia la torre de

ensamble de cono.

El segundo polipasto servirá para mover el silo de la torre de ensamble de cono, hacia

la torre de granallado; de la torre de granallado hacia la torre de pintura; y para la

maniobra de embarque.

El cálculo y diseño de la viga monorriel, así como los detalles de diseño de los

polipastos, correrá a cargo del proveedor que los suministre.

58

Para introducir los subensambles hacia la torre, se instalarán grúas bandera, ya que

estas no obstruirán el desplazamiento longitudinal del silo.

Para introducir el ensamble de rolo de tapa, se utilizaran las grúas banderas existentes,

mencionadas en el punto 3. 7 grúas bandera.

Para introducir el ensamble de rolo de cono, se requiere una grúa bandera nueva de

mínimo 5Ton de capacidad, cuyo diseño y dimensionamiento correrá a cargo del

proveedor que la suministre.

3.9 DISEÑO DE LAS PUERTAS PARA LA SEPARACIÓN DE LAS DISTINTAS ETAPAS.

Para dividir las secciones de fabricación, granalla y pintura, es necesario colocar

puertas intermedias en la torre, que permitan el paso de los polipastos del monorriel, el

paso del silo terminado, y que separen adecuadamente los tres procesos.

Para la cabina de pintura, debemos asegurar que no existirá paso de polvo de

granalla de la cabina de junto, ya que esta contaminaría la pintura.

De granalla hacia fabricación, no debe de existir paso de polvo, ya que en el área de

fabricación no es factible dotar al personal de escafandras con alimentación de aire,

para aislarlos del polvo de granalla.

Ya que los silos de mayor tamaño serán de una altura de 25mts, más el equipo de

sujeción, el claro mínimo que deberá de tener las puertas es de 30mts.

Estas puertas deberán de tener accionamiento automático, ya que cuando las

cabinas estén ocupadas, no existirá posibilidad de maniobrar las puertas

manualmente.

Se tienen las alternativas de hojas plegables de 3 o 4 hojas por lado (ejemplo fig.49), o

puertas abatibles (ejemplo fig.50)

El inconveniente de utilizar puertas plegables, es que se requiere un riel a todo lo ancho

del claro, que obstaculizaría el paso del polipasto y del silo. Además de que el espacio

que ocupan las puertas ya plegadas a cada lado, reduce el claro libre entre columnas

para el paso del silo.

El uso de puertas abatibles, no requiere rieles o marcos que obstruyan el paso del

polipasto, y le mecanismo de abatimiento y la misma puerta pueden alojarse en los

espacios existentes en la torre entre columnas y estructuración de fachada, dejando

así el claro entre columnas libre.

En la figura 51 se tiene la vista de planta de las distintas torres, con puertas abatibles.

En la figura 52 se tiene la misma vista pero con puertas plegables.

59

Fig. 49 Ejemplo de puertas plegables de 2 hojas por lado.

Fig. 50 Ejemplo de puertas abatibles automatizadas.

El uso de las puertas plegables, reduce 0.20mts el claro entre columnas, que es de

6.20mts, además de que el diseño dificulta su automatización, y al ser puertas de 30mts

de altura serían muy inestables al cerrarse y abrirse.

Se requiere que las puertas sean capaces de soportar una ligera presión positiva en la

cabina de pintura, para evitar la entrada de polvo proveniente de granalla, y deberán

de soportar la fuerza del viento las que dan hacia el exterior de la nave.

60

Fig. 51 . División de cabinas con puertas abatibles.

Fig. 52 División de cabinas con puertas plegables.

Se elige el uso de las puertas abatibles, que constaran de 3 secciones cada lado, de

10mts de altura cada sección, por 3.10mts de ancho.

Cada sección de puerta contara con 2 pistones hidráulicos de accionamiento

eléctrico, lo que les da suficiente fuerza para operar la puerta, y facilita su

accionamiento y control, al ser este a 24volts.

Las secciones de puerta estarán sujetas al marco con baleros de rodillos cónicos,

apropiados para soportar el peso de cada sección de puerta, estimado en 1000kgs.

El cálculo del dimensionamiento de los marcos soporte, así como de la estructura de

la puerta correrá a cargo del proveedor de la estructura.

Se presenta el diseño preliminar de las puertas, así como la ubicación de los pistones

de accionamiento (fig.53).

61

Fig. 53 . Diseño de puertas propuesto.

62

3.10 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE COLECCIÓN DE POLVOS PARA LA

ETAPA DE GRANALLADO DE LA TORRE.

Para lograr los tiempos de proceso propuestos, es necesario dotar a la sección de

granallado de la torre, de un elevador de personal y una mesa giratoria, sobre la que

descansará el silo mientras se ejecuta el proceso.

En el elevador se contará con una cabina compacta de granallado, en donde se

aloja la manguera y boquilla de lanzado de granalla. La función de esta cabina

compacta será colectar el abrasivo y a través de un sistema de transporte neumático

por vacío, retornarla a la olla presurizada de granallado.

El operador estará fijo en un punto mientras el silo se mantiene girando, y de este modo

se completará la limpieza de todo el perímetro en la zona cubierta por la cabina

compacta. Para continuar la limpieza del silo, se descenderá el elevador, hasta

completar la totalidad de la superficie del silo.

El piso de la cabina, contará con unas tolvas de recolección del abrasivo, que

recuperarán el mismo a través del mismo sistema de transporte neumático por vacío.

El abrasivo llegará hasta un separador de polvos, posteriormente a un recibidor y

finalmente se descargará a la olla presurizada de granallado.

Si bien el equipo de seguridad requerido para el operador comprende una

escafandra ventilada para evitar que respire el polvo generado por la degradación

de la granalla metálica, es necesario mantener el ambiente de la cabina de

granallado libre de polvo, ya que este impide la visibilidad y afecta el desempeño del

operador en cuanto a controlar el grado de limpieza del metal base y el perfil de

anclaje logrado

Para esto se calculará el sistema de extracción y colección de polvos con las siguientes

consideraciones.

Volumen total del cuarto de granallado:

Dimensiones:

Largo 8mts.

Ancho 8.2mts

Alto: 33mts.

Área de rejilla: 3.2mtsx7.2mts=23.04m2

Volumen: 2,164.8m3

Se usará el diseño VS-101 según Cap.10 Operaciones específicas de Ventilación

Industrial Manual de recomendaciones prácticas para la prevención de riesgos

profesionales,(fig. 54) que para esta aplicación recomienda una velocidad en la rejilla

de entre 0.3 a 0.5m/s, normalmente se selecciona 0.4m/s[11].

El caudal del extractor se calcula con Q= A x V

Q=(23.04m2)(0.4m/s)=9.216m3/s= 33, 177 m3/hr.

63

Según el manual de SODECA [12], lo ideal para este tipo de instalaciones son de 8 a15

cambios de aire por hora, y por tanto se necesita un extractor de 32,473m3/hr de

capacidad.

Para esto se tienen comercialmente disponibles extractores de 40,000m3/hr, que

significaría 18.47 cambios de aire por hora., por tanto se acepta este equipo, ya que

cubre tanto la especificación de cambios por hora, como velocidad en el piso.

A continuación se presenta un esquema del colector de polvo (fig.55) propuesto, el

cual contará con un deflector inferior, filtros de primera etapa con inyección de aire

inverso para su limpieza, un filtro de segunda etapa y finalmente el extractor.

Según la tabla 4.3 del Cap.4 Equipos para Depuración de aire de Ventilación Industrial

Manual de recomendaciones prácticas para la prevención de riesgos profesionales,

(tabla 11) recomienda para operaciones de granallado el uso de filtros de tela o

depuradores húmedos [11].

El uso de un depurador húmedo sería un problema, ya que el residuo de polvo se

oxidaría rápidamente y la presencia de agua aumentaría su peso, por lo que la

disposición final de este residuo se complicaría.

Por tanto se acepta el uso de filtros de tela.

La extracción se realizará en la parte inferior de la cabina, por arriba de las tolvas de

recolección de abrasivo.

64

Fig. 54 Diseño VS-101 [11].

65

Fig. 55 Colector de polvos propuesto.

66

Tabla 11 Guía para la selección de captadores de polvo [11].

67

3.11 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN Y EXTRACCIÓN DE

VAPORES Y FILTRADO, PARA LA FASE DE PINTURA.

Para lograr los tiempos de proceso propuestos, es necesario dotar a la sección de

pintura de la torre, de dos elevadores de personal y una mesa giratoria, sobre la que

descansara el silo mientras se ejecuta el proceso

En ambos elevadores, se tendrá un operador de pintura y su olla de pintura. El

operador estará fijo en un punto mientras el silo se mantiene girando, y de este modo

se completara la pintura de medio perímetro, para entre los dos pintores completar el

total del perímetro del silo.

Se requiere contar con la capacidad de pintar a cualquier hora y día, sin depender

de las condiciones de temperatura y humedad relativa, para esto se debe de dotar a

esta sección de la torre de un clima controlado, a 20°C durante la aplicación.

Con el fin de acelerar los tiempos de espera entre mano y mano de primario y

acabado, se debe de dotar a esta cabina de pintura de un ciclo de horneo que

permita elevar la temperatura hasta 60°C.

Para esto se calculará el sistema de inyección, extracción y filtrado con las siguientes

consideraciones:

Volumen total de la cabina de pintura:

Dimensiones.

Largo 10.8mts.

Ancho 9.6mts

Alto: 33mts.

Volumen: 3,421.44m3.

Debido a que se requiere pintar el silo por el interior, es necesario que la inyección de

aire sea por la parte superior de la cabina, y la extracción sea por la parte inferior. Este

tipo de cabina se denomina Down Draft.

Para las cabinas Down Draft, se tienen dos etapas de filtrado de aire, la primera es un

pre-filtro que retiene entre un 25 a un 30% del polvo del ambiente, y posteriormente

una etapa de filtrado que retiene entre un 90 a 95% del polvo del ambiente, la tercera

etapa es el medio de difusión del aire inyectado [13].

El filtro superior o pleno, funciona como filtro de segunda etapa y permite retener las

partículas más finas del aire inyectado, para garantizar que no exista polvo o basura

adherida a la superficie pintada, a la vez que funciona también como medio de

difusión. El filtro de primera etapa de la inyección se encuentra en la aspiración de los

ventiladores de inyección.

El filtro de extracción se encuentra en el piso de la cabina, y debajo de este, existe un

foso de conducción de aire, que va direccionado a las unidades de extracción.

68

Según el diseño VS-603 (fig.56) Cabinas Grandes de Pintura, Cap.10 Operaciones

específicas de Ventilación Industrial Manual de recomendaciones prácticas para la

prevención de riesgos profesionales, las dimensiones de ancho (W) y largo (H) la

cabina, deben de ser al menos 2mts más que el tamaño de la pieza a pintarse. Para

el caso de los silos de mayor tamaño estos serán de 5mts de diámetro, por tanto la

dimensión de W y H serán de por lo menos [11].

Este diseño específica, que el área de los filtros será del 0.75 de W*H, es decir de

0.75*(7*7)=0.75*49=36.75m2 mínimo

El caudal de aire, para cabinas muy grandes lo especifica de Q=0.375*W*H m3/s=

0.375*49=18.375m3/s=1102.5m3/min=66150m3/hr mínimo.

Ya que se cuenta con un área mayor que la mínima especificada de 7x7mts,

consideremos que el área del filtro, será el 75% del largo y el ancho disponible, por

tanto el área del filtro será de 10.7*0.75=8.025mts x 9.6*0.75=7.2mts.

El caudal para este tamaño de filtro, será entonces de Q=0.375*8.025*7.2

m3/s=21.6675m3/s=1300.05m3/min=78,003m3/hr.

Los extractores de aire para esta cabina, deben de tener una capacidad de

78,000m3/hr.

Para el caso de los inyectores de aire, se estima que se tendrá una pérdida del 10%

por la trayectoria de la tubería de conducción (recta) y por saturación de filtros, por

tanto las unidad deberán de tener una capacidad mínima de 85,800m3/hr.

Por tanto los cambios de aire por hora requeridos para esta cabina de pintura son de

Caudal/Volumen total= 78,003/3,421.44 =22.8cambios/hr.

Se plantea colocar los sistemas de inyección y extracción al exterior de la cabina, y

los ductos de conducción del aire hacia el pleno, por la parte interior de la cabina,

entre la estructuración y la cubierta de la misma, como se observa en la fig.57.

69

Fig. 56 Diseño VS-603 [11].

70

Fig. 57 Sistema de inyección, extracción y filtros cabina de pintura.

71

3.12 DISEÑO DEL EQUIPO DE EMBARQUE DE SILOS.

Una vez que el silo está terminado de pintar, es necesario voltearlo de la posición

vertical de fabricación/granallado/pintura a posición horizontal, para su carga en

plataforma y traslado al sitio del cliente.

Esta operación puede ser fácilmente realizada dentro de la cabina de pintura y la

cabina de granallado, con el uso de los dos polipastos existentes en el monorriel.

Pero si se realizara de este modo la maniobra, obligaría a no tener silo residente en la

cabina de granalla hasta que se termine de pintar el silo residente en pintura, lo que

alargaría los tiempos de proceso, ya que el uso de la cabina de pintura es la que

determinaría ahora el flujo de producto en proceso, y no se podría establecer un

proceso en serie.

Del mismo modo, el destinar el uso de ambos polipastos para la maniobra, obligara a

suspender las actividades de ensamble de rolos, así como alargaría los tiempos de

maniobra al hacer el cambio del gancho de los polipastos de silo en proceso a silo en

maniobra y regresar nuevamente a silo en proceso.

Para solucionar este problema, se realiza el diseño del siguiente dispositivo de volcado

y movimiento del silo en horizontal (fig. 58).

El dispositivo propuesto consta de un chasis trasero que es el que realizara el vuelco

del silo (fig.59) y el chasis delantero (fig.69), articulado a modo de quinta rueda, para

permitir el desplazar y maniobrar el silo, del área de la torre al área de embarque.

72

Fig. 58 Volcador de silos.

73

Fig. 59 Chasis trasero con volcador de silos.

74

Chasis trasero.

El chasis trasero constará de un chasis armado de perfil IPR, una lanza rígida, para ser

arrastrado por el montacargas, una base para el marco volcador y el marco volcador

con camas para recibir el silo. El marco volcador estará sujeto a la base del marco,

con un par de chumaceras de la capacidad adecuada para resistir el peso del silo. El

silo se sujetara al marco, apoyado en las camas, con eslingas de sujeción de carga

(fig.59)

Chasis. Se propone el siguiente diseño para el chasis, partiendo de la modificación de

dos chasis existentes en desuso, de perfil IPR de 8”x 5 ¼” de 31.3kg/m, la lanza se

fabricara de perfil PTR de 4”x4” rojo (fig.62).

Para el diseño del chasis trasero se consideró un peso de 15 toneladas sobre la zona

de apoyo de la base del marco y que el chasis está apoyado sobre la zona de la

suspensión (fig.60).

En otro escenario de trabajo, se consideró el chasis cargado con las 15 toneladas y

aplicando una fuerza de 7,000lbs o 3,178kgs sobre la oreja de la lanza de arrastre,

siendo esta la fuerza ejercida por el montacargas al realizar el movimiento del chasis

cargando el silo (fig.61).

Fig. 60 Escenario 1 de análisis para chasis.

Fig. 61 Escenario 2 de análisis para chasis.

75

Fig. 62 Chasis trasero.

76

Apoyo de volcador. Sobre el chasis propuesto, se debe de colocar un apoyo para las

chumaceras que permitirán la rotación del marco donde se apoya el silo.

Para el diseño de este apoyo de las chumaceras, se propone el siguiente diseño, fig.

64, el cual consta de una placa de 3/8” de espesor, reforzada con dos canales de 6”

y sobre esta los apoyos de las chumaceras.

Para su análisis de elemento finito, se considera la pieza fija sobre las zonas donde se

apoyara el chasis, y una carga distribuida de 15Ton sobre los apoyos de las

chumaceras (fig.63).

Fig. 63 Modelo para análisis de apoyo de volcador en chasis.

77

Fig. 64 Diseño propuesto de apoyo de volcador en chasis.

78

Marco de volcado. Para el marco de volcado del silo, se propone el siguiente diseño,

fig. 68, que consta de un marco de perfil IPR 8”x5 ¼” x26.9kg/mt, y camas de apoyo

para el silo fabricadas en canal de 4” y placa de ¼”, volcara sobre una flecha de 3

½” de diámetro a cada extremo.

Se evaluará el diseño del marco sobre tres escenarios:

1. El silo apoyado verticalmente sobre el marco, apoyado en su parte inferior y en

las flechas, con una carga de 15Ton (fig.65).

2. El silo a 45° de inclinación, el marco apoyado solo en las flechas, con una carga

de 15Ton (fig.66).

3. El silo apoyado horizontalmente en el marco, apoyado en la cama del marco

y las flechas, con una carga de 15Ton (fig.67)

Fig. 65 Escenario 1 de análisis para marco volcador. Fig. 66 Escenario 2 de análisis para marco volcador.

Fig. 67 Escenario 3 de análisis para marco volcador.

79

Fig. 68 Diseño propuesto para marco volcador.

80

Chasis delantero.

Para el chasis delantero, que servirá para cargar y mover el silo en posición horizontal

una vez que ha sido acostado con el chasis trasero y el polipasto del monorriel, se

considera que será jalado por el montacargas y estará articulado a modo de quinta

rueda, para permitir dar giros y direccionar el silo fuera del área de la torre.

Se propone el diseño mostrado en la figura 69, del conjunto del chasis trasero, el cual

constara de chasis y quinta placa de apoyo del silo.

Chasis. Para el chasis trasero, este se fabricará a partir de una sección de un chasis de

camión, disponible en planta, con una lanza de arrastre, fabricada en PTR de 4”x4”

rojo, la placa sobre la que girará la parte superior, se propone de 3/8” y se necesitará

darle mayor altura a esta placa, se proponen canales formados a partir de placa de

¼”, la pieza que funcionará a modo de perno rey es una barra de 3 ½” de diámetro.

En la figura 70 se muestra este diseño.

Se analizará esta pieza en dos escenarios. El escenario 1 contempla la carga vertical

estática sobre la placa de la quinta, de 15,000kgs y apoyada sobre los apoyos de la

suspensión (fig.71).

Para el escenario 2, se considera la misma carga, pero ahora ejerciendo una fuerza

de 7,000lbs o 3,178kgs en sentido longitudinal a la lanza de arrastre, que es la fuerza

que ejercerá el montacargas al jalar el chasis (fig.72).

81

Fig. 69 Chasis delantero con quinta para volcador de silos.

82

Fig. 70 Diseño propuesto para chasis delantero.

83

Fig. 71 Escenario 1 para análisis de chasis delantero.

Fig. 72 Escenario 2 para análisis de chasis delantero.

84

Quinta. Para la quinta de apoyo, se considera armar dos apoyos similares a los del

marco de volcado, en placa de ¼” y estructuradas con canal de 4”, apoyadas sobre

una placa de 3/8”. Se propone el diseño de la fig. 75.

Para su análisis se consideran dos escenarios, el escenario 1 es considerando la carga

de 15Ton sobre las dos camas, apoyadas sobre la placa de 3/8” (fig.73) y el escenario

2 es considerando la misma carga y una fuerza de 7000lbs, 3178kgs, actuando sobre

el alojamiento del perno (fig.74).

Fig. 73 Escenario 1 de análisis para apoyo de quinta para chasis delantero.

Fig. 74 Escenario 2 de análisis para apoyo de quinta para chasis delantero.

85

Fig. 75 Diseño propuesto apoyo de quinta para chasis delantero.

87

CAPITULO 4. RESULTADOS.

4.1 SIMULACIÓN DEL PROCESO ACTUAL DE SILO SOLDADO.

El modelo de simulación del proceso actual con los valores vistos en la sección 3.1.2

arroja los siguientes resultados.

Tabla 12 Resultados de simulación proceso actual.

Durante el periodo de simulación de 183 días, se procesan un total de 6 silos y el tiempo

de ciclo de producto, que es el tiempo desde que se inicia el primer rolo, hasta que

sale pintado y terminado, es de 24 días, 20 horas 18 minutos y 21 segundos.

La simulación, con la herramienta de BottleNeck Analizer (análisis de cuello de botella),

nos genera la siguiente tabla de porcentajes de utilización de las estaciones de

trabajo.

Tabla 13 Porcentajes de ocupación de estaciones proceso actual.

resource working setup waiting blocked disrupted stopped pause

root.Torre 21.89 0.00 4.90 0.00 0.00 0.00 73.21

root.RoladoraVertical 11.88 0.60 0.00 14.31 0.00 0.00 73.21

root.EnsambleTapa 10.60 0.01 1.41 14.76 0.00 0.00 73.21

root.Accesorios 8.52 0.00 0.00 18.27 0.00 0.00 73.21

root.EnsambleCono 4.98 0.01 4.41 17.39 0.00 0.00 73.21

root.RoladoraHorizontal 3.42 0.01 22.65 0.71 0.00 0.00 73.21

root.Seamer 0.04 0.01 26.74 0.00 0.00 0.00 73.21

root.Rolos 0.00 0.00 0.00 100.00 0.00 0.00 0.00

root.CorteSectores 0.00 0.00 0.00 100.00 0.00 0.00 0.00

root.Almacen3_16 0.00 0.00 44.02 55.98 0.00 0.00 0.00

root.Embarque 0.00 0.00 100.00 0.00 0.00 0.00 0.00

root.Almacen1_4 0.00 0.00 100.00 0.00 0.00 0.00 0.00

root.Almacen1_2 0.00 0.00 100.00 0.00 0.00 0.00 0.00

root.HabilitadoAccesorios 0.00 0.00 0.00 100.00 0.00 0.00 0.00

El porcentaje de pausa corresponde al tiempo no hábil, según el turno determinado.

Eliminando el tiempo de pausa, y dejando los porcentajes en función del tiempo hábil,

la tabla queda del siguiente modo:

88

Tabla 14 Porcentajes de ocupación de proceso actual sobre tiempo disponible.

resource working setup waiting blocked

root.Torre 81.7095931 0 18.2904069 0

root.RoladoraVertical 44.3449048 2.23964166 0 53.4154535

root.EnsambleTapa 39.5670026 0.03732736 5.26315789 55.0951848

root.Accesorios 31.8029115 0 0 68.1970885

root.EnsambleCono 18.5890258 0.03732736 16.4613662 64.9122807

root.RoladoraHorizontal 12.7659574 0.03732736 84.5464726 2.65024263

root.Seamer 0.14930944 0.03732736 99.8133632 0

Fig. 76 Gráfica de ocupación de estaciones proceso actual.

Podemos observar que el cuello de botella en este proceso, es la estación de torre,

que se mantiene operando un 81.70% de su tiempo hábil, y en espera solo un 18.29%.

Pero este proceso mantiene bloqueado al ensamble de conos un 64.91% de su tiempo

hábil y al ensamble de tapa un 55.09% del tiempo útil.

A este ritmo solamente se entregarían 6 silos durante el periodo establecido.

4.2 SIMULACIÓN DEL PROCESO PROPUESTO

Partiendo de la definición de las estaciones en 3.2, y de la reagrupación de los tiempos

de ruta en estas estaciones, se procede a modelar y correr la simulación del proceso

propuesto, tomando en cuenta algunas consideraciones.

0% 20% 40% 60% 80% 100%

root.Torre

root.RoladoraVertical

root.EnsambleTapa

root.Accesorios

root.EnsambleCono

root.RoladoraHorizontal

root.Seamer

Ocupación de estaciones proceso actual.

working setup waiting blocked

89

Para agilizar el proceso y aprovechando la disponibilidad de mano de obra en planta

Pachuca, todos los accesorios menores, serán fabricados ahí, exceptuando la

fabricación de las silletas de apoyo, las cuales serán fabricadas en Planta Sahagún,

con un tiempo de proceso de 24hrs, destinando una persona para esta activad.

Los tiempos actualizados queda de la siguiente manera.

Tabla 15 Tiempos de proceso propuesto.



Silletas 24 1 24.0


Seamer 23.6 2 11.8







Torre 40 2 20.0

Montaje cono 46 2 23.0

Granalla 54 3 18.0

Pintura 54 3 18.0

Totales 467.88 27 241.11

90

Fig. 77 Modelo de simulación de proceso propuesto de Silo Soldado.

91

Una vez ejecutada la corrida de simulación del modelo se obtienen los siguientes

datos, para el mismo periodo de tiempo de 183 días, utilizado en la simulación del

proceso actual.

Tabla 16 Resultados de simulación proceso propuesto.

Con el rediseño de las estaciones de trabajo y la reagrupación de los tiempos de ruta,

se logra una disminución en el tiempo total de fabricación de 24 días, 20 horas y 18:21

minutos a 5 días, 17 horas y 30:46 minutos, aumentando la fabricación en el mismo

periodo de 183 días de 6 a 44 silos.

Utilizando la misma herramienta de BottleNeck Analizer, la tabla de ocupación de las

estaciones queda del siguiente modo.

Tabla 17 Porcentajes de ocupación de estaciones proceso propuesto.

resource working setup waiting blocked

root.ArmadoRolos 87.9559 12.0441 0.0000 0.0000

root.Torre 78.0322 0.0000 21.9678 0.0000

root.EstacionCono1 77.3537 0.0000 5.5810 17.0653

root.RoladoraHorizontal 76.3698 0.0212 23.2019 0.4071

root.EstacionTapa2 70.7718 0.0000 0.8694 28.3588


root.Granallado 69.0090 0.0000 30.9910 0.0000

root.Pintura 68.0761 0.0000 31.9239 0.0000

root.Seamer 49.3808 0.0212 46.1917 4.4063




root.Silletas 2.0356 0.0000 0.0000 97.9644

root.TorreCono 1.4956 0.0000 98.5044 0.0000

92

Fig. 78 Gráfica de ocupación de estaciones proceso propuesto.

Se puede observar que los tiempos de estaciones bloqueadas han disminuido por

debajo del 40%, excepto en la estación de tapa1 y en la estación de fabricación de

silletas. También los tiempos de espera han disminuido por debajo del 32%, excepto

para la estación de torre de cono, estación de cono 2 y Seamer. Con esto se soluciona

el cuello de botella del proceso actual.

4.3 ANÁLISIS DE LA REDUCCIÓN DE TIEMPO TOTAL DE CICLO.

E tiempo total de ciclo de fabricación del silo soldado, representa una reducción del

76.94% del tiempo inicial. Y una reducción al tiempo de ruta del 50.94%

Tabla 18 Reducción de tiempos proceso actual contra proceso propuesto.

Actual Propuesto Reducción

Tiempo de ciclo 596.305833 137.512879 76.94%

Tiempo de ruta 953.71 467.88 50.94%

Tiempo de Proceso 367.105 241.11 34.32%

Personal 19 27 42.11% aumento

0% 20% 40% 60% 80% 100%

root.ArmadoRolos

root.EstacionCono1

root.EstacionTapa2

root.Granallado

root.Seamer

root.EstacionTapa1

root.Silletas

Ocupación de estaciones proceso propuesto.


93

Fig. 79 Reducción de tiempos proceso actual vs propuesto.

De las reducción de tiempos importantes son el tiempo de ciclo, que se traduce en

que es posible entregar silos más rápido al cliente, asegurando así que no se pierdan

pedidos; y el tiempo de ruta, que se traduce en una disminución del costo del

producto, que bien pueda reflejarse en una disminución de precio al cliente, o en un

aumento de la utilidad del producto.

Si bien se tiene un incremento del 42.11% en el personal necesario para la fabricación,

los tiempos totales de proceso y de ciclo, se reducen por un mejor aprovechamiento

de esta mano de obra, y la disminución de los tiempos de espera. La disminución de

estos tiempos se traduce en un mejor aprovechamiento de la mano de obra asignada

a esas estaciones.

Es decir, se tiene más personal, pero es más productivo que con el proceso actual.

En promedio las estaciones actuales están trabajando un 55.69% del tiempo, un 24.02%

en espera y un 19.41% bloqueadas, contra un 32.70% de trabajo, 32.05% de espera y

un 34.89% bloqueado del proceso actual.

0

200

400

600

800

1000

Tiempo deciclo

Tiempo deruta

Tiempo deProceso

Personal

Proceso actual vs. propuesto.

Actual Propuesto

94

Fig. 80 Gráfica de ocupación de proceso actual.

Fig. 81 Gráfica de ocupación de proceso propuesto.

En conclusion, la implementación del proceso propuesto, permitirá un mejor tiempo

de respuesta al cliente, con un menor costo por mano de obra.

Es necesario aumentar la plantilla de trabajores en un 42%, pero la utilización de esta

mano de obra es mejor que en proceso actual, siendo sujeta, en un futuro, a revisiones

que permitan eficientar su uso aun mas.

32.70410066

0.34127872932.05353811

34.89575002

Proceso actual


55.69347143

0.86635

24.02662857

19.41355

Proceso Propuesto


95

4.4 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA DEL NUEVO PROCESO.

Tomando como base la información recopilada en 3.3, se propone, una distribución

por producto, en dos secciones regulares.

La primera zona es la de fabricación de las piezas y subensambles necesarios para

ensamblar el silo, denominaremos a esta “área de subensambles”, su distribución será

regular un área de 10mtsx80mts, con movimientos en área abierta, en la que podrán

existir movimientos hacia enfrente y retrocesos.

La segunda zona es la de ensamble, granallado y pintura del silo, denominaremos a

esta “torre de ensamble”, su distribución será regular en un área de 8.2mts x 32mts, con

movimiento en una sola línea., sin saltos entre estaciones ni retrocesos.

A continuación se muestra la distribución de planta propuesta para el proceso.

Fig. 82 Modelado de la distribución en planta y modificación a naves existentes en las instalaciones de SYCSA Cd. Sahagún.

96

Fig. 83 Distribución de planta Propuesta para nueva nave.

97

4.5 RESUTADOS DEL CALCULO DE EQUIPOS DE IZAJE Y TRASLADO DE MATERIALES

AL ÁREA DE TORRE.

Se presentan los resultados del análisis de elemento finito de los dispositivos de

fabricación interna mencionados en 3.6.

Grúas Bandera.

Del análisis de elemento finito, con las condiciones mencionadas anteriormente, se

obtiene que el esfuerzo máximo es de 31,839.1PSI (fig.84), mientras que el límite de

fluencia del material es de 36,200PSI. El factor de seguridad de la grúa es de 1.2.

Por tanto se valida que la grúa es adecuada para ser utilizada para retirar los rolos

terminados de la roladora vertical.

Fig. 84 Gráfica de esfuerzo de Von Misses para Grúa Bandera con una carga de 3Ton.

Cruceta de izaje de Rolos.

El resultado del análisis de esfuerzo de la cruceta de carga de rolos, arroja un esfuerzo

máximo de 18,397 PSI (fig.85), lo que representa un factor de seguridad de 1.6.

La deformación máxima es de 6.4mm, siendo esta elástica.

Por tanto se acepta el diseño propuesto para la cruceta de izaje.

Para el caso de los sargentos, se obtiene un esfuerzo máximo de 27,255.5 PSI (fig.86), lo

que significa un factor de seguridad de 1.3 y un desplazamiento máximo de 2.1mm.

Se acepta el diseño propuesto del conjunto de la cruceta de izaje de rolos.

98

Fig. 85 Gráfica de esfuerzo de Von Misses para Cruceta de izaje de rolos con una carga de 2.5Ton.

Fig. 86 .Gráfica de esfuerzo de Von Misses para sargento de izaje de rolos con una carga de 625kgs.

Carritos de movimiento de rolos.

Se obtiene un esfuerzo máximo de 3,310 PSI (fig.87), una deformación de 0.0024mm y

un factor de seguridad de 11.

Las ruedas deberán de ser de una capacidad mínima de 162.5 kgs cada una. Las

rodajas comerciales de 6” de diametro tienen una capacidad de 350 kgs, por tanto

son aptas para el diseño de los carritos.

99

Fig. 87 Gráfica de esfuerzo de Von Misses para carrito de movimiento de rolos con una carga de 650kgs.

4.6 CONCENTRADO DE EDIFICIOS Y MAQUINARIA A ADQUIRIRSE.

Con base en lo determinado en el capitulo 3, se obtiene el siguiente listado de

edificios y equipos a adquirirse para la implementacion del proceso.

Edificios.

- Modificación a nave existente, sección de 10mts x 75mts, modificación de

altura a 12 mts libres de izaje, la nueva nave deberá contar con trabes carril

para instalación de grúas viajeras de 15Ton y 3Ton de 12mts de izaje.

- Torre de ensamble, de 8.2mts x 32 mts, con altura libre de izaje de 30 mts y con

viga monorriel para instalación de hasta 3 polipastos de 30Ton de capacidad y

30 mts de izaje, descrita en 3.7.

Equipo.

- Roladora Horizontal, con estación de corte y soldadura por plasma PAW

descrita en 3.4.

- Máquina de ensamble de rolos con soldadura MIG, descrita en 3.5.

- Grúa viajera de 15Ton descrita en 3.6.

- Grúa viajera de 3 Ton descrita en 3.6.

- Grúa bandera de 5Ton descrita en 3.8.

- Polipasto de 30Ton descrito en 3.8.

- Puertas de separacioón descritas en 3.9.

- Equipo para filtrado de polvos en granalla descrito en 3.10.

- Equipo para inyección, extracción y filtrado en pintura, descrito en 3.11.

100

4.7 RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE PARTES DEL EQUIPO DE EMBARQUE DE SILOS.

Chasis trasero.

Chasis. En la fig. 88 se muestra la gráfica de esfuerzo de Von Mises para la condición

de trabajo1, donde se observa que el máximo esfuerzo es de 4,220PSI y el factor de

seguridad es de 8.6.

La fig. 89, muestra la gráfica de Von Mises para la condición de trabajo 2, siendo el

máximo esfuerzo de 22,780PSI, y un factor de seguridad de 1.5

Por tanto se acepta este diseño.

Fig. 88 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para chasis trasero en carga vertical.

101

Fig. 89 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para chasis en carga vertical y jalón horizontal.

Apoyo de volcador. Tras analizar la pieza, obtenemos la siguiente gráfica de Von

Mises, fig. 90, donde se observa que el esfuerzo máximo es de 9,675psi, con un factor

de seguridad de 2.7. Por tanto se acepta el diseño.

Fig. 90 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para carga vertical sobre apoyo de volcador.

102

Marco de volcado. En la figura 91 se muestra la gráfica de esfuerzos de Von Mises de

carga vertical sobre el marco, escenario 1, donde se observa que el esfuerzo máximo

es de 1,726psi lo que da un factor de seguridad de 20.

Fig. 91 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para carga vertical el volcador.

Resultados escenario 2. En la figura 92 se muestra la gráfica de esfuerzos de Von Mises

de carga a 45° de inclinación sobre el marco, donde se observa que el esfuerzo

máximo es de 28,750PSI lo que da un factor de seguridad de 1.3.

Fig. 92 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para carga a 45° de inclinación sobre el volcador.

Resultados escenario 3. En la figura 93 se muestra la gráfica de esfuerzos de Von Mises

de horizontal sobre el marco, donde se observa que el esfuerzo máximo es de 2,664PSI

lo que da un factor de seguridad de 14.

103

Fig. 93 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para carga horizontal sobre el volcador.

Después de verificar los tres escenarios de trabajo del marco, se acepta el diseño

propuesto.

Con esta pieza se completa el total del chasis trasero con volcador, por lo cual se

acepta el diseño mostrado en la figura 59.

Chasis trasero.

Chasis. En la figura 94 se muestra la gráfica de esfuerzos de Von Mises del escenario 1,

obteniendo que el esfuerzo máximo es de 17,170PSI lo que da un factor de seguridad

de 2.1

Fig. 94 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para chasis delantero bajo carga vertical.

Resultados del escenario 2. En la figura 95 se muestra la gráfica de esfuerzos de Von

Mises, obteniendo que el esfuerzo máximo es de 25,100PSI lo que da un factor de

seguridad de 1.1

104

Fig. 95 Gráfica de esfuerzo de Von Mises para chasis delantero, bajo carga vertical y jalón.

Por tanto se acepta el diseño del chasis delantero.

Quinta. Los resultados del escenario 1 se muestran en la figura 96, donde vemos que

el esfuerzo máximo es de 8,8852PSI con un factor de seguridad de 3.9

Fig. 96 Gráfica de esfuerzo de Von Mises apoyo de quinta en carga vertical.

Los resultados del escenario 2 se muestran en la fig. 97 donde se muestra que el

esfuerzo máximo es de 12,820PSI con un factor de seguridad de 2.4

Con estos resultados se acepta el diseño propuesto de esta pieza.

Estas piezas completan el chasis delantero (fig.69), por lo que se acepta el diseño

propuesto de este.

Una vez revisados y avalados los diseños de las distintas piezas, se acepta el diseño de

la fig. 56 para el dispositivo de volcado y traslado de silos, lo que permitirá no depender

de la ocupación de la cabina de granallado y la disponibilidad del segundo polipasto

para realizar la maniobra de embarque del silo.

105

Fig. 97 Gráfica de esfuerzo de Von Mises apoyo de quinta en carga vertical y jalón.

107

CONCLUSIONES.

Objetivo General

Diseñar la infraestructura necesaria para la implementación y optimización del

proceso de manufactura de los silos soldados en posición vertical, en Planta Ciudad

Sahagún.

Una vez concluido el estudio, se llegó a un diseño final tanto del proceso propuesto,

distribución de planta, infraestructura, equipos y dispositivos necesarios para asegurar

el cumplimiento de los tiempos de proceso propuestos, que nos llevan a la reducción

del tiempo de ciclo de un 76.94%, con lo que se está validando la hipótesis planteada

inicialmente.

Con este diseño propuesto es posible avanzar al siguiente paso dentro de la empresa,

que es el desarrollo del proyecto ejecutivo para su implementación.

Objetivos específicos

- Definición de las etapas del proceso que optimicen los tiempos de

manufactura.

Una vez que se identificaron las estaciones que hoy son un cuello de botella, y se

replantearon en el proceso propuesto, se logró reducir el tiempo de proceso en un

34.32% y el tiempo de ciclo en un 76.94%, con este resultado se cubre lo planteado en

la Hipótesis y por tanto se considera una solución viable para su implementación.

- Distribución de planta del nuevo proceso, que se adapte a las condiciones de

las naves de Ciudad Sahagún.

Se definió la distribución de planta más adecuada para la implementación del

proceso, dimensionando la nave a modificarse y los equipos necesarios para el

movimiento de materiales, con esta información ya es posible cotizar las

modificaciones, equipos y fabricación de dispositivos.

- Selección de la maquinaria adecuada para la fabricación de los silos soldados.

Se definieron los modelos de las maquinas comerciales para poder efectuar las

operaciones en los tiempos requeridos por el proceso, y además se definieron los

procesos de soldadura a implementarse en estas máquinas, tomando en cuenta la

viabilidad del proceso por posición, velocidad y calidad de la aplicación.

108

- Diseño del sistema de torres de ensamble, granallado y pintura. Con capacidad

de fabricación de silos de hasta 22mts de altura y 5mts de diámetro.

Con el presente estudio se dimensionó adecuadamente el edificio de torres, así como

se identificaron las necesidades de puertas, sistemas de ventilación y extracción, que

aseguren la correcta ejecución de los procesos y garanticen el cumplimiento de los

tiempos proyectados. Con estos dimensionamientos, es posible ya cotizar con

proveedores la construcción y suministro de equipos.

109

RECOMENDACIONES.

Una vez que sea concluida la implementación del nuevo proceso, será necesario

realizar un estudio de tiempos y movimientos detallado para alimentar el modelo de

simulación con datos reales y en caso de que físicamente se detecte alguna

desviación a lo proyectado se busquen los medios de solucionarlo.

En cuanto al proceso de soldadura PAW a implementarse en la estación de

rolado/corte/soldadura de rolos, al ser un proceso nuevo para la compañía, y ser la

posición de soldadura 3G descendente complicada por el efecto de la gravedad

sobre el charco de metal fundido, se deberán de conducir un diseño de experimentos

que nos permita validar los distintos factores que intervienen en el proceso como son

tamaño y tipo de boquilla, parámetros de amperaje y voltaje, mezcla de gas de

protección, flujo de gas de ionización y ángulo de llegada del alambre de aporte que

garanticen la conformidad de la aplicación de soldadura.

Para la futura implementación de las demás líneas de fabricación de SYCSA, como

son silo atornillado, motosopladores y el área de habilitado, se sugiere aplicar la misma

metodología de simular los procesos actuales para detectar los puntos débiles de los

mismos, proponer la mejor alternativa de proceso y distribución de planta, y

posteriormente validarlo mediante simulación antes de su implementación física.

111

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Capítulo 13: Soldeo MIG/MAG

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tesis - repositorio ciateq: página de inicio...tesis maestro en manufactura avanzada presenta ing....

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