PROPUESTA DE AUTOMATIZACIÓN PARA LA FABRICACIÓN DE INFLAMADORES ELÉCTRICOS

Integrantes:

Camilo Andrés Ortiz Mendoza – 20082005008 Edgar Felipe Duarte Porras – 20091005032

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA

Febrero de 2015

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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

2. OBJETIVOS

2.1. General

2.2. Específicos

3. METODOLOGÍA

4. DESARROLLO

5. CONCLUSIONES

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INTRODUCCIÓN

La automatización industrial es el área del conocimiento que tiene como objetivo la

optimización de procesos de manufactura, haciendo uso de las herramientas

provistas por disciplinas de la ingeniería como la instrumentación industrial y los

sistemas de control automático. Se caracteriza principalmente por recurrir al uso

de maquinaria especializada y elementos computarizados para realizar tareas

industriales de manera más rápida y segura que al ser desarrolladas por personal

humano.

Este tipo de procedimientos pueden ser utilizados en una amplia gama de procesos

que pueden diferir en tamaños y materiales utilizados (desde la fabricación de

vehículos, hasta la producción de bebidas gaseosas).

Como común denominador en los procesos a ser automatizados encontramos el

manejo de grandes cantidades a ser producidas; de esta manera se aprovechan las

economías de escala y es posible reducir los costos del producto que finalmente se

le entregara al cliente.

En este documento se presenta de manera clara y detallada la planeación requerida

para la automatización de la producción de inflamadores eléctricos, inicialmente se

muestra un resumen del proceso realizado actualmente por el operario; se realiza

la segmentación del proceso a fin de facilitar la implementación automática del

mismo y finalmente se presenta un resumen de los costos implicados para la

realización completa del proyecto.

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Los ignitores o inflamadores eléctricos son dispositivos ampliamente usados

para el proceso de encendido controlado electrónicamente de cargas

incendiarias como la pólvora usada en pirotecnia o el lanzamiento de cohetes de

tamaño reducido.

Durante el proceso de fabricación de estos artefactos es necesario cumplir con

ciertos requerimientos de seguridad ya que están involucrados materiales

altamente inflamables y explosivos, los cuales son factores de alto riesgo de

accidentalidad para el personal operativo encargado de la manipulación de los

mismos.

A fin de reducir estos riesgos para los trabajadores de la compañía, además de

aumentar el volumen de producción del producto se propone la automatización

de la planta productora de ignitores como solución óptima a dicha problemática.

2. OBJETIVOS

2.1. GENERAL

Realizar un estudio detallado que permita generar una propuesta de

ingeniería para la automatización en la producción de inflamadores eléctricos.

2.2. ESPECÍFICOS

Generar una propuesta de proyecto para la automatización de una

planta productora de inflamadores eléctricos.

Determinar la cantidad de recursos requeridos para llevar a cabo el

proceso de automatización.

Evaluar las ventajas y desventajas que implica llevar a cabo dicho

proceso.

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Generar un estudio de costos estimado para la implementación del

proceso automático.

3. METODOLOGÍA

En este documento se estudiara el proceso de manufactura de los ignitores o

inflamadores eléctricos, inicialmente se analizara el desarrollo manual seguido

por un operario a fin de entender cada una de las etapas requeridas para la

obtención de un producto que cumpla con los estándares establecidos.

De esta manera se podrán identificar cada una de las fases que componen este

ciclo de producción, con el fin de determinar la posibilidad de ser o no

automatizadas.

Finalmente se presenta la propuesta de automatización para este proceso con

un estudio de costos, materiales y tiempos necesarios para la correcta

implementación en la planta de producción.

4. DESARROLLO

4.1 ANÁLISIS DEL PROCESO

En este apartado se realizara un análisis detallado de la manufactura de los ignitores

eléctricos, dividiendo el proceso en varios subprocesos a fin de facilitar la

comprensión general. En la Figura 1 se presenta el diagrama pictórico para la

fabricación de inflamadores eléctricos.

4.1.1 PREPARACIÓN DE LA MATERIA PRIMA

La materia prima necesaria para la correcta fabricación de los ignitores será:

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Cables UTP.

Protección para cables termo retráctil.

Nitrocelulosa (puede conseguirse en los pimpones).

Acetona industrial.

Pólvora.

Carbón negro humo.

La materia prima llegará a la fábrica, está debe ser desempacada, transportada y

acondicionada para el inicio de la producción; se definen tres procesos

independientes que se inician:

o El corte de los cables a aproximadamente 10 cm y la unión de parejas de

ellos con el uso de un termo retráctil.

o Se diluye la nitrocelulosa en la acetona y se agita con el fin de tener la pasta

que se requiera.

o Se mezcla la pólvora con el carbón negro humo.

4.1.2 MEZCLA PARA LA PASTA EXPLOSIVA

Una vez terminada la resina de nitrocelulosa y la pólvora conductora estas se

mezclan hasta tener la densidad justa requerida para cada material.

4.1.3 BAÑO DE LOS CABLES EN LA PASTA EXPLOSIVA

Ya con la pasta explosiva lista se llevan los cables para ser sumergidos solo en un

extremo y a partir de allí se iniciaría la espera de 12 horas para el secado de la

pasta.

4.1.4 CONTROL DE CALIDAD Y ENVOLTURA EXTERNA

Una vez curados, los ignitores son llevados a un control de calidad donde se

comprueba la continuidad de ellos. Superada dicha fase se iniciara la envoltura

externa, inicialmente envolviendo la cartulina sobre el cable previamente tratado con

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pasta explosiva, posteriormente se introduce a un termo retráctil de 7 mm y de esta

manera finalmente terminar el producto.

Figura 1. Diagrama pictórico del proceso de fabricación de un ignitor eléctrico.

4.2 ESTUDIO DE AUTOMATIZACIÓN

A continuación se presenta un estudio que pretende clasificar los procesos que

componen la manufactura de los ignitores eléctricos en procesos automatizables y

no automatizables.

4.2.1 PROCESO NO AUTOMATIZABLES

De las etapas mencionadas en el numeral anterior, se dedujo que las siguientes

involucran la participación de al menos un operario:

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Recepción y traslado de la materia prima.

Inserción de las mezclas.

Control de calidad.

Distribución en cajas.

4.2.2 PROCESOS AUTOMATIZABLES

Las etapas que pueden ser automatizadas para el proceso de fabricación de los

ignitores eléctricos son:

Corte y unión de los cables con el termo retráctil – 1000 cables cada 24

minutos.

Fabricación de la resina a base de nitrocelulosa – 60 minutos.

Preparación de la pólvora conductora – 30 minutos.

Mezcla de la pasta explosiva – 20 minutos.

Baño de cables en la pasta explosiva – 12 horas incluyendo el secado.

Envoltura externa – 500 ignitores cada 24 minutos.

En la Figura 2 se presenta el diagrama pictórico de la planta automatizada.

4.3 AUTOMATIZACIÓN

4.3.1 BENEFICIOS

Aumento de la seguridad para el personal, puesto que se reduce la

exposición a componentes altamente explosivos.

Se reducirían gastos de nómina, puesto que para una producción de 10.000

inflamadores serían necesarios 50 trabajadores que hicieran 200 ignitores

por día, una vez la planta sea automatizadas el personal requerido será de 8

personas.

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La maquinaria reduce el tiempo de los procesos como el corte de los cables

y la envoltura, en el caso de la envoltura una persona se demora 5 minutos

por inflamador; una vez automatizada la planta este tiempo se acorta a 3

segundos por inflamador.

Al automatizar las técnicas de fabricación se maximiza el uso de la materia

prima reduciendo los residuos generados.

La maquinaria se encargara de los trabajos físicos y el personal restante del

mantenimiento de estas y el control de calidad.

Se reducen los costos de los ignitores como efecto del uso de las economías

de escala - más cantidades menor costo.

Figura 2 Diagrama pictórico de la planta automatizada

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4.3.2 ASPECTOS ECÓNOMICOS

Las maquinas que se utilizaran para la automatización del proceso se listan a

continuación:

Mezcladora industrial - $10´000.000

Agitador industrial - $6´000.000

Banda transportadora - $5´000.000

Cortadora industrial - $4´500.000

Empacadora industrial - $6´700.000

Mano de obra - $24´000.000

El costo total estimado para la automatización de la planta es de $60´000.000 y se

estima que la totalidad de la inversión será recuperada 3 meses después de

realizada la automatización.

4.4 TALENTO HUMANO PARA LA AUTOMATIZACIÓN

Para la llevar a cabo la adecuación de la planta, desarrollo de procesos e instalación

de maquinaria el equipo de profesionales que se empleara será el siguiente:

Un ingeniero electrónico junto con 4 técnicos electrónicos o eléctricos que se

encargaran de la instalación de la maquinaria.

Un ingeniero civil que realizara los planos para la distribución de la fábrica

con la nueva maquinaria.

Un ingeniero químico que verificara los procesos de mezcla de químicos

junto con las precauciones para el manejo de la pólvora.

Cinco operarios que se encargaran del control de calidad una vez que la

planta entre en funcionamiento.

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Un ingeniero electrónico encargado de hacerle mantenimiento preventivo a

la maquinaria.

Se estima que para la adquisición de la maquinaria y los acondicionamientos

necesarios para la nueva fábrica es necesario un mes. La segunda parte que consta

de la instalación de maquinaria verificación de procesos además de la contratación

del nuevo personal otro mes en total necesitaremos 2 meses.

4.5 COSTO DEL ESTUDIO

Parámetros a tener en cuenta para realizar el cobro:

El Estudio fue realizado por 2 ingenieros electrónicos.

Tiempo utilizado para el desarrollo del estudio fue de 48 horas.

Costo de hora laboral $ 50.000.

Gastos adicionales durante el desarrollo del estudio $ 2’500.000.

El costo total del estudio es de $ 7’300.000

5. CONCLUSIONES

El proceso de automatización de una planta de producción es una actividad

industrial con un alto costo de inversión a corto plazo, pero con una alta

rentabilidad a mediano y largo plazo para el inversionista.

Los costos y el personal requeridos por parte de una planta sin automatizar

para lograr un gran volumen de producción son mucho mayores que los

necesarios en una planta automatizada fabricando en ambos casos las

mismas cantidades y productos.

Es posible disminuir los riesgos presentes para los operarios en una planta

de producción realizando un estudio óptimo en la automatización de los

proceso.

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