UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE MATERIALES

IMPLEMENTACIÓN DE UN MANUAL DE CONTROL DE CALIDAD PARA UNA EMPRESA DE MOLDEO POR INYECCIÓN Y EXTRUSIÓN-

SOPLADO.

Realizado por: Federico Eduardo Rojas Ayala

INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIÓN

Presentado ante la ilustre Universidad Simón Bolívar Como requisito parcial para optar al título deIngeniero de Materiales

Opción: Polímeros

Sartenejas, Abril 2008

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE MATERIALES

IMPLEMENTACIÓN DE UN MANUAL DE CONTROL DE CALIDAD PARA UNA EMPRESA DE MOLDEO POR INYECCIÓN Y EXTRUSIÓN-

SOPLADO.

Realizado por: Federico Eduardo Rojas Ayala

Este proyecto ha sido examinado por el siguiente jurado:

____________________________________________ Prof. Jeanette González (Tutor Académico)

____________________________________________ Ing. Alinda Galeano (Tutor industrial)

___________________________________________ Prof. Vicente Contreras (Jurado Evaluador)

Sartenejas, Abril de 2008

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE MATERIALES

IMPLEMENTACIÓN DE UN MANUAL DE CONTROL DE CALIDAD PARA UNA EMPRESA DE MOLDEO POR INYECCIÓN Y EXTRUSIÓN-

SOPLADO.

CORPORACIÓN SOLOPLÁSTICO, C.A.

TUTOR INDUSTRIAL: Ing. Alinda Galeano

TUTOR ACADÉMICO: Prof. Jeanette González

JURADO EVALUADOR: Prof. Vicente Contreras

Sartenejas, Abril de 2008

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IMPLEMENTACIÓN DE UN MANUAL DE CONTROL DE CALIDAD PARA UNA EMPRESA DE MOLDEO POR INYECCIÓN Y EXTRUSIÓN-

SOPLADO.

Realizado por:

Federico Eduardo Rojas Ayala

Resumen

El presente proyecto fue desarrollado en la empresa CORPORACIÓN SOLOPLASTICO, C.A., la

cual emplea las técnicas de moldeo por inyección y extrusión soplado para la fabricación de sus productos.

El objetivo del trabajo consistió en la organización y tecnificación del Departamento de Calidad, y

elaboración de procedimientos que controlen la calidad de los productos con miras a una futura

normalización internacional. Para ello, en primer lugar se crearon algunos formatos y procedimientos

adaptados a las posibilidades de la empresa, que partieron de la modificación de instructivos previos que

se aplicaban, mas no se mantenían vigentes. Luego se realizó el seguimiento de calidad a las líneas de

producción. Para moldeo por inyección se evaluó la “Tapa cónica estriada con perforador grueso

M11x1,25”, mediante un estudio del craqueo por tensión ambiental (ESCR), en el cual se modificó la

composición del porcentaje de material utilizado, donde se encontró que el porcentaje de fractura de las

tapas disminuye con el incremento en la concentración de material recuperado hasta un 60%, producto de

la liberación de tensiones residuales. Dentro de la misma corrida se evaluó el índice de flujo, la densidad,

el diseño del molde, la contracción, aplicación del producto, el ángulo de fractura y el estudio de la

cavidad No. 5 que era la más crítica frente a los ensayos, para complementar la información acerca de la

tendencia presentada. También se determinó el efecto que produce el material recuperado luego que es

reprocesado hasta tres veces, lo que resultó una tendencia negativa frente al ensayo porque fracturaron un

mayor número de piezas a medida que se añadió el material con más ciclos de procesamiento. Se buscó la

aplicación del torque más apropiado para realizar el ensayo concluyendo que torques superiores de

28cN*m producen una falla castatrófica, el torque de 25cN*m es el ideal para estudiar la calidad de la tapa

y un torque de 28 cN*m sirve para realizar estudios donde se obliga a las tapas a fracturar, incrementando

el efecto del detergente. Por otro lado para el moldeo por soplado se estudió el “Envase cilíndrico de

450cc en PVC”, principalmente en el estudio de la resistencia al impacto. Para este producto, se analizó la

relación de las fracturas de impacto frente al peso del envase, donde para un rango de 56g ± 2g no falla

ningún envase. Los resultados se asociaron con las condiciones de operación de la máquina, donde a

valores superiores de temperaturas en la boquilla de 192°C los envases no mantienen un peso estable,

similarmente ocurre con la velocidad de rotación del tornillo, donde se registró como valor crítico 40 ± 1

rpm.

A Dios por darme infinidad de talentos para explotar. A mis padres que fueron, son y serán fuente de inspiración del camino llamado “vida”.

v

AGRADECIMIENTOS

A Dios, por proporcionarme un intelecto y colocarme en este camino de vida privilegiado que pocas personas en mi país tienen acceso. A Venezuela, porque estoy en deuda con el gasto de mi educación superior. A la Universidad Simón Bolívar, por ser más que mi casa de estudio, antes de nacer ya era mi casa.

A mis padres, que aparte de darme la vida nunca dejaron de estar pendiente de ninguno de nosotros, han dedicado su tiempo a educar, formar y trasmitir valores para que seamos venezolanos dignos de trabajar por el país. A mis hermanos, gracias por ser mis amigos en las buenas y en las malas, gracias por soportar mi necedad, gracias por todo lo que son capaces de sacrificar por mi, los quiero mucho. Fifi, Kquis y Juampi. Fifí gracias por conseguirte a uno de mis mejores hermanos como esposo, y obviamente a la criatura más bella que ha llenado de vida a esta casa, la consentida, mi ahijada, Dios te cuide Isabela.

A Mamafinfo, un templo de acero, que a pesar de los años va a verme graduar. A mi Madrina en especial, por estar en cada paso de vida que he dado desde la cuna, apoyo y comprensión a cada segundo de vida. A mis “tiitos Ayala” y a mis “tías preferidas”, por ser tan especiales para mi cada día que convivimos. A los primos en general desde el más grande hasta esposos e hijos, por ser la mejor compañía de la que uno puede disfrutar, aunque como Ayala tengo ciertas preferencias. A Padrino, por el mejor consentimiento que nos has ofrecido todo el tiempo. En fin, a mi familia que sin el apoyo incondicional que genera cada uno de sus miembros, no alcanzaría ni la mitad de la felicidad he vivido por estos años. Gracias a aquellas personas que sin estar presente en vida ahora, sembraron los mejores recuerdos tanto en Macuto como en La Esmeralda. Dios los tenga en su gloria.

A mi tutora, Profe Jeanette, especialmente por la paciencia que ha tenido, gracias por guiar, apoyar y hacerme ver en cada conversación, que íbamos por el camino correcto. A mi tutora industrial, Alinda, aunque fueron pocos meses los de convivencia en la oficina, desde el primer día que pisé la compañía, no dejaste que me perdiera en el limbo y comprendiera hacia donde íbamos, y ahora voy.

A CORPORACIÓN SOLOPLASTICO, C.A. especialmente al Ing. Leonardo Torres por confiar en la capacidad de mis “talentos”, y sé que aun espera más para lograr que la compañía prospere por el bien de todos. A mis compañeros de trabajo que saben que nos queda lidiar con el día a día de la compañía para ver el progreso: Daniel, Alberto, Giovanni, Félix. Gracias a Emperatriz, Eduardo, Manuel, Julio, Edwin, Jonathan que hicieron de la compañía un mundo agradable para laborar aunque nos hayamos enfrentado de vez en cuando.

A mis maestros y profesores dentro y fuera de las instituciones educativas, por respeto nunca les dejaré de decir “profesores”, a pesar que son mis amigos fuera del aula, gracias por “educar”. A mis panas del colegio que sé que en esta etapa de vida no estuvieron sólo ahí para rumbear, y por no comprender nunca a la Simón. A mis panas de la Universidad por crear un ambiente más agradable que el enfrascarse en libros. A mis panas que no pertenecen a ninguno de esos campos, por jugar fútbol, por rumbear, por cubrir minutos de mi vida, haciéndola más amena. Mis más sinceros cariños a todos ustedes.

Y especialmente, a la persona que ha cambiado “mi vida, mi ritmo, mi espacio, mis sueños, mi historia, mi tiempo y mi todo…y me agregaste risas, dos dudas, un duende, un par de fantasmas y este amor que te tengo…”. Gracias por cruzarte en mi camino Bella Te Amo.

vi

ÍNDICE

AGRADECIMIENTOS ...............................................................................................VI

ÍNDICE...........................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.

ÍNDICE DE TABLAS .................................................................................................. IX

ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................ IX

LISTA DE ABREVIATURAS..................................................................................XIII

CAPITULO I: INTRODUCCIÓN................................................................................ 1

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN ................................................ 2

CAPITULO II: OBJETIVOS........................................................................................ 4

CAPITULO III: MARCO TEÓRICO.......................................................................... 4

3.1 CALIDAD.....................................................................................................................................5

3.2 RESINAS ......................................................................................................................................9

3.2.1 Polietilenos. .............................................................................................................................9

3.2.2 Policloruro de Vinilo (PVC)………………………………………………….……………………… 13

3.3 PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN ...........................................................................................16

3.3.1 Moldeo por Inyección ....…...........................…......…........................…....................................16

3.3.2 Moldeo por Soplado ...........…......…....................... .......…......….........…......….......................24

3.3.2 Efectos del Procesamiento ..................…......…....................... .......…......…............................28

3.3.3 Productos Plásticos …...................... .......…......…....................... .......…......….......................29

3.3.4 Ensayos para la evaluación de productos plásticos .......…......…....................... .......…..........31

CAPITULO IV: METODOLOGÍA............................................................................ 35

4.1 ORGANIZACIÓN DEL DEPARTAMENTO DE CONTROL DE CALIDAD. ELABORACIÓN DE UN

MANUAL DE CALIDAD ................................................................................................... 36

4.2 ENSAYOS DE RESISTENCIA AL AGRIETAMIENTO EN MEDIOS QUÍMICAMENTE ACTIVOS

.................................................................................................................................... 40

4.3 DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE FLUJO PARA LAS CONDICONES EXPUESTAS.......... 43

4.4 ENSAYOS DE DENSIDAD ......................................................................................... 43

vii

4.5 ANÁLISIS DIMENSIONAL ......................................................................................... 45

4.6 DETERMINACIÓN DEL ÁNGULO DE FRACTURA........................................................ 46

4.7 ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO................................................................... 46

CAPITULO V: RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS.................... 48

5.1 ELABORACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE CALIDAD………………………………...48

5.2 ORGANIZACIÓN DE LA EMPRESA Y EL DEPARTAMENTO DE CONTROL DE CALIDAD..52

5.3 IMPLANTACIÓN DE UN MANUAL DE CONTROL DE CALIDAD…..…………………...57

5.4 ESTUDIO DEL ESCR EN LA TAPA CÓNICA ESTRIADA CON PERFORADOR GRUESO.....78

5.4.1 Generalidades del ensayo ................ .......…......….........…......…........ .............................….. 78

5.4.2 Efecto del incremento del material recuperado para el ensayo de ESCR. ................ ..........…86

5.4.3 Estudio del número de pasadas por el molino del material recuparado frente a los ensayos de ESCR.

................ .......…......….........…......…........ ................ .......…......….........……......……………............98

5.4.4 Estudio del torque de aplicación frente a los ensayos de ESCR y propuesta de ensayos enfocados a la

realidad. ................ .......…......…............…........…..........................…......…...................................101

5.5 ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO PARA EL ENVASE CILÍDRICO 450CC ..........102

CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ......................... 105

6.1 CONCLUSIONES.................................................................................................... 105

6.2 RECOMENDACIONES ............................................................................................ 107

CAPITULO VII: BIBLIOGRAFÍA.......................................................................... 108

APÉNDICE ................................................................................................................. 112

viii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 4.1 Propiedades físicas relevantes de los polímeros empleados (35, 36) .......................... 37

Tabla 4.2: Condiciones de operación de la máquina de inyección Ankerwerk ..................... 37

Tabla 4.3: Formulaciones para el ensayo ESCR a distintas composiciones con material

molido. .......................................................................................................................................... 37

Tabla 4.4: Formulaciones para el ensayo ESCR a distintos procesamientos. ...................... 38

Tabla 4.5: Formulaciones para el ensayo ESCR a diferentes torques de aplicación. ........... 39

Tabla 4.6: Formulaciones para el ensayo ESCR a diversas condiciones ambientales. ......... 40

Tabla 4.7: Condiciones de operación para la extrusora en el moldeo por soplado. .............. 44

Tabla 5.1: Requerimientos mínimos de ensayos para productos plásticos. ........................... 70

Tabla 5.2: Número de fracturas presentadas por zonas de los ensayos de ESCR................. 79

Tabla 5.3: Dimensiones de la tapa del molde antes de la reparación. .................................... 81

Tabla 5.4: Dimensiones de la tapa del molde después de la reparación. ................................ 81

Tabla 5.5: Condiciones para el ensayo ESCR a distintas composiciones con material molido.

....................................................................................................................................................... 84

Tabla 5.6: Distribución de las tapas agrietadas en los cuadrantes. ........................................ 93

Tabla 5.7: Efecto de la presión y tiempo de compactación sobre el ESCR.(2)........................ 94

Tabla 5.8: Aproximación del diámetro del Punto de Inyección para cada cavidad.............. 97

Tabla 5.9: Composición de las formulaciones I, J y K. ............................................................ 99

Tabla 5.10: Ensayos que simulan la realidad del producto ................................................... 100

ix

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 3.1: (a) Representación extensiva de una molécula de PE. (b) Estructura molecular

del PE............................................................................................................................................ 10

Figura 3.2. Tipos de PE. (a) PEAD. (b) PEBD. (c) PELBD ..................................................... 11

Figura 3.3: Representación esquemática del cristal de PE. (a) Morfología en general. (b)

Funciones de las cadenas en la zona amorfa.(9) ......................................................................... 12

Figura 3.4: Representación de la unidad monomérica del PVC. ............................................ 13

Figura 3.5: Elementos generales de moldes de inyección. (a) Representación en 3D. (19) (b)

Vista transversal.(20)..................................................................................................................... 18

Figura 3.6: Tipos de molde de colada fría. (a) Molde de dos placas. (b) Molde de tres placas (23)................................................................................................................................................... 19

Figura 3.7: Variación de la presión en la cavidad en función del tiempo.(2) .......................... 20

Figura 3.8: Esquema extrusor monotornillo............................................................................. 23

Figura 3.9: Partes de un envase plástico. (28) ............................................................................. 27

Figura 3.10: Partes de una tapa plástica. (29)............................................................................. 28

Figura 4.1: Dimensiones de la tapa cónica estriada M11x1,25 con perforador grueso. ....... 43

Figura 5.1: Proceso productivo de CSP..................................................................................... 45

Figura 5.2: Extensión del proceso productivo de CSP proyectado a la actuación del

Departamento de Calidad. .......................................................................................................... 46

Figura 5.3: Imagen de un equipo de mezclado de Tambores Rotatorios. .............................. 47

Figura 5.4: Organización de CORPORACIÓN SOLOPLASTICO, C.A. ............................. 49

Figura 5.5: Organigrama del Departamento de Calidad de CORPORACIÓN

SOLOPLASTICO, C.A............................................................................................................... 51

Figura 5.6: (a) Plano del Departamento de Calidad. (b) Planteamiento de ampliación del

Departamento. ............................................................................................................................. 53

Figura 5.7: Esquema de la Orden de Producción..................................................................... 59

Figura 5.8: Tapas: (a) Flip Top. (b) Tapa para Cooler. (c) Pico dispensador. (d) Tapa

generica. (e) Tapa cónica estriada.............................................................................................. 63

Figura 5.9: Vista lateral del molde de la tapa cónica estriada con perforador grueso ø5,8. 75

Figura 5.10: (a) Discos de aluminio. (b) Tubo Colapsible de aluminio. ................................. 78

x

Figura 5.11: (a) Ensamblaje de la tapa del tubo. (b) Ensamblaje de la tapa en el tubo

sometido a un torque. .................................................................................................................. 78

Figura 5.12: (a)Fractura de la tapa por la pared de la falda. (b)Fractura de la tapa por el

liner o panel. (c)Perfil de la tapa con las indicando las zonas de fractura ............................. 79

Figura 5.13: (a) Tubo colapsible con rosca normal. (b) Tubo colapsible con rosca “doble

filete”............................................................................................................................................. 80

Figura 5.14: Dimensiones de la tapa cónica estriada con perforador grueso. ....................... 81

Figura 5.15: (a) Rosca Centrada. (b) Efecto de la rotación de la rosca descentrada cada 90°

superpuesto. (c) Rotación de la rosca descentrada cada 90° por separado............................ 82

Figura 5.16: Comportamiento de ESCR de las formulaciones de la Tabla 5.4.2.1. .............. 85

Figura 5.17:Comportamiento de ESCR de las formulaciones de la Tabla 5.4.2.1, repitiendo

el ensayo con un torque de 28 cN*m. ......................................................................................... 86

Figura 5.18: Comportamiento de ESCR de las formulaciones de la Tabla 5.4.2.1, realizando

la tercera corrida de ensayos. ..................................................................................................... 87

Figura 5.19: Comportamiento del Índice de flujo (MFI) de las formulaciones de la Tabla

5.4.2.1. ........................................................................................................................................... 87

Figura 5.20: Variación del Diámetro de la rosca para las formulaciones de la Tabla 5.4.2.1.

....................................................................................................................................................... 89

Figura 5.21: Representación esquematica de: (a) Dos lamelas unidas por los enredos

moleculares. (b) Sometimiento a tracción de las lamelas en un medio activo. (c) Inicio de la

separación física de las lamelas.(33) ............................................................................................. 90

Figura 5.22: Comportamiento de la densidad de las formulaciones de la Tabla 5.4.2.1,

cavidad No. 5. ............................................................................................................................... 91

Figura 5.23: Comportamiento de la densidad de las formulaciones de la Tabla 5.4.2.1, para

la cavidad No.5............................................................................................................................. 91

Figura 5.24: Imagen de una colada de Inyección. Representación de la numeración de las

cavidades. ..................................................................................................................................... 92

Figura 5.25: Representación gráfica del agrietamiento por número de cavidad. ................. 93

Figura 5.26: Porcentaje de tapas fracturadas para el ensayo de ESCR evaluado en la

cavidad No. 5. ............................................................................................................................... 94

Figura 5.27: Variación de la masa en función del porcentaje de Material Recuperado para

las cavidades criticas. .................................................................................................................. 95

xi

Figura 5.28: Zonas donde se inició la fractura de las tapas..................................................... 96

Figura 5.29: Detalle de la entrada a la cavidad. (b) Punto de Inyección de la tapa cónica. . 96

Figura 5.30: Planos: (a) Entrada submarina. (b) Detalle de la entrada submarina. ............ 97

Figura 5.31: Efecto del número de pasadas por el molino frente al Ensayo de ESCR ......... 98

Figura 5.32: Valor del índice de flujo para las formulaciones I, J y K................................... 99

Figura 5.33: El efecto en la fractura de las tapas en función del torque de aplicación....... 100

Figura 5.34: (a) Envase cilíndrico de 450cc. (b) Fractura del envase de PVC..................... 102

Figura 5.35: Distribución de los envases fracturados en base al peso. ................................. 103

xii

LISTA DE ABREVIATURAS. CSP CORPORACIÓN SOLOPLASTICO, C.A.

ESCR Resistencia al agrietamiento en medios tensoactivos

PE Polietileno

PEAD Polietileno de Alta Densidad

PELBD Polietileno Lineal de Baja Densidad

PVC Policloruro de Vinilo

AMMR Área de Materiales, Mezclado y Remolido

AIS Área de Inyección y Soplado

C.A. Compañía Anónima

ISO International Organization for Standardization

ASTM American Society for Testing and Materials

GP Gerencia de Planta

NCA Nivel de Calidad Aceptable

AQL Acceptable Quality Level

cm Centímetros

cN Centinewton

m Metros

dg Decigramos

min Minutos

cm3 Centímetros cúbicos

Mm Milímetros

IRAM Instituto argentino de normalización y certificación

MFI Melt Flor Index (Índice de flujo)

ºC Grados centígrados

Kg Kilogramos

rpm Revoluciones por minuto

xiii

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN

El generar valor agregado a la materia prima que se consigue en la faz de la Tierra ha

influido en un gran porcentaje en el crecimiento socio-económico de numerosos países, un

ejemplo clave la tendencia del siglo XXI de proporcionar y desarrollar otras fuentes de energía

que no dependan del petróleo. El 90% de los materiales poliméricos termoplásticos empleados en

la industria son derivados del craqueo del gas natural o del procesamiento de la nafta. El valor

agregado de los polímeros no se encuentra en generar el etileno o propileno, ni siquiera en la

reacción de polimerizar, sino en la cantidad de resina que sufre un proceso de extrusión,

inyección, termoformado, rotomoldeo, entre otros, que transforman al plástico en un producto

final.

Por lo anteriormente expuesto, la Directiva de CORPORACIÓN SOLOPLÁSTICO C.A.

propuso la búsqueda de estrategias o aplicación de herramientas que optimicen la inversión

realizada en el sector del plástico, mediante el proyecto planteado. Dentro de la empresa se ha

creado una política de crecimiento para garantizar que el consumidor final reciba productos que

superen sus expectativas, ya sea con excelente apariencia y con propiedades mecánicas óptimas

para la aplicación, es decir, con la mejor calidad posible.

La empresa CORPORACIÓN SOLOPLASTICO C.A. pertenece al sector del

procesamiento de plástico en las áreas de inyección y extrusión-soplado, con la finalidad de

abarcar los mercados de cosméticos, productos químicos, almacenamiento de alimentos, entre

otros. En los últimos años ha surgido la necesidad dentro de la compañía de modernizarse,

tecnificarse y expandirse hacia otros mercados, por lo que conlleva a desarrollar una

estandarización y normalización de productos, que garanticen su aceptación en diversas regiones.

Con esta visión surge la necesidad de establecer una metodología para garantizar al

consumidor la mayor calidad en el producto final. Se debe empezar por enfocarse en organizar y

lograr un mejoramiento interno de la empresa desde la formación de un Departamento de

Calidad, área exclusivamente encargada de garantizar que el producto que sale al mercado

1

cumpla con las exigencias requeridas por el cliente y la normativa vigente. Todo esto con el

objetivo de colocar a la empresa, a corto o mediano plazo, en un mejor posicionamiento en el

mercado, reflejándose en un mayor valor agregado de sus bienes y servicios.

1.1 Planteamiento del Problema y Justificación

La necesidad de la empresa en dar un empuje hacia la normalización, constituyó una de

las razones fundamentales para plantear el proyecto, se inició con la elaboración de un Manual de

Calidad, pero se fue transformando en una reestructuración más compleja del Departamento de

Calidad. Luego continuó con la sincronización entre diversas áreas de la empresa en el suministro

de información para establecer procedimientos claros que garanticen el Control de Calidad de los

productos elaborados. Todo ello para un seguimiento de la producción, desde el ingreso de la

materia prima, hasta la entrega del producto final.

Un Manual de Calidad se encuentra conformado por procedimientos documentados del

sistema de calidad, destinados a planificar y gerenciar el conjunto de actividades que afectan la

Calidad dentro de la empresa.(1) Por ello, el proyecto se inició creando formatos y desarrollando

procedimientos para el Departamento de Calidad, que luego requirieron que se establecieran

formatos a nivel del Departamento de Producción, para levantar información necesaria y cumplir

con los formatos y procedimientos destinados al Manual de Calidad.

Por otro lado, los procesos de manufactura de la empresa, obligan a elaborar

procedimientos de calidad, debido a que el moldeo por inyección, es uno de los procesos más

versátiles, con la capacidad de producir en masa piezas plásticas, con geometrías complejas y

tolerancias dimensionales con gran exactitud. Las condiciones a la cual se somete el polímero son

muy drásticas y se reflejan marcadamente en el producto final. En fin, la calidad final de las

piezas plásticas, serán una combinación de las propiedades del polímero, condiciones de

operación en máquinas, diseño del objeto y aplicación.(2) El otro proceso de manufactura es el

moldeo por soplado, el cual genera recipientes (envases huecos), que presentan características de

ligereza, resistencia al ataque químico, altas propiedades de barrera (impermeabilidad), y diseños

con excelente apariencia o capacidad de soportar presiones, que compite en el ámbito de

2

reemplazar los empaques de vidrio, de cartón y de metal. (3) El controlar las variables de operación

en ambos casos conlleva a distintas respuestas de los artículos frente a su aplicación final.

En base a la complejidad de los procesos, es importante diseñar procedimientos para

realizar el seguimiento de dos productos en ambas áreas. Además, se debería hacer un estudio de

la influencia del material recuperado, torque de aplicación y generalidades del proceso, sobre los

ensayos de resistencia al agrietamiento en medios tensoactivos (ESCR) de una Tapa cónica

estriada con perforador grueso. Al mismo tiempo, en el moldeo por soplado se debe llevar a

cabo un análisis sobre la influencia de las variables de operación de la máquina (temperaturas y

velocidad de giro del tornillo) en la resistencia al impacto del Envase cilíndrico de 450cc

elaborado en PVC. Todo lo anterior nos permitirá mejorar la calidad del producto final en ambas

líneas de producción.

3

CAPÍTULO 2

OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

• Organizar el Departamento de Control de Calidad a partir de la elaboración de

procedimientos para ensamblar un Manual de Control de Calidad, con la finalidad de

encaminar a la empresa hacia la normalización internacional. Con especial atención en

implementar los procedimientos y formatos diseñados a las líneas de producción, para los

siguientes productos: Moldeo por inyección (Tapa cónica estriada con perforador grueso

ø5,8), y moldeo por soplado (Envase cilíndrico de 450cc ø20), de la empresa

CORPORACIÒN SOLOPLASTICO, C.A.

2.2 Objetivos Específicos.

• Identificar y comprender los procesos involucrados en las líneas de producción de la

empresa.

• Estudiar la influencia de variables como el porcentaje y condiciones de material

recuperado, torque de aplicación y medio tenso-activo, en el comportamiento de las

piezas inyectadas con polietileno, sometidas a ensayos de resistencia al agrietamiento en

medios tensoactivos.

• Estudiar la influencia de la temperatura en las distintas zonas de la máquina de extrusión-

soplado, en envases de policloruro de vinilo, evaluando peso y resistencia al impacto.

• Generar una base de datos estadísticos, por medio de la implantación de los

procedimientos y herramientas diseñadas, con el fin de prever la tendencia del

comportamiento del producto en proceso.

• Capacitar al personal del Departamento de Calidad con los conocimientos técnicos en las

áreas.

• Propiciar la mejora continua del desarrollo de la compañía principalmente en el área de

gestión de la calidad, basándose en variables optimizables como el tiempo, manejo de la

tecnología y actividades diarias que eviten retrasos en las distintas áreas de la cadena

productiva.

4

CAPÍTULO 3

MARCO TEÓRICO

3.1 Calidad

La definición de calidad se asocia como una meta a la misión y visión de las empresas a lo

largo del tiempo. Inicialmente se consideraba calidad como “hacer las cosas bien”,

indiferentemente del costo, un ejemplo de ello, es el valor que se obtenía por una vasija de barro

después de pintarla o colocarle algún otro adorno. Durante la Revolución Industrial a finales del

siglo XIX la calidad pasó a segundo plano, lo ideal era la producción en masa para satisfacer la

demanda de bienes y obtener mayores beneficios. La Segunda Guerra Mundial es un período

donde el desarrollo de armamentos con mayor calidad era aquel que se producía con más

velocidad y más eficiencia y sin importar el costo. Con el fin de garantizar el mejor armamento.

Dos ejemplos fueron los tanques alemanes “Panzer”, eran los más rápidos para la época y el

desarrollo de la Bomba Nuclear. Luego en la postguerra, dos potencias favorecidas por el

derrocamiento alemán (EEUU y USSR), desarrollan una cantidad de industrias con las

tecnologías más avanzadas y surge la demanda excesiva de bienes para la humanidad. Por otro

lado, los países destruidos por la guerra, entran en una etapa donde necesitan desarrollar

productos buenos, hacer las cosas bien minimizando costes mediante la calidad, ser competitivos

y satisfacer al cliente. (4)

Con el desarrollo de la industria y la alta competencia surge el Control de Calidad con el

único objetivo de evitar la salida de bienes defectuosos y satisfacer ciertas necesidades técnicas

del producto (Inspección de la producción). Se desarrolla una tendencia de prevención de errores,

competitividad, reducir costes y evitar la producción de bienes defectuosos. Se crean sistemas y

procedimientos conocidos como el Aseguramiento de la Calidad, dentro de los cuales se maneja

la creación e implementación de Manuales de Control de Calidad. Por último, aparece el

concepto de la Calidad Total, que se considera como una teoría de administración empresarial

centrada en la permanente satisfacción de las expectativas del cliente, para la mejora continua. (4)

5

La calidad tiene sus antecedentes en la competitividad generada por la industrialización de

nuevos países, donde la mano de obra es más económica, como es el caso de Singapur, Corea y

Japón a mediados del siglo XX. Este crecimiento industrial de los países asiáticos surge como

producto de la comercialización de bienes. Cierra este ciclo el fenómeno de la globalización que

se puede definir como un movimiento mediante el cual se realizan los procesos productivos de

manera integral a nivel mundial, constituyendo un producto final como resultado de procesos

individuales llevados a cabo por varias empresas.

La calidad es el conjunto de propiedades o características de un producto o servicio que le

confiere su capacidad para satisfacer las necesidades expresadas o implícitas de los clientes. Las

necesidades son habitualmente traducidas en propiedades y características con un criterio

específico. Las necesidades también pueden incluir aspectos relacionados con la aptitud para el

uso, seguridad, disponibilidad, mantenibilidad, economía e impacto al medio ambiente. La

calidad de un producto abarca todas las actividades realizadas en la empresa, impulsadas por

diversas áreas o departamentos: ventas, diseño, manufactura o producción. (5)

Por otro lado, el Control de Calidad son las técnicas y actividades de carácter operativo

utilizadas para satisfacer los requisitos relativos a la calidad de un producto y/o servicio.

Generalmente, están dirigidas tanto para mantener bajo control un proceso como para eliminar las

causas que generan comportamientos no satisfactorios en cualquier fase del Espiral de la Calidad

con el propósito de conseguir los mejores resultados económicos.(5)

El Espiral de la Calidad es un modelo conceptual de las actividades interdependientes que

influyen en la calidad de un producto o servicio a lo largo de las fases que constituyen su ciclo de

vida, y que van desde la identificación de la necesidad hasta la evaluación de su satisfacción. (5)

La evolución de los sistemas de calidad ha conllevado a generar organizaciones hasta el

nivel de cada país para garantizar una estandarización de los términos y especificaciones desde

nivel nacional hasta un nivel internacional. En Venezuela, existe una ley con el nombre de “Ley

orgánica del Sistema Venezolano para la Calidad”, la cual en el artículo 4, define una serie de

conceptos enfocados a la Calidad en general (6). A continuación se presentarán las definiciones de

algunos de los términos.

6

- Calidad: grado en que un conjunto de características inherentes a bienes y servicios

cumple con unas necesidades o expectativas establecidas, generalmente implícitas u obligatorias

(requisitos).

- Certificación: procedimiento por el cual una tercera parte asegura por escrito que un

producto, proceso, servicio o persona está conforme con los requisitos especificados. (6)

- Control de la Calidad: parte de la Gestión de la Calidad orientada al cumplimiento de los

requisitos de la calidad.

- Gestión de la Calidad: actividades coordinadas para dirigir y controlar una organización

en lo relativo a la calidad.

- Inspección: evaluación de la conformidad por medio de observación y dictamen,

acompañada cuando sea apropiado por medición, ensayo / prueba o comparación con patrones.

- Norma: documento aprobado por una institución reconocida que prevé para un uso

común y repetido, reglas, directrices o características para los productos o los procesos y métodos

de producción conexos, cuya observancia no es obligatoria. También puede incluir prescripción

en materia de terminología, símbolos, embalaje, marcado o etiquetado aplicables a un producto,

método de producción, o tratar exclusivamente de ella.

- Normalización: actividad que establece, con respecto a problemas actuales o potenciales,

disposiciones de uso común y continuado, dirigidas a la obtención del nivel óptimo de orden en

un contexto dado.

- Trazabilidad: propiedad del resultado de una medición o el valor de un patrón, por el

cual puede ser relacionado con los patrones de referencia, usualmente patrones nacionales o

internacionales, a través de una cadena no interrumpida de comparaciones, teniendo establecidas

las incertidumbres.

El Artículo 81, se refiere a las competencias de los laboratorios que realizan el Control de

Calidad en general, ya sea como un servicio o como parte de una organización empresarial.(6) Las

competencias son las siguientes:

7

1. Garantizar la confiabilidad de sus resultados dentro del alcance de los ensayos

acreditados.

2. Asegurar la trazabilidad de las mediciones a los patrones nacionales.

3. Promover e integrar la red nacional de laboratorios acreditados.

4. Participar en los programas de intercomparación de laboratorios acreditados.

5. Apoyar a las organizaciones públicas o privadas en la determinación de la calidad de

productos y servicios, así como en el desarrollo de las normas técnicas.

6. Proponer técnicas y procedimientos para el mejoramiento del desempeño de la red de

laboratorios acreditados.

La NORMA ISO/IEC 17025:2005 contiene las siguientes indicaciones para un manual de

la calidad: Hacer referencia a los procedimientos de apoyo, incluidos los técnicos; describir la

estructura de la documentación utilizada en el sistema de gestión; definir las funciones y

responsabilidades de la dirección técnica y del garante de la calidad, incluida su responsabilidad

para asegurar el cumplimiento de esta Norma Internacional.

El Laboratorio de Control de Calidad, debe establecer y mantener procedimientos para el

control de todos los documentos que forman parte de su sistema de gestión (generados

internamente o de fuentes externas), tales como la reglamentación, las normas y otros

documentos normativos, los métodos de ensayo o de calibración, así como los dibujos, el

software, las especificaciones, las instrucciones y los manuales. (7)

A si mismo, debe aplicar métodos y procedimientos apropiados para todos los ensayos o

las calibraciones dentro de su alcance. Estos incluyen el muestreo, la manipulación, el transporte,

el almacenamiento y la preparación de los ítemes a ensayar o a calibrar y, cuando corresponda, la

estimación de la incertidumbre de la medición así como técnicas estadísticas para el análisis de

los datos de los ensayos o de las calibraciones. (7)

8

Finalmente, debe incluir instrucciones para el uso y el funcionamiento de todo el

equipamiento pertinente, y para la manipulación y la preparación de los ítemes a ensayar o a

calibrar, o ambos, cuando la ausencia de tales instrucciones pudiera comprometer los resultados

de los ensayos o de las calibraciones. Todas las instrucciones, normas, manuales y datos de

referencia correspondientes al trabajo del laboratorio se deben mantener actualizados y

disponibles para el personal. Las desviaciones respecto de los métodos de ensayo y de calibración

deben ocurrir solamente si han sido documentadas, justificadas técnicamente, autorizadas y

aceptadas por el cliente. (7)

En fin, como se menciona en la introducción, el Control de la Calidad dentro de una

empresa surge como una necesidad, para garantizar los mejores bienes o servicios para el

consumidor final.

3.2 Resinas

3.2.1. Polietilenos.

El polietileno es producido a partir del etileno desde 1933 y reportado por Fawcett desde

1935, comercialmente hablando. La patente original de la polimerización de etileno fue aplicada

por ICI en febrero de 1936 y aceptada en 1937. Hasta mediados de los años 50, el polietileno

comercial era producido por procesos de alta presión. Estos materiales eran ramificados con un

peso molecular promedio en número, generalmente menor de 50.000 (8). Alrededor de 1954, se

desarrollaron otras vías de síntesis, usando catalizadores de óxidos metálicos y alquil aluminio o

materiales similares (ej. Procesos Ziegler Natta). Por estos procesos los polímeros podían ser

preparados a temperaturas y presiones bajas, produciendo estructuras con modificaciones

controladas. A raíz de las modificaciones surgen polímeros con altas densidades, que eran más

duros y con cierta ductilidad. Al final de los 70, se interesaron más en el desarrollo de polietileno

lineal de baja densidad (PELBD), con propiedades intermedias entre las estructuras del PEAD y

del PEBD. Estrictamente hablando, estos son copolímeros, mientras que los otros son

homopolímeros. Durante los años 90, existió una enorme actividad para desarrollar diferentes

polietilenos basados en métodos de la catálisis por vía de metalocenos. (8)

9

Cualquiera de los tipos de polietilenos excluyendo a los metalocénicos, ocupan más del

50% del mercado, especialmente el de las películas. De esta producción, cerca del 40% es de

PEAD, el 36% de PEBD y cerca del 24% para los PELBD. El consumo de las principales resinas

se distribuye a nivel de procesabilidad de la siguiente manera, el 75% del PEBD y PELBD es

producido para aplicaciones de extrusión de películas y cerca del 60% del PEAD es empleado en

las áreas de inyección y moldeo por soplado. (8)

La forma más simple del polietileno consiste en una molécula larga con carbonos unidos

por enlaces covalentes centrales y un par de átomos de hidrógenos en los enlaces adyacentes, con

finales de cadena compuesta por grupos metilos. A continuación se presenta una figura que

contiene una representación de la molécula de polietileno ideal.

(a) (b)

Figura 0.1: (a) Representación extensiva de una molécula de PE. (b) Estructura molecular del PE

Formalmente, un PEAD es químicamente la estructura molecular más cercana a un

polietileno puro, compuesta por pequeñas ramificaciones de cadena. Un PEAD mantiene su

estructura como la figura 3.2.a, que con la baja presencia de defectos que dificulten la

organización, generan un alto grado de cristalización, resultando resinas con una mayor densidad

respecto a los otros polietilenos. (9)

Un Polietileno de Baja Densidad (PEBD) es nombrado de esa manera porque es un

polímero que contiene importantes concentraciones de ramificaciones que obstaculizan el

proceso de cristalización, resultando una baja considerable de la densidad. Principalmente, se

generan ramificaciones a base de grupos de etilo y butilo, junto con algunos grupos de

ramificaciones largas. En la figura 3.2.b, se muestra una representación esquemática de un

PEBD. El rango de densidad de los PEBD oscila entre 0,90-0,94 g/cm3. (9)

Los Polietilenos Lineales de Baja Densidad (PELBD) son resinas de polietileno lineal con

ramificaciones cortas con intervalos definidos. Estos materiales son producidos por

copolimerización del etileno con 1-alquenos. En la figura 3.2.c se muestra una representación

10

gráfica de un PELBD. Generalmente las ramificaciones que se presentan en un PELBD son

etilos, es decir, que se copolimerizó con el 1-buteno, también presentan ramificaciones butílicas,

hexílicas, o algún compuesto lineal o ramificado. La media entre las ramificaciones a lo largo de

la cadena oscila entre 25 a 100 átomos de carbono. Un PELBD contiene ramificaciones

considerablemente pequeñas y de un menor grado de complejidad respecto al PEBD.

Químicamente son resinas que se pueden considerar como un equilibrio entre un PEAD y un

PEBD, por lo tanto las ramificaciones impiden en cierta medida la cristalización respecto a un

PEAD, pero por otro lado la complejidad estructural de la ramificación es mucho menor por ende

cristaliza con mayor facilidad que un PEBD. La densidad de este material se ubica

aproximadamente entre 0.90-0.94 g/cm3. (9)

(a) (b) (c)

Figura 0.2. Tipos de PE. (a) PEAD. (b) PEBD. (c) PELBD

3.2.1.1 Cristalinidad de los polietilenos

Durante muchos años se ha reconocido la propiedad que poseen las moléculas de los

polímeros para cristalizar. El contexto en el cual esto ocurre varía con el tipo de polímero y su

estructura molecular (10). Un cristal se define como una porción de materia que a nivel atómico

presenta un arreglo regular, repetitivo y con un patrón tridimensional periódico, que se puede

clasificar dentro de uno de los siete grupos de sistema cristalinos. (11)

Entonces el proceso de cristalización es un fenómeno por el cual una estructura ordenada

se produce a partir de una fase en desorden, usualmente en estado fundido o en una solución

diluida, y el fundido puede pensarse como lo opuesto a este proceso. Cuando la temperatura de

un polímero fundido es reducida a la temperatura de fusión, hay una tendencia de las moléculas

enredadas al azar en el fundido, a convertirse en un conjunto de pequeñas regiones ordenadas y

alineadas. Este proceso es conocido como nucleación y las regiones ordenadas son llamadas

núcleos. (10)

11

Específicamente las preferencias conformacionales y la presencia de los defectos de

cadena, ya sea por tacticidad, defectos en polimerización o la concentración de ramificaciones en

la cadena, hacen imposible que los polímeros cristalicen en su totalidad, o mantengan su

estructura molecular estable producto de un balance de interacciones intramoleculares (11). La

principal característica de los polímeros cristalizados que los distingue de los otros sólidos

cristalinos, es que éstos son normalmente semicristalinos. Esto se evidencia debido al factor de la

densidad del polímero que se encuentra normalmente entre un polímero totalmente cristalizado y

un polímero amorfo. (10)

Todos los productos comerciales a base de polietilenos son semicristalinos, y las

propiedades físicas que rigen a los polietilenos vienen en función a la relación de las

características de ambas fases, tamaño, estructura, orientación, etc (9). Lo que implica que constan

de dos o más fases en el estado sólido, es decir, en una de ellas los segmentos de cadena se

organizan de forma regular en una matriz de tres dimensiones (zona cristalina), y la otra fase está

constituida por enredos de cadena que soportan a los segmentos ordenados (zona amorfa).

La morfología de un sólido de polietileno, consta de tres zonas claramente definidas como

se muestra en la figura 3.3.a, una zona denominada con el nombre de lamela donde en su núcleo

se encuentran las cadenas ordenadas cristalográficamente, luego entre los cristales, hay cierta

tendencia de las cadenas a alinearse sin un orden específico, son cadenas que ingresan

nuevamente en el cristal de PE, o cadenas que unen un mínimo de dos cristales. Y por último

cadenas que salen del cristal y su terminación pertenece a la conformación de la zona amorfa.

(Ver figura 3.3.b)

Figura 0.3: Representación esquemática del cristal de PE. (a) Morfología en general. (b) Funciones de las

cadenas en la zona amorfa.(9)

12

3.2.2. Policloruro de Vinilo (PVC).

El PVC es una resina vinílica que proviene de la polimerización del cloruro de vinilo, se

dice que es la resina más versátil por la variedad de productos que se pueden obtener en base a su

formulación, desde perfiles rígidos (tuberías extruidas) hasta compuestos flexibles (plastisoles).

Figura 0.4: Representación de la unidad monomérica del PVC.

El PVC se encuentra entre los primeros puestos de producción de los polímeros sintéticos,

posterior al PE y PP. Es un material impermeable al agua, resistente al fuego y no conduce

electricidad, se dice que es un material tóxico para la atmósfera por la presencia de cloro y la

generación de ácido clorhídrico frente a la degradación termoquímica de su molécula, siendo un

tema de constante debate actual. Unido a ello surge la dificultad en el procesamiento, ya que la

temperatura de descomposición se encuentra por debajo de la temperatura de procesamiento en

las técnicas de moldeo, y por ello surge lo mencionado en el primer párrafo del punto, referido a

una receta o formulación con gran variedad de aditivos que generan propiedades diferentes en

función a la composición, y evitan o reducen la degradación del PVC en los procesos de

moldeo.(13)

Entre los aditivos principales que se añaden al PVC se encuentran, estabilizantes térmicos,

plastificantes, lubricantes, cargas, modificadores de impacto, ayudantes de proceso, etc.

3.2.2.1 Propiedades del PVC.

Es un polvo blanco con forma esférica. El tamaño varía según sea el tipo de proceso de

obtención de resina, suspensión, en masa o emulsión. En el caso de la resina de suspensión, el

diámetro de la partícula va de 100 micrones a 180 micrones. Por otro lado, la porosidad es una

propiedad del material que favorece la aditivación, ya que de cierto modo actúa absorbiendo los

aditivos, y es característica de cada tipo de resina. A mayor porosidad, mayor facilidad de

absorción del plastificante, acortándose los ciclos de mezclado. (14, 15)

13

En base al uso final en la industria es importante determinar el peso molecular de la resina

a procesar. Conforme disminuye el peso molecular, las temperaturas de procesamiento de las

resinas serán más bajas, y por ende serán más fácilmente procesables. Para ello se emplea la

evaluación de dos parámetros: 1.- La viscosidad. 2.- El valor K.

El valor K, es una variable que depende de las viscosidades y en base a ello se produce un

valor. Un PVC con valor K entre 66-68 puede ser procesado en fórmulas rígidas, mientras que un

valor K oscilando entre 65-71 es aplicado para fórmulas flexibles. (14, 15)

La gravedad específica para la resina de suspensión tipo homopolímero varía entre 1,19 a

1,68 g/cm3. Los compuestos modifican su gravedad específica al adicionar cargas o plastificantes.

El plastificante reduce el peso específico; por cada 10 partes de DOP se reduce en

aproximadamente 0,02 gramos, mientras que la carga lo aumenta en función a la química de la

carga. (13, 14, 15)

La temperatura de fusión de la resina de suspensión homopolímero es de 140°C, y la del

copolímero de 130°C. Al ser formuladas, las temperaturas de fusión de las resinas aumentan

hasta 160°C y 180°C. (13, 14, 15)

3.2.2.1 Formulaciones de PVC.

Para determinar la aditivación exacta que se debe hacer para el PVC, hay que establecer

ciertos parámetros a los cuales va a estar sometida la resina desde el proceso hasta la aplicación

final. Por ello, surgen una serie de aditivos y compuestos que serán descritos brevemente, y son

parte, a lo que en la industria se conoce como PVC, que más bien se debiese definir como un

“compuesto de PVC”.

Entre las principales sustancias químicas empleadas en la formulación de un PVC se

encuentran las siguientes:(13)

- Plastificantes: son solventes de baja volatilidad, los cuales son incorporados en la

formulación del PVC para impartirle propiedades elastoméricas de flexibilidad,

14

elongación y elasticidad. Mejoran la procesabilidad de la resina lo que reduce

considerablemente la tendencia a degradar.

- Estabilizantes: Como se ha insistido en esta sección, el PVC tiende a degradar,

para ello se agregan sustancias químicas que retardan la degradación que el calor y la luz

producen en el producto.

- Lubricantes: Su función principal es disminuir el roce entre las moléculas para

disminuir la generación de calor (lubricante interno), y para que fluyan dentro de los

equipos de procesamiento con mayor facilidad sin que permanezcan un tiempo

prologando a temperaturas elevadas (lubricante externo).

- Cargas: Son sustancias o compuestos inertes, generalmente sólidos empleados

para la modificación de propiedades mecánicas: rigidez, abrasión, esfuerzos, etc.

Existen otra gama de aditivos que se emplean en base a su aplicación final, que no se

puede generalizar dentro de un compuesto de PVC, entre éstos se puede mencionar los siguientes:

Ayudantes de proceso, modificadores de impacto, pigmentos, antiestáticos, fungicidas,

absorbedores de rayos UV, espumantes, etc.(15)

3.3 Procesos de transformación.

3.3.1. Moldeo por Inyección.

En el proceso de moldeo por inyección, la materia prima se calienta rápidamente, y se

mantiene a una temperatura elevada durante un período de tiempo relativamente prolongado. Las

tensiones que se originan sobre el material fluido, o enfriado, son grandes, y la cantidad de calor

que se separa durante el enfriamiento es irregular, todo ello se realiza con gran rapidez. Estas

condiciones tan drásticas del proceso influyen de manera muy marcada sobre la estructura del

polímero transformado y por consiguiente, sobre su comportamiento en el uso a que va a ser

destinado. De esto se deduce que las propiedades finales del objeto transformado serán una

15

combinación de las propiedades inherentes del polímero y de las que resultan por la interacción

sobre el mismo de las variables del proceso de transformación.(2)

El moldeo por inyección es un procedimiento ideal para obtener grandes producciones y

máxima calidad, en un tiempo considerablemente corto. Se define este procedimiento como la

técnica en la que un polímero, o resina, se funde y en estado líquido se inyecta a alta presión en

un molde cerrado, hasta llenar éste por completo; el polímero se enfría dentro del molde y

solidifica. Finalmente se abre el molde y se extrae la pieza moldeada. La operación se realiza de

modo continuo y automático. El proceso tiene lugar en dos fases consecutivas. En la primera

tiene lugar la fusión del material y en la segunda la inyección del mismo en el molde. (16)

Según norma DIN 24450 una inyectora es una máquina cuya tarea principal consiste en la

fabricación discontinua de piezas a partir de masas de moldeo de elevado peso molecular, con la

ayuda de presiones elevadas(17).

El principio básico de la máquina de inyección, se puede separar en tres operaciones:

1.- Incrementar la temperatura del plástico hasta el punto donde pueda fluir bajo la

aplicación de presión. Se calientan los gránulos sólidos del material hasta formar una masa

fundida con una viscosidad y temperatura uniforme. Esto ocurre dentro del barril de la máquina.

2.- Permitir la solidificación del material en el molde cerrado. El material fundido ya ha

plastificado, y se transfiere desde la parte interior del barril hacia la boquilla, la cual distribuye el

material hacia los varios canales del molde hasta llegar a las cavidades donde toma la forma del

producto final.

3.- Abrir el molde para la extracción de la pieza. Esto se hace después de mantener el

material bajo presión dentro del molde y una vez que el calor es removido para permitir

solidificar el material con la geometría final (18).

Partiendo del material fundido y plastificado arranca el ciclo de moldeo por inyección (17,

18). Dicho ciclo consta de las siguientes etapas: cierre del molde, inyección del material,

plastificación y enfriamiento, apertura del molde y expulsión de la pieza.

16

En vista a lo descrito anteriormente, se puede considerar que una máquina de moldeo por

inyección tiene dos secciones principales. (17, 18)

1.- La unidad de inyección

2.- La unidad de cierre, o prensa, que aloja al molde.

La unidad de inyección:

La unidad de inyección está constituida por secciones que se encargan:

(a) De la alimentación de resina a la máquina desde una tolva.

(b) La plastificación del material dentro del barril. El comportamiento del polímero es el

mismo, los diseños del tornillo, el calentamiento de la camisa o barril, son muy parecidos al

proceso de extrusión. La diferencia importante radica en que el tornillo tiene un comportamiento

como de un pistón durante la inyección del material (18).

(c) La sección de inyección actuando como un émbolo. Durante la fase de plastificación,

el extremo de salida está sellado por una válvula y el tornillo acumula una reserva, o “carga” de

material fundido frente a él, al moverse hacia atrás en contra del frente de presión. Cuando se

completa esta etapa, abre la válvula de sellado, el tornillo detiene su giro y se le aplica presión

que lo convierte en un empujador mecánico o pistón que impulsa el material fundido acumulado,

a través de la boquilla conectora hacia el molde, que se encuentra en la unidad de cierre.(18)

(d) Los motores, bombas, caja de engranes asociadas a los movimientos del tornillo,

cañon, pistón. Comprende un sistema mecánico, hidráulico o eléctrico que se encarga por medio

de acoples trasmitir el torque necesario para realizar la carga del material y la fusión del mismo (18).

(e) La sección de avance del carro, es un sistema que contienen las máquina de inyección

para acercar el cañón cuando el molde se encentra cerrado, antes de iniciar la inyección, todo ello

coordinado a base de controladores. (18)

17

La unidad de cierre:

La unidad de cierre mantiene el molde de inyección y provee el movimiento necesario

para cerrar, presionar y abrir el molde. Básicamente, es una prensa que se cierra con un sistema

de presión hidráulico o mecánico. La fuerza de cierre disponible debe ser bastante grande para

contrarrestar la resistencia que genera el material fundido, de modo que para las piezas

moldeadas que tienen una gran área se requiere bastante fuerza (18).

3.3.1.1. El molde de inyección.

Al salir de la boquilla el material en estado fundido empieza a recorrer una serie de

canales con dimensiones más pequeñas el cual lo conducen hasta una(s) cavidad(es) que

contienen la geometría final de la pieza requerida, todo esto se encuentra dentro de la herramienta

más importante dentro del moldeo por inyección que se denomina “molde”.

Un molde comprende una serie de accesorios que contribuyen con el objetivo final del

proceso. Empezando por las placas que incluyen las cavidades o el inverso de las piezas

requeridas, los canales de refrigeración, casquillos guías, retenedores, etc, y otros accesorios que

complementan el movimiento de las placas como lo son columnas guías, resortes, expulsores,

engranajes, postizos, machos, etc. El molde es sujetado mecánicamente a la unidad de cierre, y

los componentes básicos de un molde se describen en el Apéndice A.

Figura 0.5: Elementos generales de moldes de inyección. (a) Representación en 3D. (19) (b) Vista transversal.(20)

18

En el moldeo por inyección existen diversas configuraciones de molde o diversos tipos de

molde que se pueden clasificar en dos grupos en base al sistema de conducción de material desde

la boquilla de la máquina a la cavidad.

- Moldes de colada fría: son aquellos donde se moldean los canales en cada golpe que de

la máquina, es decir, cada vez que se genere el llenado de la(s) cavidad(es) se expulsa todo el

material que recorrió el molde y al cerrarse el molde los canales y las cavidades se encuentran

vacíos sin material. Los canales en frío se pueden reprocesar y a ello es que se le denomina

“colada” (21). Existen dos tipos de moldes de colada fría: moldes de dos platos que básicamente el

molde inyecta la pieza con la colada y salen juntas en la apertura del molde y moldes de tres

placas donde el principio es despegar la colada de las piezas inyectadas en el proceso de

apertura.(21, 22).(Ver figura 3.6)

Colada Colada

(a) (b)

Figura 0.6: Tipos de molde de colada fría. (a) Molde de dos placas. (b) Molde de tres placas (23).

3.3.1.2. Las variables de inyección.

A continuación se presenta una gráfica donde se describe el comportamiento de la presión

en la cavidad del molde, en base al tiempo de ciclo del proceso. (Ver figura 3.7). Se observa el

movimiento en conjunto de muchas variables de operación, las cuales están coordinadas

directamente por intervalos de tiempo, la imagen resume el proceso respecto a lo descrito de

moldeo por inyección donde a partir del cierre de un molde y el avance de un pistón se empieza a

llenar la cavidad, luego se mantiene cierta compactación con el pistón adelante para evitar retorno

de material y posterior a ello empieza un ciclo de enfriamiento, que cuando se inicia la

solidificación de la pieza la presión tiende a disminuir hasta llegar a cero.

19

Figura 0.7: Variación de la presión en la cavidad en función del tiempo.(2)

Dentro de la gráfica se denotan ciertos parámetros de la operación del proceso de forma

directa como el tiempo de inyección, el tiempo de compactación y el tiempo de enfriamiento. Por

otro lado, intrínsecamente se deducen la presencia de otras variables que influyen en la calidad de

las piezas inyectadas como lo son: la velocidad de inyección, la presión de inyección y la presión

sostenida, de compactación o segunda presión. A continuación se realizará una breve descripción

de ellas y los posibles efectos que causan a la pieza inyectada.

- Velocidad de Inyección. Es una variable dependiente de la máquina, que consiste en la

capacidad de avance que tiene el pistón, es decir, el desplazamiento del pistón en un intervalo de

tiempo. El principal fenómeno que se presenta como consecuencia de esta variable, es el esfuerzo

de cizalla al que se someten las cadenas durante ese recorrido, debido a que se reduce

considerablemente el área transversal desde el barril o cañón del inyector, hacia la boquilla,

bebedero y canales del molde mientras avanza el pistón. La velocidad de inyección que se

implementa dependerá de la viscosidad del polímero, temperatura de operación, condiciones del

molde: tamaño y número de entrada de material hacia el molde, tamaño de los canales de

alimentación, salida de gases y temperatura del molde.

- La presión de inyección es el nivel de presión necesaria para llenar el molde, está

determinado por la interacción entre la viscosidad del fundido y la geometría del molde, ya que al

inyectar una resina, en el avance de ésta hacia la cavidad se ejerce una fuerza de resistencia. La

20

viscosidad del material está determinada por la química del polímero, específicamente la

distribución de peso moleculares, pero también por ciertas variables del proceso como

temperatura y velocidad de inyección. Simultáneamente la geometría del molde tiene efectos

directos sobre la presión ya que determina un flujo de material por una sección transversal ya

sean canales o cavidad, el incremento del recorrido que tenga que realizar el material inyectado

es proporcional a la resistencia que se tenga que vencer para rellenar la cavidad. Dentro de esta

variable se pueden modificar todos esos parámetros para lograr un equilibrio entre el llenado de

la cavidad a una presión óptima. (2)

- Presión Sostenida o de Compactación: posterior al llenado de la cavidad se ejerce una

presión igual o menor a la presión de inyección para evitar que el material retorne de la cavidad

provocando una contracción exagerada en la pieza. La presión ejercida se denomina presión de

compactación o sostenida, donde el objeto fundamental es lograr la suficiente compactación de

material con la finalidad de elaborar una pieza con las dimensiones establecidas y compensar la

contracción térmica que genera el proceso causada por efecto de orientación y tensiones

residuales sobre las cadenas. (2)

- Tiempo de ciclo: Como se observa en la figura 3.7, el ciclo de moldeo es aquel intervalo

de tiempo donde se produce una colada de las piezas inyectadas. Éste se encuentra conformado

por diversos segmentos entre los cuales se pueden mencionar: a) Tiempo de Inyección, es aquél

donde empieza a ingresar material fundido dentro del molde producto del avance del pistón de la

máquina de inyección. (b) Tiempo de Compactación: es el período en el cual el pistón se

encuentra en la posición más avanzada, con la finalidad de compensar cualquiera caída de presión

dentro de la cavidad y evitar el retorno del material. (c) Tiempo de enfriamiento: es el intervalo

de tiempo donde las piezas inyectadas empiezan a pasar del estado fundido hacia el estado sólido,

hasta que puedan ser expulsadas sin causarle daño al acabado final. Existen otra series de tiempos

involucrados dentro del ciclo que no producen mayor efecto sobre las piezas inyectadas, pero si

sobre el costo de producción, caso de ello son el tiempo de plastificación de material, tiempo de

apertura y cierre del molde y tiempos muertos dependientes de cada maquinaria de inyección. (2,

24)

21

3.3.2. Moldeo por Soplado.

El moldeo por soplado es la técnica que se usa para producir botellas y otros contenedores

que son fundamentalmente formas huecas simples, hay dos subdivisiones principales, el moldeo

por extrusión-soplado y el moldeo por inyección-soplado.

En la técnica de extrusión soplado, la resina es inicialmente plastificada en una extrusora,

generando un parison (“macarrón”) que luego será expandido dentro de un molde por medio del

empleo de gas a presión (generalmente aire). En inyección-soplado, se emplea una inyectora para

lograr la plastificación de la resina para conformar una preforma y luego, después de un proceso

de precalentamiento de la preforma, se inicia el soplado dentro de un molde hasta generar la

geometría final.

El proceso de extrusión-soplado involucra cuatro etapas:

1.- La extrusión, etapa en el cual la resina es plastificada o fundida.

2.- La formación del parison, es el final de la extrusión en el cual se involucra una

boquilla o cabezal, en este caso siempre es un tubo.

3.- Soplado y moldeo del parison, etapa que involucra un molde donde el parison debe

tomar la geometría indicada por el molde, a partir del soplado que promueve un estiramiento del

parison, procediendo al acoplamiento del material a la forma final.

4.- Enfriamiento y desmoldeo, etapa final del proceso donde se debe esperar que la resina

obtenga la forma deseada para proceder a obtener la pieza final en un estado sólido estable.

La extrusión es la técnica de procesamiento bajo la cual, la resina, generalmente en estado

sólido (polvo, granos), es alimentada a través de una tolva y posteriormente transportada a lo

largo de un tornillo donde lentamente resulta compactada, fundida, mezclada y homogeneizada

para finalmente ser dosificada a través de una boquilla conformadora responsable de

proporcionarle de manera continua un perfil, o la forma deseada en el producto final (18). En la

22

figura 3.8, se presenta un dibujo esquemático de un extrusor monotornillo, con sus respectivos

accesorios que la componen.

Figura 0.8: Esquema extrusor monotornillo.

En el moldeo por extrusión soplado generalmente se obtiene un tubo semifundido

(parison) que es sujetado por dos mitades de un molde y se le inyecta aire para que adopte la

forma de la cavidad, el molde generalmente posee un sistema de refrigeración para que el

producto solidifique mientras se encuentra en presencia del aire comprimido. Para la obtención

del parison es necesario que el cabezal de la extrusora genere un perfil tubular. El cabezal de la

extrusora es la zona extrema donde el material debe salir con una configuración definida en base

a la boquilla que contenga, en este caso en particular circular u oval. La boquilla aparte de definir

la forma del perfil extruído, también establece el espesor final del parison que es determinante

para la aplicación de la pieza moldeada por soplado.

Al salir el parison del extrusor es sujetado por un molde, éste sufre un proceso de corte

directo por la unidad de soplado o indirecto por una cuchilla para que el molde se desplace hacia

la unidad sopladora. El sistema de cierre del proceso cumple con la función de sostén y

mantenimiento de las partes del molde, mantienen el ciclo de cierre y apertura del molde durante

el proceso y mantienen el molde cerrado durante el suministro de aire a presión. Esta última

función es la parte crítica del mecanismo ya que se debe determinar una fuerza de cierre en base

al producto a procesar.

23

Inmediatamente después de cortar el parison entra al proceso la etapa de soplado, donde

un pin de soplado con aire a presión entra por la boca del envase calibrando la rosca, soplando y

forzando al material semifundido a adoptar la configuración del molde con los detalles. En esta

etapa se cumplen diversas funciones: expansión del parison, copiar detalles superficiales y

enfriamiento de la pieza. Para reducir el costo del proceso es necesario introducir la mayor

cantidad de aire posible, reduciendo el tiempo de ciclo del proceso.

La boquilla juega un papel importante en el control del espesor del parison, el cual

determinará el peso del producto, el espesor mínimo de pared, la velocidad de caída, estabilidad

dimensional y la resistencia. A nivel de la industria este aspecto tiene repercusiones en el ámbito

económico y técnico del producto final, ya que se genera una relación entre la cantidad de

material versus las propiedades finales. La mayoría de los envases obtenidos por soplado

presentan como zonas críticas el cuello y el fondo del envase. Existen controladores de parison,

son accesorios con la finalidad de optimizar la relación peso – propiedad, reducción de espesores,

reducción de tiempos de enfriamiento, reducción de las fluctuaciones de peso de los envases y la

versatilidad para soplar envases con diferentes dimensiones.(26, 27)

Otra variable intrínseca del proceso es el molde a emplear, el diseño de éste es

fundamental para la aplicación final del producto. Se conoce que dentro de éste se llevan a cabo

algunos subprocesos que garantizan el acabado final del mismo. Esos procesos son el traslado, el

soplado, el enfriamiento y el acabado final de la pieza. En el Apéndice B se encuentran las partes

principales de un molde de extrusión soplado.

3.2.3 Efectos del Procesamiento.

Hay muchas maneras en las que las condiciones de manipulación y transformación

afectan a los plásticos, el proceso puede ser más complejo por las interacciones entre las variables

operacionales y las propiedades del polímero. A continuación se presentan tres efectos que se

producen en el procesamiento de resinas poliméricas, los cuales se encuentran estrechamente

relacionados, en tal sentido que la presencia del primero de ellos genera consecuencias en los

siguientes y se reflejan en la aplicación final de las piezas moldeadas.

24

3.2.3.1 Orientación.

Cuando se somete una resina polimérica al efecto del cizallamiento, las moléculas tienden

a desenrollarse y a orientarse, en estado fundido. Seguido de esto el material sufre una

solidificación, por medio de un enfriamiento adecuado a cada proceso, creando un congelamiento

de las cadenas en ciertas direcciones. Si bien es cierto que las cadenas relajan algunas tensiones

durante el enfriamiento, no se logra en su totalidad. El efecto más pronunciado de la orientación

sucede en el postmoldeo de los artículos plásticos, ya que si el material se mantiene a la

temperatura del cizallamiento puede revertir en gran porcentaje el nivel de orientación. Esto

conduce a un incremento en la resistencia mecánica, en la dirección de la orientación, y un

deterioro de la resistencia mecánica en dirección perpendicular a la misma. Por ello, la única

manera de obtener un incremento de la resistencia mecánica es promoviendo una orientación

biaxial.(2)

Existen diversos factores del proceso como la temperatura del fundido, el espesor y

tamaño de la pieza, que afectan la orientación. En el caso del moldeo por inyección, la colocación

de la entrada afecta directamente la orientación del material en los artículos plásticos.(2)

Se puede resumir que la resistencia mecánica, el módulo de Young, y la insolubilidad, son

consecuencia de la capacidad de orden que puede tener el polímero entre sus cadenas, y otras

propiedades como la resistencia al impacto, extensibilidad, y transparencia, dependen del grado

de enmarañamiento entre las macromoléculas. En fin, la orientación de las cadenas haría que

estas propiedades se vuelvan anisotrópicas, es decir, distintas en direcciones diferentes. Si se

mantiene el esfuerzo durante un tiempo prolongado, se producen reacomodos de cadenas

estabilizando estas concentraciones de esfuerzos.

3.2.3.2 Esfuerzos Residuales.

Durante la etapa de fabricación, el polímero está sometido a ciclos térmicos y

cizallamiento, que varían en base al método de procesamiento. Los esfuerzos residuales son

tensiones producto del procesamiento de los polímeros causados por diversas variables tanto del

25

proceso, como del diseño del producto, principalmente tiene una dependencia directa de la

respuesta del material a la combinación de las historias térmicas y de cizallamiento. Como se

mencionó anteriormente, dependerá del grado de orientación inducido, así como de la capacidad

de relajación que ofrezcan las condiciones del proceso y las propiedades del polímero.(2)

3.2.3.3 Contracción.

En un producto moldeado altamente orientado, las cadenas se han alineado según la

dirección del flujo, pero una vez que éste ha cesado, las cadenas intentan volver a su forma

normal, ovillada, en estado frío. Producto de esto el producto sufre una disminución de sus

dimensiones en esa dirección. La concentración de cadenas alineadas con un ángulo diferente a la

dirección del flujo es mucho menor al número de cadenas alineadas en dirección del flujo,

entonces cuando se presenta la relajación, la contracción es mucho menor en la dirección

perpendicular a la línea del flujo. Por otro lado, la contracción en polímeros amorfos es mucho

menor que la contracción que ocurre en polímeros semicristalinos, debido a la presencia de

cristalización en el enfriamiento. (2)

3.3.3 Productos plásticos.

3.3.3.1 Envases plásticos.

Los envases plásticos son recipientes con formas variadas, elaborados con materiales

plásticos, donde se envasan productos determinados. Existen diversos tipos de envases entre ellos

las botellas o garrafas con diversas capacidades volumétricas que presentan el hombro y el cuello

como se observa en la figura 3.9. Otro tipo de envase plástico son los tarros. Su característica

principal es que contienen una boca ancha y pueden contener productos viscosos o sólidos sin

problemas para la extracción. En la figura 3.9 se puede observar un envase plástico tipo botella

con las diversas partes que lo componen.

Generalmente las botellas se producen por el proceso de moldeo por soplado en sus dos

variantes. Mientras que los tarros pueden producirse mediante moldeo por soplado como por

26

inyección. También existen otros procesos de fabricación en los cuáles se pueden realizar envases

plásticos como el termoformado o el rotomoldeo.

Figura 0.9: Partes de un envase plástico. (28)

3.3.3.2 Tapas plásticas.

Otro producto plástico que complementa los envases son las tapas. Se trata de elementos

del empaque de envases que tienen como finalidad sellar el contenido dentro de los recipientes

para evitar la fuga de los mismos. Existen diversas clasificaciones de las tapas una de ellas: a)

Tapas con roscas: elementos de cierre que al ser sometida a un movimiento de torsión cierran

enroscándose en el hilo de la superficie selladora o cuello correspondiente. b) Tapas a presión:

elementos de cierre que se someten a un esfuerzo perpendicular al panel para generar el sello en

el envase. Otro tipo de tapas son las dispensadoras ya sean tipo spray o goteros. Las tapas

presentan ciertas zonas que se mencionan en la figura 3.10 y cumplen diversas funciones en la

aplicación. Por ejemplo, las estrías que presenta el casquillo tienen la finalidad de generar mayor

roce para facilitar abrir o cerrar la tapa en el envase, también se puede mencionar el “liner

monoblock” que no lo contienen todas las tapas y su funcionalidad es crear un sello hermético

27

con la boca del envase. Debido a la exactitud dimensional y a las tolerancias de aplicación las

tapas con roscas se realizan bajo el proceso de moldeo por inyección. También las tapas a presión

se pueden realizar por este método pero no es requisito único, ya que existen empresas que

realizan estas tapas por la técnica de termoformado.

Figura 0.10: Partes de una tapa plástica. (29)

3.3.4 Ensayos para la evaluación de productos plásticos.

3.3.4.1 Índice de Flujo.

El Índice de flujo [Melt Flow Index (MFI) o Melt Flow Rate (MFR)] de un material

termoplástico es la medida del promedio del flujo gravimétrico de una muestra fundida que sale

de un capilar de longitud y diámetro específico, bajo condiciones de temperatura y presión

preestablecidas. También se define como el número de gramos de polímero extrudado en un

período de tiempo de 10 minutos.(30)

El MFI no es una propiedad fundamental del polímero; es un parámetro definido de

manera empírica, influenciado por las propiedades físicas, estructura molecular del polímero y las

condiciones de medida. Sirve de referencia para tener una idea del peso molecular del polímero,

ya que es un valor inversamente proporcional al mismo; siempre y cuando se trate del mismo

material, procesado bajo las mismas condiciones.(30)

28

El MFI es un parámetro que en cada polímero depende de dos factores fundamentales: la

estructura molecular de su cadena y su distribución en pesos moleculares.

Como el valor del MFI tiende a ser inversamente proporcional al peso molecular del

polímero, esto implica que el comportamiento es el mismo respecto a la viscosidad, es decir, a

mayor valor de peso molecular el índice de flujo será menor y costará más procesar el material.

El peso molecular es principalmente relevante en definir el grado o tipo de proceso al cual se

debe enfrentar el material polimérico, es decir, asociándose a la aplicación donde puede ser

empleado. Polímeros con altos pesos moleculares son usados en procesos de extrusión, mientras

que para inyección se aplican polímeros con bajos pesos moleculares o altos MFI.(31)

El MFI no sólo es un indicativo del control de calidad. El MFI permite indentificar los

tipos de polietilenos. Es una medida cualitativa de la degradación termomecánica. Con el MFI se

pueden identificar las características reológicas de polietilenos procesados y sin procesar, y cómo

el procesamiento se afecta por la fluidez de un polietileno. (32)

3.3.4.2 Resistencia al agrietamiento en medios químicamente activos.

El craqueo de plásticos por tensión ambiental (ESCR) está asociado con su exposición

accidental a fluidos (usualmente líquidos orgánicos) y ocasionalmente gases a bajas temperaturas.

Puede ser inducido también por exposición directa al desgaste por la acción atmosférica. El

ESCR describe la falla acelerada de un material polimérico debido a la acción combinada de

exposición ambiental y tensión. Dichas tensiones pueden ser residuales, de ensamblaje o

inducidas por su uso. Pueden involucrar un componente dinámico causado por vibraciones y

fluctuaciones térmicas o de presión. Las tensiones residuales pueden ser particularmente

importantes, dado que a menudo no son consideradas ni cuantificadas adecuadamente.

El craqueo de los plásticos por efecto de un ambiente tenso-activo, no fue oficialmente

definido hasta 1959, cuando J. B. Howard, pionero en la investigación del fenómeno lo hizo. De

acuerdo a Howard, el craqueo por tensión ambiental es la “falla en la superficie del polietileno

bajo tensión poliaxial en contacto con un medio, en ausencia del cual la fractura no ocurre bajo

mismas condiciones de tensión” (33). Debido a que el craqueo por tensión ambiental del

29

polietileno representa un serio problema industrial, se ha realizado un importante número de

investigaciones con el fin de hacer al material menos susceptible a este tipo de falla. Los estudios

realizados incluyen investigaciones acerca del efecto del índice de flujo, distribución del peso

molecular, cristalinidad, orientación y endurecimiento de las partículas. Usando los resultados de

dichas investigaciones, los diseñadores han sido capaces, en muchos casos, de eludir el problema

del craqueo por tensión ambiental, manipulando uno o más de los parámetros del material antes

descritos.(33)

El craqueo del polietileno por tensión ambiental tiene lugar debido a las fallas

interlaminares, que son causadas por la relajación de las moléculas. Como se observó en la figura

3.3 existen uniones entre las lamelas de los polietilenos, que se encuentran conformadas por

enredos moleculares que no pertenecen a la estructura cristalina del polímero. Al someter las

zonas no cristalinas a un solvente orgánico las moléculas tienden a incrementar el volumen libre

entre ellas, que aunado a un estado de tensión proceden a la separación lamelar con mayor

facilidad, promoviendo una falla a nivel molecular que a gran escala se refleja en la formación de

una grieta. Inicialmente el polímero sometido a esas condiciones sufre un hinchamiento donde las

lamelas se van a quedan unidas por fibrillas. Si el esfuerzo al que se somete sobrepasa la fluencia

del material se formará una grieta que fracturará catastróficamente.(9)

3.3.4.3 Resistencia al impacto.(34)

La resistencia al impacto es una medida de la capacidad de respuesta que tienen los

materiales poliméricos para soportar una carga sin que éste falle. Se trata de una propiedad

compleja ya que depende tanto del material como las condiciones del ensayo (aplicación de la

carga, modo de aplicación de la carga, ambiente, etc)

La resistencia al impacto de una estructura es exclusiva, es decir, se adaptan los ensayos

para determinarla al tipo y modo de aplicación. Un ensayo puede ser catastrófico si la aplicación

de la carga no es la correcta. Generalmente, los ensayos para determinar la resistencia al impacto,

se formulan extrapolando las cargas para asegurar que las condiciones de uso real sean menos

severas. La variación de esta propiedad respecto a las diversas resinas, surgen del carácter

30

viscoelástico de los materiales, donde a altas velocidades la respuesta del material es lenta en lo

que confiere a la deformación, propagación de la grieta, etc.

El desenvolvimiento de una pieza plástica no solamente depende de la química del

material, ya que si el polímero se somete a un proceso de transformación, sufre distintos efectos a

causa del cizallamiento, la fusión, la orientación de las cadenas y tensiones residuales.

31

CAPÍTULO 4

METODOLOGÍA

El objetivo principal del proyecto fue organizar el Departamento de Control de Calidad a

partir de la Elaboración de un Manual de Calidad de las áreas de producción de la compañía. Para

ello se sistematizaron los procedimientos que se generan de la experiencia de las personas que se

han encargado de este Departamento en el tiempo de funcionamiento de la empresa. El enfoque

se sustenta sobre la normalización dictaminada por el Sistema Venezolano para la Calidad, los

cuales constituyen el conjunto de principios, normas, procedimientos, subsistemas y entidades

que interactúan y cooperan de forma armónica para contribuir con el logro de los propósitos de

una óptima Gestión Nacional de la Calidad.(6)

En tal sentido se debe generar una base de datos de las operaciones de la organización,

con la finalidad de implementar herramientas estadísticas que permitan identificar el

comportamiento o la tendencia de los productos en proceso y de esta manera aplicarlo en la

producción de los productos de la compañía:

- Tapa cónica estriada M11x1,25 con perforador grueso ø 5,8.

- Envase cilíndrico de 450cc, tal y como se muestra en la figura 4.1

Figura. 4.1. Productos plástico estudiados en el proyecto de Calidad

A partir de ambos postulados se establece una metodología a seguir, donde se destacan las

siguientes etapas:

32

- Organización del Departamento de Control de Calidad y Elaboración del Manual de

Calidad.

- Aplicación del Ensayo de Resistencia al Craqueo frente a un Agente Tenso Activo

(ESCR) para la Tapa cónica estriada M11x1,25 con perforador grueso ø 5,8.

- Estudio de la Resistencia al Impacto del Envase cilíndrico de 450cc.

4.1 Organización del Departamento de Control de Calidad. Elaboración de un Manual de

Calidad.

• Recopilación de información y búsqueda bibliográfica: Se realizó la búsqueda de

información a partir de proyectos de investigación y proyectos de grado basado en la

Elaboración de Procedimientos de Calidad en empresas de procesamiento de plásticos en el

área de moldeo por inyección y extrusión-soplado. Posteriormente se realizó la consulta de

artículos en revistas asociadas a esta industria, fundamentados en el Control de Calidad de

piezas moldeadas por inyección y el Control de Calidad de envases plásticos. Con base a esta

información, la compañía suministró las normas COVENIN enfocadas a los productos

plásticos elaborados. Se revisaron formatos y procedimientos propios de CORPORACIÓN

SOLOPLASTICO, C.A. que se han utilizados en ocasiones anteriores. Finalmente, se llevó a

cabo consultas bibliográficas de libros enfocados tanto en el procesamiento de polímeros

como las propiedades químicas y físicas del material. Así como búsquedas de información en

la red, publicaciones, artículos, manuales, catálogos en digital.

• Estudio de los diferentes procesos de producción (líneas desde mezclado hasta impresión

de CSP)

• Organigrama del Departamento de Calidad: Se describieron los objetivos, la misión, los

valores y la visión del departamento. Se incluyeron las descripciones de cargo de las distintas

partes que componen la Gerencia de Gestión de Calidad.

33

• Distribución del Departamento de Calidad: En este punto se involucró el espacio físico y la

distribución del Departamento de Calidad, es decir, la organización de las distintas áreas que

constituyen el departamento, por medio de planos y breves descripciones de cada zona.

• Inventarios de equipos y recomendación de los equipos que se deben adquirir: Se

revisaron las herramientas y equipos de trabajo que contiene el Departamento de Calidad,

luego se reubicaron e identificaron en el inmobiliario perteneciente al laboratorio. Y en base al

estudio previo de las líneas de producción de la empresa y la información bibliográfica

obtenida se recomendó la adquisición de diversos equipos, y el diseño de otros equipos de

laboratorio necesarios a mediano y largo plazo. Por otro lado, se realizó una revisión de

posibles productos químicos que debe poseer el laboratorio para que sean empleados en

diversos ensayos de Control de Calidad de los productos realizados en la compañía.

• Manual de Procedimientos de Control de Calidad: El fundamento principal que se establece

por el estudio de las líneas de producción. Se realizó una clasificación siguiendo cierta

secuencia de cómo se le puede hacer el seguimiento de calidad a los productos que se procesan

desde la recepción de la materia prima hasta la entrega de un Certificado de Calidad a los

clientes del producto requerido. Se mencionan diversos formatos que incluyen al

procedimiento. A continuación se presentan los procedimientos que debe contener el manual:

• Recepción de materia prima: Se buscó obtener la máxima información correspondiente a las

resinas, pigmentos, masterbatch, tintas para impresión, material de embalaje, que

suministran los proveedores. (Certificados de Calidad, autorizaciones sanitarias,etc)

• Pruebas de material: Se propusieron posibles ensayos, en base al ensamblaje del laboratorio

(adquisición de equipos).

• Pruebas de color (proponer ensayos, formatos de aprobación, realizar un maestro de

color): Se buscó realizar ensayos a cada producto en tránsito para establecer en las

formulaciones los estándares de color, enfocados en la aceptación del cliente.

34

• Mezclado y remolido: Establecer los procedimientos de mezcla en función de las cantidades

% resina vs. % pigmento, % resina vs. % masterbatch, definir en secciones el área de mezclado

y remolido, en función de la contaminación del pigmento y coloración, realizar un control en el

material a los lotes de resina y pigmento empleados, para generar una rotación adecuada.

Evaluar formatos existentes.

• Arranque de máquinas: Establecer procedimientos en los diversos procesos en conjunto con

el departamento de producción, hasta la aprobación de las primeras unidades. Realizar el

formato de chequeo de equipos, formato de condiciones de operación inicial. Aunar a los

puntos “Pruebas de Color” y “Mezclado y Remolido” asociados con la realización de los

estándares de color, organizar y clasificar por clientes, y establecer rango de aceptación. El

producto debe estar aprobado por el departamento de calidad para continuar con el siguiente

punto.

• Inspección de producto en proceso: Se encuentra asociado a algún cargo de la organización

del Departamento de Calidad, se debe determinar en función del producto si aplican los

formatos existentes: formato de verificación de condiciones de operación, formato de ajuste de

condiciones de operación. También se deben determinar los parámetros para realizar el análisis

dimensional, establecer ensayos a realizar al producto en proceso, e involucrar otra serie de

formatos para completar una base de datos sobre los productos, por ejemplo, el formato de

control de tiempos de ciclo.

• Inspección de producto terminado: Es equivalente al punto anterior respecto a generar uno o

varios cargos que deben asumir la responsabilidad del proceso. La inspección se debe

establecer en función del lote culminado, incluir norma COVENIN 3133 de muestreo, e

implantar procedimientos para los distintos turnos de trabajo, incluir procedimientos para los

diversos tipos de defectos, y crear instructivos acerca de los ensayos a realizar sobre el

producto (formatos de reporte de resultados). Proponer a la gerencia la aplicación de

herramientas sencillas que indiquen el estatus de los productos, como por ejemplo, las

etiquetas para control de producto que se va a despachar (Aprobado, rechazado o en

observación).

• Ensayos de Laboratorio: Proponer ensayos para cada producto con sus respectivos

instructivos y normativa que el Departamento de Calidad considere apropiado y suficiente

35

para la elaboración de fichas y certificados, como la ficha de recolección de datos, el formato

de reporte de resultados y la relación que tienen con las condiciones de operación (Ver

formatos de arranque de Máquinas), incluir al material y generar un formato de productos

muestras testigos del departamento.

• Certificados de Calidad: Acumular el cumplimiento de los ocho parámetros anteriores

para generar las fichas que se deben archivar y entregar al cliente, garantizando la calidad

del producto.

• Elaboración de los procedimientos: Los procedimientos se elaboraron bajo las

siguientes premisas, donde se creó un formato inicial, con cierta información referida a la

identificación del procedimiento, entre los cuales están: Logo y nombre de la empresa,

departamento al que pertenece el procedimiento, código del procedimiento, edición: es la

fecha de la última modificación realizada, revisión: Número de veces que ha sido

modificado, página(s), título del procedimiento, campo “realizado por:” persona que

realizó el procedimiento con su respectiva firma y fecha, campo “revisado por:” persona

que certifica y aprueba que el procedimiento se adapta a las necesidades de la empresa,

con su respectiva firma y fecha.

El cuerpo del procedimiento es la base de los manuales, estos, incluyen la información

referida al contenido, las cuales se clasifican de la siguiente manera: Objetivos, alcance,

responsables, formatos e información técnica, procedimiento a seguir, anexos y glosario de

términos.

• Control de Calidad: Realizar un seguimiento de los productos estudiados, desde

que ingresa la materia prima hasta el despacho, ya sea un producto realizado por

inyección, soplado o simplemente la impresión.

• Elaboración de formatos de Control de Calidad.

• Implantación de los procedimientos y uso de los formatos.

36

4.2. Ensayo de resistencia al agrietamiento en medios químicamente activos

[Enviromental Stress Cracking (ESCR)].

4.2.1 Ensayo ESCR para muestras con diferente porcentaje de material molido.

Se inyectaron Tapas M11x1,25 con perforador grueso con una composición de

polietilenos 90/10 de PEAD 2710 / PELBD 2111, en la inyectora Anker Nunrenberg, con una

capacidad de inyección de 60 toneladas. Bajo las condiciones de procesamiento mostradas en la

Tabla 4.2 modificando el porcentaje de material molido, según la tabla 4.3.

Tabla 4.1 Propiedades físicas relevantes de los polímeros empleados (35, 36)

Propiedad Norma

ASTM

Polietileno de Alta Densidad

PEAD 2710

Polietileno Lineal de Baja Densidad

PELBD 2111

Masterbatch Remafin

Blanco PE-S20

Densidad (g/cm3) D 792 0,9500 0,9235 -

MFI (g/10min) D 1238 18,00 20,00 11 - 25

ESCR (h) D 1693 2,5 2 -

Tabla 4.2: Condiciones de operación de la máquina de inyección Ankerwerk Variable de Operación Valor

Perfil de Temperaturas (°C) 190 / 190 / 195

Tiempo de ciclo (s) 16,45

No. de Cavidades 20/24* *Se encontraban cerradas las cavidades 1, 7, 8 y 11.

Tabla 4.3: Formulaciones para el ensayo ESCR a distintas composiciones con material molido.

Formulación Material Virgen [%]

Material Molido [%]

A 100 0

B 80 20

C 70 30

D 60 40

E 50 50

37

Una vez inyectadas las tapas se tomaron 125 muestras para cada condición. Estas

muestras se colocaron en una solución de nonilfenol etoxilado al 0,3 M, el cual actúa como

agente tensoactivo, durante cinco (5) minutos. Una vez culminado el tiempo se dejó que las tapas

escurrieran y se enroscaron en los tubos colapsibles usando un Torquímetro TOHNICHI modelo

BTG, hasta alcanzar un torque de 25 c.N/m. Luego se colocaron los tubos colapsibles con sus

tapas en un envase con la solución anterior, de forma que las tapas quedaran sumergidas en la

misma. (Ver Apéndice C).

Después se colocó el envase con los tubos dentro del horno a la temperatura de 55ºC ±

5ºC, durante un período de 24 horas ± 30 min. Una vez transcurrido este período de tiempo, se

procedió a sacar los envases del horno, se botó la solución y se escurrieron los tubos para

proceder a observarlos. Por último, se inspeccionaron las tapas colocadas en los tubos colapsibles

para verificar si sufrieron o no alguna fractura.

4.2.2 Ensayo ESCR para muestras con material remolido obtenido a diferentes

condiciones de procesamiento.

Se inyectaron Tapas M11 x 1,25 con perforador grueso, en la inyectora Anker

Nunrenberg, con una capacidad de inyección de 60 toneladas. Modificando las condiciones de

procesamiento de obtención del material molido, como lo expresa la tabla 4.4.

Tabla 4.4: Formulaciones para el ensayo ESCR a distintos procesamientos.

Formulación Resina Virgen Molido 1 Molido 2 Molido 3

F 75,70 24,30 - -

G 75,70 - 24,30 -

H 75,70 - - 24,30

I 73,30 26,70 - -

J 73,30 - 26,70 -

K 73,30 - - 26,70

38

Una vez inyectadas las tapas se tomaron 125 muestras para cada condición y se le realizó

el ensayo de ESCR mencionado en el punto 4.2.1.

4.2.3 Ensayo ESCR para muestras enroscadas a diferentes torques.

Se tomaron 20 muestras para la condición F y la condición I del ensayo anterior, las

cuales se enroscaron a los tubos colapsibles con el Torquímetro TOHNICHI modelo BTG, hasta

alcanzar diferentes condiciones de torque las cuales se encuentran reflejadas en la tabla 4.5.

Finalmente las muestras se sometieron a los ensayos de ESCR descritos anteriormente.

Posterior a todos los ensayos se observó que la cavidad No. 5 de la tapa cónica presentaba

un mayor porcentaje de fractura, lo que condujo a realizar el ensayo de ESCR para las

condiciones F e I presentadas en la tabla 4.3, para 20 tapas de la cavidad No. 5 siguiendo el

procedimiento establecido del ensayo con un torque de 28 cN*m.

Tabla 4.5: Formulaciones para el ensayo ESCR a diferentes torques de aplicación.

Formulación Material Virgen [%]

Material Molido [%]

Torque de aplicación

[cN*m] F 75,7 24,3 25, 28, 30 y 32

I 73,3 26,7 25, 28, 30 y 32

4.2.5 Ensayo ESCR para muestras simulando condiciones de uso.

Se tomaron 250 muestras de las condiciones F e I presentadas en la tabla 4.5, las cuales

fueron sometidas a los ensayos de ESCR mencionado en el punto 4.2.1, y bajo las condiciones

mostradas a continuación en la tabla a continuación.

39

Tabla 4.6: Formulaciones para el ensayo ESCR a diversas condiciones ambientales.

Ensayo Temperatura [°C] Medio expuesto

Torque aplicado [cN*m]

Tiempo de Exposición

[horas] 1 40 Aire 25 48

2 55 Agua 25 24

3 25 Nonilfenol etoxilado 25 72

4 25 Interperie 25 72

4.3 Ensayo de determinación del índice de flujo para las condiciones expuestas en la tabla

4.2.1.3.

El procedimiento empleado fue a partir de los parámetros indicados en la norma ASTM

D-1238, exceptuando el tiempo de recolección de la muestra que fue de 30 segundos por el grado

de fluidez excesivo de las muestras. Ello condujo a emplear el factor para determinar del MFI de

“20” concordando con los presentados en la tabla 2 de la Norma.

4.4. Ensayo de Densidad. Pesada hidrostática.

Según el principio de Arquímedes, “todo cuerpo sumergido en un fluido, experimenta un

empuje vertical E, de igual magnitud pero de sentido opuesto al peso del fluido que desplaza

dicho cuerpo”.

El volumen del sólido sumergido puede escribirse como Vsol =msol /ρsol, siendo ρsol la

densidad y msol la masa del sólido. El empuje (E) que actúa sobre el cuerpo vendrá dado por:

E = Vliq * ρliq * g = Vsol ρliq g = (ρliq / ρsol) msol g Ec. 4.1

En donde, ρliq es la densidad del líquido y g la aceleración de la gravedad.

Se determinó la densidad para las tapas obtenidas bajo las condiciones presentadas en las

tablas 4.3 y 4.5 para la cavidad No. 5, empleando el siguiente procedimiento:

40

- Partiendo de 10 muestras se determinó la masa en gramos de cada pieza plástica,

en una Balanza Mecánica Marca Ohaus (Mo).

- Se colocó un envase con un volumen de agua entre 80 – 90cc sobre la balanza, y

se estabilizó colocando el peso del contenido. (M1)

- Posterior a ello se escogieron cinco muestras de cada condición y se sumergieron

en el envase estabilizado en la balanza.

- Se retiraron todas las burbujas de aire atrapado en las piezas y se logró sumergir

las muestras lo suficiente y equivalente para cada condición.

- Se determinó la masa de las cinco (5) piezas con el volumen de agua. (M2)

- Al valor de M2 se le sustrajo el valor de M1, para determinar la masa que

ocupaban las cinco (5) piezas.

- Se determinó la temperatura del agua con un termómetro con una apreciación de

+/- 1ºC. Y con la temperatura del agua se determinó el valor de la densidad (ρ)a través de

la Tabla 4 de la norma “COVENIN 1917:2003. Envases Plásticos”.

- Partiendo de la definición de densidad se obtiene el volumen de las cinco (5)

piezas (Vf), siguiendo la ecuación a continuación:

Vf = ((M2-M1) / ρ) / 5 Ec.4..2

- Si Vf es el volumen de cada pieza y Mo la masa inicial se aplica la definición de

densidad para determinarla a cada condición mencionada anteriormente.

4.5 Análisis dimensional. Contracción de las piezas inyectadas en función al porcentaje

de material recuperado.

Para la determinación de las dimensiones de la tapa cónica, se empleó un Calibrador

Digital (Marca Electronic Digital Caliper, con una apreciación ± 0,01mm). Se seleccionaron

41

todas las cavidades excepto la 1, 7, 8 y 11, ya que se encontraban selladas por diversos defectos

que presentaba el molde, para cada condición descrita en las tablas 4.3 y 4.5.

De esta manera, se obtuvo el valor de diferentes variables de estudio, entre las cuales

destacan:

- Peso total de las cavidades (g): se empleó una balanza analítica y se colocaron todas las

cavidades para determinar su peso en gramos.

- Altura total (HT): se colocó cada cavidad en el calibrador, para así determinar la altura

exacta en milímetros (mm) de la misma. Para evitar errores se giró cada cavidad 90° obteniendo

así la media de ambas mediciones.

- Diámetro de rosca (DR): se empleó el calibrador para medir el diámetro de la rosca en

milímetros (mm), apoyando los bordes del calibrador en los vértices externos del espiral.

- Diámetro sin rosca (DSR): de igual forma que la variable anterior, se empleó el

calibrador, pero apoyando uno de los bordes del instrumento en el final externo de la rosca.

- Espesor del panel (eP): para determinar esta variable, cada cavidad se cortó por su punto

medio separándola en dos mitades iguales. Luego con el calibrador se determinó el espesor

promedio del panel, es decir se tomaron dos mediciones, una a cada lado del perforador, teniendo

cuidado de no colocar el calibrador sobre el número impreso en cada cavidad

- Profundidad de la rosca (P): Se colocó el calibrador digital apoyado sobre la base de la

tapa, y con la parte inferior se procedió a medir la altura de la rosca, que va desde la base hasta el

liner de la tapa.

- Diámetro del perforador (DP): Se picó la tapa por la mitad y con el calibrador digital se

escogió la mitad que contenía el diámetro del perforador con mayor longitud

- Altura del perforador (HP): con la parte del calibrador para medir alturas, se determinó

ésta dimensión. Se apoyó el calibrador sobre la zona aguda del perforador, de manera que se

observara paralelo al panel o liner de la tapa, procediéndose a determinar la altura del perforador.

42

1. HT: Altura Total 2. DR: Diámetro rosca

3.DSR:Diámetro Sin Rosca 4. eP:Espesor Panel (Liner)

5. P: Profundidad rosca 6. DP: Diámetro perforador

7. HP: Altura perforador

Figura 4.2: Dimensiones de la tapa cónica estriada M11x1,25 con perforador grueso.

4.6 Determinación del ángulo de fractura respecto al punto de inyección y longitud de

la grieta.

Se determinó el ángulo de fractura de las tapas respecto al punto de inyección, a partir de

un transportador con un orificio central donde ingresa el cuello del tubo colapsible. Posterior a

ello, se colocó la tapa sobre el envase hasta que se observó la falla. El ángulo de fractura se

determinó colocando el cero “0°” en el punto de inyección y se consideró que el centro de la

grieta era el inicio de la falla. Empíricamente conociendo la distancia que existe entre las estrías

de la falda de la tapa cónica, se contaron el número de estrías que atravesaba la grieta y se

escogió como ángulo de fractura la mitad entre ellas.

4.7 Ensayo de Resistencia al Impacto

Se determinó la resistencia al impacto para envases cilíndricos de PVC moldeados por

extrusión-soplado. Para ello se aplicó el procedimiento descrito en la norma “COVENIN

1917:2003. Envases Plásticos”, específicamente el punto 7.4 “resistencia al Impacto o caída

libre”.

Se escogieron 10 envases cuyos pesos variaron desde 47g hasta 60g, con la finalidad de

estudiar el efecto del peso y el espesor frente al ensayo de resistencia al impacto. A continuación

se muestra una tabla que define las condiciones a las cuales operó la máquina para los diferentes

pesos.

43

Tabla 4.7: Condiciones de operación para la extrusora en el moldeo por soplado.

Peso [g]

Temperaturas Zona 1, 2 y 3 del

extrusor [°C]

Temperatura cabezal

[°C]

Temperatura del parison

[°C]

Revoluciones del tornillo

[rpm]

Tiempo de ciclo

[seg] 47 156 / 170 / 155 196 195 41 15,5

50 156 / 168 / 150 194 192 40 16,10

54 134 / 158 / 179 192,5 189 53 14,6

56 142 / 149 / 165 189 185 47 14,5

58 140 / 152,5 / 161 178,5 177 49 16,3

60 114,5 / 137 / 149 182,5 185,5 47 14,9

44

CAPÍTULO 5 : RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

5.1 Elaboración de procedimientos de Calidad

Previo a implantar el Aseguramiento de la Calidad y elaborar un Manual de

Procedimientos de Calidad dentro de la empresa, se familiarizó con las líneas de producción para

comprender ¿qué se hace?, ¿cuáles son los principios y metas del proceso? y ¿cuál es la

aplicación final del producto?, entre otras interrogantes. A continuación se presenta la figura 5.1,

que esquematiza sencillamente cómo es el ciclo para la obtención de los productos. El esquema

consiste inicialmente en recolectar las expectativas y requisitos exigidos por el cliente. La

empresa manufacturera, CORPORACIÓN SOLOPLASTICO, C.A. (CSP), busca con los

proveedores las materias primas necesarias (Resinas, Pigmentos, Masterbatch, etc),

paralelamente, un departamento de la empresa se encarga de asegurar el funcionamiento del

molde, hasta el nivel de conseguir las piezas y accesorios necesarios que lo garanticen. En el

Área de Materiales, Mezclado y Remolido (AMMR) es preparada la materia prima, pigmentando

y mezclando los componentes. Ya con el molde ensamblado y colocado en la máquina, empieza

la inyección o el soplado de los productos; en el caso de ser solicitado, se imprime; de lo

contrario, es embalado en cajas o bolsas para despacharlo finalmente hacia el cliente.

Figura 5.1: Proceso productivo de CSP.

A lo largo del proceso productivo existen diversas variables, unas internas al proceso y

otras externas, donde el material a procesar, producto terminado o en tránsito, se encuentra

sometido a diversos agentes que modifican la calidad final, motivo por el cuál se adiciona un

nuevo ciclo productivo donde se indican ciertos puntos en los cuales un Departamento de Calidad

45

debe actuar, enfrentar y resolver situaciones que difieran de las exigencias solicitadas por el

cliente. Entonces, la nueva línea de producción se extiende, proceso que se puede observar en la

figura 5.2.

Figura 5.2: Extensión del proceso productivo de CSP proyectado a la actuación del Departamento de Calidad.

Dentro de este esquema se divisan unos rombos con fondo azul los cuales indican los

tiempos de acción donde está involucrado el Departamento de Calidad, garantizando el Control

de Calidad del Producto. A partir de esos puntos se generaron los procedimientos y formatos para

realizar el seguimiento en las líneas de producción. También existen otros formatos que la

compañía empleaba anteriormente y que sirvieron como antecedentes a los formatos nuevos, pero

ello será discutido más adelante en este capítulo.

Como ya se mencionó en el párrafo anterior, los rombos en azul indican funciones de

Calidad y los recuadros remarcados en color negro son los Procesos de Producción ejecutados

por el personal técnico calificado en cada área, encargado de recibir las instrucciones y

exigencias de los Departamentos de Producción y de Calidad, basados en los requerimientos del

46

cliente. En caso de rechazo, también existen rombos en color verde que contienen la palabra

“AJUSTE”, que generan órdenes directas para reajustar el producto debido a la no conformidad

del Departamento de Calidad.

El Manual de Procedimientos se origina en base a esta secuencia del proceso donde cada

rombo azul describe una serie de ensayos, formatos, procedimientos e instructivos, que sirven

como guía al personal para la inspección de la Calidad sobre los productos. Más adelante se hará

énfasis en cada uno de ellos, donde se describirán las metas, objetivos y alcances de los

procedimientos; luego, se presentarán los formatos que se generaron y el origen de esa creación.

5.1.1. Área de Materiales Mezclado y Remolido (AMMR).

La materia prima pasa por una serie de procesos antes de ser despachada. El primero de

ellos es la preparación de la formulación del material en AMMR, donde se realizan las siguientes

funciones:

- Almacenar los sacos de resinas, pigmentos y masterbatch.

- Mezclar las resinas con los respectivos aditivos (color, material recuperado,

agente desmoldeante, otras resinas, etc.). Este proceso se realiza en mezcladores de

tambor, tienen una capacidad para 100 Kg. de resina (ver figura 5.3), donde ejecutan un

ciclo de rotación de 12 minutos para cada mezcla simple y dos ciclos o 24 minutos para

formulaciones más complejas.

Figura 5.3: Imagen de un equipo de mezclado de Tambores Rotatorios.

- Otra función que se realiza dentro de esta área es la de recuperar el material

sobrante de los productos, ya sean las coladas o mazarotes, y los productos rechazados,

los cuales son pasados por unos molinos que se encargan de moler el material plástico

47

hasta reducirlo a un tamaño de partícula suficientemente pequeña para alcanzar un

volumen que facilite el transporte dentro de la tolva de la máquina.

- Esta área toma con mucha importancia los nuevos desarrollos de proyectos a

nivel de las pruebas de material y estándares de color.

5.1.2. Áreas de Inyección y Soplado. (AIS)

Son los motores de producción de la compañía, principalmente en el moldeo por

extrusión-soplado, allí se realizan los envases y en moldeo por inyección, se producen tarros y

tapas. Existe otra gama de productos más específicos fuera de estos tres grandes grupos que

también son evaluados a nivel funcional, pero sin cumplir alguna normativa establecida.

El personal encargado de estas áreas debe cumplir las siguientes funciones:

Procesar el material suministrado por AMMR, dar inicio a las máquinas, desde encender

los equipos, realizar el montaje del molde, arrancar la producción y supervisar el comportamiento

durante su desempeño, y contribuir con la movilización, búsqueda de herramientas o accesorios

que hagan falta durante el proceso.

5.1.3. Área de Impresión.

El proceso realizado dentro de la compañía es la Serigrafía o “Silk Screen” que significa

impresión por medio de una pantalla. No todos los productos que se realizan en la empresa llevan

este proceso de impresión y no todos los productos para impresión son realizados dentro de la

compañía. En CORPORACIÓN SOLOPLASTICO, C.A. se ofrece el servicio de impresión a

productos plásticos producidos por otras empresas. El proceso de impresión se rige por la

siguiente secuencia.

Se reciben los productos. Se realizan los tratamientos superficiales a los productos.

Posteriormente el encargado del área garantiza el funcionamiento correcto de los equipos, y debe

realizar la emulsión bajo las especificaciones del Departamento de Producción (color, arte, etc).

48

Y por último, se realiza el secado de la tinta y seguidamente, se traslada el producto al área de

embalaje, para luego colocarlo en el almacén de despacho.

5.1.4. Área de Embalaje.

Es el último proceso realizado en la empresa, todos los productos se embalan bajo ciertas

especificaciones acordadas con los clientes. Pero, antes de realizar el embalaje del producto, se

realiza una selección de las piezas plásticas producidas con la finalidad de garantizar la calidad

del producto que recibirá el cliente.

5.2. Organización de la empresa y el Departamento de Calidad.

A lo largo del capítulo se han mencionado una serie de departamentos dentro de la

organización los cuales aún no se han expuesto claramente. Por ello, a continuación se presenta la

figura 5.4, del organigrama de CORPORACIÓN SOLOPLASTICO, C.A, donde cada

departamento tiene un ente principal (Gerencia) y a partir de allí se ramifican los cargos de apoyo

a la política de cada Departamento.

Figura 5.4: Organización de CORPORACIÓN SOLOPLASTICO, C.A.

49

El eje principal de sostenimiento de la empresa es el productivo; por ello, trazando una

vertical imaginaria en línea con la Gerencia General, se encuentra la Gerencia de Planta con su

personal, encargada de generar los productos plásticos solicitados y mantener la productividad de

la compañía. Luego a la derecha de esa vertical del eje productivo, se encuentran los

departamentos de apoyo técnico encargados de soportar la operación de producción bajo los

requisitos exigidos por los clientes. Finalmente, a la izquierda de la línea, se observan los

departamentos encargados de buscar y administrar los recursos socioeconómicos.

Según la gráfica, el primer Departamento que aparece a la derecha es la Gerencia de

Gestión de la Calidad, que acorde a lo que busca la Gerencia General, tiene un objetivo que va

más allá de ser una unidad administrativa encargada de asegurar que los productos elaborados

cumplan con las especificaciones exigidas por el cliente, mediante la inspección y control de la

producción. El objetivo de la Gerencia de Gestión de la Calidad es orientar, planificar y formar

un departamento altamente especializado y tecnificado capaz de detectar y evitar la elaboración

de productos fuera del rango de las especificaciones exigidas por el cliente; inclusive que sirva

como soporte de conocimientos acerca del mundo del procesamiento del plástico para el personal

de la empresa y encargado de empujar a la compañía hacia la normalización internacional.

Según la NORMA ISO 9000, la gestión de la calidad se basa en ocho principios que

apuntan hacia una mejora en el desempeño de la empresa. Esos principios se resumen en:

a) Las organizaciones dependen de sus clientes y por lo tanto, deben comprender las

necesidades actuales y futuras de los mismos, satisfacer los requisitos de éstos y esforzarse en

exceder sus expectativas.

b) La presencia de uno o más líderes que establezcan la unidad de propósito y conduzcan

a la organización hacia las metas. Ellos deberían crear y mantener un ambiente interno positivo,

en el cual el personal pueda llegar a involucrarse e identificarse totalmente en el logro de los

objetivos de la organización.

c) Todo el personal de la empresa, es la esencia de una organización y el compromiso de

éstos, posibilita que sus habilidades sean usadas para el beneficio de la organización.

50

d) Con respecto a los procesos, se debe buscar un resultado deseado, éste se alcanza más

eficientemente cuando las actividades y los recursos relacionados se gestionan como un proceso.

e) Identificar, entender y gestionar los procesos interrelacionados como un sistema,

contribuye a la eficacia y eficiencia de una organización en el logro de sus objetivos.

f) Las mejoras continuas en el desempeño global de la organización deberían ser un

objetivo permanente de ésta.

g) Tomar las decisiones eficaces basadas en el análisis de los datos y la información.

h) A pesar de la interdependencia entre la organización y sus proveedores, debe

mantenerse una relación mutuamente beneficiosa para un logro positivo en sus valores y su

productividad. (36)

Evidentemente, con estos principios lo que se intenta lograr son resultados satisfactorios;

por ello, es importante que el personal de la misma los internalice y se vaya creando una

vertiente para buscar las mejoras en los equipos de producción, nuevas tecnologías, un personal

cada vez más calificado y sirva la generación de este proyecto entre otros, como predecesor de

una futura normalización internacional de la empresa.

Ahora bien, enfocando el objetivo del proyecto hacia la calidad es necesario presentar el

organigrama del Departamento de Gestión de la Calidad (figura 5.5) y las respectivas

descripciones de cargo. Comprendiendo la organización se logra establecer la coordinación entre

el personal, y las descripciones de cargo presentadas más adelante, establecen las funciones de

cada miembro, lo cual conduce a trazar metas personales que contribuyan con la mejora de

eficiencia del Departamento.

Figura 5.5: Organigrama del Departamento de Calidad de CORPORACIÓN SOLOPLASTICO, C.A.

51

El Gerente de Gestión de la Calidad tiene como objetivo dirigir a la empresa hacia la

normalización ISO, partiendo de las funciones básicas como son: garantizar la calidad en los

productos elaborados, fomentar la capacitación del personal, buscar planes y políticas de calidad,

y analizar la información suministrada por el Jefe de Control de Calidad.

Siguiendo la secuencia, el Jefe de Control de la Calidad tiene como su meta principal

garantizar que los productos terminados cumplan con los estándares de calidad establecidos,

partiendo de las siguientes funciones:

- Velar por el cumplimiento de los procedimientos de la Gerencia de Control de Calidad

- Aprobar el arranque de la producción.

- Llevar estadísticas de variables y reportes de calidad, que permitan determinar las causas

que originan desviaciones en la calidad de los productos y proponer acciones correctivas.

- Elaborar especificaciones técnicas de los nuevos productos, garantizando el

cumplimiento de los requisitos exigidos por el cliente.

- Controlar la trazabilidad de los productos, por cada orden de producción emitida por la

Gerencia de Planta.

- Realizar visitas periódicas a los clientes y asistirlos en todo lo concerniente al control de

la calidad de sus productos.

La base de la cadena de calidad son los Analistas de Control de Calidad, ya que son los

ejecutores fundamentales frente a los procesos de la empresa. El objetivo de ellos es velar

directamente en la planta por la calidad de los productos, implementar los procedimientos,

garantizar el llenado de formatos, realizar los ensayos de laboratorios; en fin, inspeccionar y

controlar el producto antes del arranque, durante el proceso y después de concluido el mismo.

La figura 5.6.a contiene un plano del área del Departamento de Calidad donde se ubican

tres puestos de trabajo y un área asignada al laboratorio. Dentro de la organización del

Departamento se determinaron las siglas a cada mueble y se enumeraron los diversos accesorios

52

(gavetas y gabinetes) con la finalidad de que quede registrado la ubicación de las muestras, los

equipos del laboratorio y el registro de los archivos (Ver anexo A). Por otro lado, se generaron

diversas propuestas de la ampliación del área. De allí que se puede observar, en la figura 5.6.b,

un prototipo de la oficina con una mezanina que se destinará como depósito o archivo histórico

de muestras elaboradas en la compañía.

(a) (b)

Figura 5.6: (a) Plano del Departamento de Calidad. (b) Planteamiento de ampliación del Departamento.

El Laboratorio de Calidad tiene una serie de equipos destinados a realizar diversos

ensayos de calidad (Tabla 1 del Apéndice D), pero a través de este proyecto se recomendaron

algunos equipos necesarios para establecer un Control de Calidad dentro de la empresa. A

continuación se menciona cada equipo con su breve descripción.

Se recomendó comprar un plastómetro, instrumento empleado para determinar el índice

de flujo de las resinas poliméricas. Se analizaron diferentes cotizaciones de proveedores del

equipo y se realizó un estudio para la construcción de un equipo por medio de un taller de

matricería.

El picnómetro: Es un recipiente con un cierre sellado de vidrio, con un tapón que contiene

un capilar a través del cual pasa el fluido. Con este instrumento se puede medir el volumen con

gran precisión. Esto permite determinar la densidad de distintas sustancias, en referencia a un

fluido de densidad conocida, usando el principio de Arquímedes. La norma que rige a este

método es la ASTM D854.

53

Equipo de compresión: es una herramienta empleada para determinar la capacidad al

apilar los productos plásticos, y la hermeticidad de un sello entre la tapa y el envase. Todo ello a

partir de dos placas que sostienen una prensa.

Proyector de perfiles: es un aparato que sirve para determinar aquellas dimensiones en las

cuales no es posible utilizar instrumentos normales (calibradores). Su principio es proyectar en

2D la sombra de la pieza en una pantalla cuadriculada con dimensiones determinadas, ampliando

la pieza hasta 50, 100 ó 200 veces su tamaño original.

Balanza digital: es un instrumento que determina la masa. Pero a nivel de la compañía se

manejan valores de formulaciones que deben ser más precisos; por ello se justifica su adquisición

para elaborar un estándar del color para los productos donde se requieren diferentes pesos del

pigmento a nivel de centésimas de gramo.

Termocupla digital: es un transductor de temperaturas. Es un dispositivo que convierte

una magnitud física en una señal eléctrica (38). En este caso en particular, determina la

temperatura con la cual entra en contacto un alambre metálico con la superficie caliente. Es

necesaria una termocupla para que el personal del Departamento obtenga los valores de

temperaturas exactos que se encuentran a lo largo de los procesos, tanto en el barril del extrusor

como en el cañón de las inyectoras, e incluso en los moldes.

Se recomendó adquirir otra serie de contenedores de vidrio (vasos precipitados, cilindros

graduados, tubos de ensayos, etc.) como complemento de los que ya existen para mantener un

inventario completo.

Por último, se sugiere adquirir ciertos productos químicos, como colorantes de agua para

diversas pruebas, solventes de tinta para pruebas de impresión y compuestos orgánicos para

análisis de polímeros – solventes.

54

5.3. Implantación de un Manual de Control de Calidad.

5.3.1. Recepción de Materia Prima

El Departamento de Calidad debe estar al día cada vez que ingresa a la empresa la materia

prima. El alcance es generar un control en la recepción de la misma (resinas, masterbatches y

pigmentos) y otros insumos (tintas de impresión, material de embalaje), empleados en la

fabricación del producto final. El encargado del área debe notificar al Departamento de Calidad

cada vez que ingresa un producto a su almacén para garantizar que cumple con la documentación

mínima para su aceptación.

Los objetivos de la Recepción de la Materia Prima se describen a continuación:

- Establecer un procedimiento para el control de calidad de la materia prima e insumos

que ingresan a la planta.

- Generar una base de datos que sirva de apoyo en el control de la trazabilidad del

producto terminado.

- Realizar una inspección, para garantizar que la cantidad de material y características son

las que se solicitaron.

Antes de iniciar el proyecto de pasantía existía un formato de Recepción de Materia

Prima, que se puede dividir en tres zonas: la primera, son todos los datos relacionados al

proveedor, orden de compra e identificación del producto. La segunda zona está relacionada con

las especificaciones del material (propiedades) y, la tercera, dedicada a características enfocadas

hacia la apariencia (color, estado físico, etc.). El formato en sí se encontraba bastante completo en

la primera y tercera zonas y sirvió como base para generar los tres formatos de recepción de

Materia Prima (F-CC-001-A, B y C).

Se crearon tres formatos porque en el caso de las resinas, hubo que separarlas, ya que las

propiedades que contiene un Certificado de Calidad de un Polietileno (PE) son totalmente

distintas a las propiedades de un Policloruro de Vinilo (PVC). Separadamente, se consideró

55

también que materia prima es todo aquel material utilizado para el embalaje, por tener un

contacto directo con los clientes (bolsas, cajas, etiquetas, etc.). En base a estos parámetros se

crearon los siguientes formatos:

F-CC-001-A: Formato asignado a las resinas termoplásticas de Polietileno, Polipropileno,

Poliestireno, Acrilonitrilo Estireno Butadieno y Masterbatches, ya que la propiedad tangible y

fundamental común entre todas es el índice de flujo. Este formato abarca densidad para los PE,

específicamente.

F-CC-001-B: Formato asignado a los compuestos de PVC. Son compuestos ya de PVC ya

formulados, y se emplean exclusivamente en el área de soplado. Las propiedades importantes en

la calidad del producto son el valor K de la resina de PVC y el tiempo de degradación al cual se

puede someter el compuesto.

F-CC-001-C: Es el formato asignado al material extra que ingresa y debe ser despachado

a algún cliente. Dentro de este formato, se tomó en cuenta el material que ingresa para impresión

y el material que ingresa para el embalaje de los productos terminados.

5.3.2. Pruebas de Material.

La inspección del material se basa en una revisión de los códigos y lotes de las resinas

que ingresan a la planta. Estos deben coincidir con los emitidos por el Certificado de Calidad del

polímero. Además, mediante un sistema de inspección ya establecido, se realiza el

reconocimiento a nivel de apariencia para dichas resinas. Luego, según la tabal de muestreo

presentada en el Apéndice E para un Plan de Inspección Normal I, se califica esta materia prima.

Luego de un estudio minucioso, se consideró que este sistema era ineficiente o que podía

aportar muy poca información cuando las resinas presentaban problemas; entonces se propuso la

compra de los equipos como el plastómetro y el picnómetro para garantizar que las resinas

recibidas cumplieran con el Certificado de Calidad emitido por el proveedor.

56

5.3.3. Prueba de Color.

Se buscó generar un procedimiento que garantizara los colores exigidos por el cliente a

través del Control de Calidad. Para ello, se necesitó establecer un estándar de color donde se

investigara cuál es el color mínimo, el máximo y el estándar aprobado por el cliente, con la

finalidad de respaldar futuros arranques y posibles rechazos; así como también completar la

información necesaria para la Ficha del Producto que será mencionada en el punto 5.3.7.

5.3.4 Mezclado y Remolido.

El área encargada se rige bajo las órdenes de la Gerencia de Planta, y se describió en

punto 5.1 (AMMR). En el proyecto se determinó que el Departamento de Calidad debe

considerar que éste es el verdadero inicio del proceso para efectuar las diversas evaluaciones. Se

considera que la resina y los colorantes se encuentran bajo las características óptimas antes de

iniciar el proceso. Entonces, el personal de esta área debe asumir la responsabilidad para que el

material que ingrese a los equipos de procesamiento, llegue con los requisitos mínimos de

higiene, es decir, evitar la contaminación, principalmente. Para ello, se propuso diversas medidas

preventivas, las cuales se describen a continuación:

Destapar los sacos de resina justo en el momento de la preparación, y mantenerlos

sellados, lo más herméticamente posible; aquellos sacos sobrantes que se destaparon y no se

utilizaron deben cumplir el mismo procedimiento. Lo mismo debe realizarse con los pigmentos y

masterbatch para reducir el efecto de la humedad ambiental y contaminación con otros colores.

Limpiar cada tambor con el aire comprimido hasta liberar todo el contenedor de alguna

contaminación.

La empresa dispone de tres molinos, los cuales se deben clasificar en base a los colores

que se van a reprocesar. El tercero para moler color blanco y natural; el segundo para moler color

negro y azul oscuro, y el primer molino, para moler cualquier otro color que se haya utilizado.

57

En caso de PVC los ciclos de molido no deben superar los 10 minutos en continuo, para

evitar la posible degradación. Se recomienda apagar el molino por un tiempo de 5 minutos para

bajar la temperatura de las aspas y continuar con el proceso.

Respecto a la dispersión y distribución de la mezcla existe un ciclo fijo de giro de los

tambores de doce (12) minutos. Para mezclas complejas (aditivos líquidos o en polvo) se deben

emplear dos ciclos, y para mezclas sencillas (material granulado) con un ciclo es suficiente.

El proceso de purga consiste en la limpieza interna de los equipos de procesamiento.

Básicamente, se debe arrastrar todo el material que se encuentra dentro del barril para introducir

otro diferente. Para la purga de los equipos, se recomienda emplear la resina con menor índice de

flujo, estructura química que arrastre y material no degradable. Por ello, para la extrusión se

emplea PEAD y a veces una mezcla de PEAD con PS. Mientras que para la inyección, se realiza

la purga generalmente con PP. Nunca se debe purgar con PVC. En paralelo, cuando se realiza un

cambio de color, se sugiere emplear la resina en color natural hasta que desaparezcan todas las

vetas del color. Para el proceso de extrusión soplado se utilizan aproximadamente entre 3 a 5 Kg,

mientras que para el proceso de inyección, se pueden emplear menores cantidades que la anterior.

Se dictaminó que deben mantenerse las tolvas cerradas con sus respectivas tapas, y que la

responsabilidad de ello recae sobre esta área, ya que es la encargada de suministrar el material a

la máquina. Por otro lado, luego que la formulación ya se encuentre preparada y colocada en

sacos, se debe sellar y colocarla en la paleta asignada a la máquina del proceso.

Se realizó un análisis en conjunto entre el Departamento de Calidad y el Área de

Materiales, Mezclado y Remolido, acerca del material destinado a moler, porque en algún

momento ese material puede presentar síntomas de degradación. Entonces se determinó el

número de veces que se debe reprocesar la resina, en base a ciertos criterios, parámetros y

aplicación del producto final. (Ver Apéndice F)

Uno de los aspectos con mayor influencia para la Calidad es un formato denominado “F-

GP-003 Mezclado y Molido”, el cual es un reporte que contiene la información acerca de los

lotes empleados de materia prima para realizar el seguimiento del producto o “Trazabilidad”.

58

Este documento surge a partir de la Orden de Producción la cuál se analizará en el siguiente

punto.

5.3.5 Arranque de máquinas.

Un arranque de máquina implica el cumplimiento de cierta secuencia, producto de la

actividad administrativa. Toda Orden de Compra que ingresa a la compañía genera una Orden de

Producción, la cuál es un documento que contiene la información pertinente para establecer una

producción. Este documento se divide en tres instrumentos:

El primero es la Orden de Producción, la cual está destinada al Supervisor de la Planta

para que levante información acerca de los indicadores de producción, evaluando la eficiencia del

proceso.

El segundo documento es la Orden de Montaje de Molde destinada al Jefe de Taller de

Matricería, encargado de suministrar al personal técnico, el molde a procesar y los accesorios

necesarios para el par molde-máquina.

El tercer documento es el Reporte de Mezclado y Remolido “F-GP-003”, mencionado en

el punto de “Mezclado y Remolido”, el cual está destinado para el Encargado del Área de

Materiales, Mezclado y Remolido. Este contiene la fórmula a preparar y un espacio consignado

para anotar la cantidad de material que se consume a lo largo de la Producción. A continuación,

en la figura 5.7, se presenta un esquema con los pasos descritos.

Figura 5.7: Esquema de la Orden de Producción.

59

Ahora bien, enfocando el proceso hacia el Arranque de la Máquina, luego de que el molde

es entregado al personal técnico, éste se ensambla en la máquina asignada y en base al tipo de

molde, se realizan una serie de pasos para su montaje, los cuales se pueden resumir en los

siguientes:

En moldeo por inyección:

a.- Fijar las placas de los extremos del molde, tanto al plato fijo de la máquina como en la

unidad de cierre.

b.- Ajustar el cierre de la máquina.

c.- Verificar los fluidos de la máquina. (Aceite y refrigerante)

d.- Encender el motor de la bomba y resistencias del cañón de la inyectora (Ajuste de

Temperaturas).

e.- Conectar las mangueras de refrigeración del molde, y en el caso que lo contenga, las de

aire comprimido.

f.- Colocar los accesorios necesarios para el funcionamiento del molde: cadenas, motor de

desenrosque, limitadores, micros, etc.

g.- Insertar el material en la tolva.

h.- Purgar la unidad de Inyección.

i.- Verificar los movimientos y ajustar la secuencia.

j.- Establecer las variables de inyección en base al tipo de molde: Carga de material,

Velocidad de Inyección, Presión de Inyección y Presión Sostenida.

k.- Establecer el tiempo de ciclo establecido en la Orden de Producción. Esto involucra

ajustar los tiempos: tiempo de inyección, tiempo de presión sostenida, tiempo de

enfriamiento.

60

l.- Ajustar las variables hasta lograr las condiciones óptimas de operación.

En el moldeo por soplado:

a.- Fijar las placas de los extremos del molde en el carro de la sopladora.

b.- Ajustar el cierre de la máquina.

c.- Verificar los fluidos de la máquina. (Aceite y refrigerante)

d.- Encender el motor de la bomba y resistencias del barril de la extrusora (Establecer el

perfil de Temperaturas)

e.- Conectar las mangueras de refrigeración al molde.

f.- Conectar el aire comprimido y establecer la presión requerida.

g.- Verificar y colocar los accesorios necesarios para el funcionamiento del proceso:

cuchilla de corte del parison, cuchilla del molde, pinola de soplado, aire de soporte, etc.

h.- Purgar la extrusora y el cabezal.

i.- Verificar los movimientos y ajustar la secuencia.

j.- Establecer el tiempo de ciclo establecido en la Orden de Producción. Esto implica

ajustar los tiempos: tiempo de soplado, tiempo de traslado del carro y tiempo de

enfriamiento.

k.- Ajustar las variables hasta lograr las condiciones óptimas de operación.

Posterior al cumplimiento de todos estos pasos, para la aprobación del arranque se

requiere, categóricamente, la conformidad del Departamento de Calidad. Luego de obtener un

mínimo de diez (10) inyecciones o diez (10) envases estables, bajo condiciones estacionarias, el

técnico de la máquina o supervisor deben notificar al Analista de Calidad que se ha iniciado el

proceso de producción en la máquina. Bajo criterios establecidos por la Gerencia de Gestión de

61

Calidad, el Analista emite opinión acerca de la aceptación del producto, se dirige al Jefe de

Control de Calidad y éste, manejando algunas variables del proceso (Perfil de Temperaturas,

Tiempos de ciclo y muestras físicas), genera la aprobación del arranque mientras se estudia con

mayor profundidad la calidad de las piezas entregadas.

Cabe destacar que en ambos procesos de moldeo, por condiciones de operación y

propiedades de los materiales poliméricos, es recomendable esperar hasta 24 horas para evaluar

dimensiones y funcionalidad, ya que fenómenos como la contracción, generan variaciones entre

las piezas recién procesadas y la pieza después del enfriamiento. Por ello, es de suma importancia

el registro de los datos y el control estadístico, para evitar tomar decisiones acerca del destino de

la producción después de cierto tiempo, es allí donde entra en vigor la planificación preventiva de

la calidad.

El Arranque de Máquinas generó la incorporación de dos formatos:

1.- Formato de condiciones de Operación (F-GP-004-“I o S”): destinado a la Gerencia de

Planta, donde se deben colocar los parámetros a los cuales está operando la máquina. Eran dos

formatos que en principio existían, generalizados para nueve (9) equipos de inyección y tres (3)

equipos de extrusión-soplado. Éstos sirven como antecedentes para la generación de nuevos

formatos, los cuales favorecen la identificación de la máquina. Se crearon cinco (5) formatos para

las máquinas de inyección y tres (3) formatos para cada sopladora. Las siglas entre inyección y

soplado son “F-GP-004-I (X,X)” y “F-GP-004-S (X,X)” respectivamente, donde la letra “I”

indica inyección y la letra “S” indica soplado, y “(X,X)” son dos campos donde van colocados

los números de identificación internos de la máquina: (1,2) son Inyectoras Arburg, (3,4)

Inyectoras Netstal, (5) Inyectora Maurer, (6,7,8,9) Inyectoras Ankerwerk Nurnberg. En soplado

son tres máquinas Bekum Bae de modelos distintos cada una, las cuales se identifican “S1, S2 y

S3” y el formato para moldeo por soplado tiene la particularidad de que tiene asignado una tabla

para colocar la identificación de los accesorios del equipo de soplado: Diámetro de la boquilla y

mandril, diámetro de la cuchilla de corte, diámetro de la pínola de soplado, entre otros.

2.- Formato de Arranque de Análisis del Producto (F-CC-003-“A, B o C”): son formatos

que se emplean dentro del Departamento de Calidad para dar la aprobación del arranque del

62

proceso basado en el análisis dimensional y funcional de los productos. Como se observa, al igual

que el formato anterior, existen subdivisiones del formato, debido a que no se puede generalizar

la gama de productos (tapas, tarros, envases) que se hacen dentro de la empresa en ciertas

dimensiones o ensayos de laboratorio. El formato “F-CC-003-A” se creó para realizar el análisis

de las tapas inyectadas; el formato “F-CC-003-B” se creó para analizar los tarros inyectados y el

formato “F-CC-003-C” se originó para analizar los envases soplados. Luego, partiendo de estas

tres categorías, surgen ciertas variantes como es el caso de las tapas inyectadas. Existen tres tipos

de tapas: Primero, las cónicas estriadas, segundo tapas en general y el tercero, las especiales.

Estas variantes surgen por la aplicación y el diseño de cada pieza plástica; un ejemplo de las

diversas tapas se puede observar en la figura 5.8. La empresa tiene un ciclo de producción de

cinco días (Lunes a Viernes), por ello todos los inicios de semana se consideran un Arranque de

Producto, así sea bajo la misma Orden de Producción. Por ello, las hojas de Arranque de

Producción Dimensional no entran dentro de los ensayos de laboratorio, pero contienen

información importante que contempla la formación de un Certificado de Calidad.

(a) (b) (c) (d) (e)

Figura 5.8: Tapas: (a) Flip Top. (b) Tapa para Cooler. (c) Pico dispensador. (d) Tapa generica. (e) Tapa cónica estriada.

5.3.6. Inspección del Producto en Proceso.

Esta inspección se puede describir como la médula de la calidad del proceso, ya que es el

momento donde el producto está siendo elaborado en las máquinas de inyección y soplado. Los

Analistas de Calidad que se encuentran en planta, deben tener el conocimiento de los posibles

defectos que puedan aparecen en cada producto, y registrar las variaciones que se presenten

durante el proceso tanto en la máquina, como en las piezas.

Todo ello se logra partiendo de los formatos generados en el punto anterior “Arranque de

Máquinas”, donde el Jefe de Control de Calidad planifica en base al tamaño de la producción, los

63

intervalos de tiempo correspondientes para realizar los análisis respectivos a cada producto,

incluyendo el chequeo de la condiciones de operación establecidas en los formatos “F-GP-004-“I

o S” (X, X)”. A raíz de lo planteado, se creó un formato similar al mencionado, donde se indican

las condiciones de arranque aprobadas y se presenta un espacio con una tabla en blanco para

colocar las observaciones pertinentes sobre cualquier cambio ejecutado en el proceso. Los

campos que presenta la tabla son: “Fecha y Hora”, allí se debe indicar la fecha y la hora en la cual

se realiza la inspección; “Status” se evalúa la conformidad del producto; “Tiempo de ciclo” para

el moldeo por inyección es la variable que controla en gran parte las dimensiones del producto;

“Peso” para el moldeo por soplado es la garantía de la estabilidad del proceso; “Variable” es un

campo para colocar si existe alguna variación en las condiciones de operación y se deben

registrar las siglas del parámetro que se modificó, las cuales aparecen en la hoja; y por último

campo el “Valor” donde se coloca el nuevo valor del parámetro modificado.

El formato del que se habla se llama “Chequeo de Condiciones de Operación” y sus siglas

son “F-CC-004- I o S -(X, X)”, este formato tiene un rango de aplicación y se debe archivar en

caso de diversas modificaciones en las condiciones de operación, como un formato de “Ajuste de

Condiciones de Operación”. (Ver apéndice G)

En conjunto con la Inspección del Producto en Proceso, se deben llevar a cabo los ensayos

en el Laboratorio de Calidad, exclusivamente para evaluar la calidad del lote en proceso y

garantizar en un Certificado de Calidad que los productos se encuentran bajo los requisitos

establecidos con el cliente. Los ensayos realizados se describirán en el punto correspondiente a

“ensayos de laboratorio”. Estas evaluaciones son archivadas, y sirven para ensamblar una Ficha

Técnica del Producto, que en conjunto con el punto siguiente “Inspección de Producto

Terminado”, van a generar la información necesaria para crear una cédula de identificación de

cada producto, probablemente relacionada con un material y máquina específicos.

Básicamente, la ficha del producto es una hoja técnica donde se registran las

especificaciones de cada producto terminado elaborado en la compañía. Como se mencionó

anteriormente, incluye las siguientes características generales:

Material del que está hecho el producto.

64

Dimensiones, propiedades físicas (peso, volumen).

Apariencia: Color, impresión, acabado superficial.

Funcionales, a partir de los ensayos que requieren (ESC, Hermeticidad o Fuga,

Resistencia al Impacto, Apilamiento, etc.)

Molde y máquina.

Condiciones de Operación.

La ficha se elabora con la información requerida por el cliente, o mediante la entrega de

una muestra preliminar. Luego, el personal del Departamento de Calidad estudia cuáles son los

ensayos pertinentes que se deben realizar al producto. La ficha del producto contiene información

útil para el desarrollo de proyectos, tales como la ubicación de los planos dimensionales del

producto y del molde, o informes acerca de alguna modificación del producto. Este documento lo

debe revisar de manera periódica, el Jefe de Control de Calidad a fin de corroborar que la

información es verídica en cada producción. La ficha es un instrumento que contiene información

importante y trascendente para la compañía y la veracidad de la misma depende un excelente

control de calidad.

Dentro de la inspección del proceso se llevan a cabo dos controles fundamentales en cada

tipo de moldeo como se mencionó en el formato de Chequeo de Condiciones de Operación. Para

el moldeo por inyección es fundamental controlar el ciclo del producto. Este garantiza directa e

indirectamente, el control de la contracción para el juego tarro- tapa o envase-tapa, que si falla la

tolerancia tanto en defecto como por exceso, se puede afectar la funcionalidad, ya sea porque no

cierra la tapa en el envase o porque fuga el contenido dentro del mismo. Por ello, el departamento

de Calidad genera un formato para controlar el ciclo durante el inicio y final de cada turno, a

través de un formato que completa el Analista de Calidad y lo certifica el Jefe de Control de

Calidad en conjunto con el Gerente de Planta, el cuál se denomina “Control de Ciclo Diario”. En

el caso de moldeo por soplado, lo más importante para establecer un proceso en condiciones

estacionarias, es el control del peso y para esto se ha generado un formato basado en las gráficas

65

de control donde se debe colocar, de manera visual, el peso en la máquina, para que el técnico

esté al tanto de las desviaciones o las prevea. (Ver apéndice H)

Dentro de este punto entra el Informe Diario, que es un reporte generado en el

Departamento de Calidad que recoge la información necesaria del comportamiento de la Planta

durante el día, y tiene como propósito notificar a la Gerencia General, la Gerencia de Planta y

otras Gerencias, lo relevante de la jornada laboral. Este reporte, incluye los valores descritos en el

párrafo anterior (Tiempo de ciclo y Peso), reporta las horas de parada con sus respectivas causas

y presenta las no conformidades que tenga el Departamento de Calidad acerca de un producto

cuya solución se encuentra en manos de la Gerencia (reparación de moldes, máquinas, etc.).

Otra política que se llevó a cabo durante el proyecto de pasantía, fue la de implantar un

Control de Calidad enfocando el rechazo de productos directamente en las máquinas, donde se

colocaron hojas con los distintos defectos que presentan los productos en las máquinas, y el

Operador tiene la potestad de rechazar cualquier producto que contenga alguno de esos defectos

y, si el defecto es constante, debe notificarlo al Supervisor. (Ver apéndice G)

En fin, una buena planificación de inspección en proceso sirve como un mecanismo de

detección de defectos en los productos, y genera una base de datos con información importante

desde condiciones de operación hasta acabado del producto, con la finalidad de corregir futuras

producciones. Al ser detectado un producto defectuoso y controlar todas sus variables, se

garantiza la calidad de las producciones.

5.3.7. Inspección de Producto Terminado.

Para cumplir con una producción satisfactoria, se debe realizar la aprobación por parte del

Departamento de Calidad. El propósito de toda inspección final de aceptación es la de verificar

que se entrega un producto con una calidad igual o superior a la establecida; es decir, que el

consumidor reciba una calidad aceptable. Al realizar una inspección del producto final, se debe

realizar un verdadero esfuerzo para asegurar que el sistema esté diseñado de tal manera que la

calidad sea responsabilidad de la empresa. Existe la desviación de esta responsabilidad hacia el

66

Departamento de Calidad, pero la calidad debe ser filtrada desde el inicio del proceso de

producción y no concentrarse justo antes de la entrega del producto final.

Considerando que se cumplen los procedimientos presentados anteriormente, se obliga a

la planificación, por parte de la Gerencia de Gestión de Calidad, y a establecer planes de

muestreo de aceptación. Principalmente, la NORMA COVENIN 3133 en su última versión

presenta recomendaciones y modelos de inspección. La norma se ha desglosado en cuatro

vertientes, las cuales son:

- COVENIN 3133-1:2001: “Procedimientos de Muestreo para inspección por atributos

Parte 1. Esquemas de Muestreo Indexados por Nivel de Calidad Aceptable (NCA) para la

inspección lote por lote”.

- COVENIN 3133-2:1994: “Procedimientos de Muestreo para inspección por atributos

Parte 2. Planes de Muestreo determinados por la Calidad Límite (CL) para la inspección de un

lote aislado”.

- COVENIN 3133-3:1994: “Procedimientos de Muestreo para inspección por atributos

Parte 3. Procedimiento de Muestreos para lotes salteados”.

- COVENIN 3133-4:2003: “Procedimientos de Muestreo para inspección por atributos

Parte 4. Procedimientos para la evaluación de niveles de calidad declarados”.

Se observa claramente la evolución de las normas en las diversas vertientes. Las partes 2 y

3 de la norma generadas en el año 1994, son planes de inspección para lotes de producción que ya

se encuentran en un estado de posible rechazo. Mientras que la parte 1, creada en el año 2001,

observa la incorporación del término “Nivel de Calidad Aceptable (NCA o AQL)” que se define

en el capítulo siguiente, resumiéndose como el límite de calidad igual al peor promedio del

proceso tolerable cuando se somete una serie continua de lotes a muestreo por aceptación. Esta

primera parte la norma presenta un plan que permite la cuantificación de los riesgos de

aceptación y la selección de los lotes con posibles riesgos. Y por último, la parte 4 de la norma

asociada hacia un enfoque o convenio productor consumidor, en el cual se establecen los planes

de muestreo definidos por un nivel de inspección.

67

En CORPORACIÓN SOLOPLASTICO, C.A. no se puede aplicar ningún procedimiento

establecido por las normas porque no se han generado patrones claros de inspección. Así como

tampoco se siguen los procedimientos de planes de muestreo por atributos y es complejo

establecer las normas de un solo bloque.

Entonces, dentro del Departamento de Calidad, se inició la formación del personal,

empezando por el manejo de las tablas militares de muestreo por inspección que contiene la

NORMA COVENIN 3133 y la NORMA IRAM 15, presentadas en el Apéndice E, y se estudió la

aplicabilidad del Nivel de Calidad Aceptable a ciertos productos, y a diversos ensayos que se

realizan dentro del laboratorio.

5.3.8. Ensayos de Laboratorio.

El objetivo de este punto es identificar y categorizar los ensayos necesarios, en base al

tipo de producto elaborado y su aplicación en el consumidor. Los procedimientos que siguen cada

ensayo están enfocados a las normas de productos plásticos que se mencionan a continuación:

COVENIN 1917:2003. “Envases Plásticos”. COVENIN 1273-82. “Envases Plásticos.

Coronas de rosca. Dimensiones”. COVENIN 1819:2000. “Tapas Plásticas”. Características

Generales”. COVENIN 790:2000. “Tapas Plásticas de roscas”. COVENIN 1564:1999. Envases

Plásticos y metálicos. Determinación de hermeticidad”. COVENIN 1958-82. “Envases Plásticos.

Determinación de la efectividad del sellado”. COVENIN 849-83. “Envases Plásticos.

Determinación de la resistencia a la compresión”. COVENIN 1282:1998. “Empaques flexibles y

envases plásticos. Determinación de la resistencia a la acción de sustancias químicas”.

En el Departamento de Calidad existen otras normas y procedimientos que se han venido

aplicando a los productos elaborados y se tomaron en cuenta para completar los ensayos del

Laboratorio de Calidad. A continuación, se presenta una breve descripción sobre la

documentación que se elaboró para registrar los diversos ensayos y luego se mencionan las

exigencias de ensayos para cada producto elaborado.

68

Formatos: Se crearon formatos para cada tipo de ensayo registrando el cliente, el

producto, la fecha del ensayo, el lote de producción, las variables del ensayo y los resultados. En

estos últimos se debe registrar algún indicativo acerca de la conformidad o no del lote, que sirva

como soporte ante un reclamo injustificado de los clientes. Los formatos de elaboración de

ensayo se encuentran indicados bajo las siglas “F-CCL-XXX”, donde el campo de las “XXX”

está destinado para un correlativo numérico desde el 001 hasta el 999. Dentro del manual de

procedimientos del Laboratorio se encuentra asignado cada ensayo a un número del correlativo.

Por ejemplo, el formato “F-CCL-001” pertenece al “Ensayo de Resistencia al Craqueo por

Tensión Ambiental (ESCR)” (Ver Apéndice J).

Instructivos: Se crearon procedimientos basados en las NORMAS mencionadas, con la

finalidad de abrir el camino a una pronta normalización de la empresa; para ello, es necesario que

se encuentre registrado cada uno de los procedimientos dentro del manual, con sus respectivos

formatos y por ende, el instructivo de llenado de cada formato. El instructivo es un documento

que tiene la finalidad de esclarecer cómo se completan cada uno de los campos que aparecen en

los formatos y pertenece al Manual de Procedimientos como soporte a cada formato generado.

Un ejemplo de ello, está en el apéndice H, donde se presenta el formato, luego el procedimiento

del ensayo y por último, el instructivo.

Informe de Reporte de Ensayos: Se generó este tipo de documentación con el fin de

suministrar a los clientes una garantía de lo que indica el Certificado de Calidad. Aparte de ello,

existe un informe más completo que contiene información sobre todo el proceso de producción

desde el Mezclado de la Materia Prima hasta las variaciones en las Condiciones de Operación, el

cuál se puede definir como un resumen del producto elaborado, y queda archivado como soporte

para futuras producciones.

En resumen, los requerimientos mínimos para la evaluación de los productos se pueden

observar en la tabla 5.1, donde se mencionan los ensayos requeridos para elaborar un Certificado

de Calidad dentro de las exigencias del mercado.

69

Tabla 5.1: Requerimientos mínimos de ensayos para productos plásticos.

Proceso Producto Ensayos Detalles

Tapas

1.- Dimensionales. 2. - Propiedades Físicas. 3.- Apariencia. 4.- Aplicaciones. 5.- Hermeticidad, sellado o fuga. 6.- ESCR

1.- Dimensiones, principalmente los diámetros funcionales, que tienen juego con algún envase o tarro. 2.- Peso, Volumen. 3.- Pruebas de Color. 4.- Pruebas de ajuste con sus respectivos envases. 5.- En sus dos variantes sin aplicación de esfuerzos y con la aplicación de esfuerzos. Moldeo por

Inyección

Tarros

1.- Dimensionales. 2. - Propiedades Físicas. 3.- Apariencia. 4.- Aplicaciones. 5.- Resistencia al Apilamiento o Compresión. 6.- Resistencia al contenido a envasar.

1.- Dimensiones, principalmente los diámetros funcionales, que tienen juego con alguna tapa. 2.- Peso, Volumen. 3.- Pruebas de Color. 4.- Pruebas de ajuste con sus respectivas tapas.

Moldeo por Soplado Envases

1.- Dimensionales. 2. - Propiedades Físicas. 3.- Apariencia. 4.- Aplicaciones. 5.- Hermeticidad, sellado o Fuga. 6.- Resistencia al Apilamiento o Compresión. 7.-Resistencia al Impacto. 8.- Resistencia al contenido a envasar.

1.- Dimensiones, principalmente los diámetros funcionales, que tienen juego con alguna tapa. Considerar las alturas de la corona. 2.- Peso, Volumen, Capacidad de rebose y nominal. 3.- Pruebas de Color. 4.- Pruebas de ajuste con sus respectivas tapas. 5.- En sus dos variantes sin aplicación de esfuerzos y con la aplicación de esfuerzos.

Impresión Envases y Tapas

1.- Adhesividad 2.- Apariencia

1.- Con cinta plástica adhesiva (teipe), con solventes inertes (Agua). 2.- Todo lo referido al texto o imagen impresa: Nitidez, color, ortografía, ubicación en el espacio.

La recopilación de Muestras Testigos involucra una Inspección en conjunto (Arranque,

Proceso y final). Este es un nuevo punto que se abarcó dentro de la Organización del

Departamento de Calidad, y la ubicación más correcta fue colocarla lo más cercano posible al

Laboratorio de Calidad. Los ciclos de recolección de muestras se encuentran establecidos en el

Manual de Procedimientos, y sus principios son mantener un registro histórico sobre el producto

y respaldar a la compañía frente algún reclamo por parte del cliente. A continuación, se describe

una breve síntesis sobre el reglamento para elaborar un muestrario histórico de los productos

elaborados en la empresa:

70

- En caso de que no se haya realizado la producción durante seis (6) meses y se inicia un

nuevo arranque de producto, se deben escoger las siguientes muestras:

Para inyección: Tres (3) coladas a lo largo de una hora de producción, y para soplado:

Tres (3) envases a lo largo de una hora de producción.

El tiempo establecido es para garantizar que las condiciones de operación están estables.

Por otro lado, se debe identificar y mantener una codificación que los relacionen con las hojas de

arranque de producción respectivas.

-En caso que el producto se encuentre en constante producción, se debe mantener un

sistema rotativo de las muestras de las tres últimas producciones, más la que se encuentra en

proceso. Dentro del producto en proceso no se incluyen las muestras que se recolectan

diariamente para la evaluación y garantía de un Certificado de Calidad al finalizar la producción.

Se mantienen en stock una cantidad de muestras similares al punto anterior, donde también se

deben identificar para asociarlas con los formatos de Condiciones de Operación.

Para Inyección: Una colada aprobada de cada producción, y para Soplado: Dos (2)

envases.

-En una zona aparte a la empleada por los demás productos, las muestras se deben

mantener dentro del muestrario como un archivo histórico, en caso de que el producto salga de

las líneas de producción. Y siguiendo el criterio de presentación anterior, se establece:

Para Inyección: Cinco (5) coladas, para Soplado: Cinco (5) envases.

En fin, el Laboratorio de Calidad es una estructura organizacional que soporta una carga

importante del Control de Calidad de los productos; por ello, la manipulación de la información

que surge de allí es de suma importancia para mantener estable los procesos de producción con

un alto nivel de calidad.

71

5.3.9. Certificados de Calidad

Un Certificado de Calidad debe demostrar al cliente que el producto que recibió ha

cumplido y aprobado, satisfactoriamente, una serie de pruebas y condiciones garantizando su

funcionalidad en el consumidor final. El Certificado de Calidad es un reporte que contiene la

información con todas las pruebas realizadas, resultados obtenidos y observaciones pertinentes,

para que el cliente, al evaluar las muestras, tenga algún patrón donde comparar. La elaboración

del Certificado de Calidad viene dictaminada con la información recopilada por los ocho puntos

anteriores (5.3.1 a 5.3.8). En el Apéndice L se encuentra un modelo del Certificado de Calidad

con el instructivo de llenado para cada campo establecido.

5.3.10. Elaboración de Procedimientos.

En base a la meta a largo plazo de la empresa se buscó formular y presentar los

procedimientos bajos las premisas establecidas por las NORMAS ISO 9000. Entonces, se creó un

formato con un recuadro que contiene la siguiente información:

Logo y nombre de la empresa: Es la insignia de una corporación, se buscó con esto

fomentar la originalidad de los documentos expresados en esas páginas, y que pertenecen o son

propiedad de la Compañía.

Departamento: Es una manera de guiar al usuario del Manual, en qué área se va a

desenvolver el procedimiento, por ejemplo, posiblemente enfocar un procedimiento desde una

visión del Departamento de Calidad es totalmente distinto que enfocar el procedimiento visto

desde el Departamento de Planta.

Código: Todo procedimiento debe tener un código para identificarlo y hacerlo singular

respecto a otros procedimientos de la misma área. La nomenclatura empleada no se ha definido,

ya que debe contener los suficientes caracteres que describan departamento, área, proceso, entre

otros.

72

Edición, revisión: Son campos que contiene el recuadro para garantizar la vigencia del

procedimiento y la evolución que éste ha tenido.

Título: Todo procedimiento identificado con un código tiene un título o nombre asociado.

Identificar los procedimientos con un título es más didáctico que aprenderse una codificación, o

traducir la misma.

Otros campos: El recuadro presenta otros campos no tan importantes, pero son

necesarios para entender el origen (Realizado por:) y comprender quién lo aprobó (Revisado y

aprobado por:). Luego también existe un campo asociado al número de páginas, el cual es un

indicativo de orden, para seguir una secuencia lógica del procedimiento, así éste se encuentre con

cierta secuencia interna.

Recuadro principal: Es el espacio destinado para colocar el Cuerpo del Procedimiento:

El Cuerpo es la parte gruesa de los procedimientos e involucra una serie de puntos que se

realimentan unos a otros para que el usuario del Manual comprenda con facilidad el Objetivo del

procedimiento. Los puntos que contiene el cuerpo del procedimiento son:

Objetivos, alcance, responsables, formatos e información técnica, procedimiento, anexos

y glosario.

5.3.11. Seguimiento del Control de Calidad del Producto (Tapa cónica estriada con

perforador grueso).

5.3.11.1. Recepción de Materia Prima.

Las tapas cónicas, como dice la metodología, se realizan con una mezcla de Polietileno de

Alta Densidad PEAD 2710, Polietileno Lineal de Baja Densidad PELBD 2111 y un Masterbatch

Remafin S20 (Blanco). A todo este material se le realizó la recepción durante el mes de Octubre

de 2007, y se quedan registros en formatos tipo “F-CC-001-A”. (Ver apéndice M)

73

Al producto no se le realizaron pruebas de material, únicamente se hizo una comparación

de los gránulos de resina con un maestro que contiene el Laboratorio de Calidad.

5.3.11.2. Mezclado y Remolido

La formulación resina virgen – masterbatch se mezcló en el tambor #2, durante un tiempo

de 12 minutos, de allí se emplearon 15 Kg para realizar las mezclas necesarias para las pruebas.

En paralelo se escogieron aproximadamente 15Kg. de colada y piezas inyectadas a partir del

material virgen preparado, y se hicieron pasar por el molino #1, donde se molieron ambos

fragmentos plásticos para realizar las formulaciones que se presentaron en el punto 4.2 de la

metodología. En un saco de resina vacío se colocaron las distintas cantidades de material en base

a las formulaciones que se encuentran en el apéndice N. En la empresa se realiza la siguiente

composición para añadir material recuperado:

- Para un saco de 25 Kg de resina virgen de PEAD 2710 se añaden 8 Kg. ó 10 Kg. de

material recuperado (mazarotes molidos). Por ello se generó el estudio de otras variables en las

pruebas de ESCR bajo los porcentajes de 22,5% y 26,7%. El mezclado de estas formulaciones se

realizó en físico, ya que el material utilizado se encontraba en el rango de 3Kg. a 5Kg, suficiente

como para generar un mínimo de 1500 tapas garantizando la pureza de la mezcla.

El otro material que se molió fue un mazarote inyectado por primera vez en la máquina

bajo la composición de un 26,7% de material recuperado. Obteniéndose el “Material Molido #2”,

se preparó la misma composición del 26,7% y se procesó en la inyectora, y el mazarote generado

fue triturado en los molinos nuevamente y se definió “Material Molido #3”. Y a partir de ello se

pueden hacer las mezclas planteadas en la tabla 4.4 de la metodología, y se rigen bajo las

condiciones implantadas en el Apéndice O.

5.3.11.3 Arranque de Máquina

El ajuste de las máquinas se realiza hasta lograr las condiciones óptimas que vienen

determinadas por la Calidad Final de las piezas a producir. Luego de establecer el Material y la

74

Máquina que se va a emplear se procede al Montaje del Molde. El molde se puso a trabajar en

una Máquina Ankerwerk Nurnberg, codificada dentro de la compañía como la número seis (#6).

Se entregó la Orden de Montaje de Molde como lo indica el esquema de la figura 5.7, al

personal del taller de matricería, el cuál se encargó de suministrar el molde con el utillaje para el

montaje.

En la máquina de inyección se encienden los calefactores, se gradua la temperatura del

barril y la boquilla, y se espera entre 45 a 60 minutos hasta alcanzar las condiciones estacionarias.

El sistema de temperaturas consiste en tres termocuplas conectadas a camisas de calefacción, y en

el tablero de control se encuentran los pirómetros para graduar el perfil de temperaturas adecuado

al procesamiento del material.

Mientras se alcanzan las temperaturas en las zonas, se continua ensamblando el molde en

la máquina de inyección. A continuación se presenta una figura con una representación

esquemática de la vista lateral del molde de la “tapa cónica estriada con perforador grueso ø5,8”

Figura 5.9: Vista lateral del molde de la tapa cónica estriada con perforador grueso ø5,8.

Como se puede observar en la figura anterior, el molde consta de ocho (8) placas de acero

que se encuentran numeradas desde el 0 al 7, partiendo la numeración desde el lado de la

inyectora. La placa que se observa con el número “0” se ensambla a la unidad fija de la máquina

75

y por el otro extremo la identificada con el número “8” es la unidad móvil de la máquina, lo que

implica que no es una placa que pertenece al molde sino a la máquina de inyección.

Se inició el arranque de la máquina con el perfil de temperaturas siguiente: 190°C para la

primera y segunda zona y 195°C para la boquilla. Se estableció un tiempo de ciclo entre de 16,5

+/- 1seg para inyectar 20 de 24 cavidades, tres de las cavidades estaban tapadas por defectos en el

acabado final (rebabas) y una de las cavidades tenía el casquillo dañado. Los tiempos que se

pueden determinar en base a los controladores en esta inyectora son: el tiempo de enfriamiento

que era de 5 segundos y el tiempo de presión sostenida que oscilaba entre 4 a 4,2 segundos. [La

temperatura del aceite de la máquina oscila entre 48°C hasta 58°C].

Luego de estabilizar la máquina con el material 100% virgen se empezó la recolección de

las muestras, las condiciones para aprobar las piezas inyectadas eran a nivel de apariencia, donde

no presentasen rebabas, roscas con mal acabado y coloración estable.

La inspección del producto en proceso y terminado se llevó a cabo en la máquina, la

cantidad de tapas requeridas no sobrepasaban las dos (2) horas de producción, entonces no hubo

que realizar ningún cambio en las condiciones de operación. Tampoco se siguieron los patrones

establecidos por los planes de muestreo, ya que se recolectaron aproximadamente 1000 tapas de

cada condición para hacer los diversos ensayos.

Los ensayos de laboratorio que se realizan a las tapas cónicas son los siguientes:

- Análisis Dimensional. Involucra el formato F-CC-003-A1 donde se determinan los

valores que aparecen en el punto 4.5 de la metodología. (Ver Apéndices P)

- Ensayo de Resistencia al Craqueo en un Ambiente Tenso-Activo (ESCR) completando

el formato F-CCL-001.

- Pruebas funcionales: Enrosque de las tapas.

- Prueba del perforador.

Y por último se realizó un Certificado de Calidad que se puede observar en el Apéndice L.

76

5.4 Estudio del ESCR en la tapa cónica estriada con perforador grueso.

5.4.1. Generalidades del ensayo.

El craqueo por tensión ambiental del polietileno representa un serio problema a nivel

industrial, debido a que falla cuando se encuentra sometido a un frente de tensión en presencia de

un medio activo. Se ha reportado un importante número de investigaciones con la finalidad de

hacer el material menos susceptible a este tipo de falla. Los estudios realizados incluyen

investigaciones acerca del efecto del índice de flujo, distribución del peso molecular, cristalinidad

y orientación de las cadenas. Usando los resultados de dichas investigaciones, los diseñadores

han sido capaces, en muchos casos, de eludir el problema del craqueo por tensión ambiental,

manipulando uno o más de los parámetros, y quizás en el caso de moldeo por inyección o

soplado, han generado una geometría diferente al diseño de la pieza final para disminuir zonas

propensas a este fenómeno.(33)

En este sentido, se estudió el efecto del ESCR modificando diversas variables, entre las

que se encuentran: variación del porcentaje de material recuperado en la formulación de las tapas

cónicas, torque de aplicación para el cierre y el número de pasadas del material recuperado por el

molino. Pero antes de profundizar en el ensayo es necesario conocer un poco sobre la aplicación

de las tapas cónicas.

5.4.1.1. Tubos colapsibles.

Son envases o contenedores de aluminio, como los mostrados en la figura 5.10, obtenidos

por medio de un proceso de extrusión o embutido metálico. Seguidamente, el tubo deberá pasar

por un proceso de mecanizado donde se elabora la rosca bajo ciertos parámetros (número de hilos

y altura del filete, entre otras). Luego, se recubre con un barniz interior, en caso de que el

contenido envasado pueda reaccionar con el aluminio, y un barniz exterior como base para la

litografía del tubo. Así, pasa por una máquina que se encarga de tapar el tubo.

77

(a) (b)

Figura 5.10: (a) Discos de aluminio. (b) Tubo Colapsible de aluminio.

Este proceso consiste en introducir el tubo dentro de un mandril que pasa por un rodillo,

que hace girar el tubo. En paralelo, hacia el extremo de la rosca del tubo, hay una mordaza donde

se coloca la tapa y por la inercia de la rotación, el envase se enrosca en ella. Particularmente, en

el ensayo realizado en el laboratorio del Departamento de Gestión de Calidad se concluyó que la

tensión generada sobre las piezas se produce cuando éstas son sometidas al cierre o ajuste de la

tapa con el tubo colapsible. El esfuerzo está determinado por el torque. Si se detalla el proceso,

todo el efecto se concentrará al ajustar el primer hilo del envase con el último hilo de la tapa. En

este momento, empieza a existir un contacto entre el panel o “liner” de la tapa y la corona del

envase, lo cual genera cierta oposición al cierre cuando se inicia el torque de aplicación. A

continuación, se presenta una imagen (figura 5.11) que describe el ensamblaje de la tapa cónica

en el tubo colapsible.

(a) (b)

Figura 5.11: (a) Ensamblaje de la tapa del tubo. (b) Ensamblaje de la tapa en el tubo sometido a un torque.

El diseño, tamaño y forma de la pieza determinarán también la concentración y

distribución de tensiones durante una solicitación mecánica en servicio. Respecto a la existencia

de puntos en los que se concentren tensiones (por ejemplo, entalladuras, ángulos, cambios

bruscos de sección, orificios, etc), (2) particularmente la fractura de la pieza plástica se presentó en

dos zonas específicas, alegándose en principio una concentración de esfuerzos residuales con

ciertos problemas del diseño de la pieza, sobre todo a nivel de choque de flujos con esquinas

78

intrincadas. Como se puede observar en la figura 5.12.a, existe una fractura que se produce en el

liner donde se asume que en el centro de la grieta empieza la falla y éste se encuentra pegado al

perforador. La otra zona de fractura, figura 5.12.b, en la pared de la falda de la tapa, se atribuye a

que el inicio de la falla se presenta en la zona que se encuentra en la terminación de la rosca con

el liner y, al comparar lo descrito anteriormente, se observa un vértice agudo entre el último hilo

y la parte interna del panel (Ver figura 5.12.c). Como se observa en la figura 5.12.b, la tapa,

cuando es sometida al torque, tiende a ampliar su ángulo origina.. Cabe destacar que

originalmente el ángulo que existe entre el liner y el perforador es de 90º, y el ángulo para entre

el hilo de la rosca y el liner es aproximadamente 39,9º. (Ver apéndice Q)

(a) (b) (c)

Figura 5.12: (a)Fractura de la tapa por la pared de la falda. (b)Fractura de la tapa por el liner o panel. (c)Perfil de la tapa con las indicando las zonas de fractura

A medida que el ángulo es más cerrado, se promueve una propagación más violenta en la

grieta como lo muestra la Tabla 5.2, la zona más crítica es la pared de la falda de la tapa, donde

se produce cerca del 90% de las fracturas registradas.

Tabla 5.2: Número de fracturas presentadas por zonas de los ensayos de ESCR.

Zonas de Fractura Liner Falda

Numero de tapas fracturadas 13 124

Porcentaje de Tapas fracturadas 10 90

79

5.4.1.2 Defectos en el tubo colapsible.

A lo largo de la ejecución de los ensayos se presentaron diversos patrones constantes en

las fracturas. Uno, de mayor importancia, fue la existencia de unos tubos colapsibles con el filete

de la rosca mal mecanizado, resultando un doble filete. Este defecto en los tubos produce una

mayor tensión en las tapas, que ocasiona un número elevado de fracturas que no garantizan el

resultado de los ensayos; descartando así, un problema en las piezas plásticas. En los ensayos

realizados, se fracturaron cerca de 3,2 % cuando se empleaban los tubos con doble filete,

mientras que al desecharlos, se obtuvo un porcentaje de fractura del 0,6%. En la figura 5.13 se

pueden observar detalladamente, las diferencias entre ambos tipos de mecanizados en los tubos

colapsibles. Lo clave en este defecto, es la tapa que no enrosca y es forzada a entrar en el tubo

creando una mayor tensión radial a nivel de la falda de la tapa. Por otro lado, si la tapa logra

enroscarse en el tubo, se crea una mayor tensión en el paso de la rosca, ya que la tolerancia entre

la rosca macho y la rosca hembra es mínima o problamente negativa; es decir, si la

especificación técnica de la rosca es de 1,25 mm., el paso en el tubo colapsible puede ser

superior.

(a) (b)

Figura 5.13: (a) Tubo colapsible con rosca normal. (b) Tubo colapsible con rosca “doble filete”.

5.4.1.3. Trabajos en el molde.

En conjunto con el Departamento de Proyecto, se realizó una investigación sobre la

variación de las dimensiones de la tapa y la presencia de defectos. A continuación se presentan

80

dos tablas (5.3 y 5.4); una con las dimensiones y desviaciones de las tapas antes de sufrir las

modificaciones, en milímetros, y seguido de ello una tabla con los valores de dimensiones y

desviaciones después de haber realizado el trabajo de matricería, las tablas vienen acompañadas

de una figura indicando cuales son las dimensiones calculadas.

Tabla 5.3: Dimensiones de la tapa del molde antes de la reparación.

Variable 1.HT 2.DR 3.DSR 4.eP 5. P 6. DP 7. HP

<PROMEDIO> 16,70 10,05 11,42 0,96 8,23 5,77 6,46 DESVIACIÓN

STD. 0,100 0,060 0,130 0,150 0,110 0,044 0,130

MAXIMO 16,86 10,17 11,56 1,14 8,42 5,87 6,66 MINIMO 16,50 9,91 10,92 0,72 8,05 5,70 6,13

Tabla 5.4: Dimensiones de la tapa del molde después de la reparación.

Variable 1.HT 2.DR 3.DSR 4.eP 5. P 6. DP 7. HP

<PROMEDIO> 16,50 10,32 11,70 1,10 8,05 5,83 6,19 DESVIACIÓN

STD. 0,037 0,052 0,053 0,049 0,055 0,086 0,135

MAXIMO 16,56 10,41 11,77 1,20 8,16 5,94 6,52 MINIMO 16,42 10,21 11,58 1,00 7,97 5,62 5,86

1. HT: Altura Total

2. DR: Diámetro rosca

3.DSR: Diámetro Sin Rosca

4. eP: Espesor Panel (Liner)

5. P: Profundidad rosca

6. DP: Diámetro perforador

7. HP: Altura perforador

Figura 5.14: Dimensiones de la tapa cónica estriada con perforador grueso.

Con ello, lo que se buscó fue ampliar las dimensiones críticas donde se generan las

tensiones del ensayo, y se logró la estandarización del grupo macho-casquillo del molde de

inyección con las líneas de mecanizado de los tubos colapsibles. La más importante de ellas se

puede observar en la variación del espesor del liner que iba desde 0,71 mm. hasta 1,15 mm.

81

Posterior al trabajo, se ubicó entre 1,1 +/- 0,1 mm. Así se logró una mayor rigidez en el liner de

las tapas.

Otra modificación que se puede observar en el molde de inyección, son las medidas de los

diámetros de la rosca y del interno de la tapa, donde se ampliaron aproximadamente, cerca de 3

décimas de mm. Paralelamente, se buscaba resolver el problema de la excentricidad de la tapa, en

la cual el problema de no alineación de las cavidades del molde, generaba un defecto al girar la

tapa sobre un eje, como se muestra en la figura siguiente:

Figura 5.15: (a) Rosca Centrada. (b) Efecto de la rotación de la rosca descentrada cada 90° superpuesto. (c)

Rotación de la rosca descentrada cada 90° por separado

Otra dimensión que se trabajó fue el ajuste de la profundidad de la rosca. Aquí se logró

disminuir la tolerancia de 0,2 mm. a 0,1 mm, principalmente, gracias a la rectificación de las

placas portacavidades y el ajuste de las alturas de los machos. La rectificación conlleva a la

mejora del cierre generado por las máquinas, reduciendo una parte importante de los defectos

críticos en las tapas.

Otros accesorios del molde que se modificaron fueron las columnas guías que contribuyen

con el centrado de las placas del molde, reduciendo los defectos ya mencionados.

No todos los defectos que presentaron las tapas cónicas fueron producto de problemas en

el molde, también se encontraron defectos en el ajuste de las condiciones de operación y en la

manipulación del material. Según la norma venezolana, COVENIN 1819, el defecto es el no

cumplimiento con uno de los requisitos especificados para una unidad. Según esta norma los

defectos se clasifican en crítico, mayor y menor.

El defecto menor es aquel que no reduce materialmente la utilidad de la unidad para el fin

a que está destinada. El mayor es aquel que sin ser crítico, es capaz de producir una falla o

reducir materialmente la unidad para el fin ha sido destinada. Finalmente, el crítico, es el que

82

produce condiciones peligrosas e inseguras, o que impide el funcionamiento para la cual fue

elaborada, o en ocasiones interrumpe los procesos regulares de tapado.

Antes de clasificar los defectos, se establecieron unos procedimientos o planes de

muestreo basados en la norma IRAM 15, donde se menciona el nivel de calidad aceptable (AQL

o NCA). El AQL es el máximo porcentaje defectuoso o el número mayor de defectos que debe

poseer el producto. Desde otro punto de vista, sería el peor nivel de calidad que podría ser

considerado como límite. El AQL debe establecerse en la norma del producto mediante un

contrato con el cliente y debe permanecer inalterable. Al elegir un AQL, se condiciona la

aprobación de los lotes a partir de ese índice. Un AQL se puede determinar en base al tipo de

defecto. Por ejemplo, la presencia de un defecto crítico puede provocar el rechazo de un lote, ya

que se establecen niveles de calidad 0 para este tipo de defectos.

Para las tapas cónicas estriadas, se producen aproximadamente entre 8 a 15 bolsas diarias

de tapas, por lo que, según un nivel de inspección general II de la Tabla 1 de la norma COVENIN

3133-1, se debe escoger un tamaño de muestra de tres bolsas para el análisis. Si cada bolsa

contiene aproximadamente 10.000 tapas, se obtiene un tamaño del lote de 30.000 unidades que,

para el mismo nivel de inspección, implica que se deben analizar 315 unidades para obtener el

resultado y la aceptación o rechazo del lote. En base a ello, el mayor nivel de calidad aceptado

es de 0,04, es decir, que de cada 100 tapas, al obtener 4 con defectos críticos el lote se rechaza,

según la Tabla 2-A de la norma COVENIN 3133-1 “planes de muestreo simple para inspección

normal (Tabla Maestra)”.

Durante la estadía de la pasantía, se diseñó un formato con la finalidad de determinar los

AQL para los distintos defectos. (Ver apéndice R).

En el proceso de moldeo por inyección se presentan diferentes defectos, en particular para

la tapa cónica, se generan problemas en las líneas de ensamblaje de los tubos colapsibles. Están

asociados con la funcionalidad y entran dentro de la categoría de defectos críticos, éstos son:

1.- Rebabas internas en el casquillo o externas en la corona.

2.- Roscas con los filetes reventados.

83

3.- Roscas con deformación en los hilos.

4.- Tapas incompletas.

5.- Rechupes

Entre otros defectos que no entran dentro de la categoría de “críticos”, pero afectan la

calidad final del producto tenemos los siguientes:

6.- Problemas de matiz y coloración.

6.1- Contaminación externa. (Otros pigmentos o materiales)

6.2- Amarillamiento y degradación, presencia de puntos negros.

7.- Contaminación por suciedad en las cavidades del molde.

Cada uno de ellos tiene una o diversas causas de aparición, en el Apéndice R se presentan

una breve descripción.

5.4.2. Efecto del incremento de material recuperado para el ensayo de ESCR.

Se realizaron varios ensayos de ESCR para las formulaciones que se presentan en la tabla

5.5, donde el material recuperado se procesó una sola vez por el molino, por ello, se denominó

“Material Molido 1”.

Tabla 5.5: Condiciones para el ensayo ESCR a distintas composiciones con material molido.

Formulación Material Virgen [%] Material Molido [%]

A 100 0

B 80 20

C 70 30

D 60 40

E 50 50

El ensayo se realizó según el procedimiento establecido en la metodología y los resultados

obtenidos se reflejan en la figura 5.16. Como se puede observar existe un máximo de fracturas al

84

30% (Formulación C) de Material Recuperado, resultado que rompe con las dos tendencias

esperadas.

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30 40 50 60

Porcentaje de Material Recuperado

% d

e fra

ctur

as

Figura 5.16: Comportamiento de ESCR de las formulaciones de la Tabla 5.5.

La primera propuesta fue: Que la mezcla de material con un mayor contenido de resina

virgen, debería presentar un porcentaje menor de fracturas. Esta propuesta se descartó debido a la

tendencia de la curva de disminuir las fracturas a medida que se incrementa el porcentaje de

Material Recuperado entre las formulaciones “A, B y D” (100/0, 80/20 y 60/40 respectivamente).

Entonces, se originó una nueva hipótesis, partiendo de los siguientes razonamientos.

- El tipo de fractura más frecuente era a la altura del liner de la tapa, zona donde se

encuentra el punto de inyección. Dicho esto, debe existir una estrecha relación con la orientación

de las cadenas en el flujo.

- La disminución de las fracturas en las formulaciones mencionadas está relacionada con

una variación posiblemente en el peso molecular y/o en la distribución de pesos moleculares del

polímero, lo cuál se refleja en un incremento del índice de flujo. A la vez, si el material fluye con

mayor facilidad, se reduce la presencia de esfuerzos residuales, posibles promotores de la

fracturas.

El peso molecular y/o la distribución de pesos moleculares se modifica porque en el

proceso de moler el material, el polímero es sometido a esfuerzos cortantes donde sufren

escisiones de los enlaces covalentes de cadena principal. Particularmente, en el caso del

Polietileno de Alta Densidad y del Polietileno Lineal de Baja Densidad, estos sufren cortes

85

abruptos en su longitud de cadena ya que las ramificaciones observadas en ambos materiales se

pueden considerar nulas si se comparan con la longitud de la cadena principal. Ambos polímeros

presentan ramificaciones de uno a seis átomos de carbonos.

El porcentaje de fracturas al 30% termina con la viabilidad de ambas hipótesis. Entonces

se propuso la repetición del ensayo con un torque superior (28 cN*m) con la finalidad de estudiar

el efecto del porcentaje de Material Recuperado, obligando la fractura de las tapas. La gráfica

5.17 que se presenta a continuación, contiene los dos ensayos realizados, donde se observa que

existe una mejora en la tendencia, destacándose la formulación “D” como un punto óptimo del

ensayo donde las fracturas son cero. Aún en la formulación “C” (70/30) continúa cierto

comportamiento a mantener las mismas propiedades que la formulación anterior (80/20). Esto

generó crear una nueva gráfica debido a que no existe explicación alguna para el comportamiento

de la formulación “C”, tanto en éste como en los siguientes ensayos (Índice de flujo), que

produjeron resultados disímiles con las tendencias esperadas. Esta formulación “C”, 70/30, fue

sustituida por una de las mezclas que se hace dentro de la compañía que contiene el 26,7% de

Material Recuperado.

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

0 10 20 30 40 50 60

Porcentaje de Material Recuperado

% d

e fra

ctur

as

Torque 25

Torque 28

Figura 5.17:Comportamiento de ESCR de las formulaciones de la Tabla 5.5, repitiendo el ensayo con un

torque de 28 cN*m.

La incorporación de la nueva formulación obligó a rehacer cada ensayo, para luego trazar

las gráficas con esos nuevos resultados. En el caso del porcentaje de fractura, la gráfica describe

lo presentado en la siguiente figura 5.18.

86

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

0 10 20 30 40 50 60

Porcentaje de Material Recuperado%

de

fract

uras

Torque 28

Figura 5.18: Comportamiento de ESCR de las formulaciones de la Tabla 5.5, realizando la tercera corrida de

ensayos.

Ahora si se cumple que ocurre una disminución en el porcentaje de fracturas a medida que

se incrementa la cantidad de Material Recuperado, por lo menos, desde la formulación “A” hasta

la formulación “D”. por lo que se supone que hubo posibles errores en la formulación 70/30 antes

analizada producto de la pesada y/o posibles variaciones en las condiciones de inyección. Aparte,

en base a los postulados expresados anteriormente, se realizó un estudio del índice de flujo de

cada una de las formulaciones siguiendo el procedimiento establecido según la NORMA ASTM

D1238. Nuevamente, las tapas en este caso sufrieron el proceso de pasar por un molino, lo cual se

repitió bajo condiciones similares para todas las formulaciones; una pasada durante un período de

cinco (5) minutos. Todo ello fue para facilitar el ingreso del material al plastómetro. Los

resultados obtenidos durante este ensayo se pueden observar en la figura 5.19 presentada a

continuación.

15,90

16,00

16,10

16,20

16,30

16,40

16,50

16,60

16,70

16,80

0 10 20 30 40 50 6

Porcentaje de material recuperado

Indi

ce d

e flu

idez

0

Figura 5.19: Comportamiento del Índice de flujo (MFI) de las formulaciones de la Tabla 5.5.

87

Se confirma que el valor del índice de flujo va incrementando con el porcentaje de

Material Recuperado, tal como aparece en la publicación de Andrés F. Rigail-Cedeño, “es una

regla general que las cadenas de los polietilenos lineales sometidos a ciclos de procesamiento se

cortan aumentando su fluidez”(32)., y si son sometidos a un corte físico como sucede en el molino,

se nota considerablemente. En muchos plásticos, el factor que gobierna el craqueo por tensión

ambiental es el peso molecular (40). Si bien es cierto que el índice de flujo es inversamente

proporcional al peso molecular en los polímeros, cuando aumenta el peso molecular también

aumenta la viscosidad del polímero, lo que significa que se requieren de mayores esfuerzos para

lograr una velocidad de deformación bajo las mínimas condiciones de temperatura, entonces la

orientación producida será mayor, y por ende la velocidad de relajación de la moléculas tiende a

disminuir con el incremento del peso molecular.(2)

Entonces, las fallas debidas al craqueo por tensión ambiental, pueden ser atribuidas a los

esfuerzos residuales adquiridos en las operaciones de moldeo. Estos esfuerzos inactivos pueden

liberarse por sí mismos bajo la influencia de un ambiente adverso y esfuerzos poliaxiales. (40) La

susceptibilidad para la fisuración por formación de tensiones en medios activos depende

principalmente de las tensiones aplicadas al moldeado, bien sean externas o internas. No se puede

evitar la existencia de tensiones internas en las piezas moldeadas por inyección, pero si existen en

exceso, pueden dar lugar a una disminución considerable de las propiedades mecánicas, térmicas

y químicas. (2)

Para la formulación “E” (50/50) donde existe un incremento en el porcentaje de fractura,

se propone la existencia suficiente del material remolido, con un leve entrecruzamiento,

disminuyendo el índice de flujo. Como menciona Ogorkiewicz (2), “Algunos materiales pasan por

un período de escisión de cadena, seguido o acompañado de un entrecruzamiento simultáneo,

hasta que por exposición continuada llega a predominar el entrecruzamiento y se eleva la

viscosidad del fundido. Esta es una propiedad característica de polímeros como el polietileno de

alta densidad…”. Pero también, al existir un porcentaje tan elevado de dos materiales, la

naturaleza es que tienda a agruparse con el mismo, generando una hipótesis de formación de

fases, lo que produce un comportamiento inestable en las propiedades evaluadas. La formación

de fases se soporta con la historia del proceso que sufre el material, principalmente modificando

las propiedades en estado fundido donde existe variación considerable en el índice de flujo y por

88

ello, se producen tapas con zonas donde hay concentración del material recuperado o

concentración de resina virgen.

Otro factor que influye en la generación de tensiones residuales es la contracción de la

pieza. Por ello, a continuación se presenta una figura 5.20 donde se observa la variación del

diámetro de la rosca de la cavidad #5 en las diversas formulaciones, ya que esta fue la cavidad

que presentó un mayor número de piezas fracturadas durante los ensayos. Se partió de que el

diámetro inicial es 10,50 mm.

10,30

10,32

10,34

10,36

10,38

10,40

10,42

10,44

0 10 20 30 40 50 60

Porcentaje de Material Recuperado

Diá

met

ro d

e la

rosc

a (m

m)

Figura 5.20: Variación del Diámetro de la rosca para las formulaciones de la Tabla 5.5.

De la gráfica anterior, se puede derivar que las dimensiones mantienen la tendencia

presentada en las figuras anteriores; de lo que se concluye; que no sólo hubo una inconsistencia

en la preparación de la mezcla de la formulación 70/30, sino que también pudieron existir

cambios en las condiciones de operación del proceso. Es decir, un cambio en las temperaturas del

molde, o quizás en la temperatura del fundido que no se registró. Esto pudo generar el

comportamiento anómalo de dicha formulación. Dentro de la compañía existe un serio problema

a nivel del sistema de refrigeración ya que se mantiene el mismo sistema de tuberías tanto para la

refrigeración de las máquinas como para la refrigeración de los moldes. No existen controladores

de caudal, siendo común que al tener funcionando diversas configuraciones de molde-máquina,

se registran variaciones de presión dentro de las mangueras.

Otro planteamiento que se derivó de los resultados fue que los polímeros semicristalinos y

en particular, los polietilenos, tienen la capacidad de cristalizar en base a los tratamientos

térmicos que hayan sufrido. Por ello, se supuso que el material al ser reprocesado en la máquina

89

sufriera ciertas variaciones en la configuración de las lamelas de los cristales, lo cual podría

favorecer la disminución del porcentaje de fractura. Al observar la figura 5.18, esta suposición se

ve respaldada, ya que la formulación 100/0 es la que posee un mayor porcentaje de fracturas.

Arnold Lustiger, dice que “la Resistencia al agrietamiento en medios tensoactivos (ESCR),

ocurre en los espacios interlamelares o zonas amorfas del polímero, donde el empate entre las

lamelas son enredos moleculares que sufren cierta relajación”(33) como se puede ver en la figura

siguiente.

Figura 5.21: Representación esquematica de: (a) Dos lamelas unidas por los enredos moleculares. (b)

Sometimiento a tracción de las lamelas en un medio activo. (c) Inicio de la separación física de las lamelas.(33)

Como consecuencia de esto, surgió la incorporación de un porcentaje de Polietileno

Lineal de Baja, que se realiza en la compañía desde un principio. Básicamente, la función que

cumple esta resina es inducir al Polietileno de Alta Densidad para que genere cristales con

dimensiones interlamelares menores. Ya que, producto de la química del PELBD, se forman

lamelas más extensas y menos anchas.

Para evitar hacer ensayos costosos como el de calorimetría diferencial de barrido, se

decidió realizar un estudio de la densidad de las tapas a través del principio de Arquímedes, los

resultados alcanzados se presentan en la figura 5.22.

90

0,970

0,975

0,980

0,985

0,990

0,995

1,000

1,005

1,010

0 10 20 30 40 50 6

Porcentaje de material recuperado

Den

sida

d de

la p

ieza

(g/c

m3 )

0

Cavidad # 5

Figura 5.22: Comportamiento de la densidad de las formulaciones de la Tabla 5.5, cavidad No. 5.

La densidad se estudió también para la cavidad #5 por el motivo ya explicado. La

tendencia del incremento de la densidad del material es clara, lo que implica que sí existe cierto

efecto de la cristalización sobre el resultado en los ensayos de ESCR. En la siguiente figura se

creó un promedio de la densidad entre todas las cavidades, excepto para la formulación “C” de la

tabla 5.5, la cual ha presentado cierta contrariedad en todas las gráficas anteriores.

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0 10 20 30 40 50 6

Porcentaje de material recuperado

Incr

emen

to p

orce

ntua

l de

la

Den

sidad

de

la p

ieza

0

Figura 5.23: Comportamiento de la densidad de las formulaciones de la Tabla 5.5, para la cavidad No.5.

Al igual que en la gráfica de densidad de la cavidad No. 5 el comportamiento es creciente

a medida que incrementa el porcentaje de Material Recuperado, donde se puede inferir que hay

91

un efecto incremento del grado de cristalinidad de las formulaciones y puede reflejarse en los

resultados expuestos en gráficas anteriores.

5.4.2.1. Estudio de las cavidades.

El molde empleado presenta veinticuatro (24) cavidades distribuidas como se presenta en

la figura 5.24. Las cavidades en color rojo se encontraban tapadas, por diversos defectos de las

piezas.

Figura 5.24: Imagen de una colada de Inyección. Representación de la numeración de las cavidades.

Se definieron los siguientes cuadrantes en el molde: a) Cavidad 1 a la 6; b) Cavidad 7 a la

12; c) Cavidad 13 a la 18 y d) Cavidad 19 a la 24. Como se puede observar claramente, existe un

desequilibrio entre cada cuadrante del molde, tanto en las zonas superior vs. la inferior

(Cuadrante a + b vs. Cuadrante c+d), como analizando el lado izquierdo vs. el derecho del molde

(Cuadrante a + c vs. Cuadrante b +d). Los resultados arrojados en ese análisis se presentan en la

tabla 5.6, donde se tabularon todas las cavidades que partieron y se realizó dicha distribución,

para observar si existe alguna influencia de las cavidades cerradas sobre los ensayos de ESCR.

92

Tabla 5.6: Distribución de las tapas agrietadas en los cuadrantes. Cuadrante Superior

Cuadrante Inferior Cuadrante

Izquierdo Cuadrante

Derecho Cuadrante a b c d

Cuadrante a c b d

Numero de tapas

fracturadas 21 10 18 22

Numero de tapas

fracturadas 21 18 10 22

Promedio ponderado 4,2 3,33 3 3,67 Promedio

ponderado 4,2 3 3,33 3,67

Total 31 40 Total 39 32

Promedio ponderado 3,875 3,333 Promedio

ponderado 3,545 4

Los resultados reportados en ningún caso describen algún comportamiento notable de los

cuadrantes en ambas agrupaciones. Debido a esto se sugirió analizar los resultados de cada

cavidad, es decir, el porcentaje de agrietamientos por cavidad durante todos los ensayos para

observar si había una influencia de la cavidad en los resultados obtenidos. La gráfica que se

presenta en la figura 5.25, contiene dichos resultados, y de ellos se conoce que la tapa cónica que

más veces se agrietó fue la de la cavidad No. 5 (color verde), las cavidades No. 1, 7, 8, 11 se

encuentran resaltadas en color amarillo porque estaban selladas.

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24Número de Cavidad

Num

ero

de v

eces

que

frac

turó

Figura 5.25: Representación gráfica del agrietamiento por número de cavidad.

Se profundizó el estudio en la tapa cónica No. 5, de allí se realizó nuevamente el ensayo

de ESCR con veinte (20) tapas de la misma cavidad, resultando el mismo comportamiento

obtenido en las gráficas 5.16 y 5.17.

93

0

2

4

6

8

10

12

14

16

50/ 50 60/ 40 70/ 30 80/ 20 100/ 0

Formulaciones

Porc

enta

je d

e ta

pas f

ract

urad

as

Figura 5.26: Porcentaje de tapas fracturadas para el ensayo de ESCR evaluado en la cavidad No. 5.

El desglosar el molde en cuadrantes tuvo como objetivo analizar si existe mayor

compactación de material en las áreas donde las cavidades se encontraban tapadas. Las variables

del proceso que influyen en esta propiedad son la presión de inyección y el tiempo de

compactación, ya que como la resina polimérica al pasar por un punto de inyección sufre cierta

orientación, estas cadenas alineadas se mantienen en base a la presión de sostenimiento y su

tiempo de aplicación. A continuación se presenta una tabla donde se relacionan estas variables

con el ESCR.

Tabla 5.7: Efecto de la presión y tiempo de compactación sobre el ESCR.(2)

Presión Sostenida (psi)

Tiempo de Presión Sostenida. (seg)

Peso (oz) ESCR

640 1 55 Excelente

640 5 56 Buena

640 10 57 Regular

640 15 58 Mala

355 5 55 Buena

710 5 56 Regular

1.135 5 57 Muy mala

Tanto el incremento del tiempo como el incremento de la presión sostenida tienen un

efecto directo en las fisuras de las tapas. Según lo planteado, las cavidades que deben fracturar en

un mayor porcentaje son la 9, 10 y 12. Las dos primeras se encuentran en tercer lugar en número

94

de fracturas (cuatro tapas c/u), lo cual no es un valor significativo para el ensayo ya que se

encuentra muy cercano a la media entre las fracturas totales por tapas, que es 3 tapas por cavidad.

Esto condujo a realizar una corrida experimental del llenado de las cavidades de forma empírica

donde se inyectaron seis (6) coladas incompletas para observar cuales cavidades empezaban a

llenarse, el resultado que se obtuvo fue que las primeras que se llenaron fueron las cavidades No.

4 y No.9, luego se llenaron las cavidades No.3, No.10 No.17 y No.19, a esta altura de la

inyección la balanza se inclina hacia el cuadrante superior y concuerda que dentro de las

cavidades que se llenan primero están la No. 9 y la No. 10. Por otro lado, la No. 19 es de las

segundas que más fisuran, acompañado de la 24. Como se observa en la tabla 5.7 la

compactación se encuentra directamente relacionada con la masa de la pieza inyectada, entonces

a continuación se presenta una gráfica de la variación de la masa respecto al porcentaje de

material recuperado, para las cavidades siguientes: No.5, No. 9, No. 19 y No. 24.

0,91

0,92

0,93

0,94

0,95

0,96

0,97

0,98

0,99

0 10 20 30 40 50

Porcentaje de material recuperado

Mas

a de

la p

ieza

(g)

60

Cavidad # 5

Cavidad # 9

Cavidad # 24

Cavidad #19

Figura 5.27: Variación de la masa en función del porcentaje de Material Recuperado para las cavidades

criticas.

Efectivamente, la cavidad No. 5 pesa más que las otras cavidades, de lo que se puede

deducir que mantiene una mayor orientación de las cadenas, lo que ocasiona un incremento en las

tensiones residuales, reflejándose en la fractura frente al ensayo de ESCR.

95

5.4.2.2. Estudio del ángulo de fractura.

Considerando que la falla se origina en el medio de la grieta, se determinó por el estudio

de 20 tapas agrietadas por la pared de la falda, que la distribución del ángulo de la fractura

respecto al punto de inyección es la siguiente.

Figura 5.28: Zonas donde se inició la fractura de las tapas.

Cerca del 70% de las fisuras en la tapa se encuentran aproximadamente a 90° del punto de

inyección. El punto de inyección o entrada a la cavidad es el último recorrido que tiene el

material justo antes de ingresar a la cavidad. El punto de inyección tiene cierta conicidad al final

de los canales, para generar una mayor presión y elevación de temperatura para que el material

fluya dentro de la cavidad con más facilidad. En la imagen siguiente se muestra la ubicación del

punto de inyección en la tapa cónica y el perfil final de los canales del molde justo antes de

ingresar a la cavidad. (Ver figura 5.29).

(a) (b)

Figura 5.29: Detalle de la entrada a la cavidad. (b) Punto de Inyección de la tapa cónica.

96

El tipo de entrada a la cavidad utilizado en el molde es el de “colada submarina”, el cual

es empleado en moldes multicavidades de operación automática, y tiene la particularidad de

presentar entradas angulares. Las entradas angulares se pueden observar en la figura 5.30, donde

el diseño de la inclinación de la entrada tiene una dependencia directa con tipo de material a

inyectar, tipo de expulsión de la colada y la fuerza que genera la apertura de las cavidades. (41)

(a) (b)

Figura 5.30: Planos: (a) Entrada submarina. (b) Detalle de la entrada submarina.

Las entradas con diámetros muy pequeños tienden a generar simultáneamente una mayor

contracción y orientación del material, lo que incrementa considerablemente el tiempo necesario

para que las moléculas se relajen. Considerando que en el moldeo por inyección existe una

solidificación prematura, se producen tensiones residuales que son liberadas por medio de la

fractura de la pieza en esas zonas aledañas al punto de inyección. (2)

Por la concentración de fracturas en piezas localizadas como las cavidades No.5, No.19 y

No.24, se realizó un estudio del diámetro aproximado de la entrada para cada cavidad. A

continuación se presenta una tabla con los valores del diámetro para cada punto de inyección.

Tabla 5.8: Aproximación del diámetro del Punto de Inyección para cada cavidad.

Cavidad 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Diámetro (mm) - 0,80 0,80 0,80 0,70 0,75 - - 0,75 0,80 - 1,0 1,10 1,00 1,00 0,85 1,10 0,95 1,10 1,10 1,10 1,10 1,10 1,10

Efectivamente, el diámetro más crítico es el de la cavidad No.5, que aunado a todos los

efectos descritos en los puntos anteriores, se puede inferir que es la cavidad donde se presentan

en mayor proporción las tensiones residuales.

97

5.4.3 Estudio del número de pasadas por el molino del material recuperado frente a los

ensayos de ESCR.

El estudio reseñado a continuación se realizó con las formulaciones I, J y K de la tabla

5.9. A las muestras se les realizó el ensayo de ESCR, los resultados se reportan en la figura 5.31,

y posteriormente se determinó el índice de flujo expresado en la figura 5.32, para responder al

comportamiento de las fracturas de las tapas.

0

2

4

6

8

10

12

1

Número de pasadas por el Molino

% d

e ta

pas f

ract

urad

as

Molido 1

Molido 2

Molido 3

Figura 5.31: Efecto del número de pasadas por el molino frente al Ensayo de ESCR

Como lo muestra la gráfica, a medida que se incrementa el número de pasadas por el

molino, incrementa el porcentaje de tapas fisuradas en el ensayo. Como se ha definido en

ocasiones anteriores, al incrementar el índice de flujo la proporción de fracturas es menor, por

ello el decaimiento que presenta la figura 5.32 concuerda con los resultados esperados.

¿Por qué surge esta caída del índice de flujo? La explicación más adecuada sobre el

asunto es el procesamiento por el molino de los distintos materiales. El Molido 1 es 100% resina

virgen procesada una vez por la máquina y luego triturada por el molino, el Molido 2 es la colada

destinada a moler de la preparación de un 73,3% de resina virgen con un 26,7% de Molido 1 que

se procesa por la inyectora, y el Molido 3 es la colada destinada a moler de la preparación de un

73,3% de resina virgen con un 26,7% de Molido 2 que se procesa por la inyectora. Entonces

98

surge la interrogante: ¿El material empieza un entrecruzamiento como lo plantea el Ogorkiewicz?

expresando que el Polietileno de Alta es muy vulnerable a este fenómeno.

14,4

14,6

14,8

15,0

15,2

15,4

15,6

15,8

16,0

16,2

16,4

1 2 3

Numero de pasadas por el Molino

MFI

(dg/

min

)

Figura 5.32: Valor del índice de flujo para las formulaciones I, J y K.

El material no es sometido a condiciones tan drásticas para considerar que sufre un

entrecruzamiento, por otro lado, tampoco degrada ya que uno de los fenómenos que se observaría

es el amarillamiento de las piezas o el incremento excesivo del índice de flujo. La variación se

puede considerar constante ya que la variación entre el máximo y mínimo es 1dg/min. Y esto se

produce porque el método implementado para obtener los distintos tipos de molido no fue el más

adecuado. El procedimiento ideal hubiese sido que se hiciera pasar por el molino una segunda

vez al 100% el material molido 1, y así se obtendría un material con dos pasadas o Molido 2 y

luego repetir el procedimiento para obtener el Molino 3. A continuación se presenta la tabla 5.9

que detalla cómo se realizaron las formulaciones luego de un estudio minucioso acerca del

procedimiento de preparación de los tipos de resinas.

Tabla 5.9: Composición de las formulaciones I, J y K. Formulación Resina Virgen Molido 1 Molido 2 Molido 3

I 73,3 26,7 - -

J 73,3 19.6 7.13 -

K 73.3 19.6 5.2 1.9

99

5.4.4 Estudio del torque de aplicación frente a los ensayos de ESCR y propuestas de

ensayos enfocados a la realidad.

Este ensayo se realizó para analizar la viabilidad de crear un coeficiente de seguridad para

el ensayo. Como se mencionó anteriormente, en los ensayos se emplea un torque de 25cN*m

debido a que es el torque máximo de aplicación que genera la ensambladora de los envases con

las tapas. Un coeficiente de seguridad busca sobredimensionar el ensayo, es decir, para el ESCR

en particular, garantizar que las tapas no fracturan sobre el torque máximo. La gráfica que resultó

de esa propuesta fue la siguiente.

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

22 24 26 28 30 32 34

Torque (cN*m)

% d

e Fr

actu

ra

Figura 5.33: El efecto en la fractura de las tapas en función del torque de aplicación.

Los resultados obtenidos no son los más confiables, ya que se esta maximizando desde

1,12 a 1,28 veces el torque máximo aplicado, que si se le añade la temperatura y el medio tenso-

activo se están colocando las tapas frente a condiciones críticas. Producto de esto se formularon

ensayos simulando condiciones que pueden tener las tapas durante su uso, ya sea dentro de un

galpón o en manos del consumidor final. A continuación se presenta la tabla con los

planteamientos de los ensayos.

Tabla 5.10: Ensayos que simulan la realidad del producto Ensayo Condiciones Objetivo

# 1

Torque: 25cN*m

Temperatura: 40ºC

Tiempo de exposición: 48h

Medio activo: Aire

-Simular la estadía de las

tapas en un galpón

aproximadamente hacia el

medio día.

100

Tabla 5.11: Continuación…

Ensayo Condiciones Objetivo

# 2

Torque: 25cN*m

Temperatura: 55ºC

Tiempo de exposición: 24h

Medio activo: Agua

- Simular el efecto de la

humedad, empleando la

temperatura para que las

moléculas relajen

# 3

Torque: 25cN*m

Temperatura: 25ºC

Tiempo de exposición: 72h

Medio activo: Detergente

- Contrarrestar el efecto de

la temperatura del ensayo,

haciéndola quedar como el

catalizador de la fractura en

las tapas.

# 4

Torque: 25cN*m

Temperatura: 25ºC

Tiempo de exposición: 72h

Medio activo: Intemperie

- Exposición de las tapas a

la intemperie donde se

somete a condiciones de un

consumidor final.

Los resultados obtenidos para cada una de estas pruebas fueron satisfactorios, ya que no

se presentó la fractura de ninguna de las condiciones expuestas. Estos ensayos se realizaron con

las formulaciones “F” e “I” de la tabla 4.5.

5.5. Ensayo de Resistencia al Impacto para el Envase Cilíndrico 450cc de PVC.

Para la estabilización de la máquina, se purga con un (1) kilogramo de material hasta

lograr las condiciones estacionarias. La limpieza del equipo se debe realizar cada vez que termina

una producción en PVC, para evitar que degrade dentro de la máquina, para ello se emplean 5Kg

de polietileno de alta densidad. Los envases cilíndricos de 450cc están hechos a base de PVC

DUROVIN 07511-0003, al cual se le añade un 0,005% (1,25Kg) de pigmento Negro de Humo

AMZ-100. El PVC mencionado es un compuesto ya formulado, lo único que se realiza dentro de

la empresa es pigmentar la resina. El tiempo implementado para mezclar la resina con el

101

pigmento es de 12 minutos. A los envases obtenidos se le realizaron ensayos de resistencia al

impacto basados en la NORMA COVENIN 1917.

Se obtuvo como resultado de ese ensayo que 64% de los envases partieron, ocasionando

una fractura desde la base del envase hasta el cuerpo, a continuación se presenta una imagen con

lo descrito. (Ver figura 5.34)

(a) (b)

Figura 5.34: (a) Envase cilíndrico de 450cc. (b) Fractura del envase de PVC.

Se buscó relacionar el número de envases con el peso del producto, por el alto porcentaje

de fallas presentadas y se muestra la figura 5.35 la gráfica obtenida. La línea azul representa el

peso del envase establecido (56 gramos), luego cada barra morada indica el peso de un envase, el

85% de los envases que partieron se encuentran por debajo del peso, que si se asocia con la Tabla

4.7. “Condiciones de operación para la extrusora en el moldeo por soplado”, la temperatura del

cabezal es la más elevada ( >192) y la velocidad de giro del tornillo, es la más lenta (40 ± 1

rpm), lo que indica que el tiempo de permanencia del material dentro de la máquina es superior y

el efecto de la temperatura se suma a una posible degradación del PVC, observándose en el

elevado porcentaje de fracturas. Por otro lado, dentro de los múltiples problemas que se

presentaron, había una zona del cabezal donde la resistencia térmica estaba dañada. Esto ocasionó

variaciones en el espesor del envase hasta 0,3mm demás, ya que de un lado del cabezal el

material estaba más frío, lo cual disminuyó su viscosidad y posiblemente crea tensiones

residuales superiores en esa zona.

102

Figura 5.35: Distribución de los envases fracturados en base al peso.

El diseño del envase en la base presenta cambios de ángulos de 90° donde posiblemente

se concentran esfuerzos residuales. Otro problema que puede presentar es la presencia de

humedad en el Negro de Humo, el cual presentaba una apariencia de aglomerados, y se refleja en

los envases con la formación de burbujas. También se presenció la disminución en peso con el

aditamento de material recuperado a la mezcla de PVC. La variación en peso se puede originar

por el exceso de aglomerados de negro de humo dentro del extrusor, que empiezan a funcionar

como un agente lubricante colocándose en la tolerancia entre el tornillo y el barril de la extrusora,

promoviendo variaciones en la rotación del tornillo, reflejándose en la cantidad de material que

va cayendo en el parison.

El otro valor importante fue la temperatura alcanzada por el material al haber sido molido

la colada inicial, la cual fue incrementando desde 67ºC, hasta una temperatura máxima de 87ºC,

que se considera un poco elevada para el material tratado.

103

CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

6.1 Conclusiones.

La calidad ofrecida por una empresa involucra a las diversas actividades de todo el

personal, desde los operadores de las líneas de producción, hasta la atención que se ofrece a los

clientes. La organización de un Departamento de Calidad y la implementación de procedimientos

conduce al eje productivo a guiarse bajo cierta normativa creada y estudiada para garantizar la

calidad final de toda producción. Por otro lado, los miembros del Departamento de Calidad

tienen la responsabilidad de que la calidad se esté cumpliendo, y también están formados

técnicamente para levantar y llevar cierta información que conlleva a prevenir problemas en la

fabricación. Simultáneamente, se encuentran generando un plan con el objetivo de formar al

personal operario, para incrementar el nivel intelectual y eliminar la actuación pasiva.

Normalizar la empresa internacionalmente, tiene cierta complejidad dentro de este tipo de

compañía, ya que obtener la información, y que se trasmita verazmente, es un trabajo arduo. Por

ello, los procedimientos se realizaron con el objeto de involucrar a diversos departamentos de la

empresa que, aunado a la creación de ciertos formatos, provean al Departamento de Calidad

suficiente información para realizar un seguimiento a los productos de la planta que garantice la

calidad, y establecer las condiciones óptimas para futuras producciones.

Uno de los defectos que presentan las tapas cónicas estriadas elaboradas con PE, por no

decir que el único, es la falla de éstas cuando son sometidas a la tensión frente a solventes

orgánicos. Por ello se evaluaron tapas elaboradas con una mezcla de polietilenos frente a un

ensayo de ESCR y se obtuvo, que al incrementar el porcentaje de material recuperado, existe una

tendencia a disminuir el porcentaje de fractura hasta que la mezcla supera el 40% de material

molido. Por otro lado, el incrementar el valor del torque aplicado se genera un cambio abrupto

entre los 28cN*m y los 30cN*m, donde los porcentajes de fractura son cerca del 5% y 60%

respectivamente. La reprocesabilidad del material describe una tendencia a incrementar las fallas

a medida que se procesa más veces, inclusive con un índice de flujo estable.

104

La influencia de variables como el índice de flujo, las entradas a las cavidades del molde,

la compactación de material dentro de las cavidades, la orientación y la presencia de tensiones

residuales del proceso, explican directamente el desenvolvimiento del polietileno en su aplicación

final.

El efecto de la temperatura de procesamiento en las resinas poliméricas no solo tiene una

influencia en la degradación termo-oxidativa, sino también en las propiedades finales de un

producto plástico. Las fluctuaciones originan cambios que se reflejan principalmente en las

propiedades mecánicas.

La Resistencia al Impacto de los materiales poliméricos depende de su estructura

molecular, pero se encuentra estrechamente relacionada con las condiciones de operación de los

productos elaborados. Para el envase cilíndrico de 450cc se presentó un 64% de envases

fracturados con un peso que variaba fuera del rango establecido del peso del producto (56 ± 1g),

y bajo las condiciones de operación más críticas se presentó un mayor porcentaje de éstas

fracturas (85%), las cuales fueron temperaturas superiores a 192°C en el cabezal y velocidad de

giro del tornillo entre 39 a 41 rpm.

La pigmentación con negro de humo trae serios problemas en los resultados del ensayo de

resistencia al impacto, debido a que la presencia de humedad generó aglomerados en el pigmento,

que causan variación en el peso del parison y produce en las paredes del envase burbujas, las

cuales son zonas de aire que fragilizan el envase.

105

6.2 Recomendaciones

Reacondicionar el Laboratorio de Calidad con la adquisición de nuevos equipos, que

permitan evaluar la calidad de la resina, y verdaderamente iniciar el Control de Calidad desde el

inicio de la producción. También equipos de laboratorio que permitan evaluar los ensayos

expuestos en las normas de productos plásticos, aparte de otra serie de instrumentos que mejoren

la veracidad de los datos indicados por los controladores existentes.

Colocar controladores en las distintas máquinas, contadores, pirómetros, rotámetros, para

empezar a levantar información estadística de cada proceso, la cual sería información útil para

conformar la Ficha Técnica del Producto.

Implantar cursos de inducción al personal a los distintos niveles, que les permita

comprender el origen de los defectos presentados en las piezas plásticas, y también otros

orientados a los formatos y procedimientos que se desean realizar en la empresa.

Realizar pruebas de resistencia al impacto al envase del PVC colocándole algún aditivo

modificador de impactos, pero antes se debe controlar las temperaturas de la máquina de

extrusión-soplado, para evitar la fractura causada por defectos en las variables del proceso.

También proponer otras modalidades de ensayos para impacto de envases plásticos.

106

CAPITULO VII: REFERENCIAS

(1) “Lineamientos para la elaboración de Manuales de Calidad”. Norma Venezolana Covenin

10013:1995.

(2) Ogorkiewicz, R.M. “Termoplásticos: Influencia de los procesos de transformación en sus

propiedades”. Editado por El Instituto de Plásticos y Caucho. Londres. (1972).

(3) Florez, L. “Empaques rígidos: Un Mercado con futuro”. Consultora Editorial. Marzo 2007.

http://www.plastico.com/tp, revisada en Abril 2007.

(4) González, C. “Calidad Total”. www.monografías.com, revisada en Noviembre 2006

(5) Material de Apoyo del “Taller de introducción a la NORMA ISO – 9000”, dictado en

Corporación Intermaq. Caracas. (1994)

(6) “Ley Orgánica del Sistema Venezolano para la Calidad”. (2003).

(7) “Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración”.

Norma Venezolana ISO/IEC 17025:2005.

(8) Brydson, J.A. “Plastics Materials”. Butterworth Heinemann. 17ma edición. Oxford, (1999).

(9) Peacock, A.J, “Polymer-Handbook of Polyethylene Structures, Properties and Applications”.

Marcel Decker Inc. New York (2000)

(10)aYoung, R.J., Lovell, P.A. “Introduction to Polymers”. Chapman & Hall. Second Edition

(1991).

(11) Gedde, U. “Polymer Physics”. Chapman & Hall. (1995)

107

(12) Braun, H. Cherdron, W. Kern. “Prácticas de Química Macromolecular”. Instituto de

Plásticos y Caucho. Patronato de Investigación Científica y Técnica Juan de la Cierva. Madrid

(1968).

(13) Sun, S.F. “Physical Chemistry of Macromolecules. Basic Principlesand Issues”. 2da edicion.

John Wiley & sons, Inc. st John University. Jamaica. (2004).

(14) “Polyvinylchlride”.Encyclopedy of Polymer Science and Technology. Volumen 11. John

Wiley & Sons.

(15) http://www.aniq.org.mx/provinilo/pvc.asp. Página Web consultada en abril de 2008.

(16) “Machine for the processing of plastics and rubber; definitions. Norma Internacional

DIN24450, Ausgabe: 1987-02.

(17) Material de Apoyo: “Conferencias EXPODIME”. Universidad de Guadalajara. Febrero

2005.

(18) D.H. Morton - Jones, "Procesamiento de plásticos", Editorial Limusa, S.A., México D.F.

(2000).

(19) Imagen tomada de http://www.mailxmail.com, en abril de 2008.

(20) Rosato, D. Rosato, M. & Rosato D. “Injection Moulding Handbook”. Tercera edición.

Kluwer Academic Publisher, Boston, USA.

(21) “Plastics Proccesing”.Encyclopedy of Polymer Science and Technology. Volumen 11. John

Wiley & Sons.

(22) Mengues, G y Mohren, G. “Plasticos en la Industria. Tratado práctico. Moldes para

inyección”. Vol. 3. ediciones G. Gill, S.A, Mexico (1990)

108

(23) Imagen tomada de C-MOLD. “Desing Guide, Advanced CAE Tecnology”, Inc. USA (2000).

(24) http://www.mailxmail.com/curso/vida/inyecciondeplastico/capitulo5.htm revisada en

Noviembre 2007.

(26) III Jornada GPUSB: “Transformación de resinas Termoplásticas: Termoformado,

Rotomoldeo y Extrusión-Soplado de Cuerpos Huecos”. Universidad Simón Bolivar. Noviembre

de 2006.

(27) Seminario técnico, “Extrusión-Soplado” , Poliolefinas Internacionales C.A

(28) Envases plásticos. norma Venezolana COVENIN 1917.

(29) Tapas Plásticas. Norma Venezolana COVENIN 1819.

(30) Norma ASTM D- 1238 “Standard Test Method for Flow Rates of Thermoplastics by

Extrusion Plastometer”.

(31) Collyer, A.A. y Clegg, D.W.: “Rheological measurement”, Elsevier Applied science

publishers, LTD., Inglaterra, 1988.

(32) Rigail Cedeño, A.F. “Aplicaciones del Melt Flow Index (MFI) en la industria de

procesamiento de plásticos”. Revista Tecnológica ESPOL, VOL. 19, N.1. Octubre. (2006).

(33) Lustiger, A. “Understanding Environmental stress Cracking in Polyethylene”. Exxon

Research Engineer. Julio 2006

(34) Hoja Técnica PEAD Venelene 2710, Coramer, Polinter.

(35) Hoja Técnica PELBD (butano) Venelene 2111, Coramer, Polinter.

109

(36) Norma Internacional ISO:9000.

(37) http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/Modulo_03/termocuplas, revisada

en Abril 2008.

(38) “Procedimientos de Muestreo para inspección por atributos Parte 1. Esquemas de Muestreo

Indexados por Nivel de Calidad Aceptable (NCA) para la inspección lote por lote”. Norma

Venezolana COVENIN 3133-1:2001.

(39) “Inspección por Atributos. La norma establece diferentes niveles de inspección :. Inspección

Normal”. Norma Argentina IRAM 15.

(40) Bravo Celis, J.P. “Estudio del fenómeno de Craqueo por Tensión Ambiental”. Universidad

de Chile. Diciembre 2003.

110

APÉNDICE

Apéndice A: Componentes esenciales de un molde de inyección.

La cavidad o impresión, en la cual se moldea el producto. El molde puede contener una

cavidad simple o varias.

Los canales, a lo largo de los cuales fluye el material fundido al inyectarse. Estos son el

canal de alimentación, que es el conducto que sale de la boquilla, y los “bebederos”, que van del

canal de alimentación a las cavidades individuales. El bebedero se hace más estrecho y tiene una

compuerta a la entrada de la cavidad. Posteriormente se analizarán las compuertas con detalle.(16)

Los canales de enfriamiento, a través de los cuales se bombea el refrigerante de

enfriamiento para eliminar el calor del material fundido. El tamaño y localización de éstos es

importante para que haya un enfriamiento uniforme de las piezas moldeadas.(18)

Los pernos expulsores, los cuales sacan la pieza moldeada de la cavidad. Funcionan

automáticamente al abrir el molde, pero existen ciertos sistemas de expulsión por aire o

movimientos de los machos (desenrosque o hundimiento) que generan menor daño al acabado

final de las piezas moldeadas.

Figura A.1. Elementos generales de moldes de inyección. (a) Representación en 3D. (19) (b) Vista transversal.(20)

111

Apéndice B: Componentes básicos de un molde de soplado.

Cavidad. Componente encargado de dar la forma final al parison. La cavidad esta

conformada por tres partes. El cuello zona intercambiable con un material más rígido que entra

en contacto con la pínola de soplado lo que ocasiona un desagaste mayor. El cuerpo esta separado

por una línea de partición el cual se ubica en la unión de las dos partes de molde, las

consideraciones de diseño son las más importantes en esta área, ya que el material soplado debe

tener la capacidad de recubrir cada milímetro de la geometría del molde. El fondo zona crítica

donde se produce un sello del parison abierto para evitar el escape del aire de soplado.

Canales de venteo. Son canales que se encargan de la desgasificación del molde para

facilitar el desmoldeo de la pieza. También actúan como el escape del aire desplazado por el

incremento de volumen del parison evitando el aire atrapado entre el molde y la pieza.

Pinch off. Zona inferior del molde donde se genera la línea de soldadura inferior del

producto soplado. Ésta área del molde se encuentra encargada de soportar la presión ejercida por

la resina y sellarla para favorecer el soplado del envase.

Sistema de refrigeración. El tiempo de enfriamiento del ciclo de moldeo por soplado

ocupa un 70% del tiempo de ciclo total del proceso, lo cual al generar un sistema de enfriamiento

óptimo favorecerá la producción en masa. Estos sistemas se encuentra diseñado bajo tres

parámetros: temperatura del molde, eficiencia de la transferencia de calor y cantidad de

refrigerante que debe pasar. (2, 18, 26, 27)

112

Apéndice C: Diagrama esquemático del ensamblaje de los tubos en los contenedores.

(a) (b) (c)

Figura C.1. (a) Tubo Colapsible. (b) Posicionamiento del tubo en el contenedor. (c) Esquema representativo de la

inmersión del tubo dentro de la solución.

113

Apéndice D: Equipos del Laboratorio del Departamento de Calidad.

Tabla D.1. Equipamiento del Laboratorio de Calidad CSP.

Equipos Cantidad Marca Capacidad Modelo Serial Descripción Vaso precipitado de

400ml 5 KIMAX 400ml Nº 14000 Envases de vidrio de 400ml, con una apreciación de 25ml

Vaso precipitado de 800ml 2 PYREX 800ml Nº 1000

Envases de vidrio Pyrex de 800ml, con una apreciación de 50ml y un error de +/-

5%

Vaso precipitado de 1000ml 1 KIMAX 1000ml Nº 14000 Envases de vidrio de 1 litro, con una

apreciación de 50ml.

Cilindro graduado de 1000ml 1 POBEL 1000ml 495015

Cilindro graduado de vidrio de capacidad de 1 litro, con una apreciación de 10ml y

un error de +/-5ml

Cilindro graduado de 10ml 1 POBEL 10ml 495004

Cilindro graduado de vidrio de capacidad de 10ml, con una apreciación de 0,1ml y

un error de +/-0,05ml

Embudo con cuerpo liso tallo corto superior 1 -

Embudo de vidrio con un diámetro inferior de 7mm y un diámetro superior de

97mm y capacidad de 170ml

Varillas 3 - Son varillas de vidrio para agitar soluciones y tienen las siguientes

logitudes: 75cm, 40cm y 30 cm, y un diámetro de 6,8mm

Pizeta de PE 1 500ml Envase plástico de laboratorio que sirve como contenedor de solventes, tiene una

capacidad de 530ml

Frasco boca ancha ambar con tapa de vidrio 1 1lts.

Envase de vidrio para colocar reactivos con una capacidad de 1000ml, y con

propiedades antiUV

Jarrón Plástico de PP 1 - Contenedor de reactivos químicos, con una capacidad de 500ml.

Gramil de 350mm y/o 14" 1/2 1 350mm 0511017

Pie de rey metálico, hecho en China, con una capacidad de 350mm y/o 14"1/2 y una apreciación de 0,02mm y/o 0,001",

para alturas.

Vernier digital de 6" 1 6" Pie de rey metálico, "Electronic Digital

Caliper", capacidad de 150mm y apreciación de 0,01mm.

Torquímetro 1 TOHNICHI 36 cN*m BTG36CN 502331T Torquímetro japonés con una capacidad

máxima en ambos sentidos de giro de 36,0 cN*m, y una apreciación de 0,5cN*m

Adaptadores de tapas cónicas estriadas 3 Adaptadores de tapas para el torquímero.

Cuchillas o exactos 3 BRUFER - Cuchilla de 10cm con 8 reemplazos de

0,85mm cada una, contenida en un soporte plastico.

Cronómetros 2 BIG DIGIT 100 horas Cronómetro con Fecha,Horario y Alarma, con una capacidad máxima de 100 horas y

una apreciación de 1/100 segundos.

Horno 1 FELISA max. 250ºC FE 291D 0301027 Horno que opera bajo un rango desde

+5ºC de la temperatura ambiente a 250ºC, con una apreciación de 1ºC

Guantes gruesos 1 par - Guantes de color rojo de caucho de 40cm de largo.

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Apéndice E: Tablas militares de planes de muestreo por inspección.

Tabla E.1. Evaluación del tamaño del lote.

Tabla E.2. Tabla Militar Estandar para Inspección Normal.

115

Apéndice F: Relación del número de pasadas del material por el molino.

Tabla F.1. Número de pasadas de material en base al tipo de resina. Formulación Mínimo Máximo Estandar

Polietileno 5 10 7

PVC 2 4 3

Polipropileno 5 8 6

Poliestireno 2 4 3

Resinas estirénicas 2 5 4

116

Apéndice G: Formato de Chequeo de Condiciones de Operación.

Figura G.1. Formato Chequeo y Ajuste de Condiciones de Operación.

117

Apéndice H: Formato de Tiempos de Ciclo.

Figura H.1. Formato Control de Tiempo de Ciclos.

118

Apéndice I: Hoja de defectos en máquinas.

Figura I.1. Documentos de defectos en máquinas.

119

Apéndice J: Formato del ensayo ESCR.

Figura J.1. Formato del ensayo de ESCR.

120

Apéndice K: Procedimiento de formatos ESCR.

121

Apéndice K: Continuación…

122

Apéndice K: Continuación…

123

Apéndice K: Continuación…

124

Apéndice K: Continuación…

125

Apéndice K: Continuación…

126

Apéndice K: Continuación…

127

Apéndice L: Certificado de Calidad.

Figura L.1. Certificado de Calidad.

128

Apéndice M: Formatos de Materia Prima de las resinas. PEAD 2710, PELBD 2111 y

Remafin S20.

Figura M.1. Formato de recepción de materia prima F-CC-001-A.

129

Apéndice N: Formulación de las mezclas en función a la masa.

Se realizaron formulaciones para 5Kg de resina, y en la tabla anexa se presentan las

medidas.

Tabla N.1. Formulaciones en base a masa. Formulación PEAD 2710

(Kg) PELBD 2111

(Kg) Molido

(Kg) A 4,5 0,5 -

B 4,0 1,0 1,0

C 3,05 0,45 1,5

D 2,70 0,30 2,0

E 2,25 0,25 2,5

F 4,5 0,5 1,6

G 4,5 0,5 1,6

H 4,5 0,5 1,6

I 4,5 0,5 2

J 4,5 0,5 2

K 4,5 0,5 2

130

Apéndice O: Hojas de Análisis Dimensional para las formulaciones.

Figura O.1. Dimensiones para las tapas de la formulación A.

131

Figura O.2. Dimensiones para las tapas de la formulación B.

132

Figura O.3. Dimensiones para las tapas de la formulación C.

133

Figura O.4. Dimensiones para las tapas de la formulación D.

134

Figura O.5. Dimensiones para las tapas de la formulación E.

135

Figura O.6. Dimensiones para las tapas de la formulación J.

136

Figura O.7. Dimensiones para las tapas de la formulación K.

137

Figura O.8. Dimensiones para las tapas de la formulación L.

138

Apéndice P: Determinación del ángulo de la rosca.

A partir de las dimensiones del apéndice anterior se determinó el ángulo de

terminación de la rosca en el liner.

Por el teorema de Pitágoras se tiene que la rosca forma un triángulo rectángulo con

el liner y el paso de la rosca como lo muestra la figura P.1.

Figura P.1. Detalle de la rosca.

Donde Dr, es el diámetro de la rosca, Dsr el diámetro externo de la rosca. Al restar ambos

valores y dividirlo entre 2 se obtiene la altura del filete (Af), siendo éste un cateto del triángulo

rectángulo. El otro cateto es la mitad del paso (Pm), en este caso en particular 0,625mm. Y el

ángulo será la arctangente de Pm sobre Af como lo muestra la siguiente gráfica.

Figura P.2 Cálculo del ángulo.

139

Apéndice Q: Formato del AQL y descripción de los defectos.

Figura Q.1. Formato para determinar el AQL.

A continuación se presentan una lista con la descripción de los defectos presentados en la

hoja del AQL:

1.- Las rebabas son causadas por un exceso de material fuera de la geometría o forma

implantada a la cavidad. Es material sobrante que se origina producto de la mala praxis en la

operación del proceso de moldeo por inyección. Las causas son problemas en el cierre o ajuste

del molde o posibles daños en los accesorios del molde (desgaste de las cavidades, columnas

guías, etc), y un exceso en la carga de material.

140

2 y 3.- El defecto en las roscas es un descontrol en el motor de desenrosque de los

machos, donde debe existir un movimiento acompasado entre la apertura de las placas y el giro

de los machos, si no, existirá la deformación y en el caso más crítico la ruptura total de la rosca.

4.- Las tapas incompletas se originan principalmente por la falta de material cuando el

tornillo se carga, o también puede ser ocasionado por la presencia de humedad en las cavidades,

producto de un bote de refrigerante, la condensación en el molde o resinas dañadas.

5.- El rechupe es un defecto que ocurre por un exceso de contracción o relajación de las

cadenas generando un acabado en la superficie con cierta ondulación. Esto ocurre cuando las

piezas son inyectadas a temperaturas muy elevadas y no se retienen el tiempo suficiente de

enfriamiento, provocando el movimiento en las cadenas.

6.- La contaminación se clasificó en dos grupos, el primero asociado a la manipulación

del material antes de ser inyectado, y el segundo asociado a variables en el proceso de inyección,

cuando el material es sometido a un tiempo excesivo dentro del cañón a temperaturas elevadas se

empieza a producir la degradación provocando distintos fenómenos entre ellos el cambio de color

a nivel de apariencia, pero las piezas inyectadas sufren modificación en sus propiedades tanto

físicas como químicas. Otra forma de que ocurra la degradación del material es que dentro de los

componentes de la máquina por donde fluye el material exista la presencia de daños en la

superficie que actúen como acumuladores de material. Este defecto ocurre cuando los operadores

de la máquina realizan mantenimiento al molde engrasando los accesorios para reducir el roce, si

en cualquier de ellos existe una tolerancia muy pequeña entonces arrastrará la grasa hacia a placa

porta cavidades provocando que se contaminen las cavidades y por ende las piezas cuando

empiece la inyección.

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