DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DE TEJAS ONDULADAS

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DE TEJAS ONDULADAS

Los datos que usaré para realizar el proyecto, están basados en el proceso de fabricación de tejas onduladas de fibrocemento, que se lleva a cabo en empresas como Colombit, Manilit o Eternit. El estudio de este proceso, me permite identificar fácilmente datos que pueden ser usados para elaborar cartas de control, como el índice de flexión de un lote de tejas, o los defectos que una teja muestra frente a diversas condiciones climáticas.

A continuación se hará una breve descripción de lo que es aproximadamente el proceso de fabricación de las tejas, basada en visitas industriales y desarrollo de temas que he realizado a lo largo de la carrera. Mediante la descripción, busco dar una idea básica de los índices de calidad que encontré en este proceso y de la forma en que estos índices se pueden ver afectados a lo largo del proceso.

El proceso de fabricación de las tejas comienza con la mezcla de los materiales que conformaran la teja, dentro de reactores. El ingrediente principal de la mezcla es el alcohol polivinílico, este aporta la mayoría de propiedades de la teja. La mezcla final contiene aproximadamente 40% de Alcohol polivinílico y 60% de cemento, los cambios en estos porcentajes pueden afectar notablemente las propiedades de la teja.

Una vez lista la mezcla, se somete a un proceso de reducción de humedad y de creación de láminas, mediante el paso por cámaras de vació. Al finalizar esta parte del proceso, se obtienen láminas moldeables con un índice de humedad de aproximadamente el 35%.

Inmediatamente después, se moldean las láminas para obtener su forma ondulada, mediante el uso de moldes industriales. Una vez tienen su forma final, se realiza un proceso de inspección y se descartan las piezas defectuosas, que se reutilizaran en la fabricación de materia prima. Las tejas pasan a continuación a un horno de secado o fraguado donde se someterán a temperaturas de alrededor de 1000°C durante 10 min. Más adelante se apilan al aire libre para terminar su proceso de fraguado. Finalmente serán llevadas a bodegas y se tomarán muestras para realizar pruebas de control de calidad por lotes.

En la primera parte del proceso de fabricación de las tejas en fibrocemento, se agregan de manera coordinada y de acuerdo a la carta de composición de la mezcla principal, los ingredientes principales; posteriormente, esta mezcla pasa por un proceso de Homogenización y posteriormente es llevado a la máquina Hatscheck, este procedimiento se realiza, como ya se menciono en cámaras al vacío, finalmente al obtenerse una placa de fibrocemento, se divide la cantidad de placas obtenidas de acuerdo a los requerimientos de la producción, enviando material para la división de moldeados, y enviando el restante a la maquina onduladora, de allí se enviara la teja casi terminada a un fraguado en estufa que posteriormente finalizara en un fraguado al aire libre, estos últimos procesos a fin de asegurar las cualidades de resistencia del producto, así como para regular la cantidad de humedad del producto.

Las pruebas que se realizan, y que constituyen la base de los resultados imaginarios usados para el desarrollo de el trabajo, son la prueba de flexión de tres puntos, y las pruebas frente a condiciones climáticas. La prueba de flexión de tres puntos, consiste en apoyar los extremos de la teja en dos puntos, y aplicar en el centro una fuerza F (cuyo valor se conoce), hasta el quiebre de la teja. A continuación se da un esquema aproximado del proceso:

De esta manera se podrá calcular el punto de quiebre de la teja y cotejar con la resistencia que en teoría debería presentar (la media de la carta de calidad).

Para realizar las pruebas de condiciones climáticas, las tejas son introducidas en un simulador de clima, que puede reflejar climas lluviosos, o altas temperaturas. Las tejas se observan por dos horas y se toma nota de los defectos que se presentan durante este tiempo, y de la forma en que se producen. En un primer momento, se hará un análisis de resistencia a climas extremadamente lluviosos, el simulador de clima se ha preparado para simular una precipitación de 152.4 mm de lluvia por hora2, al final de la prueba se espera medir el nivel de humedad en una muestra de 50 tejas, esto a partir de los datos que se han determinado como estándar a lo largo del proceso. En un segundo momento, se hará el análisis, esta vez para climas extremadamente calientes, el simulador se ha preparado para garantizar una temperatura constante de 90 ºC 3, para al final de las dos horas, en la muestra de 50 unidades seleccionadas al azar, de varios lotes de producto terminado, determinar la probabilidad de combustión de las tejas mediante unas cartas de color especializadas, a partir de la presencia de oxígeno y ausencia de agua en la composición, a partir de los indicadores establecidos como estándar por la empresa.

En la primera parte de la toma de muestras, se establece el nivel de humedad para la teja ondulada, el cual es de 0.5%, esta medida es la que refleja el nivel de humedad de las tejas al momento de salir del proceso de producción, y se espera como máximo que llegue al 5% al final de las 2 horas, la diferencia entre uno y otro lote en salir del proceso productivo, es de 15 minutos, es decir que del lote Nº 1 al Nº 50 han pasado 12 h. y 30 min. , lo cual dada la programación de turnos de los operarios de los silos de almacenaje de materia prima y operarios de suministro de materia prima al proceso, significa 2 turnos, cada uno de 6 h. y 15 min.

Se obtiene por tanto los siguientes resultados de la toma de muestras realizada al final de las 2 horas de exposición de las tejas al agua.

# Lectura Hora Operador Lote Comentario

1 0.579258408 1 Juan 1

2 0.782895343 1 Juan 2

3 0.112154675 1 Juan 3

4 0.654182142 1 Juan 4

5 0.892751366 2 Juan 5

6 0.384115216 2 Juan 6

7 0.680245529 2 Juan 7

8 0.127037351 2 Juan 8

9 0.428620318 3 Juan 9

10 0.877011479 3 Juan 10

11 0.063784113 3 Juan 11

12 0.059942386 3 Juan 12

13 0.429345621 4 Juan 13

14 0.641692225 4 Juan 14

15 0.108581909 4 Juan 15

16 0.320769537 4 Juan 16

17 0.335603153 5 Juan 17

18 0.954739208 5 Juan 18

19 0.570225927 5 Juan 19

20 0.932735074 5 Juan 20

21 0.441669375 6 Juan 21

22 0.939830003 6 Juan 22

23 0.712996566 6 Juan 23

24 0.917916144 6 Juan 24

25 0.273683147 7 Juan 25

26 0.553631019 7 Pedro 26 Cambio de Operario

27 0.498545977 7 Pedro 27

28 0.567169263 7 Pedro 28

29 0.98262227 8 Pedro 29

30 0.564582683 8 Pedro 30

31 0.059865053 8 Pedro 31

32 0.380437201 8 Pedro 32

33 0.244409104 9 Pedro 33

34 0.341858207 9 Pedro 34

35 0.664625609 9 Pedro 35

36 0.284520405 9 Pedro 36

37 0.792319413 10 Pedro 37

38 0.199734965 10 Pedro 38

39 0.674679392 10 Pedro 39

40 0.555456239 10 Pedro 40

41 0.30351106 11 Pedro 41

42 0.25518155 11 Pedro 42

43 0.222962798 11 Pedro 43

44 0.87952454 11 Pedro 44

45 0.364962985 12 Pedro 45

46 0.594688263 12 Pedro 46

47 0.652998636 12 Pedro 47

48 0.39099177 12 Pedro 48

49 0.898690479 13 Pedro 49

50 0.196701547 13 Pedro 50 Fin Jornada Laboral

La lectura que aquí se representa, corresponde al valor del porcentaje detectado mediante un sistema de medición electrónico, por ejemplo en el lote Nº 25, que corresponde al penúltimo lote atendido por Juan Vásquez en el puesto de operario de mezcla, refleja un porcentaje del 1.37%, obtenido a partir de la relación matemática enunciada a continuación; Si la lectura es 1, el nivel de humedad corresponde al 5%, por otra parte si la lectura es 0, el nivel de humedad corresponde al 0.5%, lo que nos indica que para el dato Nº 25 el valor del nivel de la humedad esta dado por:

Ahora bien, procedamos a analizar de manera gráfica estos mismos datos, a partir de la carta de control que se genera con ellos.

Vemos en la carta de control que el valor de la LC es 0.506929, lo que equivale a un 2.53% de humedad como promedio. Por políticas de calidad se ha establecido previamente que aquellas muestras que superen el valor de +2σ para la carta de control correspondiente, es decir aquellas muestras cuyos valores de humedad luego de la prueba se acerquen al 5%, serán reemplazadas por otra pieza del mismo lote de muestra y si esta cualidad se repite por mas de 3 veces seguidas, se procederá a hacer un nuevo análisis de resistencia de tres puntos y si no se supera la prueba se rechazará el lote, lo que significa que este pasará a reprocesamiento.

Sin embargo, aquellas muestras que se encuentran por debajo de -2 σ, serán establecidas como muestras de calidad superior, dado que el bajo nivel de absorción de agua, revela que su duración será de mayor tiempo, dado que conservará las propiedades y características propias sin que estas se vean alteradas por la constante precipitación de lluvias.

A continuación se muestra el resumen estadístico de la prueba.

Vemos ahora el grafico de distribución de las lecturas de las muestras obtenidas.

Finalmente encontramos el siguiente análisis en cuanto a los puntos se refiere, y es aquí, donde inicia el proceso de análisis y toma de decisiones, a partir de los datos obtenidos4 . Puntos fuera de los límites de control:

Punto 3 (0.112155): abajo

Punto 5 (0.892751): arriba

Punto 8 (0.127037): abajo

Punto 10 (0.877011): arriba

Punto 11 (0.063784): abajo

Punto 12 (0.059942): abajo

Punto 15 (0.108582): abajo

Punto 18 (0.954739): arriba

Punto 20 (0.932735): arriba

Punto 22 (0.939830): arriba

Punto 24 (0.917916): arriba

Punto 29 (0.982622): arriba

Punto 31 (0.059865): abajo

Punto 38 (0.199735): abajo

Punto 44 (0.879525): arriba

Punto 49 (0.898690): arriba

Punto 50 (0.196702): abajo

7 puntos consecutivos hacia arriba:

Ninguno.

7 puntos consecutivos hacia abajo:

Ninguno.

7 puntos consecutivos, arriba del centro:

Ninguno.

7 puntos consecutivos, abajo del centro:

Ninguno.

2 puntos consecutivos fuera de los límites 2 sigma:

A partir del punto 2

A partir del punto 10

A partir del punto 22

A partir del punto 36

A partir del punto 41

A partir del punto 49

4 puntos consecutivos fuera de los límites 1 sigma:

A partir del punto 2

A partir del punto 14

A partir del punto 22

A partir del punto 31

A partir del punto 41

A partir del punto 47

Los puntos que para el efecto del análisis de la presente carta, toman mayor relevancia, se constituyen en los que se encuentran por fuera de los límites de control, esto a partir de que gracias a estos puntos, hemos de determinar el número de “fallos” en cada turno de trabajo y las consecuencias de dicho fallo. Se representa a continuación el análisis de dichos datos.

El anterior cuadro, refleja que Juan cometió 11 errores en la mezcla, que originaron 6 muestras de mayor absorción y 5 muestras de menor absorción, respecto a la absorción media, en base a los limites permitidos por la empresa; los errores de mayor absorción, sucedieron entre la hora 2 y la 6, con una doble frecuencia entre las horas 5 y 6, mientras que los errores de menor absorción, sucedieron entre la 1ª y la 4ª hora, con una frecuencia doble en la 3ª hora; estos datos pueden reflejar que los niveles de concentración de Juan en la preparación de la mezcla, disminuyen a medida que avanza su turno de trabajo, aunque con una mayor frecuencia hacia las ultimas horas de trabajo, si se conoce que el turno es sin descansos, podría establecerse un tiempo de descanso entre la 2ª y la 3ª hora y entre la 4ª y la 5ª, a fin de retomar la concentración en las ultimas horas y disminuir por tanto el nivel de fallos, cabe considerar también que el lugar de trabajo de Juan esta al aire libre y en el día en el que se ha tomado esta carta de control, la temperatura promedio ha estado por encima de los 25 ºC, lo cual indica fatiga en las ultimas horas de su turno, que equivale a las horas del mediodía, para esto también se plantearía además del descanso, la instalación de un sistema de rehidratación o de protección a la intemperie, y de acuerdo al comportamiento en lo sucesivo, se podría decidir si mantener o remover el tiempo de descanso.

Si se han de considerar solo los errores de mayor absorción, como los relevantes, dado que pueden generar un alto coste en el reprocesamiento, se limitaría el análisis anterior solamente a la primera parte, y se plantearía como posible tiempo para el descanso, un periodo entre la 4ª y la 5ª hora únicamente.

Los siguientes son los histogramas de frecuencia para Juan.

A partir del análisis anterior, para el caso de Pedro, vemos que cometió 6 errores, 5 menos que Juan, de estos, tres por mayor y tres por menor absorción, salvo que las horas de los errores en este caso son la 8ª, 10ª, 11ª y 13ª, lo que indica que las horas de mayor concentración son la 7ª cuando inicia su labor, la novena y la duodécima, y aunque la frecuencia de fallo es menor, es claro que la mayor frecuencia general se encuentra en la octava y la decimotercera horas, es mas fácil de entender el nivel bajo de concentración en la última hora, dado que la jornada laboral esta por terminar, la concentración no necesariamente esta centrada en lo que se esta haciendo, mientras que la octava hora es algo curioso, estamos hablando alrededor de las 3:00 p.m. , hora para la cual Pedro suele ya haber almorzado al menos con dos horas de antelación, es decir antes de ingresar a su trabajo, a partir de lo cual podríamos plantear un descanso en la hora 8ª a fin de garantizarle a Pedro un correcto proceso de asimilación de sus alimentos, o planear una merienda, si es por la falta de alimento que a esta hora suele bajar el nivel de concentración. También podríamos observar que a Pedro le gusta oír un programa que dan en la emisora de la Universidad Nacional, a las 3:00 p.m., y él siempre lleva su radio con sus audífonos, a fin de no molestar a sus compañeros, es claro que este es un medio de distracción y se debe tener un control sobre el mismo. Podríamos concluir para el caso de Pedro en tomar cartas respecto a su radio, hacer pruebas respecto a su proceso de alimentación diario y determinar un correctivo.

Los siguientes son los histogramas de frecuencia para Pedro.

Ahora veamos el caso de la prueba de resistencia a altas temperaturas durante periodos prolongados, que se realizo en el simulador climático.

Bajo las mismas condiciones y premisas iniciales, se ha desarrollado la siguiente prueba en la que el simulador de clima, somete a una temperatura bastante alta durante un tiempo de 2 horas a las 50 unidades de la población de muestras seleccionadas al azar; dentro de los parámetros de la empresa, y según los mismos estudios técnicos se han determinado unas cartas de color que establecen.

una escala de resistencia al fuego a medida que en la composición de la teja disminuye el agua y aumentan el oxígeno y el carbono.

La tabla de color esta diseñada para mostrar mediante un índice, la probabilidad de ignición a temperaturas menores a 200 ºC, dicha carta de color esta diseñada a partir de las normas internacionales de resistencia al fuego que forman parte del basamento de calidad de la empresa y en el cual se fundamentan todos sus procesos.

La carta de color se aplica comparando el color externo más oscuro de alguna superficie de al menos 1 cm2 con los colores de la carta, los índices de ignición, están en el rango de 1 a 20, siendo 1 el menor grado de probabilidad de ignición, y 20 el mayor grado de probabilidad.

La carta de color, junto a la indexación guía, se muestran a continuación.

La carta de color, se compara una con una con las muestras y se busca el color mas aproximado sino el mismo para asignarle su respectivo índice, aunque este proceso se hace de manera manual, se verifica por 2 personas, las cuales determinan el color mediante sus disertaciones particulares, en cuanto a otras distintas condiciones. Los datos obtenidos de las muestras están en el listado siguiente:

# Lectura Hora Operador Lote Comentario

1 16 1 Juan 1

2 11 1 Juan 2

3 9 1 Juan 3

4 12 1 Juan 4

5 12 2 Juan 5

6 13 2 Juan 6

7 15 2 Juan 7

8 9 2 Juan 8

9 13 3 Juan 9

10 10 3 Juan 10

11 4 3 Juan 11

12 12 3 Juan 12

13 12 4 Juan 13

14 20 4 Juan 14

15 1 4 Juan 15

16 8 4 Juan 16

17 15 5 Juan 17

18 9 5 Juan 18

19 5 5 Juan 19

20 9 5 Juan 20

21 9 6 Juan 21

22 8 6 Juan 22

23 9 6 Juan 23

24 9 6 Juan 24

25 16 7 Juan 25

26 6 7 Pedro 26 Cambio de Operario

27 10 7 Pedro 27

28 9 7 Pedro 28

29 11 8 Pedro 29

30 10 8 Pedro 30

31 6 8 Pedro 31

32 6 8 Pedro 32

33 14 9 Pedro 33

34 11 9 Pedro 34

35 10 9 Pedro 35

36 12 9 Pedro 36

37 11 10 Pedro 37

38 14 10 Pedro 38

39 7 10 Pedro 39

40 9 10 Pedro 40

41 14 11 Pedro 41

42 8 11 Pedro 42

43 7 11 Pedro 43

44 13 11 Pedro 44

45 10 12 Pedro 45

46 10 12 Pedro 46

47 6 12 Pedro 47

48 12 12 Pedro 48

49 10 13 Pedro 49

50 10 13 Pedro 50 Fin Jornada Laboral

Previamente y por normas de la empresa, basadas en los estándares técnicos correspondientes, se ha establecido la zona ±2σ como la zona de aceptación, mientras que todo punto que se encuentre por fuera de la zona será: si esta entre ±2σ y ±3σ, analizado por medios químicos o si está por fuera de los ±3σ rechazado y enviado a reprocesamiento, de acuerdo a la calidad del material, o simplemente desechado.

En este caso, se busca analizar la calidad de los procesos de secado o fraguado, tanto en estufa como al aire libre, ya que si un lote de tejas es dejado demasiado tiempo en dicho proceso de secado, su tendencia a la ignición va a ser mayor, dado que habrá perdido tanta agua, incluso debajo del mínimo permitido, y habrá aumentado tanto la concentración de otros gases al interior de la teja que la combustión se generaría de manera mas sencilla bajo las condiciones adecuadas.

Por otra parte si el proceso de secado ha sido muy apresurado y no ha alcanzado el resultado adecuado, al someterse la pieza a temperaturas altas de manera constante, se finalizará su proceso de secado, razón por la cual no será tan tendiente a la combustión; el resultado optimo, que no cae en ninguno de los extremos, es el que llegando a un proceso de secado exitoso, supere la prueba de resistencia de altas temperaturas, mostrando un índice alrededor de la media de los datos estadísticos, para este caso la media es 10.24.

La carta de control que refleja la posición de los datos obtenidos se muestra a continuación, en ella el área verde indica ±σ, el área amarilla ±2σ y el área blanca ±3σ, de manera que aquellos puntos que se encuentran fuera de este rango, son revisados a fin de ser desechados o reprocesados; de igual manera si se halla en alguno de los sectores, se ejecutara según las disposiciones de la empresa y la norma de procedimiento anteriormente explicada.

Para esta carta de control, vemos que de las 50 muestras, cerca del 70% cumplen con la condición de estar en el intervalo ±2 σ, lo que da unas buenas luces sobre los resultados de los procesos de secado, sin embargo se va a analizar más detalladamente estos datos. Veamos pues, a partir de las normas de interpretación de las cartas de control, como se clasificarían los datos relacionados anteriormente.

Puntos fuera de los límites de control:

Punto 1 (16.000000): arriba

Punto 7 (15.000000): arriba

Punto 11 (4.000000): abajo

Punto 14 (20.000000): arriba

Punto 15 (1.000000): abajo

Punto 17 (15.000000): arriba

Punto 19 (5.000000): abajo

Punto 25 (16.000000): arriba

7 puntos consecutivos hacia arriba:

Ninguno.

7 puntos consecutivos hacia abajo:

Ninguno.

7 puntos consecutivos arriba del centro:

Ninguno.

7 puntos consecutivos abajo del centro:

A partir del punto 18

2 puntos consecutivos fuera de los límites 2 sigma:

A partir del punto 14

A partir del punto 25

A partir del punto 31

A partir del punto 38

4 puntos consecutivos fuera de los límites 1 sigma:

A partir del punto 4

A partir del punto 11

A partir del punto 41

Los puntos que se encuentran por fuera de los límites de control, se encuentran estrictamente entre los puntos 1 y 25, para los cuales habremos de tomar los que están por encima del LCS, ya que estos son los que reflejan un mayor grado de ignición y mayor probabilidad a la combustión, incluso, son estos datos los que representan muestras que muy posiblemente están casi quemadas o quemadas, y de las cuales sea muy poco posible recuperar algo, lo que significa que si al repetirse esta prueba con otro elemento de la misma población y se repite se podría optar por desechar el lote a menos que cumpla condiciones de uso y aplicación específicos, que permitan que se pueda comercializar de manera que no genere por dicha falla, una responsabilidad contractual de la compañía.

Por otra parte, las tres muestras que se encuentran por debajo de la LCI, representan piezas de muy bajo nivel de secado, las cuales deberán ser analizadas nuevamente a fin de establecer si cumplen con las condiciones de calidad requeridas. Los puntos que encontramos entre la sección ±2 σ y ±3 σ, representan muestras que deberán ser nuevamente evaluadas y en caso de repetir su condición, deberán ser analizadas químicamente a fin de establecer las concordancias en su composición, de lo contrario, serán lotes reprocesados.

Si analizamos puntualmente los datos que se encuentran por encima de la LCS, vemos como el exceso en el procedimiento de secado se produce básicamente en las horas de la mañana y hacia el medio día, horas en las cuales el nivel de la temperatura es mayor, razón por la cual podría pensarse en que esto se debe a una sobre-exposición a la temperatura climática en la fase de secado o fraguado al aire libre, a fin de corregir eso podríamos plantear dada la repetibilidad del error,

El construir un sitio de almacenamiento, capaz de proveer las condiciones constantes y adecuadas para el proceso de fraguado o secado al aire libre, algo como esto puede ser una bodega abierta con iluminación natural y obturadores en las entradas de luz, de manera que entre solamente la cantidad de luz necesaria que genere la temperatura indicada, propia, para el proceso.

Los datos estadísticos generales y la distribución de los datos se muestran a continuación.

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