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Control del proceso de curado de barniz en componentes electrónicos

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(1)FACULTAS DE I N G E N I E R I A M E C A N I C A ¥ E L E C T R I C A DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE P G S T G R A B Q. 1S£á£3í fttKE JUHN« VMTfim !. CONTROL. DEL. PROCESO. Ü t. PRODUCCION Y. S A N. N I C O L A S. D E. S . 0 5 G A R Z A. H ,. CURAOO. GALiBAB. B i. 8ARMIZ.

(2) TM 25853. .M2. F IME 2000. J5.

(3) 1020130067.

(4) UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEON FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSTGRADO. CONTROL DEL PROCESO DE CURADO DE DARNIZ EN C O M P O N E N T E S ELECTRÓNICOS POR. MÓNICA JIMÉNEZ LÓPEZ. TESIS EN OPCIÓN AL GRADO DE M A E S T R O EN CIENCIAS DE LA ADMINISTRACIÓN CON ESPECIALIDAD EN PRODUCCIÓN Y CALIDAD.

(5) Ih . H 2 -se. FONDO TESIS.

(6) UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN. Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POST-GRADO. CONTROL DEL PROCESO DE CURADO DE BARNIZ EN COMPONENTES ELECTRÓNICOS. POR. MÓNICA JIMÉNEZ LÓPEZ. TESIS EN OPCIÓN AL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS DE LA ADMINISTRACIÓN CON ESPECIALIDAD EN PRODUCCIÓN Y CALIDAD.

(7) UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN. Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POST-GRADO. CONTROL DEL PROCESO DE CURADO DE BARNIZ EN COMPONENTES ELECTRÓNICOS. POR. MONICA JIMÉNEZ LÓPEZ. TESIS EN OPCIÓN AL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS DE LA ADMINISTRACIÓN CON ESPECIALIDAD EN PRODUCCIÓN Y CALIDAD.

(8) U N I V E R S I D A D A U T O N O M A DE N U E V O L E Ó N F A C U L T A D DE INGENIERÍA M E C Á N I C A Y E L É C T R I C A DIVISIÓN DE E S T U D I O S DE P O S T - G R A D O. Los m i e m b r o s del comité de tesis r e c o m e n d a m o s. que la tesis "Control. del. Proceso d e C u r a d o del Barniz en C o m p o n e n t e s Electrónicos" realizada por la a l u m n a Mónica Jiménez López, matrícula 1036862 sea aceptada para su defensa como. opción. al. grado. de. Maestro. en. Ciencias. de. la Administración. con. especialidad en Producción y Calidad.. M.C. Roberto Elizondo Villarreal. Coasesor M.C. C á s t u l o E. Vela Villarreal Villarreal. M.C. F División. M.C. Roberto Villarreal G a r z a. w. a ado. San Nicolás de los Garza, N.L., a F e b r e r o del 2 0 0 0.

(9) AGRADECIMIENTOS A DIOS, por demostrarme su amor en cada m o m e n t o d e mi vida y permitirme concluir mis estudios de post-grado.. Con profundo amor A MI E S P O S O Fabián R a m ó n Castillo Marroquín, por compartir conmigo el proyecto de vida que decidimos y el cual aun presenta sacrificios para ambos.. A MI P A D R E con gran cariño y respeto, por su apoyo incondicional.. A MI M A D R E todo mi amor, por el especial cariño con el q u e m e ha cuidado y ayudado a salir adelante en todos mis retos.. A. MIS. HERMANOS. Rogelio. y Eduardo. con. mucho. cariño,. por. su. confianza.. A Q U A L I T Y DE S A B I N A S , S.A. de C.V., por las facilidades brindadas para llevar a cabo esta investigación, en especial a la ING: K A R E M PAZ G L O R I A , amiga y c o m p a ñ e r a de estudios y actual gerente de la planta.. A MIS M A E S T R O S ,. por la calidad h u m a n a d e m o s t r a d a en su. labor. docente.. A MI A S E S O R Y C O A S E S O R E S , por atender nuestros llamados cuando lo h e m o s necesitado y su dedicación..

(10) PRÓLOGO. La presente tesis se desarrolló en Quality Electronics, S.A. d e empresa. maquiladora. desplazamiento. que. lineal. se. dedica. (LVDT),. su. a. la. cliente. fabricación es. el. T E C H N O L O G I E S LTD en Linchburg, Virginia (USA),. de. C.V.. sensores. consorcio. de. XTAL. a quienes envían las. unidades, las cuales deben tener un 100% de calidad. El usuario final es Lucas Control Systems en Hampton Virginia.. Quality Electronics se fundó en 1998 con inversionistas de Nueva York (USA). El inicio de sus operaciones fue en 1997 c o m o una división d e Quality de. Sabinas, contando. operadores y. con. un equipo de producción. integrado. por. cinco. un supervisor, el cual fue enviado a capacitación a la planta. X T A L Technologies LTD. Su crecimiento a la fecha es de 30 empleados.. La investigación se realizó en el área de impregnación d e barniz. En esta área se llevan a cabo procedimientos para que el proceso se a p e g u e a los estándares definidos por el frecuencia en esta área. es. cliente. El problema que se presenta c o n mas que. al concluir el proceso d e tratamiento del. barniz en los c o m p o n e n t e s electrónicos, el curado del barniz no cumple q u e las n o r m a s d e calidad requeridas por el cliente..

(11) ÍNDICE. AGRADECIMIENTOS. I. PROLOGO. II. INTRODUCCIÓN. 1. P R I M E R A P A R T E : Productos S C H A E V I T Z L V D T. 7. 1 Consideraciones de diseño. 8. 2 Funcionamiento d e los LVDTs. 8. S E G U N D A P A R T E : Tipos de barnices para impregnación. 10. 3 Características. 11. 4 Clasificación. 12. 5 Composición de los barnices de impregnación. 14. 6 Métodos de impregnación. 15. 7 Curado. 17. 8. 18. Impregnación múltiple. 9 Barnices de secado al horno. T E R C E R A P A R T E : Análisis de la situación actual 10. Procedimiento de impregnación al vacío 10.1. Alcance. 19. 21 23 24.

(12) 10.2. Condiciones y precauciones del medio ambiente. 24. 10 3. Requerimientos. 25. 10.4. Objetivos d e impregnación al vacio. 25. 10 5. Procedimiento de impregnación al vacío .... 26. 11 Informe de la investigación. 29. C U A R T A P A R T E : M é t o d o s Estadísticos Utilizados. 30. 12 Beneficios d e las gráf cas. 31. 13 Gráfico de control X-R. 32. 14 Gráfico de líneas. 40. Conclusiones y recomendaciones. 42. Bibliografía. 43. Anexos. 44. A n e x o 1.- Tabla temperatura contra viscosidad. 44. A n e x o 2.- Barnices de impregnación tipos y características secados al aire. 45. A n e x o 3 - Barnices de impregnación tipos y características al horno (curado-polimerizado). 46. A n e x o 4.- Barnices de impregnación tipos y características curado polimerizado. 47. A n e x o 5.- Equivalencia d e productos de diferentes fabricantes. 48. A n e x o 6 - Formato para el registro de tiempo por operación. 49. A n e x o 7 - Formato para registrar observaciones. 50. A n e x o 8 . - L i s t a de verificación. 51. A n e x o 9 - L A Y O U T del área de impregnación de la planta. 52. A n e x o 10.- Análisis de la situación actual del proceso de.

(13) impregnación de barniz en ensambles y subensambles..... 53. A n e x o 11.- Resultados del análisis de la situación actual. 54. A n e x o 1 2 - Formato para registrar la temperatura de los hornos. 59. A n e x o 13.- Registro de temperaturas de los hornos al cargar y descargar material A n e x o 14.- Registro de temperaturas de los hornos con gráficos XR.. 60 73. A n e x o 15.- Gráficos de líneas de la relación temperatura - v o l u m e n por horno. 85. A n e x o 16 - Resultados de inspecciones finales y gráficas d e barras. 94. A n e x o 17.- Tablero para carga-descarga d e bobinas en hornos. 102. A n e x o 18.- Propuesta nuevo registro de temperaturas. 103. A n e x o 19.- Diagrama de flujo de operación en curado d e barniz. 104. A n e x o 20.- Formato para el registro de grado de viscosidad del barniz. 105. A n e x o 21.- Imágenes del área de trabajo. 106. Glosario de t é r m i n o s. 108. R e s u m e n autobiográfico. 109.

(14) INTRODUCCIÓN. La c o m p e t e n c i a mundial basada tanto en los precios c o m o en la calidad ha obligado en todas partes, a las directivas conscientes de la supervivencia y crecimiento, a comprender que la calidad y fiabilidad de un producto y proceso exigen atención prioritaria. Con el desarrollo de esta forma d e conciencia y la experiencia. en. la aplicación. de. los. métodos. de control. de. calidad,. los. fabricantes han aprendido a respetar las poderosas ganancias e c o n ó m i c a s que se p u e d e n conseguir con un buen programa de control de calidad, auxiliado por los m é t o d o s estadísticos en las tareas de identificación de problemas,. su. análisis. tal. y. resolución.. Las. lecciones. principales. que. se. aprenden. en. p r o g r a m a son:. > Un producto que se hace bien a la primera no incurre en desechos, reprocesos,. reparaciones,. quejas. del. consumidor,. devoluciones. y. descuentos. r- Una pieza fabricada con gran uniformidad durante un proceso, puede hacerse mejor en el siguiente paso, ya que un producto. uniforme. permite mejores condiciones y ajustes del equipo. ^ La uniformidad gana por acumulación en cada paso, resultando un producto final con una muchísimo mejor calidad y fiabilidad..

(15) * Los ahorros en costes en términos de materiales no desperdiciados, trabajo e m p l e a d o en la producción antes que en reparaciones, y el valor moral de la participación del trabajador en el círculo de calidadcoste-productividad pueden ser enormes.. Al crecer la reputación de la calidad del producto, al ir g a n a n d o. los. clientes confianza en la fiabilidad de los métodos de procesado de una firma y en su producción, crece su inclinación a comprar a esa organización. Más aún, los costes ahorrados con un programa eficaz de control d e calidad permiten precios altamente competitivos en el mercado.. D e p e n d e de la dirección lograr la atmósfera, el clima y la motivación a d e c u a d o s para promocionar un programa saludable y creciente de control estadístico del proceso. para. conseguir. productos. de. calidad y fiables.. Desde. los. altos. ejecutivos hasta el nivel de supervisores e inferior, una buena gestión d e la calidad significa que se han entendido los f u n d a m e n t o s de los m é t o d o s y procedimientos que han d a d o buen resultado. Algunas firmas aún llegan proporcionar. cursos. para todos los que trabajan en producción. a. y deben. ajustar los equipos sobre la base de calibraciones u otras medidas, ya q u e el hacer b u e n o s ajustes. requiere la comprensión de la naturaleza estadística de. la variabilidad y cómo ésta p u e d e afectar a las lecturas individuales y a las medias.. [2]. La investigación de variables de proceso para el control d e la operación de barnizado en los productos LVDT (sensores de desplazamiento lineal) tiene c o m o objetivo controlar específicamente el proceso de impregnación de barniz al vacío en las unidades (bobinas), bajo las especificaciones del cliente (Lucas Control System), así c o m o cada uno de las operaciones que involucra dicho proceso para la detección de fallas en la calidad del producto..

(16) La necesidad de un sistema de control de calidad requiere que el proceso primero se conozca para luego controlarlo y una vez controlado mejorarlo. En este orden se lleva a cabo la investigación ya que la detección d e fallas al término d e proceso de. impregnación del barniz por parte del operador, en la. inspección final por el supervisor de calidad o bien por quejas del cliente es de carácter prioritario.. En la actualidad el procedimiento de tratamiento del barniz al vacío en las unidades está determinado por el cliente, dicho procedimiento no p u e d e ser modificado. y su. seguimiento. debe. ser. con total. apego.. Al finalizar. el. procedimiento las bobinas deben estar secas al tacto c o m o indicador d e calidad en el curado d e barniz el cual d e b e ser especificaciones. secado. al. horno. según. las. dadas por el cliente (materia prima, temperatura d e hornos,. viscosidad del barniz, etc.). La falla principal en el. proceso es el deficiente. curado del barniz, ya que las unidades quedan pegajosas finalmente y se tiene q u e retrabajar al hornear indefinidamente el lote de bobinas hasta lograr el curado total del barniz, lo cual conlleva a tiempo muerto.. C o n el fin d e orientar y delimitar. esta investigación, d á n d o l e una dirección. definida a la búsqueda de la solución del problema principal. considere las. siguientes hipótesis:. •. El uso excesivo d e acetona. para la limpieza de las bobinas hace. q u e el barniz q u e d e pegajoso. Esta mezcla barniz-acetona no se seca y la acetona ya no se evapora. •. El barniz no seca a temperatura ambiente. •. El exceso de calor deforma los carretes.. •. Si se mezcla acetona en el tanque del barniz de impregnación, éste ya no seca..

(17) •. Al no verificar la viscosidad del barniz con el viscosímetro y su tabla de t i e m p o contra temperatura se c o m p r o m e t e la calidad del curado del barniz.. •. El rango de temperaturas especificadas por el cliente en los hornos esta comprendido entre 100 °C y 110 °C, al abrir los hornos se pierde calor y el tiempo de recuperación del calor hasta lograr la especificación no se t o m a en cuenta y con ello se reduce el tiempo real de horneo a la temperatura especifica.. •. La falta de regulación y control de las temperaturas d e los hornos afectan el curado del barniz.. •. No. se. llevan. a. cabo. todos. los. pasos. del. procedimiento. de. impregnación del barniz.. La investigación es descriptiva y experimental, ya q u e c o m p r e n d e tanto la descripción, registro, análisis e interpretaciones de naturaleza actual en el proceso d e impregnación del barniz, etc. como la manipulación de una variable experimental no c o m p r o b a d a (temperatura contra volumen), en condiciones rigurosamente controladas y describe d e qué m o d o o por cual causa. se. p r o d u c e una situación o acontecimiento en particular.. En el departamento de impregnación de la e m p r e s a maquiladora Quality Electronics S.A. de C.V. se llevaron acabo práctica profesionales para sustentar este trabajo de tesis. Actualmente laboran 30 personas en la e m p r e s a y solo 2 de ellos trabajan directamente en dicho departamento y a m b o s serán objeto de estudio.. Tanto. los. métodos. de trabajo. que e m p l e a n. actualmente,. como. los. registros proporcionados por la Gerencia de Calidad, la maquinaria, materia prima, m e d i o ambiente y m a n o de obra será susceptible de ser analizado.

(18) para el tratamiento d e los datos y su representación estadística con el fin d e llegar a conclusiones en relación con las hipótesis planteadas.. Antes desarrollar la investigación es conveniente y necesario para la efectividad de la misma, cuestionar la calidad de los instrumentos que se han d i s e ñ a d o y se piensan aplicar, bien sea registros, métodos gráficos, etc., Esta prueba. nos. permite. ver. las. deficiencias. existentes. en. torno. metodológico q u e se realizará posteriormente. El estudio piloto. al. diseño. nos ayudará a. mejorar las hipótesis ya planteadas y a solucionar pequeños imprevistos en la etapa d e planteamiento d e la investigación.. Los experimentos que se llevarán a cabo serán inicialmente sobre el proceso actual de impregnación del barniz, en este se pretende analizar cada una d e las operaciones que se llevan a cabo y el cumplimiento d e. las. especificaciones definidas por el cliente. Enseguida se realizarán pruebas a los hornos, tanto del control diario de temperatura por hora de cada horno, de. la. relación. tiempo-temperatura-volumen. ya. que. debido. como a. las. especificaciones del procedimiento d e impregnación del barniz en el horno se requiere d e varios horneos d e los lotes (con un t i e m p o determinado por horneo) y. al abrir el horno para realizar alguna otra operación se pierde calor, m i s m o. q u e tarda en recuperarse afectando. el tiempo especificado d e la operación de. horneo.. A través d e gráficos de control se verificarán los puntos fuera d e control en las t e m p e r a t u r a s de los hornos y e m p l e a n d o gráficos de líneas se analizarán los t i e m p o s d e recuperación de temperatura a 100 °C de los hornos una vez que han sido abiertos durante 1, 2, 3 y 4 minutos estando en producto en proceso de. curación. del. barniz.. Tomando. e n s a m b l a n s o n de diferentes. en. cuenta. que. las. unidades. que. se. longitudes, las pruebas se llevan a cabo en.

(19) función. de. las. longitudes. con mayor precisión. y. no. del. número de unidades para determinar. la recuperación de temperatura. El material utilizado para. tal efecto es de desecho.. Las pruebas de viscosidad de barniz se realizarán con base en la tabla temperatura contra viscosidad (ver apéndice 1) para c o m p r o b a r la consistencia del barniz según la especificación.. El procedimiento general para realizar el tratamiento del barniz en bobinas se describe en la tercera parte de esta tesis..

(20) PRIMERA PARTE. PRODUCTOS SCHAEVITZ LVDT. Medio Siglo atrás el LVDT ( Transformador Lineal Diferencial Variable) fue relativamente desconocido excepto por algunos especialistas en el proceso de control de instrumentación.. A través de los esfuerzos pioneros de la ingeniería S C H A E V I T Z el ha. evolucionado. de. ser. una. curiosidad. raramente. usada. a. un. LVDT método. f u n d a m e n t a l de medición de desplazamiento.. Hoy, los L V D T son ampliamente usados c o m o sensores de medición y control. donde. quiera. que. se. puedan. medir. directamente. desde. micropulgadas hasta m u c h o s pies o d o n d e otras cantidades físicas,. pocas. tal c o m o. fuerza o presión pueden ser convertidas a desplazamiento lineal.. Principalmente porque esto es capaz de mediciones. extremadamente. precisas. El L V D T se ha convertido en el sensor de preferencia de miles de industrias con aplicaciones críticas.. Con. los. avances. en. la tecnología. de. ingeniería y manufactura. los. productos L V D T que una vez fueron limitados a los diseños m á s exclusivos ahora p u e d e n ser utilizados en una gran g a m a de aplicaciones industriales y requerimientos de las aplicaciones del O E M en las medidas d e desplazamiento. [1].

(21) 1. Consideraciones de diseño de los LVDTs. El. LVDT. (Sensores. electromecánico. que. desplazamiento. de. de. produce un. Desplazamiento una. núcleo. corriente. movible. Lineal). eléctrica. separado,. es. un. dispositivo. proporcional. para. esto c o n s i s t e e n. el una. e m b o b i n a d o primario y d o s s e c u n d a r i o s situados s i m é t r i c a m e n t e s e p a r a d o s e n u n a f o r m a cilindrica. Un núcleo m a g n é t i c o d e f o r m a d e varilla q u e s e m u e v e l i b r e m e n t e p r o v e e una ruta d e flujos m a g n é t i c o s e n l a z a n d o las b o b i n a s .. Núcleo Bobina Secundaria. Bobina Primaria. Bobina Secundaria. 2. Funcionamiento de los LVDT's. C u a n d o el e m b o b i n a d o primario es e n e r g i z a d o por una f u e r t e e x t e r n a d e corriente alterna (AC), los voltajes s o n inducidos hacia los d o s e m b o b i n a d o s s e c u n d a r i o s . É s t o s e s t á n c o n e c t a d o s e n serie y o p u e s t a m e n t e , d e tal m a n e r a q u e los d o s voltajes s o n d e polaridad opuesta, por c o n s i g u i e n t e la malla o red d e salida del t r a n s d u c t o r e s la diferencia entre e s t o s. voltajes, el cual e s cero. c u a n d o el n ú c l e o está e n él. C u a n d o el núcleo es m o v i d o d e la p o s i c i ó n. nula,. el voltaje inducido e n la b o b i n a a u m e n t a el m o v i m i e n t o e n el n ú c l e o m i e n t r a s q u e el voltaje e n la b o b i n a o p u e s t a. desciende. o disminuye.. Esta. acción. p r o d u c e u n a salida diferencia d e voltaje q u e varía l i n e a l m e n t e c o n los c a m b i o s e n la p o s i c i ó n del núcleo..

(22) La f a s e d e este voltaje d e. salida c a m b i a a b r u p t a m e n t e a 180° c u a n d o e. n ú c l e o s e m u e v e d e la posición nula al otro e x t r e m o .. Salida Voltaje (+). 50. 100. 150. Posición N ú c l e o (% R a n g o N o m i n a l ). ("). Rango Extendido Linearidac Reducida. Rango Extendido Linearidat Reducida. Salida Voltaje Fase Opuesta Rango Nominal. Nudco [Bob ma ^ohtnq Bobiné Núcleo a - 100%. Nucleo Bob in il Bobin j Bobinq Núcleo a 0. J Nucleo ,Bobina Bobiñíj Bobini Nùcleo a +100%. Posición Nula. D e s p l a z a m i e n t o del N ú c l e o.

(23) SEGUNDA PARTE. TIPOS DE BARNICES PARA IMPREGNACIÓN T o d o s los aparatos eléctricos c o m o motores, transformadores, bobinas, etc.; son sistemas heterogéneos que contienen alambre de cobre o aluminio c o m o conductor d e corriente, el cual siempre está aislado c o n v e n i e n t e m e n t e con algún tipo d e esmalte. Los d e m á s c o m p o n e n t e s pueden ser fierro, papel y otros materiales aislantes. El barniz para impregnación es solamente un medio auxiliar, a u n q u e muy importante..

(24) 3. CARACTERÍSTICAS. MECÁNICA. En los devanados tanto en del rotor c o m o del estator hechos con a l a m b r e m a g n e t o llegan a quedar flojas las vueltas y con el movimiento se tiene fricción entre a l a m b r e s d a ñ á n d o s e la película de esmalte.. Esta es la razón por la cuál existe el impregnado o sea, pegar una vuelta contra otra, d e m o d o que se evite la fricción entre vueltas.. TÉRMICA. La vida de cada aparato eléctrico d e p e n d e m u c h o de su temperatura de trabajo. C o m o el aire es muy mal conductor del calor, es conveniente q u e todos los. espacios. o. huecos. en. el. devanado. sean. cubiertos. con. barniz. de. impregnación.. Siendo el barniz de impregnación mejor conductor del calor que el aire, el calor g e n e r a d o se disipará más fácilmente. El motor no se calentará tanto, luego, por consiguiente, tendrá una vida más larga.. DIELÉCTRICA. A u n q u e la característica dieléctrica está dada por el esmalte del alambre, no. se. deben. descuidar. las. características. dieléctricas. del. barniz. de. impregnación. Por eso se necesitan ciertos requisitos con respecto a la rigidez dieléctrica..

(25) Esas. características. dieléctricas. influencia de calor o de h u m e d a d. no se deben. modificar,. ya sea. para el seguro funcionamiento. de. por los. aparatos eléctricos.. OTRAS CARACTERÍSTICAS. Naturalmente el barniz de impregnación se debe comportar d e. igual. m a n e r a q u e el resto de los materiales usados en los materiales eléctricos. Específicamente, el esmalte del alambre magneto no d e b e ser d a ñ a d o por el barniz de impregnación.. 4. CLASIFICACIÓN. En la práctica los barnices de impregnación se pueden clasificar bajo los siguientes puntos de vista:. D E A C U E R D O A L T I P O DE S E C A D O. Los barnices d e impregnación pueden ser de secado al aire o d e secado al horno. Los barnices d e impregnación de secado al aire son los q u e se utilizan generalmente. en fabricas. pequeñas,. reparaciones,. etc. Y. en. producción. industrial se utilizan los barnices de impregnación de secado al horno, ya que por este m é t o d o se obtiene mejor calidad.. C a b e hacer notar que todos los barnices de impregnación de s e c a d o al aire, t a m b i é n pueden secarse al horno para un mejor resultado en la calidad..

(26) DE A C U E R D O A LAS C A R A C T E R Í S T I C A S DE LA P E L Í C U L A. Hay barnices de impregnación que al secar f o r m a n películas muy rígidas, otras son blandas y otras elásticas.. La película de tipo rígida es la que se utiliza generalmente en partes movibles c o m o rotores, etc.; en d o n d e se produce fuerza centrífuga.. Las películas d e tipo elástica - blanda,. son las que se usan en la. construcción en aquellas partes donde se desea suprimir la vibración y c o n eso el zumbido.. Por lo general, se trata de estar dentro d e estos dos límites y la mayoría de los barnices de impregnación son fabricados d e tal manera que por una parte q u e d a n lo suficientemente rígidos para poder ser usados en rotores y por otra parte quedan lo suficientemente blandos para suprimir zumbidos.. DE A C U E R D O A LA C L A S E T É R M I C A. Como. cualquier. material orgánico,. las películas de. los barnices. de. impregnación no pueden ser calentados sin límite a altas temperaturas. S e g ú n su. resistencia. al calor. continuo. son. clasificadas. en. distintos. rangos. de. temperatura y esta clasificación es equivalente a la del esmalte del alambre magneto.. En la selección de barnices d e impregnación siempre se d e b e observar la compatibilidad química y térmica de estos para con los esmaltes del alambre y así obtener la vida más larga del aparato eléctrico..

(27) Esto quiere decir que en la p r á c t c a , un alambre m a g n e t o clase 130 °C i m p r e g n a d o con un barniz clase 155 °C, resultará un aparato eléctrico clase 130. °C.. Si. por. otro. lado, t e n e m o s. un. alambre. magneto. clase. 155. °C. i m p r e g n a d o con un barniz clase 130 °C, el conjunto deberá trabajar a 130 °C.. 5. COMPOSICIÓN DE LOS BARNICES DE IMPREGNACIÓN. Los barnices de impregnación son diferentes resinas como: fenólicas, alquídicas, poliéster, silicón, etc., disueltas en solventes orgánicos. El contenido de sólidos normalmente es del 50%, y la viscosidad fluctúa entre 30 y 200 seg. Ford 4/25 °C.. Los solventes deben ser seleccionados c u i d a d o s a m e n t e para evitar q u e estos ataques al aislamiento del alambre, la viscosidad deberá graduada de tal f o r m a q u e durante el proceso de inmersión el barniz penetre fácilmente en el d e v a n a d o y durante el secado no se tengan problemas de escurrimiento.. S o l a m e n t e se recomienda agregar más solventes cuando: se trate de reponer los solventes perdidos por evaporación en la tina d e i m p r e g n a d o o c u a n d o se necesita bajar la viscosidad del barniz de impregnación por tener d e v a n a d o s muy compactos a d o n d e es difícil de entrar con viscosidad alta..

(28) 6. MÉTODOS DE IMPREGNACIÓN. LAVADO. Las partes para impregnar deben ser libres de polvo, grasa, y a d e m á s estar bien secas, en el caso más sencillo las partes pueden ser limpiadas con aire comprimido libre de aceite y polvo.. C u a n d o se tienen partes grasosas estas pueden ser lavadas con algún solvente c o m o gasnafta, gasolina o gasolvente.. PRE-CALENTAMIENTO. Es muy importante tener un precalentamiento de las partes a temperatura arriba d e 100 °C para quitar la humedad.. ENFRIADO. Las partes secas deben ser forzosamente enfriadas a 50 °C antes d e ser i m p r e g n a d a s con el barniz.. Y ahora sí, las partes limpiadas, secadas y enfriadas a 50 °C p u e d e n ser i m p r e g n a d a s según los siguientes métodos:. I M P R E G N A D O POR B A Ñ O. Es el sistema utilizado en forma normal por talleres p e q u e ñ o s d o n d e se a c o s t u m b r a bañar las partes q u e se d e s e a n impregnar, recuperando el exceso.

(29) d e barniz en un tanque apropiado para volverlo a usar en otra ocasión. En este sistema hay que trabajar cuidadosamente, raras veces se logrará una buena y completa impregnación y no se p u e d e garantizar.. IMPREGNADO SIMPLE. En este sistema todas las piezas se sumergen dentro del barniz de impregnación hasta que se dejan de salir burbujas de aire. Es conveniente colocar las piezas de manera que permitan la salida del aire fácilmente.. Este tanque de impregnación se recomienda que cuente con una tapa la cual d e b e r á de estar cerrada el más tiempo posible para evitar el a u m e n t o de viscosidad por evaporación de solventes. T a m b i é n la cantidad de barniz de impregnación d e b e ser tal que no se afecte la temperatura por las piezas que vienen del precalentamiento.. I M P R E G N A D O EN V A C Í O. En este sistema se hace el secado preliminar c o m o se a c o s t u m b r a en un horno. a m á s de. 100 °C, o t a m b i é n. usando el tanque d e vacío a. una. temperatura de 60-80 °C y con un vació de 20-200 Torr. durante 30 a 60 minutos. Después, dejar enfriar entre 40 y 50 °C, inmediatamente d e s p u é s dejar entrar lentamente el barniz de impregnación bajo vacío 30 minutos más tarde se quita el vacío y se regresa el barniz de impregnación al tanque de a l m a c e n a m i e n t o . Antes de curar el barniz de impregnación en el horno se p u e d e n eliminar gran parte de los solventes mediante un poco de vacío (100150 Torr.) y un ligero calentamiento..

(30) I M P R E G N A D O EN V A C Í O BAJO P R E S I Ó N. C u a n d o se trata de bobinas o devanados difíciles, se p u e d e mejorar el procedimiento m e n c i o n a d o en el párrafo anterior mediante el a u m e n t o de presión hasta una atmósfera (con aire comprimido) después del impregnado y e v a c u a c i ó n del barniz de impregnación, continuar. con el resto del párrafo. anterior.. Después del impregnado se dejan escurrir las piezas y se cuelgan en un horno con circulación forzada de aire.. 7. CURADO. Calentar lentamente el horno, con el objeto de tener bastante t i e m p o para la evaporación de solvente. En caso de que haya un calentamiento rápido se formará. en. la. superficie. de. las. piezas. una. película. que. dificultará. la. evaporación d e los solventes d a n d o como resultado solventes atrapados o ampollamiento. y burbujas en el acabado del barniz d e impregnación.. Es. conveniente que durante este tiempo la extracción del horno esté abierta a su m á x i m o para el arrastre de los solventes se p u e d e incrementar la temperatura del horno y cerrar ligeramente la extracción para mantener la temperatura y terminar el curado. El t i e m p o de curado d e p e n d e del barniz d e impregnación q u e se use y del t a m a ñ o de las piezas por impregnar..

(31) 8. IMPREGNACIÓN MÚLTIPLE. C o m o los barnices de impregnación están formados por 5 0 % de sólidos y el resto de solventes los cuales se evaporan durante el secado. Es difícil que en un solo i m p r e g n a d o todas las cavidades o huecos del d e v a n a d o se llenen, por lo q u e se recomienda para obtener resultados óptimos impregnar y curar dos o tres veces.. 9. BARNICES DE SECADO AL HORNO. ALQUIDÁLICO.. Son. resinas. glicerina-ftalato. con. aceites. secantes.. P o s e e n excelente estabilidad térmica, muy buenas propiedades dieléctricas, resistencia a los aceites.. ALQUIDÁLICO-FENÓLICA.. Modificados. con. urea. formaldehído. o. melamina, ofrecen b u e n a resistencia al calor y pueden r e c o m e n d a r s e clase 130 °C.. ALQUIDÁLICO CON. SILICONES. Es una mezcla de resinas alquidálicas. m o f i c a d a s con silicones, lo que le da excepcional resistencia a la temperatura hasta clase 180 °C.. P O L I É S T E R . Son resinas de clasificación térmica 155 °C a u n q u e las hay de clase 130 °C, existen en tipos flexibles y rígidas..

(32) F E N Ó L I C A S . S o n resinas fenol-formaldehído n o r m a l m e n t e c o m b i n a d o s con cargas o algún compuesto inorgánico inerte y disueltas en Xilol o Toluol.. FENÓLICO CON ACEITES SECANTES.. Es el tipo más. comúnmente. usado y está formulado en diferentes relaciones d e resina fenol-formaldehído con aceites secantes (soya, ricino, etc.) de acuerdo con su aplicación.. ACRÍLICO-FENÓLICO.. Son resinas b a s á n d o s e en acrilo nitrilo y urea. f o r m a l d e h í d o generalmente solubles al agua.. EPÓXICO.. Está. formado. por. resinas. epóxicas. o también. llamadas. Etoxilina y están clasificadas c o m o clase 130 °C.. NATURALES.. Como. la g o m a. laca,. resina. copal,. congo,. etc.,. tiene. p r o p i e d a d e s muy pobres en general que les limitan su uso.. O L E O R R E S I N O S O . A base de resinas naturales y aceites secantes, se usa n o r m a l m e n t e para acabados finales sobre bobinas ya impregnadas.. A L Q U I D Á L I C O . S o n resinas fenólicas solubles en aceite. o algunas otras. modificadas con ácidos grasos de aceites secantes.. Los tipos y características de barnices de impregnación de s e c a d o al aire se e n c u e n t r a n en el anexo 2..

(33) Los tipos y características de barnices de impregnación d e s e c a d o al horno (curado y polimerizado) los puede localizar en el anexo 3.. Los tipos y características d e barnices de impregnación de curado y polimerizado se encuentran en el anexo 4.. O b s e r v e el anexo 5 y conocerá las equivalencias de productos (barnices) d e diferentes fabricantes..

(34) TERCERA PARTE. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL. El t e m a principal de esta investigación es el tratamiento de barniz q u e reciben las bobinas. Para representar las actividades que se llevan a c a b o en el e n s a m b l e las piezas antes mencionadas observe el anexo no. 6.. El proceso. de tratamiento. de. barniz. ocupa. el 9 o. lugar. de. las. 12. operaciones que se llevan a cabo en el e n s a m b l e d e bobinas. Sin embargo, esta actividad, es la que ocupa la mayor parte del tiempo de operación, por lo que, no solo d e b e de realizarse completa y correctamente, sino t a m b i é n d e b e n evitar reprocesos que conlleven al incumplimiento en los tiempos de respuesta p r o g r a m a d o s para esta actividad.. Las instalaciones del cuarto d e impregnaciones se representan en el anexo no 7.. Las operaciones que se realizan en el tratamiento de barniz que se les da a las unidades se describe en el t e m a no. 10.. C o m o se mencionó en la introducción, el principal problema que existe en esta operación dentro de todo el proceso de e n s a m b l e de los sensores, es entre otros, que una vez que se concluye el tratamiento de barniz, las piezas q u e d a n pegajosas..

(35) U n a d e las pruebas de calidad más importante en esta operación, es que las bobinas estén secas al tacto; si después del tiempo estándar d e horneo, el barniz no se seca, entonces, los operarios las dejan en los horneando hasta lograr su curado. Únicamente se p u e d e curar el barniz con calor.. U n a vez que se identificó cada una de estas actividades del procedimiento d e curado del barniz en la práctica, dio inicio la investigación sobre la causa d e este. problema.. En el área. de. impregnación. de. la planta,. se. realizaron. observaciones sobre el método actual. q u e llevan a cabo los operarios. Para. registrar. los. esta. información,. elaboré. primeros. dos. instrumentos. de. investigación, el primero d e n o m i n a d o Registro de tiempo por operación y el segundo. Observaciones. / comentarios. realizaron c o m p a r a c i o n e s. (ver anexos 6 y 7). Con esto. se. entre los pasos q u e se llevaban a c a b o e n la. práctica real y los lineamientos. definidos en el procedimiento específico d e. tratamiento de curado d e barniz en los e n s a m b l e s y subensambles.. Durante dos s e m a n a s se registraron las operaciones operarios. en. el. proceso. de. tratamiento. de. barniz. de. que realizaban los los. componentes. electrónicos., así c o m o todo aquello que parecieran susceptible d e ser m e d i d o o valorado para c o m p l e m e n t a r la información del registro.. C o m o afirma Robert L Enrick en su libro -Control d e Calidad y Beneficio Empresarial- "Aunque la actitud y el comportamiento del operario que realiza el trabajo son los elementos clave para conseguir y mantener la calidad del producto,. incluyendo. la calidad. de. la ejecución,. son. imprescindibles. las. mediciones de rutina y control durante el proceso y la conformidad de la calidad final.". Lo primero que llamó mi atención era precisamente que de los dos operarios q u e laboraban en esta área, solamente uno d e ellos había recibido capacitación y ésta fue (según c o m e n t ó el operario) muy breve..

(36) El operario de nuevo ingreso realiza su trabajo con apoyo del operario que está en el área de impregnación y, lo único que registran es la cantidad y n ú m e r o d e serie d e las bobinas que son tratadas con barniz, así c o m o las diversas operaciones ajenas al tratamiento del barniz y las t e m p e r a t u r a s de los hornos a cada hora.. El proceso de manufactura de los sensores se encuentra definido a través de procedimientos para llevar a cabo cada operación, tales procedimientos los asigna el cliente (Lucas Control Systems Products) y deben realizarse con total apego;. si. se. desea. mejorar. el. proceso. a. través. de. cambios. en. los. procedimientos definidos por el cliente, es necesario realizar estudios que c o m p r u e b e n y justifiquen la. necesidad d e dichos cambios,. a d e m á s , deberá. proponerse directamente al cliente y someter a aprobación dicha propuesta. Si el cliente aprueba cambios hasta entonces se p u e d e llevar a cabo el nuevo procedimiento. A continuación se presenta el contenido del procedimiento de impregnación. al. vacío. que. el. cliente. define. para. realizar. la. operación. correctamente.. 10.PROCEDIMIENTO DE IMPREGNACIÓN AL VACÍO. El. procedimiento. de. impregnación. al vacío. está estructurado. siguiente forma:. > Alcance > Condiciones y precauciones del medio ambiente >. Requerimientos. > Objetivo d e impregnación al vacío > Procedimiento de impregnación al vacío. de. la.

(37) 10.1 Alcance. Esta especificación establece el criterio para la impregnación al vacio de los L V D T tanto d e e n s a m b l e s c o m o subensambles. El barniz q u e d e b e usar es Dolph B C - 3 4 6 - A. 10.2 Condiciones del medio ambiente y precauciones. Excepto otra especificación, este procedimiento d e b e llevarse a c a b o bajo las condiciones siguientes:. 10.2.1. El área de trabajo d e b e mantenerse limpia.. 10.2.2. Los hornos caloríficos estarán ventilados para prevenirse contra la posibilidad de explosión de los vapores del barniz.. 10.2.3. 10.2.4. Se. llevarán. guantes. protectores. y. lentes. de. seguridad. por. personal. que opera los hornos, la cámara de la impregnación. del vacío y. calor o impregna ensambles.. Periódicamente cámara. de. verificar el grado de viscosidad del barniz d e la. impregnación.. Usar el viscosímetro. Dolph a 86 °F. (30 °C ), temperatura, pruebe llenando la taza del barniz y espere d e 48-56 segundos. Si la viscosidad de barniz no es aceptable, agregar solvente y reverificar. Repita este paso hasta q u e la viscosidad sea la correcta..

(38) 10.3 Requerimientos de equipo. El siguiente equipo es requerido para el proceso de impregnación al vacío:. Descripción. Manufacturado en / Modelo. C á m a r a d e Impregnación al Vacío. Hull Corp, 4 - 2 5 1 U *. Horno con ventilación. Gruenberg Oven Co., B65C. Barniz. Dolph BC-346-A. Telas de algodón para limpieza Estropajos d e algodón para limpieza Acetona A d e l g a z a d o r (thinner). *. Dolph T-100 o V M P N A P T H A. o equivalente. 10.4 Objetivo de impregnación al vacío. El propósito de esta operación es cocer al horno el s u b e n s a m b l e al grado de. sellar. el. barniz.. Esta. operación. aumenta. la. forma. estructural. del. s u b e n s a m b l e , a d e m á s , lo fortalece a prueba d e h u m e d a d y da estabilidad termal..

(39) 10.5 Procedimiento de impregnación al vacío. La impregnación al vacio y cocimiento cíclico del LVDT ( e n s a m b l e y/o s u b e n s a m b l e ) d e b e llevarse a cabo respetando los siguientes pasos:. 10.5.1. Insertar las unidades en un horno precalentado a 104 °C (esto removerá el barniz). 10.5.2. Baje la temperatura del horno a 71°C, entonces transfiera las unidades a la cámara de impregnación.. 10.5.2.1 Cuelgue las unidades verticalmente por los cables.. 10.5.2.2 A s e g u r e la puerta de la cámara de impregnación.. 10.5.3. Evacué la c á m a r a a 25 - 30 Hgs (pulgadas de mercurio).. 10.5.4. S u m e r j a las unidades de 15 - 30 minutos.. 10.5.5. Despresurizar el tanque.. 10.5.6. Remueva. las unidades de la cámara y deja escurrir las unidades. d e 15 a 30 minutos al aire libre. Nota.-. Para los ensambles tipo s u b e n s a m b l e s. 10.5.7 al 10.5.13. para. siga los. las unidades con casquillo, siga los pasos. 10.5.14 al 10.5.23.. 10.5.7. pasos. Insertar las unidades en un horno precalentado a 104°C..

(40) 10.5.7.1 Colgar las unidades verticalmente por los cables.. 10.5.8. Hornear por 15 minutos.. 10.5.9. S a q u e las unidades del horno y limpie cualquier barniz exceso que se haya f o r m a d o dentro del agujero, en las costillas del extremo o en. los. cables. usando. un. cotonete. y acetona.. Cuelgue. las. unidades en el horno a 104° C.. 10.5.10 Hornee por 45 minutos y repita el paso 5.9.. 10.5.11 Hornee por 1 Yz hrs. y repita el paso 5.9.. 10.5.12 Hornee de 6 - 8 hrs.. 10.5.13 S a q u e las unidades del horno y limpie cualquier exceso d e barniz que se haya formado adentro del agujero, en las costillas del extremo en los cables usando un cotonete.. 10.5.13.1 Permita que las unidades se enfríen así termina el proceso d e impregnación de los subensambles.. 1 0 . 5 . 1 4 L i m p i e cualquier barniz del casquillo, especialmente el agujero y en los cables usando un cotonete y acetona.. 10.5.15 Inserte las unidades en un horno precalentado a 104 °C.. 10.5.15 Cuelgue las unidades verticalmente por los cables.. 10.5.16 Hornee por 15 minutos..

(41) 10.5.17 R e m u e v a las unidades de los hornos y repita el paso 10.5.14.. 10.5.18 Coloque las unidades en un horno por 45 minutos a 104 °C.. 10.5.19 S a q u e las unidades del horno y repita el paso 10.5.14. (puede usarse acetona para limpiar). 10.5.20 Coloque las unidades dentro de un horno de 1 Vi hr.. 10.5.21 S a q u e las unidades del horno y repita el paso. 10.5.14.. Use. acetona para remover el barniz.. 10.5.22 Ponga las unidades en el horno y hornee de 6 a 8 hrs.. 10.5.23 S a q u e las unidades del horno y repita el paso de 10.5.14. Use acetona para remover el barniz.. 10.5.23.1. Permita. que. las. unidades. se. enfríen.. Proceso. de. impregnación para los e n s a m b l e s con casquillo está terminado.. Nota.- En el inciso 10.2.4 se e m p l e a la tabla de temperatura. contra. viscosidad (ver anexo 1) para determinar el t i e m p o que d e b e tardar en vaciarse el barniz del viscosímetro Dolph..

(42) 11.INFORME DE LA INVESTIGACIÓN. El primer informe entregado al gerente general de la planta se presenta en el formato. contenido. en el anexo. 10, el cual describía. básicamente. las. m a r c a d a s diferencias entre lo que las especificaciones del procedimiento de tratamiento del barniz en los c o m p o n e n t e electrónicos, y los pasos q u e se llevaban a cabo. Dicho informe se muestra en el anexo 11.. El día q u e se hizo la presentación de los primeros resultados d e las observaciones, m e propusieron que hiciera un análisis del c o m p o r t a m i e n t o de las temperaturas de los hornos, t o m a n d o en consideración que c u a n d o se llevaba a cabo alguno de los pasos del procedimiento antes mencionado, era necesario abrir el horno para cargar o descargar las unidades y esto originaba que se perdiera calor, así c o m o. tiempo en la recuperación del calor, m i s m o. que en cada uno d e los pasos del procedimiento se contaba c o m o si la temperatura. fuera. siempre. estable,. aún. cuando. en. ocasiones. c o m p l e t a m e n t e fuera de los rangos aceptados (100-110). Entonces. era. empecé a. tabular la temperatura d e los hornos en grados centígrados (cada horno tiene insertado un t e r m ó m e t r o en la parte superior o a un costado del mismo), y para esto utilicé el formato que se muestra en el anexo 12. El estudio de las gráficas X-R, se describe en. la Cuarta Parte, la cual contiene los m é t o d o s estadísticos. e m p l e a d o s , así como las gráficas que muestran el c o m p o r t a m i e n t o del tiempo de recuperación d e los hornos cuando son abiertos para la carga o descarga de material, estas representan una relación de temperatura contra el v o l u m e n de material de los hornos..

(43) CUARTA PARTE. MÉTODOS ESTADÍSTICOS. Una gráfica vale más que mil palabras. Esta frase muestra la importancia. que. comunicación. información. tienen. las. Con frecuencia,. de manera. directa.. representaciones la recolección Para mejorar. gráficas. de datos. no. en. la. brinda. la interpretación. y. m a n e j o d e esta información se recogen y organizan los datos d e cierta forma, siendo. la forma más c o m ú n en la hoja de verificación,. y. posteriormente se dibujan gráficas de varios tipos para representar dichos datos de manera simplificada y eficiente.. Por tanto, las gráficas representan los datos de una manera visual de tal m o d o que facilitan la interpretación y la comprensión d e una situación dada. En Control Total de Calidad se aplica siempre q u e sea posible la siguiente regla:. " Grafique tan pronto como tenga los datos".

(44) 12.Beneficios de las gráficas. El uso apropiado de gráficas hace q u e estas se conviertan en herramientas indispensables para la administración y para la mejora continua de los procesos y servicios, ya que:. 0. Una gráfica atrae la atención de quien la ve, quien se identifica y se siente familiarizado con el t e m a tratado en la gráfica.. 0. Una gráfica presenta información en forma visual, recordar más fácilmente.. Una gráfica ayuda a identificar características de los datos.. tendencias,. Una gráfica puede identificación.. y. revelar. hechos. relaciones. lo cual la. hace. patrones. y. otras. ocultos,. de. difícil.

(45) 13.Gráfica de Control X-R. La. gráfica. de. control. es. una. herramienta. que. se. usa. f u n d a m e n t a l m e n t e para análisis de datos, ya s e a n discretos o continuos, los cuales han sido generados en un determinado periodo.. El Dr. W a l t e r. A. Shewhart, de Bell T e l e p h o n e Laboratories, desarrolló este concepto en 1924.. Y a en aquel entonces sugirió que la gráfica podía cumplir tres. funciones básicas: 1. Definir una meta para una operación. 2. A y u d a r a obtener esa meta. 3. Determinar si la meta ha sido alcanzada.. La gráfica d e control puede usarse en ingeniería del producto. para. registrar y analizar datos de prueba, en contabilidad para análisis d e costos, en ingeniería d e procesos para determinar las capacidades d e máquina y de proceso, en ingeniería de producción c o m o monitor d e operaciones, y en inspección y control de calidad para registrar d e s e c h o s y reprocesamientos y analizar la calidad del material durante su recepción.. Por lo tanto,. puede. considerarse entre las herramientas más versátiles en m é t o d o s estadísticos.. La filosofía de la gráfica de control aún cuando universalmente se acepte y se use el término gráfica de control, tiene por principio q u e se d e b e entender q u e la gráfica no controla en realidad, cosa alguna.. Simple y sencillamente. suministra una base para la acción, y sólo es efectiva si los responsables d e las decisiones actúan a partir de la información que revela dicha gráfica.. Se requiere un medio de control adecuado para realizar un monitoreo continuo de las operaciones repetitivas. través. de. una. revisión. periódica. de. El control se realiza s i m p l e m e n t e a los histogramas. o distribuciones. de.

(46) frecuencia. C o m o quiera, los histogramas necesitan muestras más o menos grandes, en tanto q u e es frecuente q u e las gráficas de control se logren m á s y mejor c o n muestras pequeñas.. C u a n d o en una gráfica se trazan las variaciones de la suerte contra el tiempo,. su c o m p o r t a m i e n t o. trayectorias definidas.. es aleatorio,. no presentan. ciclos, carreras. o. De manera semejante, las muestras al azar d e un. sistema de causa constante sólo difieren por la suerte. En general, la variación o dispersión, producida solamente por causas atribuidas a la suerte, puede predecirse después de haber estudiado una serie de muestras iniciales.. El. conocimiento de la trayectoria de la distribución d e probabilidades sirve d e ayuda para la predicción por anticipado de la variación d e un gran número d e medidas.. Por ejemplo, si d e una fuente al azar se extrae a intervalos regulares una muestra d e cierta medida y se calculan las estadísticas de la m i s m a (fracción defectuosa,. promedio,. o intervalo),. estas estadísticas. (como. originales) variarán de acuerdo a una trayectoria definida.. las. medidas. Para esta serie d e. muestras se d e b e calcular, en cada estadística, tanto el promedio c o m o la desviación estándar.. Puede usarse esta información y el conocimiento de la. distribución d e probabilidades para estimar la conducta d e grupo para cada muestra estadística.. Para hacer esto se calcula el gran promedio y, a partir de. este valor, se determinan los límites de control midiendo algunos múltiplos positivos y negativos d e la desviación estándar. constituye. una. gráfica. con. la. escala. vertical. Por lo tanto, c u a n d o se calibrada. en. las. unidades. estadísticas correspondientes, la escala horizontal m a r c a d a d e acuerdo con el tiempo, y tres líneas horizontales trazadas en los puntos correspondientes al grado promedio y a los límites de control, p u e d e decirse que es una gráfica de control estadístico. conceptual.. En la siguiente figura se ilustra una gráfica d e control.

(47) Las decisiones preliminares antes d e emplear las graficas d e control en la práctica se considera que los valores estadísticos de las muestras trazados en la gráfica están dentro de control si los puntos caen dentro de los límites de control y no muestran señales de ciclos, tendencias o carreras.. De manera. similar, c u a n d o la gráfica indica condiciones bajo control, se considera que la operación bajo observación sólo está sujeta a causas aleatorias, en tanto q u e sí muestra. condiciones fuera de control, está sujeta a causas que. señalarse.. pueden. El empleo d e gráficas de control tienen c o m o objetivo reducir la. variación excesiva en una operación hasta un punto q u e corresponda a la tolerancia requerida a otra meta establecida. A u n q u e en la gráfica de control no haya puntos fuera de los límites y el nivel d e la variación sea conveniente, no siempre podrá inferirse que no exista la variación debida a ciertas causas.. La gráfica puede presentar factores. determinables tales c o m o desgaste de herramientas, lo q u e crea una situación de confusión, o carreras dentro de los límites.. Con frecuencia se conocen las. causas y pueden corregirse con facilidad haciendo un ajuste a la m á q u i n a o reemplazando una herramienta.. C o n frecuencia en la industria se tabulan diversos datos en tablas o gráficas. informales,. en. las q u e. posteriormente. se. basan. los. ingenieros,.

(48) trabajadores industriales e investigadores para tomar decisiones importantes, ignorando. por. determinadas.. completo. la. existencia. de. la. variación. debida. a. causas. La gráfica de control es una herramienta estadística que ayuda. en la t o m a d e decisiones válidas y las coloca sobre una base científica.. En general características.. las gráficas. d e control. se. clasifican. en. variables. y. de. Las primeras se e m p l e a n cuando se tienen datos continuos,. c o m o dimensión, costo, peso y resistencia, sensibilidad, beneficio, temperatura, o dureza. Para este control se utilizan las gráficas de promedio e intervalo.. Las. gráficas de características se e m p l e a n cuando se tienen datos discretos o cuando se desea clasificar una serie de medidas continuas c o m o aceptables o no.. C o m o ejemplo de las primeras se tiene el registro de artículos tales c o m o. observaciones de muestras de trabajo, fugas en radiadores, o defectos de ensamble; y de la segunda categoría, el registro de los automóviles q u e no c u m p l e n c o n las normas de emisión de los gases de escape, o con fallas por fatiga. En estos casos se pueden usar las gráficas d e defectos o de porcentaje defectuoso.. Las decisiones preliminares antes de emplear las gráficas d e control después de que se t o m a la decisión de utilizar una gráfica d e control, se deben responder ciertas preguntas preliminares: 1. ¿ Q u é característíca(s) debe(n) investigarse? 2. ¿Qué calibradores o dispositivos de prueba serán necesarios? 3. ¿Qué gráfica cumple con el propósito? 4. ¿Qué medida de muestra debe adoptarse? 5. ¿Con qué frecuencia d e b e tomarse la medida? 6. ¿ C ó m o d e b e seleccionarse la muestra?.

(49) La. respuesta. a. estas. preguntas. puede. basarse. en. prácticas. de. ingeniería o consideraciones económicas, pero es importante para lograr un beneficio total y buenos resultados de esta herramienta estadística.. 1. ¿ Q u é característica(s) debe(n) investigarse? Por lo general, se s u p o n e que. la. característica. a. investigar. es. la. más. crítica. en. funcionamiento o bien la especificación d e prueba más rigurosa.. términos. de. C u a n d o se. d e s e a investigar más de una característica e m p l e a n d o gráficas de control variables, es necesario usar una para cada característica estudiada. contrario, una gráfica de características permite el estudio d e una o. Por el más de. ellas.. 2. ¿ Q u é. calibradores. o dispositivos. de prueba serán. necesarios?. El. e m p l e o de la gráfica de control tiene por objeto contar una base para la acción, pero p u e d e s u c e d e r q u e los datos de la gráfica no s e a n mejores q u e los dispositivos de evaluación empleados.. En consecuencia, estos dispositivos. d e b e n revisarse con regularidad para tener seguridad en las medidas, en su repetitibidad y en su calibración. En las gráficas variables debe considerarse el a u m e n t o en las medidas (no es posible controlar con una regla d e acero una disminución cuya tolerancia sea de una diezmilésima de pulgada).. En algunos. casos el equipo disponible determina la gráfica que p u e d e usarse.. 3. ¿ Q u é gráfica c u m p l e con el propósito? Básicamente esta respuesta la dicta el costo d e las medidas y la pérdida resultante sí no se detectan los c a m b i o s importantes que ocurran. Partiendo del hecho d e q u e existe m e n o r cantidad d e información sobre una parte, cuando se clasifica c o m o b u e n a o mala, se p u e d e decir q u e una gráfica variable que requiere d e mediciones es un. dispositivo. más. eficiente. que. una. gráfica. de. características.. Para. c o m p e n s a r esta falta de eficiencia, usualmente una gráfica de características necesita un t a m a ñ o d e muestra más grande que una gráfica variable.. Con.

(50) frecuencia, debido a que se requiere d e equipo d e medida, resulta m á s caro obtener los datos variables que los datos característicos. En general, la gráfica de características se usa cuando:. a) No es posible tomar medidas, c o m o en la inspección visual de una parte. b) No es práctico tomar medidas, debido a que los calibradores son caros o el tiempo necesario para tomarlas es excesivo. c) La parte tiene m u c h a s características para evaluar. d) La gráfica se basa en una inspección al 100%. Se usa una gráfica variable cuando:. a) S e involucra una característica crítica, tal c o m o es la localización de un punto. b) Se d e s e a un control más preciso que el control d e características.. 4. ¿ Q u é medida de muestra d e b e adoptarse? En el e m p l e o de las gráficas de características una muestra de porcentaje constante no asegura un riesgo constante d e que la variación no aleatoria será detectada.. Esto indica q u e la. medida d e la muestra no se debe asignar en razón directa a la medida del lote. Una medida d a d a no es apropiada a todas las aplicaciones.. En general, la. m e d i d a d e b e ser suficientemente grande, a fin de que exista la oportunidad de que se encuentren algunos artículos defectuosos en la muestra, y t a m b i é n para que el límite de control inferior se encuentre. arriba de cero.. El. primer. requerimiento elimina la situación en la que un artículo d e f e c t u o s o en la muestra pueda indicar una condición fuera de control. La s e g u n d a estipulación permite detectar descuidos en la recolección de datos o alguna mejora en la operación..

(51) C u a n d o se trabaja con gráficas variables es esencial escoger un t a m a ñ o de muestra tal, que haya una mínima oportunidad para que la variación se encuentre dentro d e ella. Por tanto, cuando menor sea el tamaño, tanto mayor será la variación entre los promedios de muestras sucesivas.. Es necesario. establecer un término medio. Una muestra de cinco piezas conservará. la. variación dentro del t a m a ñ o de muestra baja, y también será suficientemente grande para hacer posible que los promedios se acerquen a la normalidad.. En. realidad se puede conservar el t a m a ñ o de la muestra en cualquier número conveniente.. Tal c o m o 4,5,6 ó. 10, aún cuando. proporciona una ventaja en la computación.. 5 es de uso c o m ú n y. En cualquier caso el t a m a ñ o d e la. muestra necesario para satisfacer los riesgos de decisión especificados se p u e d e determinar usando métodos matemáticos que caen fuera del alcance de lo q u e aquí se investigó.. O b v i a m e n t e otra consideración importante es el costo asociado con la adquisición de datos y su análisis.. Este último es el factor primario. más. frecuente en la determinación del t a m a ñ o de la muestra.. 5. ¿ C o n q u é frecuencia debe t o m a r s e la medida? Esta decisión t a m b i é n se basa, esencialmente, en consideraciones económicas. A d e m á s se consideran las atenuantes derivados d e la acción t o m a d a con respecto a las condiciones fuera d e control. si la historia muestra esporádicamente que la variación está. disponible, se puede usar esto para establecer la frecuencia d e la t o m a d e muestras.. Cualquiera q u e sea la decisión, se debe evitar la definición del. m o m e n t o en q u e se realicen las medidas (tales c o m o cada hora en la hora). Esto minimizará la predisposición que se puede presentar c u a n d o se conoce el m o m e n t o preciso.. Por ejemplo, la persona sobre la que se va a realizar un. estudio d e trabajo, usualmente estará ocupada si conoce el m o m e n t o en que se hará el muestreo..

(52) Es normal que, cuando se aplica una gráfica de control por primera vez, las muestras se toman con mayor frecuencia.. Una vez q u e se ha hecho el. diagnóstico de la operación y que se haga mejorado ésta, la frecuencia tiende a disminuir, y sólo se harán las inspecciones suficientes para asegurar que la operación se mantenga al nivel deseado.. 6. ¿ C ó m o d e b e seleccionarse la m u e s t r a ? Un problema importante consiste en eliminar cualquier predisposición, para que la selección d e la muestra se haga al azar, y en realidad represente al grupo del que se ha extraído. Si todas las partes producidas por una máquina o proceso, o que hayan sido probadas en un equipo d e laboratorio se tienen disponibles c o m o lote, la muestra d e este lote se p u e d e tomar al azar, ésta será una representación a d e c u a d a de un periodo específico.. Si la muestra se forma con partes sucesivas, la misma. representará sólo ese tiempo en particular.. Es muy deseable que cada muestra sea homogénea. Sí existen causas que se puedan determinar o que puedan introducirse en una operación, la selección d e la muestra d e b e hacerse de tal manera q u e cualquier diferencia salga en medio y no, dentro de la muestra.. En el a n e x o 14 se registraron y graficaron. datos de temperaturas d e los. hornos para la detección de puntos fuera d e control en los mismos. Con estos gráficos se detectó q u e existían puntos fuera d e control en la temperatura en todos los hornos, lo cuál nos llevó a desarrollar otro formato para el control de t e m p e r a t u r a s de los hornos, éste era una tabla de doble índice, las filas representaban las temperaturas y las columnas las 24 horas d e actividad en los hornos. Este registro podía resultar fácil d e llenar por los operarios y a la vez representara información a primera vista del comportamiento d e la temperatura de los hornos sin necesidad de graficar..

(53) 14.Gráfica de línea. La gráfica d e línea nos permite observar la forma en q u e cambia una variable con respecto a otra; por ello resulta muy útil para analizar los c a m b i o s de una variable cuantitativa. Las variables se suelen denominar. "independiente" y "dependiente". d o n d e la primera determina el valor de la segunda. Los valores d e la variable d e p e n d i e n t e se indican por medio de una serie de puntos colocados sobre los valores d e la variable independiente (generalmente esta variable es el tiempo). Luego, estos puntos se conectan mediante segmentos de recta.. Sugerencias:. •. En la realización práctica de la gráfica de línea, el eje "x" u horizontal suele ser de más longitud que el eje "y" o vertical. Es corriente una razón de 3 a 2 de 4 a 3, con lo que resulta una buena representación.. •. En caso de graficar más de una variable dependiente, es mejor utilizar líneas diferentes para no crear confusiones.. Es útil marcar el valor meta de la variable dependiente, o un estándar o las especificaciones, para realizar comparaciones entre las expectativas y el c o m p o r t a m i e n t o real del proceso.. Para analizar que tanto afectaba en el proceso d e tratamiento de barniz el abrir el horno para realizar alguna operación, y determinar cuanto. tiempo. tardaba el horno abierto en recuperar la temperatura especifica d e horneo (100104 °C), se realizaron pruebas con material de desecho en todos los hornos, t o m a n d o en cuenta que lo más que duraba abierto un horno era 1 minuto,.

(54) tiempo necesario para sacar materia o bien hacer. una inspección visual para. revisar cantidades y modelos de unidades que estaban en tratamiento d e horneo. Las bobinas o unidades se clasificaron por su longitud ya q u e su diámetro era en todos los casos el m i s m o. De esta forma se e m p l e ó una hoja. de registro (anexo 13) para después graficar por hornos el c o m p o r t a m i e n t o de recuperación de temperatura cuando el horno ha sido abierto 1 minuto (anexo 15)..

(55) BIBLIOGRAFÍA. [1] Catálogo Lucas Control Systems S H A E V I T Z , Linear Displacement Sensors, Gaging and Sensor Sytems. Catalog # SCH-1997, impreso en USA, D H - 2 0 K 4/97-SP-19. [2] Estudio del trabajo (Medición del trabajo), Roberto García Criollo, Ed. McGraw-Hill Interamericana, Editores, S. A. de C. V., Derechos Reservados © 1998 respecto a la primera edición en español. Esta Obra se termino d e imprimir en Nov. 1997. [3] Control d e Calidad y Beneficio Empresarial, Norbert L. Enrick, Ronald H. Lester y Harry E. Mottley, Jr.. Ediciones DIAZ DE LOS S A N T O S , S. A. [4] El Proceso de la investigación científica (Fundamentos de investigación con manual de evaluación d e proyectos), Mario T a m a y o y T a m a y o , Ed. Noriega Limusa.. [5] Manual Eléctrico Conelec, de Industrias Conelec, S. A. de C. V., cuarta edición..

(56) 2* o 5) O o. ) O) 0) 1m ) O s X r». T ^ o O c c c c E E E E CN CN cvj (NI. OI 4(> O A < s D A < C s E CN. a<L > v>i el. O I V A l O O c E <N. OI 4(> A r-lf> c E. O) O) O I X s $ CO «r> ID c c E E. CN O c E (NI. O $I C ITN ) C E. O) s r»T c E. o> V i/) < •T C E. O ! Ol O) 0i/l)I O 4C > ai A 4(0> A ( CO if> V m n c c c c E E E E. «-. •-. •-. •-. 0) 11/1) O CN c E i-. oD> m (O. 2l 1 A C cN o c E. O I 1V A O CO c E. O 4V >)I r^ CN c E. O «) A I lO CVI c E. ai V 1A Cvj CN c E. >-. «-. •-. >-. 1 S A I O CN c E. oaj> O I en ai u A I ai ai/i i/¡ CO ID CO. O «;I C A C oO c C C c c c i E E E E E ^ — 7O 0v>}I o. «OI C A o c E. O 0en1l U1 O c E. ^. ^. O I Ol O V 0I1l V V) A ( A CN o § O o c c c E E E ^ T- ^. V) > <. ir H Z O o< S e 2 IU CL slll |S Ul o. Q < o c/>. oo. o s z s. ü O. < u:. <. D fLU. Q. s III. IUl D < Q <Q. —. p> 0V)) o Ifi c E. C 4V)J>I TJ c E. C 0V)J>I Tí. a<D > V) o. oí 0v>) ccn c C c E E E. o> VI s c E. ^. o> 1/1 O n c E ^. O 4V> )I o> CN c E. .-. 3M ID < — J LL O <N CO lO <D > » co if) lf> lO lf> If) in m m If) Ul oíO. :. < >/>. oo. aV >) 3 c E T>. ©. -. ®. CN CN ro ro. 0) E '(/> o o (0 N. ^ .O S ra éI • E s <D J5 c o - s 45 O =5. <ü O "O C 03 <0 3 N c 03 .Q. © ra E o. ra. l. E. ra 2 O) © © q. a) E ra (D. O ) O in) fN CN C E. O Q. O "«r o. N ra © ra a- ra o c ® -5 £ £ © — E "o ra a) o >» 05 ra a) .2 > w fe c ra o 3 > E ra-° ra § C *- ® c® o 0) ^ .Q 0) k_ ra ra (/) "53 S f o ~ 'ra o a) o 3 o ra Q. "D "O © £ o => — TJ ra 8 ^CO ¿2 ra •05 •o 3 __ 73 0) 'c 55 e " CU ra © E E £ O 3 < ra O to « cn 8. ¡a s •o ra >0 E ® 1 5 5 ra iP o w i ^S • -—* ra .o E O) ra c ra ra 0) — C> / o ra ra o^ N ra iS «8 2 - 2 c§ « cfe o& ra <15 Sí w ra >— i i Q.-0 E Z) -Q CL CN. OI ai v> rr. O) ai v> ^ c c c E E E T- T-. O > 0C )) oV A C A a> o C oO c c E E. OI a(> A CN o c E. —. —. O) a(> A oo c É. CVJ co •o- lO CD CO en o <£ ID (O to CO ÍO ID CO. ID CO r»-. T. ¡S N ® a E 05 ©. O aV>I U3 CN c E. Q) •D ro ^ ra E •ro o. ®. C0 N" O ^ Q. •— Io O Q. D) © (j X X CO CN ra T3 ro ra "O ro 'c E 3 •ra o ra J2. O) ae> n CO Ul c E o. O) < u C A C O lO c E o. o0> A I1 s c E o. CN CO. O llVI) CN m c E o. O «v> 1) O 0U)l) TI o. O 01/11) C TO jc c c É E E o o o. ou> i/i C TO jc E o. O) Ol O l 1 11/11 tu </>0•fl CN o TT TT. ?. c C c E E E o o o. m CO r-r^. CO O f-.l oCO CO. 1». CO O) CT) o CN CN CO co t •«r m co CO CN CN CN CN CN fvl CN CN CN CN CN CN CN CN. N 05 E ra ra -o ra 0) E T3 •ra ü (0 m 0 J9 ra ra a> -g -o § 2 w c ra © r "a S 2 ra o w >> .c SN. O tfl « l l l ^ l c ra Q- ra £ a) ra «c ra o 05 ra _ -o . ra ^ Ü „ C O o ra 2 «í O 0) S 5 05 8 O CL ra q C^ £c 3 8 8 o _ra «¡ o c C § ra C5 / c O 8 r O != ra © ü 2 o * 8 8 •a a ra C 0) Q5 " « • S í ? E —¡ a in c 2 05 - 1 ® 05 <D.S -5. g- ra T3 ^ E I _' a a) o | O 2 ° £ "DO &N « ss ñ y > c ra l i s w © > O CL "a ü jo ra ü >v 3 CO O O o fe T3 iN ra o w . fec ra <d > Q(/) ra o 05 c "5 E Q) © CL ra ro 0) c .C_ _ 3. r o Q. n O CO 3 CO -Q "o ra o CO "O © c 2 § © o c w o c ra o C 3 «5 3 o. ra c w « o a> 3 ra •2 V5 O) t T- CO O ra w o O © ü s O L. i- c d) c i_ o >< •= S O O O °> fe oj T5 c 5 & en ra o o 0 Xí ra Q. CL Q. O tt. p Q. i- i5 -c 2 Ei-ra ra ra o ^ ra l i l i l í S i l -C < Q. O ra o § O O co id CO h- 00.

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