Proyecto final Marcelo Martínez A. Metrología Instituto IACC 10 de abril de 2017
Proceso de fabricación de botellas de vidrio
El vidrio es fabricado con ingredientes naturales y son abundantes, su fabricación es de menor costo que la fabricación de plástico y metales, también se puede reciclar en varias ocasiones o de forma infinita y algo para tener en cuenta es que la fabricación de botellas al ser transparente el vidrio siempre son de color verde. Para comenzar las botellas de vidrio es fabricada generalmente con materias primas naturales las cuales son; arena de sílice, carbonató sódico, piedra caliza y tambien se le puede agregar vidrio reciclado. Para la fabricación de las botellas de vidrio existe una mezcla la cual es;
Arena de sílice en una proporción del 45% de la mezcla.
Carbonato sódico en una proporción del 15% de la mezcla el cual ayuda a fundir la arena de sílice con más facilidad.
Piedra caliza en una proporción del 10% el cual ayuda a darle más dureza al vidrio terminado.
Por ultimo a estos tres ingredientes que son materia prima se les puede agregar vidrio reciclado para disminuir los costos, este puede llegar a un 90%ya que se funde a temperatura más baja ya que por cada 10% de vidrio reciclado la fabricación disminuye su energía en un 2,5% y esto demuestra que es un buen incentivo para reciclar.
Para dar el color ámbar se realiza una mezcla de hierro, azufre y carbono y se agrega a la mezcla del vidrio.
Descripción de las etapas para la fabricación de botellas de vidrio.
Acondicionamiento de la mezcla.
Es la etapa donde se realiza el pesaje de los ingredientes mediante balanzas o maquinas específicas, una vez realizado el pesaje se mezclan todos los ingredientes en una mezcladora industrial con una cantidad de agua calculada, para luego ser enviada a silos de carga y ser ingresadas al horno.
Fusión y refinado de la mezcla.
Este proceso se lleva a cabo en un horno para alta temperatura, el proceso de fusión de las materias primas a 1500°c por 24 horas, hasta que la mezcla dentro del horno sea totalmente liquida y pegajosa como la miel
Acondicionamiento del vidrio.
En esta etapa se aumenta la viscosidad del vidrio líquido para la fácil maleabilidad en el proceso de formación de la botella, pasa por unas canales abiertas en donde el flujo es cortado con
cuchillas mediante intervalos precisos, hasta llegar a la máquina de sistema independiente.
Formación de la botella de vidrio.
Llega el flujo de vidrio en globos cilíndricos los cuales contienen la cantidad adecuada de vidrio fundido para la formación de una botella o tarro, al caer en las cubetas entran a un molde preliminar en el cual sale una botella en miniatura llamada preforma y entrar luego al molde de soplado en el cual mediante aire comprimido dentro de la preforma estirando el vidrio en toda la cavidad del molde y ahuecando su interior para llegar a su forma final que es la botella.
Recocido de la botella después del proceso anterior.
Las botellas se trasladan a un proceso de recosido por medio de la aplicación de temperatura para que no lleguen a enfriarse demasiado y se agrieten debido al cambio térmico.
Etapa de lubricación y enfriamiento de la botella.
En esta etapa las botellas son introducidas por medio de una maquina cargadora dentro de un túnel de recogido a medida que pasan por el túnel se enfrían a un ritmo controlado y se elimina gradualmente la tención del vidrio y se les agrega lubricante mediante roció para facilitar su desplazamiento a la zona de embalaje.
Inspección del envase de forma automática.
Proceso en el cual las botellas son alineadas en fila y a medida que una maquina gira las botellas unas cámaras y sondas, realizan búsqueda de burbujas o grietas o alguna imperfección, luego el equipo de inspección revisa la zona superior de las botellas para revisar la rosca y diámetro de la botella para la fabricación del tapón y este sea el correcto, por ultimo pasa por una inspección visual.
Diagrama de proceso
Acondicionamie nto de la mezcla
Inspección del envase de vidrio
Etapa de la fusión y elaboración de la mezcla
Etapa de lubricación y enfriamiento del vidrio
Acondicionamient o del vidrio
Recosido de botellas de vidrio después del proceso anterior
Fabricacion de la botella de vidrio
Empaquetado de las botellas
Variables de longitud, masa y superficie presentes en el proceso antes detallado, tomando en cuenta equipos, instrumentos, maquinas, botellas de vidrio, materias primas y productos intermedios. Unidad de
Tipo de
medida
Unidad
pulgadas
Longitud
Proceso y/o actividad asociada
Ancho del canal de acondicionamiento del Vidrio
Rango de tonelaje trasladado en el canal de Tonelada
Masa
acondicionamiento del Vidrio
Presión de los reguladores en el acondicionamiento del MmWC.
Presión
Vidrio
Presión usada en el Sistema Independiente para la
Bar, m bar Presión y mmH2O Caudal Litros/ día Volumétrico 3
y Nm /min
formación del Envase de Vidrio
Cantidad de aceite y agua por día en el Sistema Independiente para la formación del Envase de Vidrio
(3)
Temperatura del aire, gases expulsados y Sílice en el ºF y ºC
Temperatura
horno donde se realiza la etapa de fusión y refinación de las mezclas
Ancho de la correa transportadora del área de empaque Milímetros
Longitud
de las botellas de vidrio
Volts
Tensión
Tensión de la correa transportadora del área de empaque
Velocidad de la correa transportadora del área de
Metros/min Velocidad utos
empaque
Altura de las cadenas transportadora del área de Milímetros
Longitud
empaque
Especificaciones del proceso y la planta en: °F, pulg, bar, gal, hp, lb, s, lb/s, pulg2.
Unidad de Datos operacionales
Unidad de origen y su conversión
Temperatura de 1500° → ° =
Calentamiento Altura de la Preforma
15 → 15 ×
9 5
100 1
×
39,37
Presión de Soplado
8 × 1 0−MPa → 8 × 10− MPa ×
Cerveza
Capacidad de Botellas de
100
750 → 750 ×
375 → 375 ×
1 3,78 1 3,78 1 3,78
= 5,91
=
= 0,512
=
= 0,8
=
= 0,0793
39,37
1,3 → 1,3 ×
×
=
1
Diámetro de la Preforma
Capacidad de Botellas de
= 2732 °
× 1500° + 32 =
1
300 → 300 ×
transformación
×
×
×
1 10 Bar 1 MPa 1 1000 1 1000 1 1000
= 0,19813 =
=
= 0,0991
Vino Temperatura de 12° → ° =
Enfriamiento Diámetro de la Rosca de
15 → 15 ×
Botella de Cerveza
Diámetro de la Rosca de
9 5
= 53,6 °
× 1500° + 32 =
1 10
×
1 100
×
39,37 1
= 0,59
= 11 → 11 ×
Botella de Vino
1 10
×
1 100
×
39,37 1
= 0,433
= 1850000 × 10− KW → 1850000 × 10− KW ×
Potencia del Compresor
×
Velocidad de la Cinta 10
transportadora
ℎ
→ 10
1,341 × 10− hp 1W
ℎ
×
1
8 → 8 ×
una botella 15 → 15 ×
Masa de Azufre
12,5 → 12,5 ×
Masa de Carbono
32 → 32 ×
Cantidad de Reciclado 6 → 6 ×
por día
×
60 1 1
Masa de Hierro
453,6
3600
×
= 24,81 hp
=
= 109,361
=
= 480
=
= 0,0331
453,6
453,6
1
ℎ
1
1
10
1 KW
=
39370
Tiempo de Fabricación de
1000 W
= 0,0275
=
= 0,0705
=
1 453,6
=
= 13,227
Unidad de Datos operacionales
Superficie
Unidad de origen y su conversión
1 8 × 1 0 → 18 × 10 ×
transformación
(39,37 ) 1
Altura del Galpón 5000 × 10− → 5000 × 10− ×
39,37
Principal Bodega de Almacenaje
150
Temperatura Ambiente
→ 150 ×
27° → ° =
9 5
=
1
(39,37 ) 1
=
=
× 27° + 32 =
= 2.790.006
= 196,85
= 232500,5
= 80,6 °
Nombres de las magnitudes según los prefijos que se presentan para:
a) Presión de soplado: nano pascal b) Potencia del compresor: pico vatio c) Superficie: hectómetro d) Altura del galpón: decámetro
Altura de la preforma, fundamente de manera clara si el proceso de medición fue exacto o preciso (referencia= 15 cm).
20,10 cm 20,30 cm
15,0 cm 15,02 cm 15,01 cm 14,99 cm
Para calcular el error absoluto de cada uno de las mediciones, se debe restar cada valor a la referencia. Un ejemplo de los cálculos se muestra a continuación: = (20,10 15) = 5,1
Ahora con el valor del error absoluto podemos determinar el error relativo, aplicando el cociente entre este y el valor de referencia. Esta ecuación queda de la siguiente manera (tomando en cuenta la primera medición para efectos de ejemplo de cálculo): % =
5,1 15
× 100% = 34%
De acuerdo a lo anterior y a la tabla del punto 6, se puede ver que para los dos primeros puntos no hay precisión ni exactitud en los datos, sin embargo, en los siguientes puntos hay gran precisión (con valores muy cercanos entre mediciones) y también muy exactos (con valores muy cercanos al valor de referencia). No obstante, tomando en cuenta todos los datos, se puede decir que es más exacto que preciso.
Errores relativos y absolutos de las mediciones tomando como referencia los 15 cm de especificación.
Referencia
Longitud (cm)
Error absoluto (cm)
Error relativo %
20.1
5.10
34.00
20.3
5.30
35.33
15
0.00
0.00
15.02
0.02
0.13
14.99
-0.01
-0.07
15.01
0.01
0.07
15
De acuerdo al proceso analizado, plantee al menos 6 condiciones (tres para cada error) donde se pueda presentar el error de cero y paralaje.
El error de cero:
Mal calibración del equipo
Desajuste del equipo por superficie mal equilibrada, fricción de la superficie o golpes
Uso equivocado del patrón de referencia
El error de paralaje:
Mal posicionamiento del observador
Superficie poco rígida, mal equilibrada o fricción de la superficie.
Malas condiciones ambientales, por altas temperaturas, mucha humedad y vapores, poca visibilidad.
De los instrumentos presentes en el proceso, tanto digitales como analógicos, menciones 3 ventajas y 3 desventajas de usar uno u otro en el rubro descrito.
Ventajas
Desventajas
Análogos
Bajo costo
Baja rapidez de lectura en línea
En caso de corte energético igual Mayor error de paralaje pueden funcionar Tienen poca resolución, no dan más De fácil construcción de 3 cifras Digitales
Alta resolución y rapidez de lectura
Costosos
Sin error de paralaje
De compleja construcción Siempre necesitan fuente de
Procesan información en su memoria alimentación
Sistema de Gestión Metrológico de acuerdo al ciclo de Mejora Continua PHVA.
Se puede aplicar el sistema de gestión metrológico para disminuir el riesgo de realizar mediciones erróneas. Iniciando con el personal responsable, el cálculo de las tolerancias de las mediciones que se hacen en la fábrica de botellas de vidrio. Con esto se pueden distinguir los equipos de medición o comprobar que los que se tienen pueden medir como corresponde, así mismo con los proveedores de bienes y servicios metrológicos (laboratorios de calibración, software, mantenimiento, etc.). De acuerdo a la información anterior, se pueden identificar los recursos necesarios considerando el ciclo PHVA (Planear – Hacer – Verificar y Actuar) para sustentar el proceso de gestión metrológico.
Planear: se debe realizar en la organización con las herramientas e indicadores de
liderazgo y recursos económicos.
Hacer: se realiza con el personal de trabajo para entregar las competencias,
capacitaciones y entrenamientos necesarios; y con los equipos de medición para la correcta selección de equipos y patrones de medición.
Verificar: esto se realiza en el proceso de elaboración de la botella de vidrio y el
producto final (la botella de vidrio), considerando la eficacia y el trabajo en equipo tan importante como la satisfacción del cliente y las mejoras.
Actuar: esto se trabaja con el cliente midiendo el grado de satisfacción y las mejoras
realizadas.
Todo esto en conjunto con la organización, los ejecutores, los proveedores (aliados estratégicos), los equipos y el cliente (interno y externo).
Referencias
IACC (2016). Fundamentos de la metrología. Metrología. Semana 1.
IACC (2016). Sistema internacional de unidades y sus aplicaciones. Metrología. Semana 2.
IACC (2016). Unidades derivadas. Metrología. Semana 3.
IACC (2016). Transformación de unidades de medida. Metrología. Semana 4.
IACC (2016). Términos fundamentales y generales de la metrología; y tipos de error. Metrología. Semana 5.
IACC (2016). Escalas e instrumentos de medición análogos y digitales I. Metrología. Semana 6.
IACC (2016). Escalas e instrumentos de medición análogos y digitales II. Metrología. Semana 7.
IACC (2016). Sistema de gestión metrológico. Metrología. Semana 8.
