Repositorio Institucional de Documentos

AGLOMERADOR CONTINUO MEMORIA Jose David González Ávila Tutor: Jose Manuel Auría Apilluelo 1 Índice 1. OBJETIVO ................................................................................................................. 4 2. ALCANCE.................................................................................................................. 5 3. ANTECEDENTES..................................................................................................... 6 4. LA EMPRESA ........................................................................................................... 7 4.1 EL GRUPO FAURECIA..................................................................................... 7 4.1.1 INTRODUCCIÓN................................................................................... 7 4.1.2 ACTIVIDAD DEL GRUPO.................................................................... 8 4.1.3 CLIENTES............................................................................................. 10 4.2 FAURECIA EN ESPAÑA ................................................................................ 12 4.2.1 HISTORIA ............................................................................................. 12 4.2.2 CIFRAS AÑO 2011.............................................................................. 12 4.2.3 CLIENTES............................................................................................. 13 4.3 PLANTA DE FAURECIA EN TUDELA......................................................... 15 4.3.1 DATOS SOBRE LA PLANTA............................................................. 15 4.3.2 HISTORIA ............................................................................................. 16 4.3.3 CLIENTES DE LA PLANTA............................................................... 17 4.3.4 PRODUCTOS....................................................................................... 18 4.4 PROCESO PRODUCTIVO.............................................................................. 22 4.4.1 PROCESO DE INYECCIÓN.............................................................. 22 4.4.2 PROCESO DE PINTADO................................................................... 30 5. RECICLAJE DE MATERIAS PRIMAS................................................................ 35 2 5.1. ESTUDIO MEDIO AMBIENTAL DE RECICLAJE DE DESPERDICIOS PLASTICOS ............................................................................................................. 36 5.2 ESTUDIO DE DESPERDICIO EN PLANTA ................................................ 39 5.2.1 Tabla de Estudio de Desperdicio ............................................................ 40 6. AGLOMERADOR CONTINUO............................................................................. 43 6.1 DEFINICION:..................................................................................................... 43 6.1.1 Función Principal:...................................................................................... 43 6.2 TIPOS DE AGLOMERADOR ......................................................................... 43 6.2.1 Aglomerador de Cuchillas: ....................................................................... 43 6.2.2 Aglomerador de Platos: ............................................................................ 45 6.3 CARACTERISTICAS TÉCNICAS AGLOMERADOR CONTINUO.......... 46 7. DISEÑO DE LOS DIFERENTES COMPONENTES.......................................... 50 7.1 Carcasa.............................................................................................................. 51 7.2 Aro de Corte ..................................................................................................... 52 7.3 Cuchillas de Corte .......................................................................................... 53 7.4 Aro Aglomerador............................................................................................. 54 7.5 Aros antifricción y Refrigerantes ............................................................... 55 7.6 Oz Aglomerante............................................................................................... 56 7.7 Dados de Presión............................................................................................ 57 7.8 Tornillo Sin Fin ................................................................................................ 58 7.9 Eje Central......................................................................................................... 59 7.10 Tapa.................................................................................................................. 60 7.11 Rodamientos.................................................................................................. 61 7.12 Motores............................................................................................................ 62 3 8. FUNCIONAMIENTO............................................................................................... 64 8.1 Diagrama de Proceso General..................................................................... 66 9. Análisis de Layout y flujo de Material en Planta........................................... 68 9.1 Layout General ................................................................................................ 68 9.2 Layout Específico........................................................................................... 72 9.2.1 Flujo de material en el proceso de Aglomerado ................................... 73 10. Timing de Proyecto ............................................................................................ 74 11. Estudio de Seguridad y Prevención de Riesgos........................................ 76 4 1. OBJETIVO El objetivo de este proyecto es el diseño de un prototipo virtual de un sistema de recuperación de plástico llamado “Aglomerador Continuo” que se piensa implantar en la industria del automóvil, así como el cálculo de rendimientos y consumos. El motivo del mismo se centra en la recuperación de piezas plásticas provenientes de las líneas de producción que tienen algún defecto de fabricación y no pueden llevarse a líneas de finales de montaje. Este sistema se introducirá en el flujo de producción de la planta de FAURECIA Tudela para crear un sistema cerrado de recuperación y reutilización de materia prima y un ahorro en mano de obra externa. El material obtenido mediante este proceso nos permite mezclarlo con materia prima virgen en porcentajes fijos para reducir costes y contribuir al medio ambiente. 5 2. ALCANCE Lo que voy a desarrollar en este proyecto es el diseño de cada una de las partes que componen el dispositivo de aglomeración, la elección de los materiales en los que se realizaran y el seguimiento del proceso de producción y ensamblaje de todo el conjunto. Todos los elementos que componen el montaje como son las tolvas de almacenamiento, turbinas, motores, molinos trituradores y demás elementos comerciales se compraran según las necesidades marcadas por el sistema y se adaptaran al proceso de aglomerado. En primer lugar se realizara un estudio previo de los diferentes aglomeradotes ya existentes, tanto su estructura como su funcionamiento que nos servirán para proceder al prediseño de nuestro equipo, analizando las ventajas y desventajas de la utilización de estos equipos. Una vez estudiado a fondo cada una de las opciones se ha elegido nuestro diseño por que es el sistema menos nocivo en cuanto a la degradación de las propiedades del material. Obtenida la información necesaria procedemos al diseño previo que consistirá en concretar las diferentes partes del aglomerador por medio del cálculo de capacidades de procesamiento y dimensionamiento aproximado, que se han basado en las necesidades marcadas por la Planta. Dimensionado todos los elementos que componen el ensamblaje procedemos al prototipado virtual parametrico y ensamblaje de todas las distintas piezas mediante un programa de diseño asistido por ordenador llamado Autodesk Inventor. Por medio de este programa se han desarrollado los planos de fabricación para poder llevar a cabo el prototipo. Prototipado el conjunto, llevamos a cabo un estudio mecánico de el ensamblaje para realizar comprobaciones de que las piezas cumplen debidamente con su función especifica. 6 3. ANTECEDENTES Aspectos necesarios para la comprensión de las alternativas estudiadas y la solución final adoptada: -El primer aspecto a tener en cuenta y quizás el de mayor importancia es la viabilidad económica del proyecto. Es decir al estar este proyecto pendiente de la aprobación por parte de la dirección de la empresa, y ya que el objetivo de cualquier empresa es la obtención de beneficios económicos, este esta sujeto a la satisfacción de este objetivo. Por lo tanto a la hora de seleccionar entre las diferentes alternativas se tendrá muy en cuenta de seleccionar las que mayor beneficio aporten a la misma. -El segundo aspecto a tener en cuenta es de la obtención de un producto que este deacuerdo con las especificaciones dadas por la planta y cumpla las normativas de calidad mínimas impuestas por la misma. Por lo tanto es de una gran prioridad seguir una metodología de fabricación que esta orientada a la obtención de dicha calidad. Podemos decir que este aspecto esta directamente relacionado con lo descrito anteriormente, ya que la mejor manera de asegurarse unos beneficios es la realización de un trabajo excelentemente ejecutado. -El tercer aspecto a tener en cuenta es el cumplimiento de las normativas de calidad y de gestión del medio ambiente dictadas internacionalmente, las cuales se han obtenido las correspondientes homologaciones por las entidades dedicadas a este asunto. -El cuarto aspecto es la necesidad de la recuperación de los desechos de piezas malas que se obtienen en los diferentes procesos de la planta, para que sean reutilizados junto con la materia prima virgen en la creación de nuevas piezas, ahorrando de esta forma dinero en mano de obra externa y al mismo tiempo un apoyo a el reciclaje y al medio ambiente. 7 4. LA EMPRESA 4.1 EL GRUPO FAURECIA 4.1.1 INTRODUCCIÓN Faurecia es una empresa global de automoción especializada en el diseño, desarrollo, fabricación y entrega de componentes de automóviles en sus cuatro líneas de productos clave: asientos para automóviles, tecnologías de control de emisiones, sistemas de interior y sistemas de exterior de automóviles. Se trata de una empresa internacional que cuenta con 84.000 empleados repartidos en 33 países que abastecen a los principales fabricantes de automóviles a través de plataformas mundiales. Concretamente existen 270 plantas de producción y 40 centros I+D. A continuación se muestra una imagen en la que pueden observarse todos los países con presencia de plantas de la multinacional: 8 4.1.2 ACTIVIDAD DEL GRUPO Las cuatro líneas de productos que posee Faurecia son las siguientes: A. Automotive Seating: - Nº 1 mundial en mecanismos - Nº 3 mundial en asientos completos - 32.000 empleados - 76 plantas de producción - 18 centros I+D - Presencia en 24 países - Productos: reposacabezas, espumas, fundas de asientos, estructuras y mecanismos B. Interior Systems: - Nº 1 mundial - 25.000 empleados - 79 plantas de producción - 8 centros I+D - Presencia en 23 países - Productos: salpicaderos, cockpits, paneles de puerta, módulos de puerta, módulos acústicos y soluciones de decoración interior 15 4.3 PLANTA DE FAURECIA EN TUDELA 4.3.1 DATOS SOBRE LA PLANTA La planta se sitúa en Tudela (Navarra) en el Polígono de Las Labradas: La planta consta de 32214 m2 de superficie de los cuales 17681 m2 han sido edificados. A continuación se muestra una fotografía de la planta: La planta (edificación) se divide en tres zonas claramente diferenciadas. Una de ellas alberga la zona de inyección de piezas, mientras que la segunda posee la línea encargada de pintar las piezas inyectadas. Además, hay una 16 tercera zona logística, la cual alberga principalmente los almacenes tanto de materia prima como de producto acabado. Hoy en día trabajan en la planta 162 personas (incluyendo a los operarios eventuales). El volumen de ventas de la planta de Tudela en el año 2011 alcanzó los 39,6 millones de euros. 4.3.2 HISTORIA En el año 1992 se construyó la planta bajo la denominación de Dynamit Nobel Ibérica S.A. Dos años más tarde se amplió la edificación creando la nave de pintura. Cabe destacar que por aquel entonces el pintado se realizaba manualmente. Ya en el año 2000 se decidió realizar un gran avance para la planta que consistió en la robotización de la línea de pintura. Cinco años después, el grupo Plastal adquirió Dynamit Nobel Ibérica S.a., pero no es hasta el año siguiente cuando Dynamit Nobel Ibérica S.A. se renombró como Plastal Spain. En el año de 2007 se realizó una adaptación en la planta de la instalación de pintura a covs y además se produjo el cambio a recirculación de aire. De nuevo en el año 2010, la planta cambia de dueño, puesto que el grupo Faurecia adquirió Plastal Spain S.A. Es en ese año cuando Plastal Spain S.A. se renombró como Faurecia Automotive Exteriors España 17 4.3.3 CLIENTES DE LA PLANTA La planta cuenta con diversidad de clientes para los cuales realiza una gran variedad de piezas. A nivel nacional suministra piezas a clientes tan importantes como Iveco, Volswagen, Seat… Mientras que en Europa suministra a piezas a los siguientes clientes: 18 En cuanto a volumen de ventas, el cliente más importante para la planta de Tudela es Volkswagen, puesto que supone un 65% del volumen total. Con un 18% le sigue Iveco. Estos son los porcentajes del volumen de ventas del año 2011 por clientes y la cantidad de coches producidos para los diferentes clientes: CLIENTE VEHÍCULOS PORCENTAJE DE VENTAS VW 25734 65% IVECO 7042 18% VALEO 2818 7% PSA 1444 4% DC 431 1% GM 1262 3% FORD 663 2% SEAT 267 1% 4.3.4 PRODUCTOS Las dos piezas más importantes que se realizan en la planta son los parachoques tanto para coches como para camiones, y las calandras para camiones. A continuación se muestran algunas de las piezas que se fabrican: Polo A05: 19 Ford C344 CMAX: Ford C346 Focus: 20 Iveco Stralis: Renault Megane: 21 Peugeot 207 A72: 22 4.4 PROCESO PRODUCTIVO Como ya ha sido comentado anteriormente, la planta está dividida en tres partes totalmente diferenciadas. Dejando el almacén logístico a parte, vamos a explicar brevemente los procesos productivos de la planta. El primer proceso a comentar es el de inyección. Tras este, viene el pintado de las piezas, en un gran porcentaje de las piezas inyectadas. 4.4.1 PROCESO DE INYECCIÓN 4.4.1.1 INTRODUCCIÓN La nave de inyección fue fundada en abril del año 1992 y posee una superficie de aproximadamente 7547 m2. Para llevar a cabo el proceso productivo, la planta cuenta hoy en día con 15 máquinas inyectoras de diferentes potencias. Esto es necesario debido a que las piezas fabricadas en la planta son de diversos tamaños. A continuación se muestra un listado con la capacidad de las diferentes máquinas: Potencia Cantidad 350 1 420 1 650 3 850 1 1000 3 2000 2 2300 1 2700 1 4000 1 4500 1 4.4.1.2 PROCESO En la planta se realiza la siguiente secuencia para la obtención de piezas inyectadas partiendo de la materia prima: 23 4. MOLDE 1. GRANZA 3. MÁQUINA INYECCIÓN 6. EMBALAJE 5. AUTOCONTROL 2. SECADORA En primer lugar se almacena la granza. Esta es almacenada tanto en silos como en octavines. Las granzas de mayor consumo se guardan en los silos (además, también se almacenan en octavines como stock de seguridad) mientras que las que tienen un consumo menor llegan procedentes de los diferentes proveedores en octavines. A continuación, la materia prima es conducida a las secadoras. El tercer y principal proceso se realiza en la máquina de inyección una vez introducido el molde. En este paso se fabrican las piezas. El siguiente paso es el control de calidad que se realizan a las piezas inyectadas. Finalmente, una vez verificadas las piezas y siendo estas válidas, se realiza el embalado. 4.4.1.3 MATERIA PRIMA En la planta únicamente se utilizan materiales termoplásticos. Los principales plásticos empleados en la planta son los siguientes: - Polipropileno (PP): suele ser uno de los materiales más utilizados en la automoción debido a que su transformación es sencilla. 24 - Policarbonato (PC): es utilizado tanto en automoción como en electrónica. Una de sus principales características es que puede ser transparente. - Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno (ABS): es utilizado en automoción, electrónica y menaje del hogar principalmente. Es una material con una elevada rigidez y gran resistencia al impacto. - Polieter de Fenileno (PPE): el PPE puro tiene propiedades eléctricas y térmicas excelentes, pero para su transformación plantea serios problemas. Por este motivo se suele presentar con mezcla de Poliamida (PA), como es el caso del material utilizado en la planta. Algunas de las principales características de este plástico son la dureza, la rigidez, la resistencia al impacto y la gran estabilidad dimensional. - Poliamida 6 + 30% de fibra de vidrio (PA + 30 FG): las poliamidas poseen buena resistencia mecánica, tenacidad y resistencia al impacto elevada. Por este motivo, son materiales apropiados para muchas aplicaciones técnicas. El mayor problema que presentan estos materiales es que absorben y despiden mucha humedad lo cual implica una alteración en sus propiedades. 4.4.1.4 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO 4.4.1.4.1 DESCRIPCIÓN BREVE DEL PROCESO El proceso de inyección consiste en hacer pasar mediante presión el material termoplástico (ablandado en la cámara de plastificación) al interior de las dos mitades del molde (cavidad y punzón) que se mantienen cerradas mediante una presión de cierre que debe de ser mayor que la generada durante las fases de inyección y mantenimiento. 4.4.1.4.2 CICLO DE INYECCIÓN El ciclo de inyección está constituido por las siguientes etapas: 31 Un dato importante es que la línea posee 192 carros. En cada carro pueden ser colocadas varias piezas, dependiendo de la percha utilizada para cada modelo. Existen unos bastidores en los cuales se encajan las perchas necesarias en cada momento. Una vuelta completa de la línea supone unas 4 horas y media de tiempo. A continuación vamos a explicar brevemente el proceso seguido por las piezas que entran a la línea de pintura. a. Carga: El primer paso es cargar la pieza (del modelo correspondiente en cada momento) en la línea de pintura. Debe ser colocada en una percha determinada puesto como ya ha sido comentado anteriormente, cada modelo tiene una percha diferente la cual debe agarrar la pieza adecuadamente y no dañarla. Además, ésta debe permitir que la pieza sea pintada adecuadamente por toda la zona indicada. Las piezas pueden venir de dos almacenes diferentes: - El primero de ellos es un almacén aéreo. Para solicitar las piezas del mismo debe utilizarse un programa informático. - El segundo almacén es el habitual, el almacén logístico de la planta (a nivel de suelo). Obviamente, para el personal de carga es mucho más cómodo tomar las piezas del almacén aéreo (ellos las solicitan mediante el programa informático) puesto que cuando deben cogerlas del almacén habitual es necesario pedir ayuda a un carretillero. b. Túnel de lavado y horno de secado: La primera fase en la que la pieza es manipulada es la que se realiza en el túnel de lavado. Esta fase tiene suma importancia ya que en gran parte, de ella va a depender el acabado final de la pieza. En el túnel de lavado las piezas han de ser desengrasadas. Para su posterior pintado es esencial que sean lavadas y secadas correctamente (como su propio nombre indica esta acción se realiza en el horno de secado). En este proceso se eliminan las posibles motas de polvo, suciedad… consiguiendo de esta forma que el pintado se realice sobre una superficie limpia. c. Cabina de flameado: En esta cabina, lo que se pretende conseguir es alcanzar las condiciones óptimas de adherencia de la pintura. Para ello, las piezas son sometidas a un proceso de flameado. Este proceso consiste en obtener la oxidación del plástico mediante una llama con la cual se altera la tensión superficial de sustrato. 32 d. Cabina de primer y horno de primer: En la cabina de primer se aplica la mano que hará de anclaje al sustrato. El objetivo es conseguir una perfecta adherencia de las capas exteriores de pintura a la superficie plástica. En el horno se realiza el secado necesario. e. Cabina de bases y horno de bases: En la cabina de bases se aplica la pintura base, que es la que va a dar el color final a la pieza. Como en cada fase en la que se aplica algún producto, a continuación la pieza debe introducirse en un horno que realice el secado de la misma. f. Cabina de barniz y horno de barniz: Esta es la última fase del pintado de la pieza. Como su propio nombre indica en esta cabina se aplica el barniz a la pieza. Éste sirve para proteger las capas anteriores y para dar un aspecto brillante a las piezas (obviamente dependiendo de la cantidad de barniz aplicada). A continuación se introduce la pieza en otro horno en el que se realiza el secado de la misma. g. Verificado: Tras haber pintado la pieza, un operario debe tomar la pieza de la línea y realizar una primera inspección. Dependiendo del aspecto de cada una de ellas, el operario debe decidir el proceso que han de seguir. Las piezas son colocadas en diferentes cintas transportadoras dependiendo del estado de las mismas: - Si la pieza es OK y no tiene que realizarse ningún montaje con ella, ésta debe ser trasladada directamente al almacén de producto acabado. - Si la pieza es OK y debe ser montada, debe pasar al puesto de montaje. Una vez finalizada debe superar el control final y si es así, ser trasladada al almacén de producto acabado. - Si la pieza es NOK, hay dos opciones. La primera de ellas es que la pieza sea irrecuperable y que deba ser trasladada al molino para destruirla. La segunda opción es que la pieza tenga algún pequeño defecto que pueda ser reparado. En ese caso debe ser trasladada al puesto de pulido. Tras esta operación puede pasar directamente al control final y de ahí al almacén, o al puesto de montaje, posteriormente al de control final y para acabar el proceso, al almacén. 33 4.4.2.3 PINTURA La pintura utilizada en la línea proviene de tres proveedores diferentes: El primero de ellos es impuesto por el cliente Iveco. Es decir, toda pintura necesaria para pintar las calandras y parachoques de este cliente debe provenir de este proveedor. En cuanto al resto de clientes, la planta utiliza dos proveedores diferentes para aprovisionar toda la pintura necesaria. La razón es que en un momento determinado en el que uno de los proveedores tenga problemas por cualquier motivo para suministrar la pintura, la planta no se quede colgada y pueda realizar el pedido al otro proveedor. El flujo que siguen las pinturas es el siguiente: a. Almacén de pintura: En primer lugar, en el momento en el que las latas o bidones de pintura llegan a la planta, éstas deben ser situadas en la zona de recepción del almacén de pintura. Dependiendo de la demanda de las mismas, son entregadas en latas de unos 20 kg. o en bidones de aproximadamente 150 kg. Una vez que han sido colocadas en la zona de recepción, el personal responsable del departamento de calidad debe decidir si la pintura es aceptada, y en este caso, colocarle una etiqueta de trazabilidad. En el caso de que la pintura sea NOK, la persona indicada debe hacer un parte de rechazo al proveedor. 34 Si la pintura ha sido aceptada, ésta debe ser colocada en la estantería pertinente del almacén. Es necesario que éste posea una temperatura óptima, motivo por el cual la zona está climatizada. b. Sala de mezclas: La instalación consta de una sala de mezclas. En ella se introducen las pinturas mediante bombas o mediante “circulating”. Esta sala posee una superficie de 94 m2. Si se emplean las bombas, cada vez que se introduce un color nuevo debe limpiarse la bomba utilizada. En este caso, como es lógico, se pierde bastante pintura y disolvente cada vez que se emplea una pintura, pero teniendo en cuenta que sólo para el cliente Iveco existen aproximadamente 250 colores, resulta imposible tener circuitos exclusivos para todos ellos. En los “circulating” se introducen las pinturas más demandadas. En este caso no es necesario limpiar los circuitos tan a menudo, puesto que por cada uno de ellos siempre circula el mismo color. Contiguo a la sala de mezclas existe un espacio adicional donde se encuentran varios “circulatings” más. Obviamente ambas zonas están también climatizadas. c. Equipos y cabinas: Finalmente la pintura es conducida a las cabinas indicadas mediante los circuitos. Dependiendo del circuito, éste puede incluir equipos auxiliares de impulsión y mezcla que hacen más eficiente el trabajo debido a la limpieza y al ahorro de tiempo. 35 5. RECICLAJE DE MATERIAS PRIMAS Reciclaje significa hoy en día más que sólo triturar. Para que a partir de residuos se consigan materiales reciclables, que puedan ser reutilizados como materias primas secundarias, se necesita un perfecto funcionamiento de la tecnología de la información específica y material de frente de los conceptos de logística. A través de las instalaciones de reciclaje le ofrecemos a los residuos y desechos una segunda oportunidad, desarrollamos nuevas fuentes de materias primas, reducimos los contaminantes y los gases de efecto invernadero . Nuestro estudio esta dirigido al principal desperdicio de la planta de FAURECIA Tudela que es el plástico. 36 5.1. ESTUDIO MEDIO AMBIENTAL DE RECICLAJE DE DESPERDICIOS PLASTICOS • Reciclaje de residuos urbanos Definición: La transformación de los residuos, dentro de un proceso de producción, para su fin inicial o para otros fines, incluido el compostaje y la biometanización, pero no la incineración con o sin recuperación energética. El reciclaje implica una serie de procesos industriales que partiendo de unos residuos originarios y sometiéndolos a tratamientos físicos, químicos o biológicos dan como resultado la obtención de una serie de materiales que se introducen nuevamente en el proceso productivo. Una de las características de los residuos domésticos es su gran heterogeneidad, lo que hace que sean muy difíciles de tratar en conjunto. Además la calidad de los productos reciclados está directamente relacionada con la calidad de la recogida y de la clasificación, evitándose así posibles contaminaciones. Todo ello justifica claramente la necesidad de separar los diferentes materiales que componen los residuos, lo que implica la instauración de políticas de recogida selectiva de los residuos. El reciclaje es la acción de aplicar un proceso sobre el material para que pueda volver a utilizarse. Implica dar una nueva vida al material en cuestión, lo que ayuda a reducir el consumo de recursos y la degradación del planeta. El tratamiento de reciclaje puede llevarse a cabo de manera total o parcial. Con algunos materiales, es posible obtener una materia prima, mientras que otros permiten generar un nuevo producto. La base del reciclaje se encuentra en la obtención de una materia prima o producto a partir de un desecho. Un producto ya utilizado (como una botella de plástico vacía) puede destinarse a la basura o al reciclarse y adquirir un nuevo ciclo de vida (al derretir el plástico y utilizarlo en la fabricación de una nueva botella). Eso quiere decir que el reciclaje contribuye a luchar contra el agotamiento de los recursos naturales y también ayuda eliminar los desechos de forma eficaz. Al separar los residuos según sus características, es posible aprovechar algunos para el reciclaje y eliminar el resto de manera adecuada. En el reciclaje, por lo tanto, participan plantas de clasificación (que separan los residuos valorizables de los demás) y las plantas recicladoras (donde los residuos finalmente se reciclan o se almacenan). Reciclaje de plástico: Los envases de plástico recogidos en el contenedor de envases, se destinan a plantas de selección de envases, en las cuales se separan por tipos de materiales plásticos (PEAD, 37 PEDB, PET etc.) para fabricar nuevos productos plásticos. Aquellos plásticos que no pueden separarse como el TODO UNO se suelen destinar a la fabricación de mobiliario urbano. TASA DE RECICLAJE DE PLASTICO 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Navarra 4,67 8,23 8,51 10,77 12,40 13,40 13,41 19,17 20,63 Objetivo 2008 22,50 22,50 22,50 22,50 22,50 22,50 22,50 22,50 22,50 Fuente: Departamento de Desarrollo Rural, Industria, Empleo y Medio Ambiente El objetivo marcado por la Unión Europea para 2008 es cumplir una tasa de reciclaje del 22,50%. De 2002 a 2010 el incremento ha sido de más del 300%. El último año el aumento ha sido bastante importante de más del 40% Tasa de reciclaje de plástico 0 5 10 15 20 25 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 año % Navarra Objetivo 2008 38 39 5.2 ESTUDIO DE DESPERDICIO EN PLANTA Este estudio se llevo a cabo durante todo el año 2011 en los tres turnos de trabajo, con el fin de controlar y desarrollar los procesos productivos y cuantificar el desperdicio que se obtiene a lo largo de un año laboral de materia procesada. Haciendo uso de este análisis, tomamos los datos recopilados y los traducimos en razones por las que se debería implantar el sistema de Aglomeración continua en planta. Teniendo en cuenta el ahorro que supondría llevar a cabo el proceso de recuperación internamente con mano de obra directa, y no realizándolo en una subcontrata (Proceso que se lleva a cabo actualmente), ya que esto supone gastos añadidos como transportes, mano de obra etc. A continuación añadimos la tabla donde se plasman los resultados obtenidos y procedemos a la cuantificación de los datos. 40 5.2.1 Tabla de Estudio de Desperdicio Suma de Cant Peso(g)/Ud Total (g) Descripción Total general ALETA MB 253 325 82225 BACKPLATE GRILLE C-346 92 233 21436 BANDEAUX A72 1728 2400 4147200 BOLSTER MAZDA 52 535 27820 BOLSTER VALEO 497 5150 2559550 CALANDRA ESTÉTICA IVECO STRALIS 596 5150 3069400 CALANDRA PINTADA CONJUNTO IVECO STRALIS 1 15300 15300 CALANDRA PINTADA IVECO STRALIS 1018 15400 15677200 DELANTERO A05 GTI INYECCIÓN N.Masa 149 2813 419137 DELANTERO A05 NEGRO MASA 2448 2813 6886224 FINIZIONE ESTÉTICA PINTADA IVECO STRALIS 136 1140 155040 FINIZIONE ESTÉTICO INYECCIÓN IVECO STRALIS 204 1140 232560 GRILLE FRONT BMP C346 548 320 175360 GUÍA CENTRAL OPEL COMBO 20 400 8000 GUIAS CARROCERÍA A04 GP 12 212 2544 LABIO INFERIOR A05 166 204 33864 MOLDURAS PINTADAS C-307 14 380 5320 PARACHOQUES COMBO RECAMBIOS 2 3080 6160 PARACHOQUES DELANTERO A03 86 2720 233920 PARACHOQUES DELANTERO A05 GTI PINTADO 154 2813 433202 PARACHOQUES DELANTERO A05 PINTADO 6142 2813 17277446 PARACHOQUES DELANTERO A05 RECAMBIOS 50 2813 140650 PARACHOQUES ESTÉTICO STRALIS 665 18800 12502000 PARACHOQUES PINTADO A72 1137 3220 3661140 PARACHOQUES PINTADO IVECO STRALIS 971 4900 4757900 PARACHOQUES RECAMBIOS A72 8 3220 25760 PARACHOQUES TRASERO A03 7 2720 19040 PARACHOQUES TRASERO PINTADO COMBO 84 3080 258720 PARCHOQUES PINTADO CONJUNTO IVECO STRALIS 13 15300 198900 PIEZAS VARIAS A03 8 1350 10800 PIEZAS VARIAS A04 28 2150 60200 PIEZAS VARIAS A04 RECAMBIO 268 1003 268804 PIEZAS VARIAS PROYECTO TO 10 5610 56100 PLACA JAPÓN A05 GTI 21 191 4011 PLACA JAPON A05 RECAMBIOS 2 191 382 PLACA MATRICULA JAPON 100 340 34000 RECAMBIOS A04GP 44 579 25476 RECAMBIOS C-307 582 750 436500 REFUERZO C-307 MCA 30 820 24600 REFUERZO FORD C344 85 310 26350 REFUERZO LATERAL COMBO 64 389 24896 REFUERZOS DE IVECO STRALIS 298 10320 3075360 46 6.3 CARACTERISTICAS TÉCNICAS AGLOMERADOR CONTINUO El objeto de este proyecto es un diseño innovador de un aglomerador mucho más eficiente y con más prestaciones para el tratamiento de distintos tipos de materias primas. Durante el proceso de producción y procesamiento de termoplásticos, obtenemos desperdicios. El Aglomerador continuo convierte este desperdicio en gránulos (granza) que son reutilizados en los procesos de producción como materia prima. Este proceso se realiza con un mínimo de degradación de los termoplásticos, el material a procesar es plastificado por debajo de la temperatura de fusión. MATERIALES RECUPERABLES: -Fibras y Tapones -Hojas de XPS -Tapicería -Botellas de PET -Film Adhesivo -Material Aislante -Laminas de Termo formado -Desperdicios de Film - PE, PP, PS, PA, PET, PVC, ABS, PLA…mezclas con fibras Como punto de partida buscamos mayor eficiencia y rendimiento que los aglomeradores existentes, teniendo en cuenta los datos de rendimiento y producción de producto terminado realizados en los otros equipos, también nos centramos en obtener continuidad en el proceso sin paros innecesarios que minimicen la efectividad del proceso. 47 Teniendo en cuenta que este proyecto parte de unas especificaciones concretas de producción exigida por la planta para hacer frente al scrap diario. -1.5 Toneladas día -Estudios de seguridad CE -Libro de Mantenimiento y Recambio -Instrucciones de Uso Ensayos con prototipos: Se realizaron una serie de ensayos con prototipos para analizar consumos eléctricos de cada uno de los equipos que conforman el proceso de aglomeración según el diámetro de trabajo, y también el rendimiento según el material con el que se vaya a trabajar. Al tratarse de materias primas ya tratadas sus propiedades no son las mismas y su comportamiento es distinto dentro del proceso, llevándonos a el calculo practico y no al calculo teórico para conseguir resultados mas exactos y reales a la hora de comparar con otros equipos. Ahora procedemos a los ensayos con distintos materiales para probar la eficacia del sistema. Tipo PFV 120 200 250 315 400 600 Aglomerador Kw. 7.5-15 7.5-22 18.5-45 30-75 75-110 110-160 Consumo de Agua l/h 400-800 700- 1100 700- 1100 700- 1100 700- 1100 900- 1300 Granulador kw 3-3.5 15-22 22-30 30-45 45-75 75-90 Capacidad Total Inst. kw 45-65 88-120 120-189 165-280 243-379 549-799 48 Tipo Tasa de Rendimiento Densidad PFV g/l Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h HDPE 100-150 micras 350 40-120 120-360 360-840 450-900 600-1400 1600-400 LDPE 100-150 micras 430 30-100 100-180 300-450 500-600 600-900 1200- 2000 Espuma PE 300 30-60 100-180 300-540 400-600 420-840 1200- 1900 Fibra PE 400 30-60 100-180 300-540 400-600 420-840 1200- 1900 PP Film 350 30-60 100-180 300-540 400-700 420-840 1200- 1900 Fibra PP 330 30-60 80-150 180-300 250-450 300-600 840-1300 PS film 450 30-60 100-180 300-540 400-600 420-840 1200- 1900 EPS 500 30-60 150-200 300-400 500-700 700-900 1100- 1500 Espuma XPS 430 30-60 150-200 300-500 500-700 700-900 1100- 1500 PVC rígido 600 70-140 240-360 720-1200 800-1200 1100- 1400 3200- 5200 PVC blando 475 70-140 360-480 960-1500 900-1500 1400- 2300 4000- 6600 Espuma PVC 470 70-140 240-420 720-1200 800-1200 1100- 1650 3200- 5200 ABS Film 410 40-120 180-360 600-840 600-900 840-1400 2500- 4000 PA Film 450 30-60 100-120 400-500 300-600 300-600 1200- 1900 Fibra PA 430 30-60 80-150 250-450 300-550 300-550 840-1300 Poliéster film 475 40-100 100-180 300-540 420-840 420-840 1200- 1900 Fibra poliéster 480 40-100 100-180 300-450 400-600 700-900 1200- 1900 Espuma PET 370 30-60 150-210 400-700 500-700 1000- 1300 1100- 1500 PET (A/G/GAG) 500 50-100 250-300 250-400 700-1000 700-900 1500- 1800 PMMA 480 30-60 150-180 250-400 500-700 700-900 1100- 1500 PC Film 500 30-60 150-180 250-400 500-700 700-900 1100- 1500 49 PLA Espuma 430 30-60 150-180 250-400 500-700 600-1000 1100- 1500 Moqueta 370 40-100 120-180 300-540 400-600 500-1200 1200- 2600 Madera Plástica 350 40-100 120-180 200-500 400-600 1100- 1700 800-2000 Caucho Sintético 400 70-140 240-420 720-1200 800-1200 3100- 5200 Podemos observar el comportamiento que tienen los distintos materiales en nuestro sistema de aglomeración, siendo muy positivos los ensayos realizados en cuanto a rendimiento y producción. 50 7. DISEÑO DE LOS DIFERENTES COMPONENTES Procedemos al despiece del Aglomerador, estudiando pieza a pieza y especificando la función de cada pieza en el conjunto, el material en que se realiza y las características del material en que se realizo. El despiece de la maquina cuenta con un total de 16 piezas ensambladas. 51 7.1 Carcasa Es la encargada de albergar todos los elementos funcionales del equipo. Se diseño con dos cavidades, el la cavidad posterior se aloja el proceso de aglomeración en cámara cerrada y con forma de ciclón para la evacuación del material densificado. En la cámara anterior se encuentra la parte mecánica. La carcasa cuenta con compartimentos de refrigeración para evitar sobrecalentamientos en el sistema de aglomeración. Este elemento se realiza en un acero F-122, cortado a láser y posteriormente ensamblado por medio de soldadura. 52 7.2 Aro de Corte Elemento encargado de transmitir el movimiento a las cuchillas de corte, en su parte anterior se encuentra traccionado por un motor de 10Cv. La tracción se realiza por correas de transmisión Tipo SPB ya que la capacidad de tracción determina la fiabilidad de adherencia entre la correa y la ranura de la polea, y la vida útil de la correa depende de la resistencia a la fatiga en condiciones normales de explotación. La transmisión del movimiento se lleva a cabo por correas con el fin de evitar la rotura de piezas del ensamblaje, ya que por posibles atascos o interferencias de piezas metálicas en proceso de aglomeración las cuchillas puedes sufrir paradas bruscas y por consiguiente imposibilidad de continuar con el movimiento. En ese caso las correas patinarían evitando todo tipo de esfuerzos. Estas piezas están realizadas en un Acero F-122 Esta compuesto por dos partes distintas, las cuales van ensambladas con tornillos. CALIDAD C Mn Si Cr Ni Mo DURO TENAZ F-122 0.32 0.60 0.25 1.25 4.25 -- 140/160 95/110 53 7.3 Cuchillas de Corte Estas se encargan de realizar el corte final del material para darle el tamaño necesario para su uso, girando en sentido contrario al de la Oz con un ángulo de ataque al material de 30º. La cuchilla de corte esta hecha de acero de aleación de calidad buena tales como 9CrSi, SKD11, 6CrW2Si, HMB. Mantiene su elevada dureza a altas temperaturas y tienen buena resistencia al desgaste. Las herramientas de este tipo de aleaciones que se funden y se rectifican a la forma deseada. La sujeción de las cuchillas se lleva a cabo por medio de dos piezas, donde la 1 es la sujeción al plato y la 2 es la sujeción de la cuchilla. El diseño se llevo a cabo para que en el momento que se encuentren en funcionamiento, la aplicación de las fuerzas no supongan esfuerzos muy grandes tanto para la sujeción como para el ángulo de ataque de la cuchilla. Las sujeciones se llevan a cabo con un Acero F-122 CALIDAD C Mn Si Cr Ni Mo DURO TENAZ F-122 0.32 0.60 0.25 1.25 4.25 -- 140/160 95/110 Este conjunto se compone de tres piezas, las cuales son ensambladas con tornillos 2 1 54 7.4 Aro Aglomerador Este aro es una de las piezas mas importantes que conforman el Aglomerador, su característica principal son los agujeros que la conforman, estos agujeros son los encargados de llevar a cabo la labor de plastificación del material. Dependiendo del tamaño de los agujeros es el tamaño del material que se va a obtener. Otra característica importante es el espesor del aro ya que este es que marca el tiempo de plastificación. Su Diámetro interior es el encargado de determinar el tipo de motor que debemos utilizar en cada maquina respectivamente, ya que a mas diámetro mas material procesa y por lo tanto mas potencia solicita. Esta realizado en un Acero F-174 Nitrurado. CALIDAD C Mn Si Cr Mo Al TEMPLADO F-174 0.40 0.6 0.25 1.5 0.25 1.1 80/110 Este subconjunto se compone de tres piezas: La pieza que se encuentra de color verde es la encargada de alojar el Aro aglomerante, y la pieza de color naranja en una especie de casquillo que va sujeto a la carcasa. 55 7.5 Aros antifricción y Refrigerantes Como su nombre bien lo explica la función de estos dos aros es soportar la fricción existente entre las piezas rotativas del Aglomerador evitando el desgaste de las mismas y también estos contribuyen a la refrigeración de las piezas que alcanzan temperaturas muy elevadas por medio de conductos de agua. Están fabricadas en un Acero Antidesgaste HB-500. Se trata de un acero antidesgaste aleado, templado y revenido, caracterizado por su extrema resistencia a la abrasión y al impacto. Su alta resistencia mecánica y buena soldabilidad lo hace óptimo para aquellas situaciones límites donde se combinen grandes esfuerzos e impactos y abrasiones severas. -Propiedades Químicas: ESP C Si Mn P S Cr Ni Mo B mm max max max max max max max max max 6-20 0.30 0.70 1.40 0.025 0.010 1 0.70 0.8 0.004 25-50 0.32 0.80 1.40 0.025 0.010 1.50 1.20 0.8 0.004 -Propiedades Mecánicas DUREZA CARGA ROTURA LIMITE ELASTICO ALARGAMIENTO RESILIENCIA HB Rm N/mm^2 Re N/mm^2 A 5% A 50% Charpy-v 40ºC 450-530 1600 1300 8 10 25 j Estas piezas son cambiadas periódicamente por su desgaste. 62 -Referencia: 6032 Ubicado en la polea del porta cuchillas. El rodamiento rígido de bolas tiene gargantas profundas sin orificio para la entrada de las bolas. Debido a la profundidad de las gargantas, al tamaño de las bolas al íntimo contacto entre las bolas y las gargantas, este tipo de rodamientos tiene gran capacidad de carga, incluso en sentido axial; por consiguiente este rodamiento es muy adecuado para resistir cargas en todas las direcciones. Su diseño le permite soportar un empuje axial considerable, aun funcionando a muy altas velocidades. Capacidad de base en Kg - Estática Co: 11800 -Dinámica C: 11200 Velocidad máxima permitida: 2500 rpm Cantidad: 1 Unidad 7.12 Motores La potencia de movimiento esta detrás de dos motores que con su trabajo en conjunto consiguen llevar a cabo el funcionamiento de la maquina. El motor principal cuenta con 100 CV y es el encargado del movimiento principal el del eje central al cual esta ensamblada la Oz aglomerante. Este realiza un trabajo continuo sin paradas bruscas, manteniendo siempre la velocidad adecuada para que el material sea procesado correctamente. La forma de transmisión del movimiento se lleva a cabo por medio de correas por seguridad, ya que en algún momento del proceso se podrían producir paros y gracias a estas no correríamos riesgos de roturas. -REF: M3BP 280 SMA 3GBP 282 210-033G Potencia: 75Kw 1500rpm - 4 polos Torque: 482 Nm 63 El motor secundario cuenta con 10 CV y es el responsable del corte del material aglomerado. Este realiza al igual que el motor principal un trabajo continuo. -REF: M3BP 132 SMC 3GBP 132 323-033G Potencia: 7.5Kw 1500rpm - 4polos Torque: 49.3 Nm El motor de carga de material cuenta con 10 CV. Este realiza un trabajo marcha paro según requerimientos de material. -REF: M3BP 132 SMC 3GBP 132 323-033G Potencia: 7.5Kw 1500rpm - 4polos Torque: 49.3 Nm 64 8. FUNCIONAMIENTO El material entra en el silo de alimentación triturado (secciones de 5mm a 10mm) este se encuentra en la parte superior del Aglomerador. En el cual se encuentra un sinfín con variación de velocidad para regular el rendimiento Kw/h del equipo. Con este se alimenta el sinfín del aglomerador que introduce el material a la cámara de aglomeración de forma forzada y dividiendo el caudal de material en dos partes iguales gracias a las 2 hélices que forman el sinfín de alimentación. Gracias a la geometría de la Oz y al dado de presión que se encuentran alojados en esta, se introducen por fricción por los agujeros del aro aglomerante realizándose la plastificación por debajo del punto de fusión del material, el tiempo de retención en el interior del Aro Aglomerante es de fracción de segundos, evitando la de gradación de las propiedades de los materiales (Siendo esta una de las características principales y por las cuales este sistema es el mas adecuado para la recuperación de materia prima). A continuación se lleva a cabo el corte del material que sobresale del aro por un par de cuchillas que giran en sentido contrario a la Oz, dándole el tamaño necesario para el trabajo posterior que se quiera realizar. Una vez el material esta cortado una turbina lo extrae de la carcasa llevándolo a otro silo de almacenamiento y realizando también la función de enfriamiento, para garantizar la solidificación total del material evitando así apelmazamientos en silo final de almacenamiento. 1. Cuchillas de Corte 2. Dados de Presión 3. Oz Aglomerante 4. Aro Aglomerador 65 SALIDA DE MATERIAL AGLOMERADO ENTRADA DE MATERIAL PROVENIENTE DEL CILO 66 8.1 Diagrama de Proceso General El proceso del cual hace parte nuestro Aglomerador continuo consta de cuatro zonas de procesamiento del material. A continuación detallo el proceso paso a paso del tratamiento al que se somete el material hasta su procesamiento y almacenado. Previamente el material que va a ser procesado se le practica una preselección del material para eliminar elementos que puedan dañar el equipo (madera, piedra, hierro, cristal, etc.) para poder ser introducido en el Molino triturador. Este proceso se lleva a cabo por medio de cintas transportadoras en dos pasos: El primer paso lo realiza manualmente un operario retirando los elementos de tamaño mayor. El segundo paso lo realiza un imán situado en la punta de la cinta transportadora que retira las piezas metálicas, para que posteriormente pase a alimentar al molino triturador. En la primera zona trituramos el material para darle un tamaño adecuado de trabajo que se encuentra entre un rango de 5 a 10mm que lo conseguimos utilizando una criba con agujeros de este diámetro, a continuación es transportado por medio de turbinas y almacenado en un silo de alimentación. En la segunda zona se encuentra el Aglomerador continuo, que alimentado por el silo de almacenamiento lleva a cabo el proceso de plastificación de el material y corte preparándolo para el trabajo a llevar a cabo, la selección del tamaño se realiza por medio del Aro de aglomeración ya que dependiendo del tamaño de los agujeros así mismo será el producto terminado. En la tercera zona nos encontramos con una turbina de extracción, transporte y enfriamiento del producto terminado que lo conducirá hasta la última zona. La cuarta zona es la zona de almacenamiento en sacas o Big bags, en donde ya estaría el material listo para su uso. 67 1. Molino de cuchillas con criba de 5mm a 10mm dependiendo del material a procesar. 2. Aglomerador 3. Turbina de vacío para extracción y transporte de material 4. Tolva para carga de material terminado en Big-bags 1 3 2 4 68 9. Análisis de Layout y flujo de Material en Planta 9.1 Layout General Procedemos al estudio del Layout general de planta para conseguir la ubicación idónea del montaje en donde el principal objetivo es conseguir que el material tenga un flujo continuo y sin demasiados movimientos. Es indispensable conocer a fondo la estructura de la planta y también los trabajos que se llevan a cabo en cada una de las zonas, ya que así es la única forma de poder realizar un planteamiento correcto con vistas mas concretas en el proceso que queremos realizar. La planta esta dividida en dos zonas: -Zona de Inyección: Zona inicial del proceso productivo de la planta, donde se encargan de la transformación de la materia prima en producto semielaborado, en algunos casos y en otros en producto acabado (Piezas en Negro Masa). Esta zona cuenta a su vez con 3 zonas distintas La primera subzona es la zona de inyección de piezas pequeñas con inyectoras de menos de 1000Tn de cierre. La segunda subzona es la encargada de las piezas grandes (Paragolpes, Refuerzos…) cuenta con inyectoras de mas de 1000Tn hasta 4500Tn. La tercera subzona es la denominada PVS donde se llevan a cabo pequeños montajes de piezas inyectadas, embalaje de piezas terminadas y también procesos intermedios de enmascarado y troquelado (Troquelado de marcos Lava faros, Enmascarado de piezas para la preparación de pintura…) -Zona de Pintura: Es la zona donde se lleva a cabo el proceso final de aplicación de color a las piezas que provienen de la zona de Inyección. Esta zona cuenta con 2 subzonas La primera zona es la zona de cabinas, donde realizan el lavado, flameado, aplicación de imprimación y por ultimo pintado de las piezas todo de forma automática sin manipulación humana alguna. Estas instalaciones cuentan con una alta tecnología donde el trabajo es realizado por robots, también se realizan procesos de separación y degradación de la pintura contribuyendo así al medio ambiente. 69 La segunda zona es la encargada del proceso de calidad y de posterior montaje de las piezas pintadas. En el proceso de calidad se realizan exhaustivos controles visuales para garantizar que el acabado el perfecto y la superficie esta sin ningún tipo de fallo o suciedad. En el proceso de montaje se ensamblan las piezas definitivas que posterior mente se llevaran a las líneas de montaje de cliente, por lo que son procesos críticos en cuanto a estropear la pieza y generar piezas NOK. 70 8.2 Flujo de Material en Planta ZONA INYECCION ZONA PINTURA 71 Con la disposición que tenemos fijada en planta procedemos a fijar nuestro layout específico. Podemos ver que las líneas rojas representan el flujo que llevaría el material desechado en el proceso de inyección y del proceso de pintura, que van a un punto intermedio donde estaría posicionado el aglomerador. ZONA DE RECUPERACION DE MATERIAL 78