Capitulo IV. Desarrollo y resultados del plan de trabajo
Recopilacin de datos sin procesarLa necesidad principal al
llegar a la empresa fue la de redisear la maquina lijadora
existente en la empresa, partiendo de esa necesidad y con
posteriores entrevistas no estructuradas con mecnicos, supervisores
de mantenimiento, supervisores de produccin, y el jefe de
operaciones de la empresa, se observaron las siguientes
necesidades: Incorporacin del sistema de guardas de seguridad.
Incorporacin del sistema de accionamiento neumtico para el
levantamiento del cabezal. Utilizacin de componentes comerciales y
que posiblemente se encuentren en el stock del almacn de la
empresa. Incorporacin del sistema de succin del aserrn. Todo el
aprovechamiento posible de la tecnologa, herramientas, y personal
de la Empresa, tratando de minimizar la necesidad de contrataciones
de servicios externos.Interpretacin de los datos sin procesar en
trminos de las necesidades de la empresaLuego de haberse recopilado
toda la informacin proporcionada, se extrajeron las principales
caractersticas que se deben tener en cuenta para el rediseo de la
maquina lijadora del lpiz mongol, las cuales se interpretaron como
necesidades de la empresa y se agruparon en la tabla 1 que se
presenta a continuacin:
Tabla 1. Enunciados de la Empresa y Necesidades
Interpretadas
Enunciado de la empresaNecesidad interpretada
Incorporacin del sistema de guardas de seguridadEl proyecto de
conversin de la maquina lijadora posee guardas de seguridad
Incorporacin del sistema de accionamiento neumtico para el
levantamiento del cabezalEl proyecto de conversin de la maquina
lijadora posee el sistema de accionamiento neumtico
Utilizacin de componentes comerciales y que posiblemente se
encuentren en el stock del almacn de la empresaLa mquina lijadora
utiliza piezas de tipo comercial
Incorporacin del sistema de succin del aserrnEl proyecto de
conversin de la maquina lijadora posee el sistema de succin del
aserrn
Todo el aprovechamiento posible de la tecnologa, herramientas, y
personal de la Empresa, tratando de minimizar la necesidad de
contrataciones de servicios externosEl proyecto de conversin de la
maquina lijadora utiliza herramientas y tecnologa interna de la
empresa
Fuente. Elaboracin propiaImportancia relativa de las
necesidadesDe acuerdo a la interpretacin obtenida con las
entrevistas realizadas, se le pidi a las personas entrevistadas
anteriormente que calificaran la importancia de dichas necesidades
interpretadas en una escala del 1 al 5, siendo 5 la ms importante y
1 la menos importante. En el anexo C1, se presenta el formato de la
encuesta bajo la cual se determin la importancia relativa de las
necesidades.Los resultados de las encuestas se recopilaron en la
tabla 2, mostrada a continuacin:Tabla 2. Importancia Relativa de
las Necesidades
NO.Necesidades InterpretadasImp.
1El proyecto de conversin de la maquina lijadora posee guardas
de seguridad5
2El proyecto de conversin de la maquina lijadora posee el
sistema de accionamiento neumtico5
3El proyecto de conversin de la mquina lijadora utiliza piezas
de tipo comercial3
4El proyecto de conversin de la maquina lijadora posee el
sistema de succin del aserrn4
5El proyecto de conversin de la maquina lijadora utiliza
herramientas y tecnologa interna de la empresa3
Fuente. Elaboracin propiaEspecificaciones del proyecto de
conversin de la maquina lijadora del lpiz mongolDe la tabla 2 se
toman los datos para la construccin de la lista de medidas que
reflejan de la manera ms directa posible el grado al que el
proyecto de conversin de la maquina lijadora satisface las
necesidades de la empresa Sanford Brands Venezuela L.L.C, A
continuacin en la Tabla 3 se muestra la lista de medidas.
Tabla 3. Lista de MedidasNO.No. de
NecesidadMedidaImp.Unidades
12,4Facilidad para labores de mantenimiento5Meses
21,2,4Tiempo de construccin5Meses
31,2,5Utilizacin de piezas del almacn3Lista
42,3,5Utilizacin de piezas comerciales4Lista
51,3,5Uso de recursos de la empresa4Lista
61,3,5Herramientas requeridas para fabricacin y
mantenimiento4Lista
Fuente. Elaboracin propiaGeneracin de conceptos o alternativas
de DiseoAlternativa 1 para el rediseo de la maquina lijadora del
lpiz MongolConsta de un sistema de accionamiento neumtico, un
sistema de succin del aserrn y el sistema de guardas de seguridad,
el sistema de succin de aserrn est formado por una variedad de
accesorios como codos de 90, venturi de 4 vas y tubos de seccin
circular , los cuales forman parte de su ensamble. El sistema de
guardas de seguridad est formado por una estructura de tubo
rectangular y tapas de acrlico en todos sus lados (frontales,
superiores y laterales). El sistema de accionamiento neumtico se
encuentra en el interior de la mesa de soporte de la maquina
lijadora y es el encargado del levantamiento de los cabezales.A
continuacin en la figura 22 se muestra una vista frontal de esta
alternativa de rediseo.
Tubera de succin
Cilindro neumtico
Figura 22. vista frontal de la alternativa 1 para el rediseo de
la maquina lijadora del lpiz MongolFuente. Elaboracin propiaA
continuacin se mencionan algunas ventajas y desventajas a seguir en
este rediseo.Ventajas Solo se requiere de un cilindro neumtico por
cada cabezal. El cilindro neumtico no requiere de otros elementos
de mquina para el levantamiento del cabezal.Desventajas El cilindro
neumtico est expuesto a un posible contacto con la bandas de
transmisin de los motores de la mquina. Se dificulta para labores
de mantenimiento.
Alternativa 2 para el rediseo de la maquina lijadora del lpiz
MongolEste rediseo consta de un sistema de succin del aserrn,
sistema de guardas de seguridad y el sistema de accionamiento
neumtico, el sistema de succin del aserrn est conformado por un
conjunto de accesorios (venturi, tubera de seccin transversal
circular, codos de 90, etc.), por otro lado el sistema de guardas
de seguridad est compuesto por una estructura de tubo rectangular
de hierro, tapas de acrlico en sus lados frontales y un sistema de
puertas corredizas en sus lados laterales. Es importante resaltar
que el sistema de accionamiento neumtico es la fuente de energa del
mecanismo, el cual es el encargado del levantamiento de los
cabezales.A continuacin en la figura 23 se muestra una vista
frontal de esta alternativa de rediseo.
Tubera de Succin
Cilindro Neumtico
Mecanismo
Figura 23. Vista frontal de la alternativa 2 para el rediseo de
la maquina lijadora del lpiz MongolFuente. Elaboracin propiaA
continuacin se mencionan algunas ventajas y desventajas a seguir en
esta alternativa.Ventajas El mecanismo proporciona la altura
estimada del levantamiento del cabezal. Es sistema de accionamiento
neumtico se presta para labores de mantenimiento, ya que su
ubicacin no presenta ningna incomodidad ni contacto con otros
elementos de la mquina. Las puertas corredizas del sistema de
guardas de seguridad garantizan una mayor comodidad para las
labores de mantenimiento en el sistema de traslado del lpiz
Mongol.Desventajas Las puertas corredizas estn sometidas a
vibraciones.Alternativa 3 para el rediseo de la maquina lijadora
del lpiz MongolEst conformado por el sistema de accionamiento
neumtico, sistema de guardas de seguridad, y sistema de succin de
aserrn. El sistema de guardas de seguridad est compuesto por unas
placas de acrlico en sus lados frontales y laterales, as como
tambin de una estructura de tubo rectangular. Es importante
resaltar que los cilindros neumticos estn incorporados en la parte
superior de cada cabezal, es decir dentro del sistema de guardas de
seguridad fijados por medio de una estructura de tubo rectangular.A
continuacin en la figura 24 se muestra una vista isomtrica de esta
alternativa de rediseo.
Tubera de Succin
Cilindros Neumticos
Figura 24. Vista frontal de la alternativa 3 para el rediseo de
la maquina lijadora del lpiz MongolFuente. Elaboracin propiaA
continuacin se nombran algunas ventajas y desventajas a seguir en
esta alternativa.Ventajas El cilindro neumtico no depende de
elementos de mquina para el levantamiento del cabezal.Desventajas
Requiere de dos cilindros neumticos por cada cabezal. Incrementacin
de costos como consecuencia de la cantidad de cilindros
neumticos.
Seleccin de la alternativa de Diseo Para seleccionar la
alternativa que ms se adecue a los requerimientos planteados por
Sanford Brands Venezuela L.L.C, se procedi a realizar una matriz de
seleccin (Tabla 4) bajo el mtodo de puntuacin de concepto descrito
por Ulrich y Eppinger (2004) con base en la importancia de las
necesidades presentadas en la tabla 3.Tabla 4. Matriz de Seleccin
de Alternativas
Alternativa1 Alternativa 2Alternativa 3
Criterios de seleccinImp.Peso(%)Califi-cacinPuntuacin
ponderadaCalifi-cacinPuntuacin ponderadaCalifi-cacinPuntuacin
ponderada
Facilidad para labores de mantenimiento52020.45120.4
Tiempo de construccin52040.840.840.8
Utilizacin de piezas del almacn31540.650.7530.6
Utilizacin de piezas comerciales41540.650.7540.6
Uso de recursos de la empresa41030.340.430.3
Herramientas requeridas para fabricacin y
mantenimiento42030.640.820.4
Puntuacin total3.34.53.1
rango213
Continua?NoDesarrollarNo
38Fuente. Elaboracin propiaParmetros principales del rediseo de
la maquina lijadora del lpiz mongolUna vez definido la configuracin
del rediseo de la maquina lijadora, se procedi con la medicin de
todas las dimensiones de la maquina lijadora, as como el
levantamiento de los planos necesarios (2D) y modelados en 3D de
toda su estructura para una mayor precisin y clara observacin de
todo el espacio fsico con que se contaba para la ubicacin de los
distintos complementos que seran posteriormente adicionados a la
maquina lijadora, ya que esta mquina no contaba con ningn tipo de
planimetra. Tambin se procedi al rediseo de las tolvas (entrada y
salida) ya que las mismas no contaban con las dimensiones adecuadas
para la incorporacin a la lnea productiva.Sistema de accionamiento
neumtico Este sistema es el que inicia el movimiento del mecanismo.
Y est conformado por los siguientes componentes:1. Cilindro
neumtico.2. Cabeza de rotula.3. Filtro de aire comprimido.4.
Regulador de aire comprimido.5. Lubricador de aire comprimido.6.
Vlvulas de vas.Mecanismo de levantamiento del cabezalEs el
encargado de levantar el cabezal para labores de mantenimiento, y
est conformado por 3 eslabones. El mecanismo describe un movimiento
como el de un balancn, es decir un arco. Los eslabones que
conforman el mecanismo son los siguientes:Eslabn de levantamiento.
Es el encargado de vencer el peso del cabezal, su longitud se
adapta a la disponibilidad del espacio en el interior de la mesa de
soporte y al ngulo de barrido del cabezal. Sus caractersticas se
pueden visualizar de mejor manera en el manual de construccin
(anexo A), y sus dimensiones en el anexo B, respectivamente.Base
pivote. Este eslabn tiene como funcin ser el pivote del mecanismo,
sus dimensiones y ubicacin estn adaptadas al espacio disponible de
la mesa y depende de la distancia donde esta aplicadas la fuerza de
levantamiento del cabezal. Sus caractersticas se pueden visualizar
de mejor manera en el manual de construccin (anexo A), y sus
dimensiones en el anexo B, respectivamente.Balancn del mecanismo.
Este eslabn es el esqueleto del mecanismo, cabe resaltar que en uno
de sus extremos esta acoplado a la cabeza de rotula del cilindro
neumtico y en su otro extremo esta acoplado al eslabn de
levantamiento por medio de una junta. Su longitud est adaptada al
espacio disponible en el interior de la mesa, as como tambin de la
ubicacin del pivote del mecanismo sus caractersticas se pueden
visualizar de mejor manera en el manual de construccin (anexo A), y
sus dimensiones en el anexo B, respectivamente.A continuacin en la
figura 25 se muestra una vista isomtrica de la maquina lijadora en
la cual se puede observar el sistema de accionamiento neumtico y
mecanismo de levantamiento del cabezal.
Figura. 25. Vista isomtrica del sistema de accionamiento
neumtico y mecanismo de levantamiento del cabezal de la maquina
lijadoraFuente. Elaboracin propia
Seleccin del cilindro neumticoPara seleccionar el tipo de
cilindro neumtico a emplear, es necesario definir algunos parmetros
los cuales son: Dimetro del pistn Carrera del pistn Calculo del
dimetro del pistnA continuacin en la figura 26 se muestran las
fuerzas que actan sobre el cabezal, es importante resaltar que el
peso del cabezal (P) se logr obtener mediante un instrumento de
medicin (balanza) de la empresa Sanford Brands Venezuela L.L.C. y
dio como como valor (52 kg).El peso del cabezal est concentrado en
el centro de gravedad del mismo. Y
X
P= 52 Kg
Pivote
0.2247 m0.1918 mC
F
Figura 26. Diagrama de cuerpo libre del cabezal de la maquina
lijadoraFuente. Elaboracion propia
Planteando la segunda ley de newton tenemos:
P*g*0.2247 - F*(0.1918 + 0.2247) = 0Donde:- P: Peso del cabezal-
F: fuerza necesaria para levantar el cabezal- g: gravedad ( 9.8
)Entonces :52*9.8* - F* (0.1918 + 0.2247) = 0F = 275 NA
continuacion en la figura 27 se muestra un diagrama de cuerpo libre
de sistema de accionamiento neumatico y el mecanismo.
F
F1
Figura 27. Diagrama de cuerpo del mecanismo de levantamiento del
cabezal Fuente. Elaboracin propiaReplanteando la segunda ley de
newton tenemos:
F1-F = 0Dnde:F1: Fuerza a vencer por del cilindro neumtico.
Entonces:F1 = F = 275 N.Una vez obtenida la fuerza a vencer por el
cilindro neumtico, se procede a calcular el dimetro del pistn, segn
Singer y Pytel (1994) las ecuaciones a emplear son: Ec.1 Ec.2 Ec.3
Dnde: P: Presin de la lnea en Psi. F1: Fuerza a vencer por el
cilindro neumtico. A: rea del pistn. R: radio del pistn. D: dimetro
del pistn.La presin de la lnea con que se trabaja en estos
cilindros neumticos es de 52 Psi en promedio.
Por cuestiones de seleccin en el catalogo Festo (anexo C2), el
dimetro del pistn es:.A continuacin en la figura 28 se muestra una
vista frontal de la maquina lijadora, donde se puede observar
detalladamente la carrera del pistn y el levantamiento del
cabezal.Dnde:L: carrera del piston;
Cabezal
Cilindro neumtico
Figura 28. Vista frontal del sistema de accionamiento neumtico y
mecanismo de levantamiento del cabezal para visualizar la carrera
del cilindro neumtico y el desplazamiento del cabezalFuente.
Elaboracin propiaPor lo tanto con un dimetro del pistn de (32mm) y
una carrera de (160 mm) se seleccion el cilindro neumtico de doble
efecto mediante el catalogo Festo (anexo C2), cuya especificacin
tcnica es:DNC-32-160-PPV-AEn la figura 29 se puede observar una
vista frontal de la maquina lijadora en la cual se puede observar
detalladamente el sistema de accionamiento neumtico y mecanismo de
levantamiento del cabezal.
Eslabn de Levantamiento
Cilindro Neumtico
Balancn
Base Pivote
Figura 29. Vista frontal del sistema de accionamiento neumtico y
mecanismo de levantamiento del cabezal del rediseo de la maquina
lijadora Fuente. Elaboracin propia
Sistema de guardas de seguridadEste sistema es el encargado de
proteger al operario del punto de atrapamiento en los diferentes
elementos de transmisin de la maquina lijadora. Otra funcin a
resaltar es la de no permitir fugas de aserrn ya que esto no est
dentro del reglamento de la empresa.La altura de la estructura de
dicho sistema se adapta al angulo de levantamiento del cabezal y a
la comodidad del operario en las labores de mantenimiento, sus
caractersticas se pueden visualizar de mejor manera en el manual de
construccin (anexo A), y sus dimensiones en el anexo B,
respectivamente.En la figura 30 se puede observar una vista
isomtrica de la maquina lijadora con su respectivo sistema de
guardas de seguridad.
Figura 30. Vista isomtrica del sistema de guardas de seguridad
de la maquina lijadoraFuente. Elaboracin propia
Sistema de succin del aserrnEste sistema es el encargado de
extraer todas las partculas de aserrn generadas en el sistema de
lijado de la maquina lijadora. Las caractersticas principales de la
partcula de aserrn se mencionan a continuacin: Su tamao est
comprendido entre 0.25mm y 1 mm Su densidad es de 1,04 g/CC.Tambin
es el responsable de que el lpiz Mongol salga de la maquina
lijadora sin partculas de aserrn en la superficie, y por ende entre
al siguiente proceso (pintado) en ptimas condiciones.Su dimensiones
estn configuradas al espacio disponible en la lnea de produccin en
el rea de madera de la empresa Sanford Brands Venezuela L.L.C.; ya
que mediante un Venturi se har el ensamblaje a dicha tubera y las
de extraccin de la maquina lijadora. Sus caractersticas se pueden
visualizar de mejor manera en el manual de construccin (anexo
A).Calculo de la cada de presinDeterminando el volumen total del
sistema de guardas de seguridad:
Dnde:V: Volumen totalX: distancia horizontal de las guardas de
seguridadY: distancia vertical de las guardas de seguridadW:
Profundidad de las guardas de seguridad
Asumiendo una presin mnima de vaco con la que se puede extraer
el aserrn en el volumen total de las guardas de seguridad
tenemos:
Calculando el volumen para valores menores a los del volumen
total calculado anteriormente.
Calculando la cada de presin tenemos.
En la figura 31 se puede observar una vista isomtrica de la
maquina lijadora con su respectivo sistema de succin del
aserrn.
Figura 31. Vista isomtrica del sistema de succin de aserrn de la
maquina lijadora en la empresa Sanford Brands Venezuela
L.L.C.Fuente. Elaboracion propia
