Proyecto final Marcelo Martinez Alvarez metrología Instituto IACC 24 de octubre de 2016
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:
Acondicionamient o de la mezcla
Acondicionamient Etapa de fusión y o del vidrio refinado de la mezcla
Inspección del envase de forma automática
Formación de la Recocido de la Etapa de botella de vidrio botella despuésydel lubricación proceso anterior enfriamiento de la botella
Empaque 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
mmWC.
Presión
Presión de los reguladores en el acondicionamiento del
Vidrio Bar, m bar
Presión usada en el Sistema Independiente para la Presión
y mmH2O
formación del Envase de Vidrio Caudal
Litros/ día
Cantidad de aceite y agua por día en el Sistema Volumétrico
y Nm3/min
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
Metros/min
Tensión de la correa transportadora del área de empaque Velocidad de la correa transportadora del área de
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 transformación
Temperatura Calentamiento
de
9 1500° C → ° F= × 1500 ° C+ 32=¿ 5
¿ 2732° F
1m 39,37 pulg × =¿ 100 cm 1m
¿ 5,91 pulg
1m 39,37 pulg × =¿ 100 cm 1m
¿ 0,512 pulg
Altura de la Preforma
15 c m →15 cm ×
Diámetro de la Preforma
1,3 c m →1,3 cm ×
¯ ¿ =¿ 1 MPa −2 −2 8 ×10 MPa→ 8 ×10 MPa ׿
¿ 0,8 ¯¿
1 gal 1L × =¿ 3,78 L 1000 mL 1 gal 1L 750 mL →750 mL × × =¿ 3,78 L 1000 mL
¿ 0,0793 gal ¿ 0,19813 gal
1 gal 1L × =¿ 3,78 L 1000 mL
¿ 0,0991 gal
10
Presión de Soplado
Capacidad de Botellas de Cerveza Capacidad de Botellas de
300 mL →300 mL ×
375 mL →375 mL ×
Vino Temperatura
de
9 12° C → ° F= × 1500° C+32=¿ 5
Enfriamiento Diámetro de la Rosca de
15 mm →15 mm ×
1 cm 1m 39,37 pulg × × =¿ 10 mm 100 cm 1m
¿ 0,59 pulg
11 mm →11 mm ×
1 cm 1m 39,37 pulg × × =¿ 10 mm 100 cm 1m
¿ 0,433 pulg
Botella de Cerveza Diámetro de la Rosca de Botella de Vino Potencia del Compresor Velocidad de la Cinta transportadora Tiempo de Fabricación de
¿ 53,6 ° F
1850000× 10−5 KW →1850000 ×10−5 KW × 10
1000W 1,341× 10−3 hp ¿ 24,81hp =¿ × 1 KW 1W
km km 39370 pulg h → 10 × × =¿ h h 1 km 3600 s 8 min →8 min ×
una botella
60 s =¿ 1 min
1lb =¿ 453,6 g
Masa de Hierro
15 g → 15 g ×
Masa de Azufre
12,5 g → 12,5 g ×
Masa de Carbono
32 g → 32 g ×
1lb =¿ 453,6 g
1 lb =¿ 453,6 g
¿ 109,361
pulg s
¿ 480 s
¿ 0,0331lb ¿ 0,0275 lb ¿ 0,0705 lb
Cantidad de Reciclado
3
10 g 1lb 6 Kg→ 6 Kg× × =¿ 1 Kg 453,6 g
por día
¿ 13,227 lb
Unidad de Datos operacionales
Unidad de origen y su conversión transformación
39,37 pulg ¿ ¿ ¿2 ¿ 18 ×102 m2 →18 ×10 2 m2 × ¿
Superficie
Altura
del
Galpón
5000× 10−3 m→ 5000× 10−3 m ×
Principal
39,37 pulg =¿ 1m
¿ 2.790.006 pulg
¿ 196,85 pulg
Bodega de Almacenaje
39,37 pulg ¿ ¿ ¿2 ¿ 150 m2 →1 50 m2 × ¿
¿ 232500,5 pulg 2
Temperatura Ambiente
9 27 ° C →° F= ×27 ° C+32=¿ 5
¿ 80,6 ° F
Nombres de las magnitudes según los prefijos que se presentan para: a) Presión de soplado: nanopascal b) Potencia del compresor: picovatio 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).
2
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: Ea =( 20,10−15 ) cm=5,1 cm 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 cm E r= ×100 =34 15 cm 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 20.3 15 15.02 14.99 15.01
5.10 5.30 0.00 0.02 -0.01 0.01
34.00 35.33 0.00 0.13 -0.07 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
Procesan información en su memoria
Siempre necesitan fuente de 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 1. Torres, C. (2010). “Automatización de una Línea de Producción de Envases de Vidrio”, de Instituto Politécnico Nacional: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de México. Sitio web: http://itzamna.bnct.ipn.mx:8080/dspace/bitstream/123456789/10723/1/100.pdf 2. Shandong Sanjin Glass Machinery Co., Ltd. (2016). “Producción de Botellas de Vidrio: Maquinaria (lista de productos”, de Sanjin Industrial. Sitio web: http://sjglassmachines.com/5-4-bottle-handling-conveyor 3. Ingemecánica (2016). “Sistema Internacional (S.I) de Unidades de Medida”, de Ingemecánica: Ingeniería, Consultoría y Formaciónal. Sitio web: http://ingemecanica.com/tutoriales/unidadesdemedida.html 4. IACC (2016). Transformación de unidades de medida. Metrología. Semana 4. 5. IACC (2016). Términos fundamentales y generales de la metrología; y tipos de error. Metrología. Semana 5. 6. IACC (2016). Escalas e instrumentos de medición análogos y digitales I. Metrología. Semana 6. 7. IACC (2016). Escalas e instrumentos de medición análogos y digitales I. Metrología. Semana 6.
