DISEÑO DE UNA NUEVA LÍNEA DE MOLDEO EN SISTEMA DE COLD BOX PARA LA PLANTA DE FUNDICIÓN DE FUNDICOM MOSQUERA
WILSON VILLABON AHUMADA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y LOGÍSTICA
DISEÑO DE UNA NUEVA LÍNEA DE MOLDEO EN SISTEMA DE COLD BOX PARA LA PLANTA DE FUNDICIÓN DE FUDICOM MOSQUERA
WILSON VILLABON AHUMADA
Código: 20122019018
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE ESPECIALISTA EN INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y LOGÍSTICA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
Director Proyecto: Lindsay Álvarez Pomar
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y LOGÍSTICA
Nota de aceptación
____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________
Firma del presidente de Jurado
____________________________________
Firma del Jurado
____________________________________
Firma del Jurado
4
5
AGRADECIMIENTOS
Los autores manifiestan sus más sinceros agradecimientos a las siguientes personas y entidades por su valiosa colaboración en el diseño, formulación y desarrollo del proyecto.
FUNDICOM SA. Fundiciones y Componentes Automotores SA, por motivar el desarrollo del proyecto y por su disposición para brindar su experiencia, conocimiento y expectativas en lo referente al Proceso de Moldeo.
6
CONTENIDO
GLOSARIO ... 15
INTRODUCCIÓN ... 17
1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 19
2 FORMULACIÓN PROBLEMA ... 24
2.1 SISTEMATIZACIÓN DE PROBLEMA ... 24
3 ANTECEDENTES ... 25
4 JUSTIFICACIÓN ... 29
5 OBJETIVOS ... 32
5.1 GENERAL ... 32
5.2 GENERALES ... 32
6 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ... 33
6.1 RESEÑA HISTÓRICA FUNDICOM S.A. ... 33
6.1.1 Misión... 34
6.1.2 Visión ... 34
6.1.3 Política de Calidad ... 35
6.2 MERCADO ... 35
6.3 PRODUCTOS ... 36
6.4 REQUERIMIENTOS DE LOS CLIENTES ... 36
6.4.1 Kaizen ... 36
6.4.2 MGC ... 36
6.4.3 ISO / TS 16949. ... 37
6.5 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN ... 37
6.5.1 Planta de Fundición ... 37
6.5.2 Infraestructura ... 37
6.5.3 Planta de personal ... 37
6.6 PLANTA DE FUNDICION ... 38
7
6.8 TAMIZADO DE ARENAS ... 46
7 MARCO TEÓRICO ... 49
7.1 TIPOS DE MOLDES PARA FUNDICIÓN ... 49
7.1.1 Moldes de arena en verde ... 49
7.1.2 Moldes con capa seca. ... 49
7.1.3 Moldes con arena seca. ... 50
7.1.4 Moldes de arcilla. ... 50
7.1.5 Moldes furánicos. ... 50
7.1.6 Moldes de CO2. ... 50
7.1.7 Moldesdemetal. ... 51
7.2 MÁQUINAS PARA MOLDEO. ... 51
7.2.1 Máquinas de moldeo por sacudida y compresión ... 51
7.2.2 Máquinas de sacudida y vuelco con retiro del modelo ... 51
7.2.3 Máquina lanzadora de arena ... 51
7.2.4 PLANEACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN ... 52
7.3 COMERCIALIZACIÓN EN EL SECTOR AUTOMOTRIZ ... 52
8 PARÁMETROS GENERALES DE DISEÑO ... 54
8.1 PARÁMETROS DE ESPACIO ... 54
8.2 EQUIPOS EXISTENTES ... 56
9 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ... 57
9.1 MOLDEO EN ARENA EN VERDE ... 59
9.1.1 Ventajas y desventajas. ... 60
9.2 MOLDEO EN CASCARA O SHELL MOLDING ... 61
9.2.1 Ventajas y desventajas. ... 63
9.3 MOLDEO QUIMICO. ... 64
9.3.1 Ventajas y desventajas. ... 65
9.4 MOLDEO COLD BOX. ... 66
9.4.1 Ventajas y desventajas. ... 68
10 SELECCIÓN DE ALTERNATIVA ... 69
8
12 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ... 70
13 DISEÑO DE UN SISTEMA PRODUCTIVO. ... 75
13.1 INVESTIGACIÓN DE MERCADOS ... 75
13.1.1 Necesidades del Cliente. ... 76
13.2 LA FUNDICIÓN EN EL MUNDO. ... 80
13.3 LA FUNDICIÓN EN COLOMBIA. ... 83
13.3.1 Análisis de Fortalezas y Debilidades de Fundicom S.A. respecto a sus competidores. 84 14 DISEÑO DE PRODUCTO. ... 85
14.1 PRODUCTO. ... 85
14.1.1 Factores de desarrollo del producto. ... 86
14.1.2 Factores de desarrollo frente al mercado. ... 86
14.2 PROCESO DE FABRICACIÓN. ... 88
14.2.1 Definición de las especificaciones del cliente para los discos de freno. ... 89
14.2.2 Diagrama Funcional. ... 90
14.3 LISTAS DE CHEQUEO ... 91
14.3.1 Quality Function Deployment ... 91
14.3.2 Diagrama de procesos de fabricación de discos de freno ... 99
15 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA. ... 101
15.1 DIMENSIONAMIENTO DEL PUESTO DE TRABAJO. ... 106
15.2 DIMENSIONES DE LA MAQUINA: ... 107
15.3 DISPOSITIVOS INFORMATIVO VISUALES (DIV) ... 108
15.4 CALCULO DE ÁREAS ... 112
15.4.1 Diagrama de actividades ... 113
15.5 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA LOGÍSTICO ... 115
ANEXOS ... 119
ANEXO 1. Clientes Nacionales, Extranjeros y Proveedores ... 119
Clientes Nacionales de Fundicom S.A. ... 119
Clientes para Exportación ... 119
10
LISTADO DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Foto fachada FUNDICOM S.A ... 33
Ilustración 2. Sus productos ... 34
Ilustración 3. Organigrama ... 38
Ilustración 4. Mecanizado modelos CNC ... 39
Ilustración 5. Modelos ... 39
Ilustración 6. Silos de almacenamiento de arena... 40
Ilustración 7. Molino preparación de arenas ... 40
Ilustración 8. Machos en Shell. ... 41
Ilustración 9. Macho en Shell ... 41
Ilustración 10. Sistema 2 ... 41
Ilustración 11. Sistema 1 ... 41
Ilustración 12. Salida de Material ... 42
Ilustración 13. Fusión en hornos ... 42
Ilustración 14. Vaciado ... 42
Ilustración 15. Esmerilado ... 43
Ilustración 16. Esmerilado ... 43
Ilustración 17. Diagrama de Bloques, proceso de fabricación ... 43
Ilustración 18. Descripción de las operaciones de fabricación de una pieza ... 44
Ilustración 19. Maquinas CNC ... 45
Ilustración 20. Maquinas CNC ... 45
Ilustración 21. Control Calidad ... 45
Ilustración 22. Arena de planta ... 47
Ilustración 23. Arena de moldeo ... 47
Ilustración 24. Diagrama de recorrido bandas trasportadoras ... 47
Ilustración 25. Ubicación FUNDICOM ... 54
Ilustración 27. Planta de fundición. Área y recorrido de las bandas transportadoras ... 55
Ilustración 26. Plano planta ... 55
Ilustración 28. Maquina Disa ... 60
Ilustración 29. Maquina shell molding ... 63
Ilustración 30. Maquina No bake ... 65
Ilustración 31. Maquina VIC HV3 ... 67
Ilustración 32: Fundición de metales en el mundo ... 80
11
Ilustración 34: Uso final de la fundición ... 82
Ilustración 35: Matriz DOFA Fundicom vs. Competencia ... 84
Ilustración 36. Ciclo de vida de discos de freno ... 85
Ilustración 37. Disco de freno... 88
Ilustración 38. Diagrama funcional ... 90
Ilustración 39 Diagrama de proceso Disco de freno ... 100
Ilustración 40. Presupuesto de ventas de discos de freno de Fundicom S.A. para el 2013 ... 105
Ilustración 41. Demarcación área de trabajo ... 106
Ilustración 42. Requerimiento de espacio ... 107
Ilustración 43. Dimensiones de la maquina ... 107
Ilustración 44. Dimensionamiento del puesto de trabajo ... 108
Ilustración 45. Criterios de ergonomía ... 109
Ilustración 46. Criterios de ergonomía ... 109
Ilustración 47. Diseño del puesto de trabajo ... 110
Ilustración 50. Layout de planta ... 113
Ilustración 51. Dibujo 3D Maquina ... 113
Ilustración 52. prioridades de áreas ... 114
Ilustración 53. Diagrama relacional de actividades y recorridos ... 115
12
LISTADO DE TABLAS
Tabla 1. Fundición en Colombia Estados Financieros 2012 ... 29
Tabla 2. Tabla granulometría arena ... 48
Tabla 3. Equipos existentes ... 56
Tabla 4. Calificación valores de diseño ... 57
Tabla 5. Parámetros de diseño ... 58
Tabla 6. Resultado Disamatic ... 61
Tabla 7. Resultado Shell Molding ... 64
Tabla 8. Moldeo químico ... 66
Tabla 9. Moldeo Cold Box ... 68
Tabla 10. Ponderación de resultados ... 69
Tabla 13. Escala de valoración de calidad ... 77
Tabla 14. Escala de valoración del criterio del precio de venta ... 77
Tabla 15. Escala de valoración del criterio de tiempos de entrega ... 77
Tabla 16. : Escala de valoración del criterio de servicio post-venta ... 78
Tabla 17. Escala de valoración del criterio solvencia económica ... 78
Tabla 18. Escala de valoración del criterio de reconocimiento de marca ... 78
Tabla 19. Valoración de las necesidades de los clientes de discos de freno ... 79
Tabla 11. Usos finales de fundición ... 82
Tabla 12. Conpetidores de Fundicom en Colombia ... 83
Tabla 20. Tabla de seguridad en discos de freno. ... 87
Tabla 21. Lista de características y variables definidas por el cliente para el proceso de fabricación de los discos de freno ... 89
Tabla 22. Lista de chequeo ... 91
Tabla 23. Solvencia económica ... 92
Tabla 24. Aspecto de servicio ... 93
Tabla 25. Aspecto de instalación ... 93
Tabla 26. Aspecto de uso ... 93
Tabla 27. Calificación para los atributos de la matriz QFD ... 94
Tabla 28. Calificación matriz QFD ... 95
Tabla 29. Calificación matriz QFD respecto a los requerimientos técnicos de los discos de freno ... 97
Tabla 30. Relación de tiempos de fabricación ... 101
13
14
LISTADO DE GRÁFICOS
15 GLOSARIO
ARENA SÍLICE: es un compuesta resultante de la combinación del Sílice con el Oxígeno. Su composición química está formada por un átomo de sílice y dos átomos de Oxigeno, formando una molécula muy estable: Si O2.
DISPOSITIVO: aparato, artificio, mecanismo, artefacto, órgano, elemento de un
sistema.
FUNDICIÓN: se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas,
comúnmente metálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.
GRANULOMETRÍA: es la medición de los granos de una formación sedimentaria
y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica.
GRANZÓN: cada pedazo grueso de mineral que no pasa por la criba. II Ven.
Arena gruesa. II pl. Nudos de la paja que quedan cuando se criba.
IMPUREZAS: una Impureza, es una sustancia dentro de un limitado volumen de
líquido, gas o sólido, que difieren de la composición química de los materiales o compuestos.
KAIZEN: estrategia o metodología de calidad en la empresa y en el trabajo, tanto
individual como colectivo.
MALLA: tejido de pequeños anillos o eslabones de hierro o de otro metal,
enlazados entre sí.
MODELO: representación que se sigue como pauta en la realización de algo.
Objeto que se fabrica en serie y que tiene las mismas características que los que pertenecen a su mismo tipo.
MOLINO: máquina o mecanismo que sirve para triturar una materia hasta reducirla
16
NOYOS: partes del molde que sirven para obtener las cavidades u orificios de las
piezas fundidas. También reciben el nombre de almas o núcleos.
RASQUETA: paleta especial para raspar y limpiar.
TAMIZADO: el Tamizado es un método físico para separar mezclas. Consiste en
17
INTRODUCCIÓN
La fundición es el proceso de producción de un objeto metal por vaciado de un metal fundido dentro de un molde y que luego es enfriado y solidificado. Desde tiempos antiguos el hombre ha producido objetos de metal fundido para propósitos artísticos o prácticos. Con el crecimiento de la sociedad industrial, la necesidad de fundición de metales ha sido muy importante.
El metal fundido es un componente importante de la mayoría de maquinarias modernas, vehículos de transporte, utensilios de cocina, materiales de construcción, y objetos artísticos y de entretenimiento. También está presente en otras aplicaciones industriales tales como herramientas de trabajo, maquinarias de manufactura, equipos de transporte, materiales eléctricas y electrónicas, objetos de aviación, etc. La mejor razón de su uso es que puede ser producida económicamente en cualquier forma y tamaño. El tipo más común de molde de fundición es hecho de arena y arcilla, en donde el diseño forma una cavidad en la cual se vaciará el material fundido. Los moldes deben ser fuertes, resistentes a la presión del metal fundido, y suficientemente permeable para permitir el escape de aire y otros gases desde la cavidad de los moldes. El material del molde también debe resistir la fusión con el metal.
La fundición es una de las profesiones más antiguas. La producción de diseños para ser usados en fundición requiere cuidado, precisión y técnica. El proceso de fundición tradicional ha sido reemplazado por una fundición mecanizada.
Con la crisis energética de años recientes, la racionalización de líneas de producción automática y mecánica ha reducido el costo del producto y han elevado su calidad siendo un paso esencial en el desarrollo de la fundición. Las industrias de fundición en el mundo han desarrollado, en efecto, desde equipos de mecanizado simples hasta líneas de producción automáticas y continuas. 1 A medida que se va progresando en la manera como se produce la fundición, a su vez también va evolucionando la forma como se generan los desperdicios de fundición, no obstante también avanzan casi de la mano las prevenciones y las maneras de cómo evitar todos estos desperdicios.
Hoy día existen muchos métodos de cómo trabajar las arenas de fundición y hacerlas más óptimas para el proceso de producción de piezas fundidas.
1
18
Para llevar a cabo este tipo de manufactura, el mercado nos presenta gran cantidad de opciones. Maquinaria y equipo con diferentes particularidades que se adaptan a las necesidades de cada organización, según sea el caso.
19
1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Cambiar la manera de actuar para satisfacer la demanda de los clientes y de igual manera aumentar los beneficios de los inversionistas, se ha convertido en uno de los más importantes retos de la actualidad. Anteriormente, el crecimiento organizacional se daba de una manera lenta, afirmando la idea de prosperar manteniendo sus procesos estables. Hoy en día la competitividad en los negocios es más fuerte y cada organización tiende a implementar sus mejoras, si no en todas, en la mayoría da actividades, áreas u operaciones de manera continua tratando de convertir la innovación en un hábito.
El crecimiento de Fundicom va de la mano con el desarrollo de la industria automotriz. En el contexto del desarrollo industrial orientado por la política de sustitución de importaciones, la industria automotriz es concebida como factor activo dentro del desarrollo del sector de la metalmecánica, especialmente en la fabricación de partes y piezas para automóviles. Para las ensambladoras y para los autopartistas el cambio continuo de modelos y las innovaciones técnicas introducidas por los productores de automóviles, que constituye la clave de su supervivencia en la competencia internacional, representa una gran oportunidad. Las casas matrices cuidan su prestigio y por lo tanto exigen calidad en sus productos. Por otra parte, las innovaciones técnicas se van imponiendo a través de la competencia, pero a veces son tan radicales que difícilmente pueden ser 'adaptadas' por la industria nacional de autopartes.
Aunque en la empresa se ha logrado realizar parcialmente diseños y unificar componentes que sirven para diferentes modelos, la necesidad de adaptación a las innovaciones tecnológicas cambiantes de las casas matrices supone ante todo un problema para estabilizar los costos, que aunque puedan ser transferidos parcialmente a las ensambladoras y a los clientes, crea un problema a la empresa. En estas condiciones, los autopartistas se encuentran en la encrucijada ejercida por los clientes sobre la base de que si los fabricantes nacionales no ofrecen productos similares a los originales, las ensambladoras los importan.
20
Las importaciones del sector en la última década han tenido un crecimiento del 2.3%, para el año 1995 las importaciones ascendieron a 1.898 millones de dólares y para el año 2004 se importaron 1.943 millones. No obstante que el crecimiento presentado por las importaciones es leve, al desglosar el sector en Autopartes y en Vehículos, el crecimiento en la importación de autopartes específicamente es más significativo, entre el año 1994 y 2004 las importaciones de autopartes han crecido en un 35% al pasar de 1.034 millones de dólares en 1994 a 1.399 Millones en el año 20042.
Para definir, claramente el problema, los causales se van a definir desde los diferentes niveles de la organización, es decir, el nivel estratégico, táctico y operativo.
Inicialmente, en el nivel estratégico tenemos:
Hay una gran oportunidad de mercado para el sector automotor por lo tanto la planta de FUNDICOM S.A. tiene la posibilidad de entrar a competir en este mercado importante.
Para este objetivo FUNDICOM S.A. cuenta con una línea de producción de moldeo por arena en verde que produce piezas, principalmente para el sector automotor, en hierro gris y hierro nodular. Debido al incremento en la demanda de piezas fundidas, tanto de autopartes, como piezas de exportación la planta ha venido creciendo y, como consecuencia de este desarrollo, se han venido conseguido diferentes negociaciones que incluyen inversiones sobre la infraestructura actual de la empresa.
Dicho problema se debe, esencialmente a:
La falta de capacidad de producción en el área de moldeo, puesto que es un proceso que no se ha renovado tecnológicamente.
Los equipos de moldeo existentes no tienen un plan de mantenimiento establecido basado en alguna de las filosofías existentes (TBM, CBM o cualquiera aplicable) que garantice la confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad de los mismos.
Las actuales actividades de mantenimiento son costosas, valores que recaen sobre el consumidor final reflejado en el precio de venta de las partes fabricadas, esto impacta negativamente la competitividad de Fundicom.
En los últimos años, e incluso meses, se ha evidenciado el aumento de esta problemática y con ello:
2
21
La ampliación de los costos de producción ocasionados por el represamiento de órdenes de producción no manufacturadas y de productos en proceso. La industria regional tiene costos relativamente altos, sin ser Fundicom la excepción, si se los compara con los de los países industrializados, aún en aquellas líneas de producción en donde la disponibilidad de factores podría hacer prever ciertos niveles de competitividad en los mercados mundiales. Altos costos afectan la capacidad real de consumo de la población colombiana, haciéndole más difícil el acceso a una serie de bienes que satisfacen necesidades básicas, o que permitirían la incorporación de la población a modos de vida más modernos y satisfactorios. De la misma manera, para la industria autorpartista nacional, se le hará más difícil la expansión de las exportaciones, pues se le quita competitividad a la producción local de manufacturas. Las causas de esos altos costos, se explican principalmente por factores macroeconómicos y tienen que ver con el entorno económico general en que deben funcionar las empresas industriales. También se deben en muchos casos a deficiencias, y a falta de recursos, en las empresas mismas.
Si se analiza el coeficiente de industrialización de Colombia (proporción del valor agregado en el sector industrial frente al total del PIB), es inferior al conjunto de países de la América Latina. Nuestro nivel actual de industrialización es inferior al de México, Argentina, Brasil y Chile, lo cual no era así en décadas anteriores. En efecto, el coeficiente colombiano bajó, de 22.6 en la década del 70 a 21.4 en los ochenta3.Esto indica una tendencia a la desindustrialización. Si comparamos con la década del setenta, es evidente que el esfuerzo industrial no ha correspondido al tamaño global de la economía nacional, ni al grado de urbanización a que ésta ha llegado, ni a la necesidad de crear una capacidad exportadora en manufacturas. O sea, la industria autopartista es pequeña en términos relativos y en términos absolutos.
La mejora de los tiempos de entrega de la competencia
La penetración de nuevos competidores al mercado mundial con menores precios de venta, como las grandes fábricas chinas de productos del hierro que aumentan su calidad de manufactura rápidamente, estando día a día más cerca del estándar nacional, lo que hasta hoy se consideraba como el
3
22
factor diferenciador en nuestro país: la alta calidad del producto y las entregas rápidas y oportunas.
La tendencia en el crecimiento de las importaciones de autopartes provenientes de China a lo largo de la década ha sido progresiva, en el año 1995 Colombia importaba de China 3 millones de dólares en autopartes y en el año 2009 las importaciones llegaron a 59 millones, lo que significa un crecimiento de 1.866%. Así mismo China en el año 1994 ocupaba el lugar número 19 en origen de importación de autopartes y en el año 2009 pasó a ocupar el cuarto lugar, después de Japón, USA y Brasil, demostrando una tendencia a que China pronto se convertirá en el principal país de origen de las importaciones de autopartes en Colombia4. Es importante resaltar que el comportamiento de la participación de las importaciones de autopartes provenientes de China dentro del total de importaciones de autopartes en Colombia, ha sido creciente en la última década, en el año 1995 representa el 0.3% y para el año 2004 pasó a ser el 5%. Dentro de los principales importadores de autopartes se encuentran compañías como Coéxito S.A., TYG Colombia Ltda., Sociedad industrial Metaleléctrica S.A., Incolbestos, Superpolo, UNITED Motors de Colombia S.A entre otras.
Desde el nivel táctico, se tiene:
Lo anterior, ha generado un problema creciente en cuanto al suministro de los productos desde la planta de fundición a la planta de mecanizado y por consiguiente a los otros clientes externos, a los cuales se les suministra únicamente el producto en fundición. También se evidencia el efecto que tiene la falta de capacidad de producción en el área de moldeo, puesto que es un proceso que no se ha renovado tecnológicamente y además, la mejora de los tiempos de entrega de la competencia, igual que en el nivel estratégico, también afecta el componente táctico de Fundicom S.A.
Desde el punto de vista operativo, se tiene:
23
fuertemente la secuencia de las actividades subsiguientes e inclusive se puede llegar a detener todo el proceso de fabricación de las demás referencias. Dicho problema se debe, esencialmente a:
La falta de capacidad de producción en el área de moldeo, puesto que es un proceso que no se ha renovado tecnológicamente (igual que a nivel estratégico y táctico).por paradas debido a la cantidad de averías que presenta.
El equipo actual de moldeo presenta altos tiempos perdidos
Los equipos de moldeo existentes no tienen un plan de mantenimiento establecido basado en alguna de las filosofías existentes (TBM, CBM o cualquiera aplicable) que garantice la confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad de los mismos.
Se puede afirmar que en el mediano plazo en Fundicom S.A., se incrementarán los niveles de incumplimiento de fechas prometidas de entrega, lo que generará mayor insatisfacción de los clientes representado finalmente en la pérdida de inclusión en el mercado.
La mejora en los tiempo de entrega de la competencia (efecto, también a nivel estratégico y táctico).
24
2 FORMULACIÓN PROBLEMA
Con base en el análisis de la situación presentada, nace la siguiente pregunta: ¿Existe alguna opción que permita al departamento de producción de la planta de fundición suplir la necesidad de suministro de piezas a sus clientes, y que a su vez sea el indicado para garantizar la productividad y la competitividad requerida por la empresa, de tal manera que se puedan cumplir con las metas de producción y generando también beneficios a los inversionistas?
2.1 SISTEMATIZACIÓN DE PROBLEMA
Ahora bien, de la pregunta anterior se desprenden los siguientes interrogantes: ¿Qué segmento del mercado del sector de autopartes presenta la oportunidad de absorber la producción que pueda generar el nuevo modelo de fundición a implementar en la Empresa?, ¿Cuáles serían las necesidades de los clientes a
identificar de tal manera que la adquisición de la máquina pueda suplirlas?, ¿ cómo sería el producto a producir con la máquina de moldeo?, ¿Cuál sería la
25
3 ANTECEDENTES
La utilización de los metales, marca dentro de la historia de nuestro planeta una etapa tan decisiva como los más sensacionales descubrimientos de nuestro moderno mundo contemporáneo; sin equivocación, ella llegó a ser la piedra angular del desarrollo actual. Su importancia es tal, que los sabios e historiadores no pudieron definir mejor las fronteras de las épocas o eras, que con palabras alusivas: edad de bronce o edad de piedra.
El abandono del uso de la piedra como materia prima natural y la búsqueda de mejores materiales, debía satisfacer la necesidad de fabricar herramientas y armas que al hombre de entonces, le permitiera sobrevivir en un medio donde la competencia con los animales de la época era totalmente desventajosa, sin contar con las rigurosas condiciones de desenvolvimiento habitacional. Todo ello forzó la búsqueda de materiales y procesos para conformar metales, que se descubrirían al finalizar la edad de piedra, dando paso al nacimiento de la metalurgia.
La fundición de metales es una tecnología prehistórica, pero que aparece recientemente en los registros de la arqueología. Nació cuando los antiguos usaron las tecnologías del fuego, llamadas piro tecnologías las cuales proveyeron las bases del desarrollo de la fundición. Se usó el calor para lograr hierro esponjoso y el barro quemado para producir cerámica.
Los objetos metálicos antiguos que conocemos, tienen más de 10.000 años y no se produjeron por fusión, sino que fueron forjados; eran pequeños pendientes y collares, los cuales fueron martillados de pepitas de cobre nativo y no requirieron soldadura. El periodo arqueológico en el cual el trabajo del metal tomó lugar, fue el Neolítico.
Los metales nativos fueron tal vez considerados simplemente como otro tipo de piedra y usaron los mismos métodos de trabajo empleados con la piedra. Así el cobre se empezó a trabajar como una piedra, la aparición del hierro esponja y de cerámicos en el Neolítico, evidencia que el fuego se usó para otros materiales al igual que para la piedra.
26
La búsqueda de mejores materiales, debía satisfacer la necesidad de fabricar herramientas y armas que al hombre de entonces le facilitaran la supervivencia y la competencia con los animales y el medio. Los arqueólogos llaman calcolítico al período en el cual los metales fueron por primera vez dominados y precedió a la edad de bronce, aproximadamente entre el 5000 y 3000 A.C. Análisis de objetos antiguos sugieren que la forja del metal se conoció antes de desarrollar la fusión de los metales; los hornos eran rudimentarios, no obstante la evidencia demuestra la gran habilidad para lograr elevadas temperaturas, usando como combustible el carbón de leña.
Los moldes eran de piedra. Se aplicó el tradicional uso de la piedra al trabajo de la piro tecnología. Las que se tallaban tenían textura blanda, como la esteatita y la andesita. La mayoría de los moldes eran abiertos y no necesariamente hechos para objetos planos, algunos moldes eran multitrabajo y tenían cavidades talladas en cada lado del bloque de piedra.
En la edad de bronce inicialmente, se trabajaron los metales en frío por martilleo, para fabricar armas y herramientas. No se sabe ciertamente cómo se introdujo el fuego para el trabajo de los metales, pero existen hipótesis que atribuyen esto al azar, donde accidentalmente un incendio forestal provocaría las altas temperaturas necesarias para reducir rocas metalíferas, mostrando la forma de obtener mejor materia prima para el trabajo de los metales.
Parece ser que el trabajo del cobre y el bronce nació entre los años 5.000 y 3.000 A.C. entre los pobladores de Asia Occidental y la costa del Mediterráneo. Se piensa que estos metales se obtenían por fusión de ricos minerales de "malaquita", usando como combustible el carbón de leña. Para ello se utilizarían hornos de arcilla de tiro natural, obteniendo pequeñas cantidades de un material esponjoso que sería conformado por martillado.
Gracias al hallazgo de armas, utensilios, monedas, estatuas, y otros objetos; en poblaciones Sirias, Egipcias, Hebreas y Europeas, es posible afirmar que el hierro era trabajado siete siglos antes de Cristo. También en el templo de Karnak en el Valle del Nilo, se encontró un mural con la representación se una fundición que existió en el año 1.500 A.C. La mayoría de los objetos fabricados por los egipcios eran aleaciones de cobre con estaño, arsénico, oro y plata.
27
El progreso en la fabricación de piezas cada vez más complejas tales como espadas, ruedas, campanas y otros objetos, desembocan en la aparición del hierro en la antigua Grecia en las vecindades del primer milenio A.C.. Mas tarde varias culturas trabajarían el hierro, apareciendo piezas aleadas, sin embargo, serían muchos años después, cuando se conocería la forma de reducir grandes cantidades de minerales ferrosos.4
La fundición es el proceso de producción de un objeto de metal por vaciado de metal fundido dentro de un molde y que luego es enfriado y solidificado. Desde tiempos antiguos el hombre ha producido objetos de metal fundido para propósitos artísticos o prácticos. Las piezas fabricadas con este método se caracterizan por una gran precisión en la forma (obtenida con frecuencia sin necesidad de tratamiento posterior, incluso en el caso de complicadas formas geométricas), y por una gran diversidad de aleaciones específicas, así como por sus diferentes grados de densidad, que abarcan desde aleaciones muy porosas hasta muy densas5
El metal fundido es un componente importante de la mayoría de maquinarias modernas, vehículos de transporte, utensilios de cocina, materiales de construcción, y objetos artísticos y de entretenimiento. También está presente en otras aplicaciones industriales tales como herramientas de trabajo, maquinarias de manufactura, equipos de transporte, materiales eléctricas y electrónicas, objetos de aviación, etc. La mejor razón de su uso es que puede ser producida económicamente en cualquier forma y tamaño. El tipo más común de molde de fundición es hecho de arena y arcilla, en donde el diseño forma una cavidad en la cual se vaciará el material fundido. Los moldes deben ser fuertes, resistentes a la presión del metal derretido, y suficientemente permeable para permitir el escape de aire y otros gases desde la cavidad de los moldes. El material del molde también debe resistir la fusión con el metal.
La fundición es una de las profesiones más antiguas. La producción de diseños para ser usados en fundición requiere cuidado, precisión y técnica. El proceso de fundición tradicional ha sido reemplazado por una fundición mecanizada. Con la crisis energética en años recientes, la racionalización de líneas de producciones automáticas y mecánicas ha reducido el costo del producto y han elevado su calidad siendo un paso esencial en el desarrollo de la fundición. Las industrias de fundición en el mundo han desarrollado, en efecto, desde equipos de mecanizado simples hasta líneas de producción automáticas y continuas6.
4 Tomado pagina web; Universidad de Medellín, Historia de la fundición 2-3
5 Diferentes aspectos de la metalurgia de los polvos. Virtualpro – Procesos Industriales
28
A medida que se va progresando en la manera como se produce la fundición, a su vez también va evolucionando la forma como se constituyen los moldes de fundición, no obstante también avanzan casi de la mano las nuevas tecnologías y las maneras de cómo mejorar estos procesos, hoy día existen muchos métodos de cómo trabajar las arenas de fundición y hacerlas más optimas para el proceso de producción de piezas fundidas.
La arena verde lleva su nombre porque en su mezcla utilizada para moldear contiene un cierto grado de humedad. La arena de fundición es el sílice SiO2, y es usada en fundición por sus propiedades refractarias, expresadas como la capacidad para resistir altas temperaturas, sin fundirse o degradarse.
Esta arena está formada por un conjunto desordenado de granos de diversa forma y composición mineral, sus tamaños están comprendidos entre 0,02 y 5mm, la arena sílice SiO2 para ser utilizada en fundición se mezcla con porciones de componentes como: arcilla aglutinante o también llamada bentonita, carbonilla, y agua.
La compilación de los pasos que realiza la industria para llevar a cabo los procesos de fundición en arena verde, estos son:
Construcción de un modelo con la forma de la pieza deseada Incorporar un sistema de alimentación de metal líquido al modelo Preparar arena verde de moldeo
Elaborar un molde robusto con arena verde que cubra al modelo en su totalidad
Llenar el molde o cavidad resultante con el metal fundido Esperar que el metal del molde se enfrié y solidifique
Desde tiempos antiguos el hombre ha producido objetos de metal fundido para propósitos artísticos o prácticos. Con el crecimiento de la sociedad industrial, la necesidad de fundición de metales ha sido muy importante. “Las industrias de fundición en el mundo han desarrollado, en efecto, desde equipos de mecanizado simples hasta líneas de producción automáticas y continuas”. 7
A medida que se va progresando en la manera como se produce la fundición, a su vez también van evolucionando las tecnologías para obtener procesos más eficientes y eficaces.
7
29
4 JUSTIFICACIÓN
La fundición de hierros grises en Colombia se encuentra distribuida así: en Medellín (39%), Bogotá (34%), Cali (8%) y Barranquilla (4%)8.
Los competidores más fuertes de Fundicom en el sector automotor son MetalBogotá y Big – Medellín. La siguiente tabla muestra los estados financieros a cierre de 2011 de las principales fundidoras de metales de Colombia9:
8
Fundición continua, una oportunidad para mejorar la calidad de los hierros. Jonathan Coley Zapata
9
www.portafolio.co. Marzo 27 - 2011.
30
De acuerdo a la Tabla 1, se muestra que Landers y CIA, presenta ventas anuales (2011) de $ 84.211 MM seguidamente Moldes Medellín con ventas aproximadas de $66.162 MM. Fundicom SA se encuentra ubicada en el puesto número 6 por volumen de ventas con $17.406 MM y Fundiciones Torres en el último lugar con $ 2.741 MM.
Fundicom S.A., entre sus directos competidores, Big y MetalBogotá, a nivel de ventas se encuentra en primer lugar. Sin embargo, no se están generando utilidades ni beneficios a sus socios ya que sus costos de fabricación son bastante elevados. Dentro de las razones que se tiene para este comportamiento es el precio de compra de los insumos que se transforman en la actualidad dentro de la planta de Fundición. Pero el factor más importante que genera esta baja utilidad para Fundicom S.A. es que sus líneas de producción tienen un poco mas de 20 años lo que convierte sus equipos en obsoletos, esto hace que las actividades de mantenimiento sean demoradas (máquina parada por averías, paros mayores o dificultades en la consecución de los repuestos) y costosas. Dentro de los rasgos más sobresalientes, en cuanto a maquinaria, podemos resaltar que a la planta de fundición no se le ha hecho una inversión tecnológica en los últimos 15 años.
En este momento Fundicom usa procesos tradicionales de fundición como moldes de arena sin aglutinantes que son procesos convencionales de moldeo como arenas verdes. Existe un conjunto de nuevos procesos entre los cuales se destaca el proceso de moldeo en Cold Box, que es un proceso de moldeo que implica aglutinantes con agentes catalizadores que hacen un mejor proceso, el cual ha comenzado a adquirir importancia gracias a la posibilidad que ofrece el mercado de maquinara y que viene de la mano con las innovaciones tecnológicas. La arena de moldeo en verde no es la más adecuada para procesos de producción de piezas con los niveles de calidad que exige el mercado de fundición actual, hoy en día las exigencias de calidad obligan a las empresas a buscar nuevas alternativas para la fabricación de sus piezas y se hace necesaria la generación de un proceso que permita brindar mayor agilidad para solventar esta problemática.
31
tamaño, geometrías más complejas y con mayor precisión dimensional y mejor acabado superficial.10
El sistema de moldeo con arenas autofraguantes como su nombre lo indica, endurece el molde sin necesidad de estufado, ni por gasificación (como el proceso CO2), sino mediante la transformación química de la resina por acción del catalizador, ofreciendo ahorro de energía. Permite la fabricación de piezas de mayor tamaño, geometrías más complejas y con mayor precisión dimensional y mejor acabado superficial. Facilita la reutilización de la arena por la evaporación del elemento aglutinante durante la colada
De acuerdo a lo expuesto, se encuentra dentro de un proyecto y al interior del proceso de producción una inversión tangible que contribuirá a la innovación y ayudará a incrementar la productividad de la planta. Esto a su vez, se relacionará con la orientación de procesos hacia el mejoramiento de los sistemas de fabricación. Por ello, y teniendo en cuenta que actualmente, en Fundicom S.A., hay una gran necesidad de invertir en maquinaria que permita incrementar la producción, es que se propone el análisis de las variables propias del proceso para determinar su beneficio.
Representándose todo lo anterior, como la posibilidad de tener mayor control sobre el proceso implementado esta línea de producción de moldeo, es finalmente el objetivo de esta investigación.
10
32
5 OBJETIVOS
5.1 GENERAL
Plantear un esquema para el sistema productivo de la línea de fabricación de moldes en la empresa Fundicom S.A. que permita cumplir con los requerimientos del proceso interno de producción de acuerdo a los niveles de seguridad y calidad exigidos por la compañía de tal manera que se disminuyan los tiempos de entrega, y se pueda cumplir con la satisfacción de los clientes, asegurando también el pronto retorno de la inversión y la sostenibilidad de Fundicom S.A.
5.2 GENERALES
Realizar un diagnóstico del mercado regional de autopartes.
Analizar y evaluar las necesidades de producción en el área de moldeo de la planta de fundición de Fundicom S.A, de Mosquera
Determinar cuál es el método de moldeo más económico y apropiado para la compañía.
Realizar una propuesta de distribución de la planta en el área de moldeo de arenas que permita el flujo del producto a través de la línea productiva de la nueva línea.
Seleccionar y ajustar las herramientas utilizadas para la determinación de requerimientos de materias primas e insumos para producción que se vaya a programar en la nueva línea de moldeo.
Evaluar el método propuesto con base en la productividad generada una vez implementada la propuesta
33
6 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
6.1 RESEÑA HISTÓRICA FUNDICOM S.A.
Fuente: Manual de presentación FUNDICOM S.A
FUNDICOM S.A. (Ilustración I) es una organización que cuenta con un proceso
productivo integrado de fundición y mecanizado, está certificada con normas de calidad ISO 9000 Versión 2000, ISO TS16949. Está en capacidad de producir toda clase de partes, especialmente para el sector automotor (Ilustración 2).
A continuación se muestran los productos predominantes, en hierro fundido gris o nodular con requerimientos de alta precisión y bajo normas nacionales e internacionales.
34
Fuente: Manual de presentación FUNDICOM S.A
6.1.1 Misión
Empleados, clientes, proveedores y accionistas conformamos un equipo humano que trabaja y aprende optimizando constantemente la organización, redefiniendo nuestros procesos y abriendo nuevos mercados.
6.1.2 Visión
En el 2016 FUNDICOM se consolidará en el mercado globalizado entregando un adecuado retorno de la inversión a sus accionistas. Habrá desarrollado la habilidad de asociarse con empleados, clientes y proveedores. La satisfacción de los clientes se habrá convertido en su estilo de vida. Sus procesos serán respetuosos del medio ambiente.
35 6.1.3 Política de Calidad
Fundimos, mecanizamos y ensamblamos productos con la más alta calidad, basada en el autocontrol, el mejoramiento continuo y la satisfacción de los requisitos de nuestros clientes.
Protegemos y optimizamos el patrimonio de la compañía, aliados a las mejores organizaciones de trabajo asociado del país con un solo compromiso: Querer y cuidar a Colombia.
6.2 MERCADO
En lo relacionado a la categoría de autopartes, la producción nacional supera de forma importante el valor de las importaciones y a pesar de la caída registrada en 2008 la producción nacional sigue manteniéndose de forma importante sobre el valor de las importaciones. Asimismo, se observa que las exportaciones no se vieron tan fuertemente afectadas en esta categoría como por ejemplo en el eslabón de automóviles11.
En términos de producción, han sido los eslabones de equipo eléctrico e instalaciones, acabados inferiores los que han jalonado este comportamiento dinámico, mientras en términos de importaciones, se destacan los eslabones de motor y lubricación con el 37%, seguido por el eslabón de dirección, y frenos y suspensión con el 14% de participación en las importaciones en el 200912.
Para Fundicom S.A. se definen los principales clientes y proveedores en el Anexo 1.
11 Estudio del Sector automotor de Colombia. Superintendencia de Industria y Comercio. Grupo de estudios Económicos. Julio 2012
12
36 6.3 PRODUCTOS
Nuestros principales productos se encuentran especialmente en: Discos de freno
Campanas de freno
Cilindros maestros y de rueda de freno
Cilindros principales y auxiliares de embrague Volantes de motor
Cubos de rueda
Soportes de suspensión Servos y depósitos Ensambles
6.4 REQUERIMIENTOS DE LOS CLIENTES
6.4.1 Kaizen
Con la influencia que tiene Toyota en la cultura de calidad, Sofasa ha generalizado los llamados círculos Kaizen, mediante los cuales se impulsa el mejoramiento continuo. En esta estrategia están involucrados tanto los trabajadores como los proveedores. Para lo que, FUNDICOM S.A., hace necesaria la implementación de grupos Kaizen para cada una de las plantas, en donde ya se han establecido grupos de trabajo y objetivos específicos.
6.4.2 MGC
37 6.4.3 ISO / TS 16949.
Es una norma de consenso entre las diferentes normas que existen para el sector automotor, dependiendo de la procedencia del fabricante. Esta norma es una ampliación de la serie de normas internacionales ISO 9000, con requisitos específicos del sector y del cliente. Estas especificaciones son el resultado de una armonización de las normas: QS 9000 estadounidense, VDA 6.1 alemana, EAQF 94 francesa y de la AVSQ italiana. Actualmente FUNDICOM S.A., ya se encuentra certificado en ISO / TS 16949 como lo requieren que sus proveedores.
6.5 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN
6.5.1 Planta de Fundición
La planta de FUNDICIÓN está ubicada en el municipio de Mosquera Cundinamarca, y tiene una capacidad de producción de 6000 toneladas por año.
6.5.2 Infraestructura
Área industrial 8474.2 m²
Área administrativa 895 m²
Área no construida 7670 m²
Total 16401
6.5.3 Planta de personal
38
Direccionamiento estratégico, Administrativo y Financiero, Comercial e Ingeniería y Calidad, los cuales direccionan el proceso productivo de la empresa el cual está conformado como se observa en el esquema de la ilustración 3.
Ilustración 3. Organigrama
Fuente: Manual de Calidad FUNDICOM S.A
6.6 PLANTA DE FUNDICION
39
Para el proceso de moldeo cuenta con dos sistemas automáticos hunter y Dos, sistemas con prensas de gran capacidad que permite moldear piezas en serie, su participación dentro del proceso es la realización de moldes que después de pasar a la línea de producción serán los encargados de recibir el material liquido para la solidificación de las piezas, con capacidades desde 300 grs. hasta 80 Kg; igualmente se dispone de la infraestructura de Moldeo en Piso para fabricar partes hasta de una tonelada.
Para garantizar y certificar la calidad de los productos cuenta con laboratorios de Arenas, Análisis químico, Metrología, Espectrometría, Resistencias a la tracción, Micro probeta, Quick-lab en línea, Propiedades Mecánicas y Durezas.
El proceso de fabricación, está dividido en pequeños procesos los cuales, cumplen una función importante dentro del proceso final, ya que cada uno como cliente interno entrega y recibe productos bajo características y especificaciones técnicas requeridas, éstos son:
El proceso de ingeniería: es la encargada de hacer el desarrollo del herramental ó placa modelo (figuras 4 y 5) esta etapa es la más importante quizá a lo largo de todo el proceso ya que de este diseño depende el resultado de la pieza fundida. Mediante un software de diseño en 3D se hace el modelado de la pieza con las dimensiones establecidas haciendo los suplementos de mecanizado y contracciones dependiendo del material, una vez realizado el diseño es llevado maquinas CNC en las cuales se dará forma física a la pieza modelada.
Fuente: Autores Fuente: Revista Metalmecánica
40
Preparación de arena verde: la arena verde es la que constituyen los moldes que no son sometidos a secado previo para realizar la colada de los metales, su preparación se hace en el molino Simpson (Figura 6) ó en el turbo-molino, y sus componentes son: arena de retorno, carbón Bituminoso, Bentonita y Arena Nueva, estos aditivos de regeneración necesarios para el aglutinamiento, plasticidad y moldeabilidad de la arena, que son características fundamentales dentro del proceso de moldeo, tienen porcentajes de adición específicos que van a permitir que la arena verde cumpla con las características requeridas para el moldeo: Humedad, Compactabilidad, Resistencia, Permeabilidad, entre otras. La arena es almacenada en los silos mostrados en la figura 6.
Fuente: Autores Fuente: Autores
Preparación de noyos: también llamados corazones o machos; son elaborados en los diferentes equipos: Mecc, Dependable, Foundry, Imafond, y/o Shalco, llamadas así dentro del proceso por ser el nombre del fabricante; dependiendo de la asignación hecha previamente, por el diseño de la matachera: después de preparar la arena para la fabricación de machos, se prepara la máquina calentando la matachera entre 200° y 230°C de temperatura, luego se hace un disparo de arena y el respectivo curado que va a tomar un tiempo determinado según el espesor del noyo (figuras 8 y 9).
41
Fuente: Autores Fuente: Soluciones Vick
Moldeo: es la conformación propia de los moldes, en el sistema hunter, que es automático mostrado en la figura 10, se elaboran base y tapa solamente con un cambio de posición del herramental, permitiendo ciclos pequeños de tiempo de aproximadamente 25 segundos por molde y buen nivel de calidad en los moldes, la cual es medida en el laboratorio de metalurgia; mientras que en las maquinas de moldeo semiautomático de la figura 11, la tapa y la base se elaboran por separado, en cada una de las prensas, que después del proceso de matachado o colocación de macho en el molde, van a cerrarse sobre la línea que las va a transportar hasta las líneas de vaciado.
Fuente: Autores Fuente: Autores
42
Fusión y Vaciado: el primer paso es el cargue del horno, (que debe estar a una temperatura inicial de 1550° C para hierro nodular y de 1500° C para gris), con la materia prima, previamente evaluada para conocer su composición química y poder hacer el ajuste pertinente según las especificaciones que cada pieza requiere, si el proceso es para hierro nodular se aplica liga nodulizante, que es utilizada para la formación de grafito nodular el cual es mas resistente que el hierro gris y luego se adiciona lentamente el inoculante que sirve para lograr la maquinabilidad de las piezas; sin importar si es hierro gris o nodular; posteriormente se lleva al sitio de escoriado y se realiza la respectiva operación agregando un aglutinante de escoria y retirando luego las impurezas. Una vez listo el metal líquido, como se muestra en la figuras 12, 13, y 14, se procede a vaciar los moldes, teniendo en cuenta de no interrumpir el vaciado, ya que es importante la temperatura de vaciado, que debe iniciar en 1420° C para hierro gris y/o hierro nodular, y una temperatura mínima de 1360°C para nodular y 1350°C para gris, en la última caja.
Fuente: Autores
Terminado: una vez desmoldadas las piezas son llevadas al área de terminado, en donde son desmatachadas, es decir, se les retira el sistema de alimentación que es utilizado como retorno; las piezas son sometidas a granallado y posteriormente son esmeriladas (figuras 15 y 16), quedando listas para la operación siguiente que puede ser recubrimiento con pintura o directamente a
43
mecanizar, según la hoja técnica del producto. Esta determina las especificaciones con las cuales el producto será liberado para el cliente.
Fuente: Autores Fuente: Autores
Mediante el siguiente diagrama de bloques, se procura explicar la secuencia del proceso de fabricación, mostrando cada uno de los subprocesos mencionados.
Fuente: Autores
Ilustración 15. Esmerilado Ilustración 16. Esmerilado
44
1.1 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO.
Después de muchos años de experiencia FUNDICOM S.A. ha logrado perfeccionar un proceso de fabricación, mostrado en la Ilustración 18, el cual los ha llevado a ser los pioneros en fundición de hierro gris y hierro nodular a nivel nacional. La organización de sus labores y su sistema por OTAS (Organizaciones de Trabajo Asociado) son claves para lograr sus exigentes niveles de producción.
Fuente: Manual de procedimientos
45 6.7 PLANTA DE MECANIZADO
La planta de mecanizados cuenta con equipos de control numérico (Ilustración 19 y 20) que permiten lograr estándares de calidad de alta especificación, basados en normas de fabricación establecidas por los clientes. El proceso de fabricación es similar al de otras empresas del sector metalmecánico dividiendo cada uno de los procesos de fabricación en diferentes máquinas para facilitar de esta manera el mecanizado en serie de las distintas piezas.
Fuente: Autores Fuente: Autores
Los controles con los que cuenta para la realización de su proceso son de alta precisión (figura 21) y a diferencia de la planta de fundición es un poco menos complejo por lo cual se nos facilita dar una explicación más breve del funcionamiento interno de la parte de cómo se desarrolla el proceso de mecanizado.
Fuente: Autores
Ilustración 20. Maquinas CNC Ilustración 19. Maquinas CNC
46
La mayoría de las operaciones en el proceso de mecanizado son realizadas a través de máquinas automáticas de control numérico ya que brindan mayor precisión y confiabilidad a la hora de estandarizar un proceso, la mejor forma de identificar la manera de cómo se está llevando a cabo el proceso de mecanizado de las partes automotores es siguiendo paso a paso la rutina de mecanizado de un disco así:
Recepción técnica del material que viene de la planta de fundición Torneado del perfil exterior
Torneado del perfil interior Acabados superficiales Taladrar, roscar y avellanar Estampar
Tornear pistas de frenado Rectificar pistas de frenado Balancear
Desengrasar Fosfatar Pintar
Limpiar embalar
Inspección de producto terminado
Para conocer el funcionamiento de la empresa y del proceso a modificar se explica a continuación las diferentes etapas del proceso que son necesarias para producir una pieza fundida.
6.8 TAMIZADO DE ARENAS
Como se puede observar en el diagrama de flujo, el moldeo juega un papel importante dentro del proceso de fundición, por tal motivo se debe hacer principal énfasis en la preparación de las arenas.
Toda la arena de la planta necesariamente tiene que ser re-circulada a través del molino de preparación de arenas el cual se encarga de dosificar las mezclas de arena nueva, bentonita, carbón bituminoso y agua( Ilustración 22). Debido a que la arena de moldeo debe repetir constantemente el mismo proceso una y otra vez sufre una degradación debido a las impurezas que recoge por el camino ya sea por los residuos de metal liquido ó por las partículas de provenientes de la arena de los noyos (Ilustración 23).
47
proceso de tamizado para poder garantizar una arena de buena calidad en el proceso.
Fuente: Autores Fuente: Autores
La arena debe estar completamente seca antes de iniciar el proceso de tamizado, para lo cual la arena se debe dejar en los silos sin adicionar agua, después de esto la arena debe ser sacada de los silos y regada junto a la banda R6, esto se logra desconectando la banda que comunica la banda R-6 con la Banda R-10 (ver Ilustración 24 para mayor entendimiento del recorrido de las bandas trasportadoras). Allí se deja pasar la arena de largo hasta que es regada en su totalidad, los cinco silos deben ser desocupados en su totalidad, esto genera un desperdicio de arena.
Fuente: Manual de mantenimiento FUNDICOM SA
Ilustración 22. Arena de planta Ilustración 23. Arena de moldeo
48
Se debe colocar un tamiz sobre una de las zarandas mecánicas ó manuales según la disponibilidad de la planta como se muestra en la figura y asegurarlo bien, luego con el cargador hay que llevar la arena por cucharadas al tamiz después de prender la zaranda mecánica los tres operarios deben proceder con palas y rastrillos a retirar el granzón con los residuos del tamiz y dejarlo despejado para cada vez que llegue el cargador.
El trabajo concluye cuando se lleva una muestra de arena al laboratorio de la planta para analizar los resultados, estos deben ser comparados con los que se hicieron previos al tamizado de arena. A esto se le llama prueba de granulometría ( Ver Tabla 2) Una vez se han comparado los resultados podemos verificar que tan eficiente fue el tamizado de arenas.
49
7 MARCO TEÓRICO
Para tener una referencia teórica sobre los componentes y mecanismos a ser tratados durante el desarrollo del proyecto, se realiza una consulta que será tomada como soporte durante el proceso.
7.1 TIPOS DE MOLDES PARA FUNDICIÓN
Los moldes se clasifican según los materiales usados. 7.1.1 Moldes de arena en verde
Es el método más común que consiste en la formación del molde con arena húmeda, usada en ambos procedimientos. La llamada arena verde es simplemente arena que no se ha curado, es decir, que no se ha endurecido por horneado. El color natural de la arena va desde el blanco hasta el canela claro, pero con el uso se va ennegreciendo. La arena no tiene suficiente resistencia para conservar su forma, por ello se mezcla con un aglutinante para darle resistencia; luego se agrega un poco de agua para que se adhiera. Esta arena se puede volver a emplear solo añadiendo una cantidad determinada de aglutinante cuando se considere necesario.
7.1.2 Moldes con capa seca.
50 7.1.3 Moldes con arena seca.
Estos moldes son hechos enteramente de arena común de moldeo mezclada con un material aditivo similar al que se emplea en el método anterior. Los moldes deben ser cocados totalmente antes de usarse, siendo las cajas de metal. Los moldes de arena seca mantienen esta forma cuando son vaciados y están libres de turbulencias de gas debidas a la humedad.
7.1.4 Moldes de arcilla.
Los moldes de arcilla se usan para trabajos grandes. Primero se construye el molde con ladrillo o grandes partes de hierro. Luego, todas estas partes se emplastecen con una capa de mortero de arcilla, la forma del molde se empieza a obtener con una terraja o esqueleto del modelo. Luego se permite que el molde se seque completamente de tal manera que pueda resistir la presión completa del metal vaciado. Estos moldes requieren de mucho tiempo para hacerse y su uso no es muy extenso.
7.1.5 Moldes furánicos.
El proceso es bueno para la fabricación de moldes usando modelos y corazones desechables. La arena seca de grano agudo se mezcla con ácido fosfórico el cual actúa como un acelerador. La resina furánica es agregada y se mezcla de forma continua el tiempo suficiente para distribuir la resina. El material de arena empieza a endurecerse casi de inmediato al aire, pero el tiempo demora lo suficiente para permitir el moldeo. El material usualmente se endurece de una a dos horas, tiempo suficiente para permitir alojar los corazones y que puedan ser removidos en el molde. En uso con modelos desechables la arena de resina furánica puede ser empleada como una pared o cáscara alrededor del modelo que estará soportado con arena de grano agudo o en verde o puede ser usada como el material completo del molde.
7.1.6 Moldes de CO2.
51
7.1.7 Moldesdemetal.
Los moldes de metal se usan principalmente en fundición en matriz de aleaciones de bajo punto de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de formas exactas con una superficie fina, esto elimina mucho trabajo de maquinado.
7.2 MÁQUINAS PARA MOLDEO.
Estas máquinas ofrecen velocidades más altas de producción y mejor calidad de los colados además de mano de obra ligera y costos más bajos.
7.2.1 Máquinas de moldeo por sacudida y compresión
Consta básicamente de una mesa accionada por dos pistones en cilindros de aire, uno dentro del otro. El molde en la mesa se sacude por la acción del pistón inferior que eleva la mesa en forma repetida y la deja caer bruscamente en un colchón de rebote. Las sacudidas empacan la arena en las partes inferiores de la caja de moldeo pero no en la parte superior. El cilindro más grande empuja hacia arriba la mesa para comprimir la arena en el molde contra el cabezal de compresión en la parte superior. La opresión comprime las capas superiores de la arena en el molde pero algunas veces no penetra en forma efectiva todas las áreas del modelo.
7.2.2 Máquinas de sacudida y vuelco con retiro del modelo
En esta máquina una caja de modelo se coloca sobre un modelo en una mesa, se llena con arena y se sacude. El exceso de arena se enrasa y se engrapa un tablero inferior a la caja de moldeo. La máquina eleva el molde y lo desliza en una mesa o transportador. La caja se libera de la máquina, el modelo se vibra, se saca del molde y se regresa a la posición de carga. Máquinas similares comprimen y también sacuden.
7.2.3 Máquina lanzadora de arena
52
es suspender la lanzadora con contrapesos y moverla para dirigir la corriente de arena con ventaja dentro de un molde. La dureza del molde se puede controlar mediante el operador cambiando la velocidad del impulsor y moviendo la cabeza impulsora. Su principal utilidad es para apisonar grandes moldes y su única función es empacar la arena en los moldes. Generalmente trabaja con el equipo de retiro del modelo.
7.2.4 PLANEACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN
Sin la planeación no es posible gestionar de manera correcta el sistema productivo. La planeación debe poseer pronósticos sobre la demanda, es decir, debemos conocer bien las circunstancias que se producirán (y cuándo) para poder anticiparse a ellas. Esto significa que se debe disponer fundamentalmente de información sobre la demanda, las capacidades y la disponibilidad de recursos, y los costes. Frente al problema de la planificación de producción el cual se complica por la necesidad de producir más debido a la falta de capacidad de producción .
La forma en que una organización de producción planea y controla la adquisición de materiales, la fabricación de piezas y ensambles, y el trabajo necesario para la producción de los productos depende del tipo de sistema de planeación y control de producción.
El desarrollo y fabricación de autopartes en Colombia comenzó a ser importante dada la creciente demanda generada tanto por la cadena de ensamble de vehículos como por el mercado de repuestos también llamado “mercado de reposición”, y que de igual forma demanda artículos producidos en otras cadenas productivas como son metalmecánica, petroquímica (plástico y caucho) y textiles. Las empresas fabricantes de autopartes han logrado un reconocimiento importante por la calidad de sus productos, gracias a que la mayoría de ellas han tenido que certificar sus sistemas de calidad bajo normas ISO 9001 y TS 16949, para ser proveedores de las ensambladoras, lo cual les ha permitido tener presencia en mercados internacionales.
7.3 COMERCIALIZACIÓN EN EL SECTOR AUTOMOTRIZ
La industria automotriz y de autopartes en Colombia está conformada por dos actividades:
53
La industria automotriz colombiana comienza su implementación en la década de los años 50, en el año de 1952 el gobierno recibe la primera propuesta para el establecimiento de una planta de ensamble pero solo hasta el año de 1956 se acepta la solicitud estableciéndose la planta de Colmotores. A raíz del inicio de la industria ensambladora en Colombia, se fue desarrollando la fabricación de 20 autopartes y piezas para estos vehículos, en la década de los 60 se inicia la producción de los componentes con un uso mayor de tecnología, y la asistencia. La actividad de ensamble en Colombia cuenta en la actualidad con tres plantas: La Fabrica Colombiana de Automotores “COLMOTORES” que ensambla la marca Chevrolet, SOFASA que ensambla las marcas Renault y Toyota y La Compañía Colombiana Automotriz “CCA”, que ensambla las marcas Mazda, Ford y Mitsubishi, estas tres ensambladoras abarcan desde el vehículo pequeño y camiones hasta los vehículos de servicio público.
La fabricación de autopartes en Colombia se compone en la actualidad de aproximadamente 177 empresas, que fabrican alrededor de 200 productos, dentro de los que se encuentran: llantas, neumáticos, baterías, líquidos y discos de frenos, motores de arranque, empaques, retenedores, filtros, tapicerías, limpia brisas, cinturones de seguridad, guardafangos, amortiguadores, radiadores, entre otros13. Gran parte de estos productos son los que componen la cadena de ensamble que reúne productos relativamente homogéneos en cuanto a sus características técnicas de producción: como son materias primas comunes, usos finales o intermedios comunes y tecnologías productivas similares, la cadena no responde a una línea de transformación de materias primas, sino a una actividad de ensamble de vehículos (armada, montaje y pintura).
13
54
8 PARÁMETROS GENERALES DE DISEÑO
Para conocer las limitaciones y alcances del proyecto se deben conocer las características del proceso a modificar, para ello se realiza un estudio en planta de las diferentes variables.
8.1 PARÁMETROS DE ESPACIO
La planta de fundición de FUNDICOM S.A., se encuentra ubicada en el municipio de Mosquera en el Kilómetro 18.5 Vía Occidente, como lo muestra la Ilustración 25. Su actual mercado se encuentra direccionado a fundir y mecanizar piezas en hierro gris y hierro nodular para abastecer el mercado nacional e internacional.
Kilómetro 18.5 Carretera Occidente PBX: (57-1) 8931400-06
MOSQUERA - CUNDINAMARCA www.fundicom.com.co
Distancia Aeropuerto: 13 km
N Mosquera
Km. 18,5
Variante
Ilustración 25. Ubicación FUNDICOM
55 Fuente: Base datos FUNDIICOM
Ilustración 27. Planta de fundición. Área y recorrido de las bandas transportadoras
Fuente: Base datos FUNDIICOM
El área en la cual se trabajara el proyecto es en la planta de producción de
