iii. desarrollo del proyecto principal
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III. Desarrollo Del Proyecto Principal
El proyecto principal realizado durante la estadía práctica fue el de implementar
el sistema LOTO de bloqueo y etiquetado en el piso de producción, principalmente
en el área de las líneas conocida como back end.
Para poder realizarse esta tarea lo primero fue realizar una investigación acerca
del bloqueo y etiquetado: ¿qué es?, ¿para qué sirve o en qué áreas se utiliza?, ¿por
qué es necesario su uso?; estas preguntas fueron cruciales para que se
determinaran las bases de la implementación de éste.
Uno de los requerimientos para la eficaz aplicación del bloqueo fue que el
proceso en todo momento debía realizarse conforme a las normas de la OSHA
cuyas siglas en inglés significan “Occupational Safety and Health Administration”
como se aprecia en la Figura 3.1 y conocida en español como la Administración de
la Salud y Seguridad Ocupacional. Esta organización se encarga de regularizar y
normativizar todos las prácticas de seguridad e higiene requeridas por las empresas
norteamericanas [14], por lo cual es un excelente margen de referencia para una
compañía como lo es Philips.
Figura 3.1. Logotipo de la Occupational Safety and Health Administration.
3.1. Máquinas Con Necesidad De Bloqueo
Una vez consideradas las regulaciones de la OSHA, se procedió a tomar
fotografías y notas de todos los tipos de máquinas que se manejan en las líneas de
producción y que a su vez se les deba aplicar el método de bloqueo y etiquetado
para su correcto mantenimiento y reparaciones.
3.1.1. Blíster
Una de las máquinas manejadas en Philips es la blíster, cuya función es por
medio de un proceso de termo formado, sella los empaques plásticos en los que las
lámparas LED van dentro, tal como se muestra en la Figura 3.2 y la Figura 3.3.
Figura 3.2. Inserción de focos LED empaquetados dentro de la blíster.
Figura 3.3. Remoción de focos de la blíster ya sellados por termo formado.
3.1.2. Etiquetadora
Otra máquina utilizada es la etiquetadora, que es la que se encarga de mediante
presión grabar las especificaciones de las balastras en las tapas de las mismas,
como se puede apreciar en la Figura 3.4.
Figura 3.4. Etiquetadora para las tapas de las balastras.
3.1.3. Tanque De Asfaltado
El tanque de asfaltado es otra parte vital del proceso de creación de las balastras.
Estos dispensan el asfalto con el cual se rellenan las balastras para evitar cortos o
sobrecalentamiento de los circuitos eléctricos expuestos al aire, como se aprecia en
la Figura 3.5.
Figura 3.5. Tanque de asfaltado manual con doble dispensador.
3.1.4. Router
Otra parte vital del proceso de creación de las balastras es el cortado y separado
de los PCB’s, de esta parte se encarga la router, una máquina como la de Figura
3.6 que por medio de una rutina de coordenadas y herramientas por modelo hace
los cortes requeridos para la plena función de estos PCB’s.
Figura 3.6. Introducción de placas con múltiples PCB para su corte en router.
3.1.5. Horno Soldador De Ola
La soldadura por ola es un método de soldadura de componentes a los PCB’s.
Por medio de éste horno de soldadura, se rocían las tarjetas con flux, luego esta es
calentada en el horno hasta que llega al flujo de soldadura líquida como la de la
cuba Figura 3.7 donde por el calor y el flujo queda impregnado en las pistas
deseadas
Figura 3.7. Cuba con soldadura líquida donde pasan los PCB.
3.2. Cursos De LOTO
Como apoyo por parte de la empresa ante esta iniciativa, se ofreció un curso de
capacitación para comprensión e implementación del sistema de bloqueo y
etiquetado para todos los técnicos, set ups e ingenieros de las áreas de
mantenimiento y manufactura.
Estos cursos se impartieron fuera de horarios de trabajo durante dos sábados
por la mañana. Los cursos fueron impartidos por una empresa asesora externa:
ATS. Los ingenieros de ATS se encargaron de capacitar al personal asignado en la
materia de bloque y seguridad. Para ello, se dio un manual de conceptos de bloqueo
como el de la Figura 3.8 a cada empleado asistente al curso, y seguido de ello se
comenzó a impartir el taller.
Figura 3.8. Manual de conceptos de bloqueo de ATS.
Durante el taller se revisaron datos sobre el bloqueo y etiquetado, como funciona
y como se aplica en la mayoría de los casos posibles. Terminada la explicación al
segundo día se impartió un examen teórico visto en la Figura 3.9 a modo de
evaluación a todos los presentes.
Figura 3.9. Realización del examen teórico del curso de capacitación.
Al final después del examen, se pasó a las líneas y como prueba práctica, se
escogió a alguien al azar en una máquina que se encontraba fuera de la operación
regular, y se le pidió que realizara lo visto previamente y procediera a bloquear el
equipo y verificar después si el bloqueo fue realmente exitoso tal y como se muestra
en la Figura 3.10.
Figura 3.10. Prueba práctica de bloqueo durante el curso de capacitación.
3.3. Realización De Guía De Bloqueo Y Etiquetado Interna
Con base a los conocimientos adquiridos durante el curso de capacitación
LOTO impartido por ATS además de investigación personal, se comenzó a realizar
un manual de bloqueo y etiquetado para el uso interno de Philips.
Este manual visto en la Figura 3.11 fue diseñado con el propósito de ser un
recurso autodidacta para los técnicos, ingenieros y set ups de nuevo ingreso a la
empresa, para que puedan identificar el proceso de bloqueo e implementarlo en sus
labores diarias.
Figura 3.11. Portada de guía de bloqueo de Philips realizado por el alumno.
Además de esto, se incluyeron procedimientos de bloqueo específicos para cada
una de las máquinas con necesidad de bloqueo con las que actualmente cuenta
Philips, así como los formatos de matrices de energía de la Figura 3.12, los pasos
de comprobación de bloqueo de la Figura 3.13 y los gafetes de recordatorio de la
Figura 3.14 para los empleados con el procedimiento a seguir para un óptimo
bloqueo y etiquetado de un equipo.
Figura 3.12. Formato para matriz de energía por máquina.
Figura 3.13. Formato para procedimiento de verificación de bloqueo.
Figura 3.14. Gafete recordatorio de procedimiento de bloqueo para empleados autorizados.
3.4. Implementación De Bloqueo Y Etiquetado En Líneas De Producción
Una vez hecho el manual y los empleados autorizados para ese trabajo
previamente capacitados y certificados como se aprecia en la Figura 3.15, se
procedió a implementar las matrices de energía y verificación de bloqueo en todas
las máquinas de back end para su llenado y después impresión digital a modo de
guías visuales como las de la Figura 3.16.
Figura 3.15. Certificado de participación en curso impartido por ATS.
Figura 3.16. Matrices de energía en blanco para llenado.
Además de esto se cotizaron en línea y se adquirieron dispositivos de bloqueo y
se instaló en el taller de mantenimiento una repisa donde se almacenaran estos
dispositivos tal como se muestra en la Figura 3.17.
Figura 3.17. Estación de objetos de aislamiento LOTO.
También a modo de seguridad para el momento que se realicen mantenimientos
o reparaciones en máquinas y evitar el riesgo de accidentes o daños a empleados
no involucrados en estas labores, se cotizaron y adquirieron postes de seguridad
industriales [7] , como los de la Figura 3.18 para delimitar los límites de las áreas de
trabajo y reparaciones hacia otros empleados.
Figura 3.18. Postes de seguridad Uline para uso industrial.
IV. Proyectos Secundarios
A pesar de que el proyecto principal destinado para esta estadía fue el de la
implementación del sistema de bloqueo y etiquetado, se realizaron además otras
actividades en la empresa, las cuales a pesar de no formar parte de lo contemplado
en el programa académico, forman parte importante del desarrollo profesional en
empresas de igual giro o similares a Philips.
4.1. Medición De Nivel De Asfalto En Tanques
Una de las primeras actividades extras realizadas durante la estadía fue buscar
un sensor que fuera capaz de medir el nivel del interior de un tanque de asfalto para
así alertar en caso de falta de material o exceso del mismo. Esto era un reto ya que
el asfalto es un material muy difícil de manejar y poco comercial, por lo que no es
sencillo de detectar por medio de sensores convencionales como lo son los
sensores infrarrojos.
4.1.1. Asfalto
El asfalto, también denominado betún, es un material viscoso, pegajoso y de
color plomo o gris oscuro. Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por
completo de betún bitumen. [4]
Es una sustancia negra, pegajosa, sólida o semisólida según la temperatura
ambiente como bien se puede apreciar en la Figura 4.1; a la temperatura de
ebullición del agua tiene consistencia pastosa, por lo que se extiende con facilidad.
Se utiliza para revestir carreteras, impermeabilizar estructuras, como depósitos,
techos o tejados, en la fabricación de baldosas, pisos y tejas; o en el caso de Philips,
a modo de aislante eléctrico y relleno para las balastras.
Figura 4.1. Asfalto en estado sólido.
4.1.2. Sensores Infrarrojos
Son unos dispositivos opto-electrónicos como el de la Figura 4.2 capaces de
medir la radiación electromagnética infrarroja de los cuerpos en su campo de visión.
Todos los cuerpos emiten una cierta cantidad de radiación, esta resulta invisible
para nuestros ojos pero no para estos aparatos electrónicos, ya que se encuentran
en el rango del espectro justo por debajo de la luz visible. [5]
Figura 4.2. Sensor de proximidad por medio de infrarrojos.
4.1.3. Sensores Ultrasónicos
Los sensores de ultrasonido o sensores ultrasónicos como los de la Figura 4.3
son detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecánicos y que detectan
objetos a distancias que van desde pocos centímetros hasta varios metros. El
sensor emite un sonido y mide el tiempo que la señal tarda en regresar. Estos
reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en señales
eléctricas, las cuales son elaboradas en el aparato de valoración [8]. Estos sensores
trabajan solamente en el aire, y pueden detectar objetos con diferentes formas,
diferentes colores, superficies y de diferentes materiales. Los materiales pueden ser
sólidos, líquidos o polvorientos, sin embargo han de ser deflectores de sonido. Los
sensores trabajan según el tiempo de transcurso del eco, es decir, se valora la
distancia temporal entre el impulso de emisión y el impulso del eco.
Figura 4.3. Sensor ultrasónico industrial.
4.1.4. Desarrollo De Actividades Sobre El Sensor De Nivel
A través de una búsqueda en línea y una investigación sobre las propiedades
físicas y químicas del asfalto, además de su tratamiento industrial en los tanques,
se buscó un sensor que fuera capaz de medir los niveles de asfalto en los tanques
y además no se viera afectado por las condiciones tan adversas dentro de estos.
Un proveedor de Philips nos mostró una primera opción, la cual fue un sensor
infrarrojo de 24 volts con un alcance de 0.7 metros. Desafortunadamente, este no
fue capaz de detectar el asfalto debido a sus propiedades físicas, por lo que se
prosiguió a buscar otro tipo de sensor.
Un breve tiempo de búsqueda después, se encontró un sensor de tecnología
ultrasónica mostrado en la Figura 4.4 que era usado industrialmente para medir el
nivel de asfalto líquido como en nuestro caso, pero en silos industriales de hasta
100 metros de altura [6]. Al proveedor de sensores anteriores se le mandó a cotizar
un sensor similar de tecnología ultrasónica, ya que el encontrado en línea era de un
rango exageradamente mayor al requerido, ya que los tanques de asfalto miden un
poco menos de 2 metros.
Figura 4.4. Medidor de antena parabólica RTG 40B Pro.
Finalmente, el proveedor nos trajo un sensor ultrasónico de 24 volts con un rango
de 2 metros, y que además tenía doble conmutación, por lo que era útil para las dos
aplicaciones requeridas en los tanques: una alarma para cuando el tanque está muy
vacío y otro para cuando este demasiado lleno. Antes de comprarlo, se hicieron
pruebas como la de la Figura 4.5 para verificar si la tecnología ultrasónica era capaz
de detectar el nivel de asfalto y en efecto lo hizo. En base a estos resultados se
encargó al taller de maquinado que realizara las medidas necesarias para la
instalación y adaptación de estos sensores.
Figura 4.5. Prueba de sensor ultrasónico para probar su detección eficaz.
4.2. Ajustes De Impresión Láser En Modelos
La segunda actividad extra realizada durante el proceso de estadías fue la de
ajustar los parámetros de impresión de la etiqueta láser de todos los modelos de
lámparas manejados en Philips, esto para evitar problemas técnicos a la hora de
realizar cambios en las etiquetas y evitar futuros percances.
4.2.1. AutoCAD 2015
AutoCAD es un software de diseño asistido por computadora utilizado para
dibujo 2D y modelado 3D como se puede apreciar en la Figura 4.6. Actualmente es
desarrollado y comercializado por la empresa Autodesk. Teniendo su primera
aparición en 1982, AutoCAD es un software reconocido a nivel internacional por sus
amplias capacidades de edición, que hacen posible el dibujo digital de planos de
edificios o la recreación de imágenes en 3D; es uno de los programas más usados
por arquitectos, ingenieros, diseñadores industriales y otros. [9]
Además de acceder a comandos desde la solicitud de comando y las interfaces
de menús, AutoCAD proporciona interfaces de programación de aplicaciones (API)
que se pueden utilizar para determinar los dibujos y las bases de datos.
Figura 4.6. Interfaz gráfica de AutoCAD.
4.2.2. Lighter Laser Marking Software
Este software desarrollado por Schmidt es utilizado como se ve en la Figura 4.7
para crear textos, figuras y demás tipos de trazos requeridos, alinearlos en una
posición deseada en los ejes horizontal y vertical, cambiar tipos de fuentes y demás
ajustes, todo con el fin de delimitar un área de impresión y por medio de láser hacer
termo impresiones en los productos requeridos [10], en el caso de Philips, en sus
lámparas.
Figura 4.7. Interfaz gráfica del software Lighter de Schmidt.
4.2.3. Desarrollo De Actividades Sobre Los Ajustes De Los Modelos De Láser
Para poder comenzar las actividades de láser, se realizó la requisición de una
computadora de escritorio HP de la empresa Philips para poder tener acceso al
sistema interno de la empresa. Desde el portal de compras de la empresa, se hizo
la requisición del software AutoCAD para la modificación de los parámetros.
Después se hizo la instalación manual del software Lighter para regular los
parámetros de láser una vez ya modificados en AutoCAD. Seguido de lo anterior,
se obtuvieron los programas actuales de todos los modelos de láser y uno por uno
se fueron haciendo las modificaciones de los casi doscientos modelos.
El proceso de modificación consistió en copiar todo los textos de la etiqueta del
modelo ya existente de Lighter a AutoCAD. Una vez en AutoCAD se modificaban
para evitar modificaciones no deseadas o accidentales en el futuro y se guardan en
formato .DXF. Una vez hecho esto, los archivos .DXF eran importados a Ligther
donde sus parámetros ajustados de nuevo y su localización ajustada correctamente,
después se guardaban los nuevos cambios y se procedía con el siguiente modelo.
4.3. Control De Motores De Conveyors De Ensamble
Como última actividad extra se aportó ayuda en la realización de un sistema de
control de velocidad para todos los motores de los conveyors de las líneas de
ensamble. Esto con el motivo de que al cambiar de modelo de balastras, se
seleccione el modelo que se va a ingresar y de manera autónomo se ajusten los
parámetros necesarios para regular la velocidad adecuada para que se cumplan o
disminuyan los tiempos de ciclo.
4.3.1. Motores De Inducción
Los motores asíncronos o de inducción son un tipo de motor de corriente
alterna en el que la corriente eléctrica del rotor necesaria para producir torsión es
inducida por inducción electromagnética del campo magnético de
la bobina del estator. Por lo tanto un motor de inducción no requiere
una conmutación mecánica aparte de su misma excitación o para todo o parte de
la energía transferida del estator al rotor, como en los motores universales, motores
DC y motores grandes síncronos. [11]
La parte fija del circuito magnético (estator) es un anillo cilíndrico de chapa
magnética ajustado a la carcasa que lo envuelve como se aprecia en la Figura 4.8.
La carcasa tiene una función puramente protectora. En la parte interior del estator
van dispuestos unas ranuras donde se coloca el bobinado.
Figura 4.8. Partes de un motor de corriente alterna monofásico.
En el interior del estator va colocado el rotor, que es un cilindro de chapa
magnética fijado al eje. En su periferia van dispuestas unas ranuras en las que se
coloca el bobinado correspondiente.
El entrehierro de estos motores es constante en toda su circunferencia y su valor
debe ser el mínimo posible.
4.3.2. Codificador Rotatorio
Un codificador rotatorio, también llamado codificador del eje, generador de
pulsos o comúnmente conocido en inglés como “encoder”, suele ser un
dispositivo electromecánico usado para convertir la posición angular de un eje a un
código digital como el de la Figura 4.9, lo que lo convierte en una clase
de transductor. Estos dispositivos se utilizan en robótica, en lentes fotográficas de
última generación, en dispositivos de entrada de ordenador, y en plataformas
de radar rotatorias. Hay dos tipos principales: incremental y absoluto. [12]
Figura 4.9. Encoder rotacional incremental.
4.3.3. Variador De Frecuencia
Un variador de frecuencia o VFD por sus siglas en inglés “Variable Frecuency
Driver” es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de
corriente alterna por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada
al motor como el de la Figura 4.10. Un variador de frecuencia es un caso especial
de un variador de velocidad. Los variadores de frecuencia son también conocidos
como drivers de frecuencia ajustable (AFD), drivers de CA, microdrivers o
inversores. Dado que el voltaje es variado a la vez que la frecuencia, a veces son
llamados drivers VVVF (variador de voltaje-variador de frecuencia). [13]
Figura 4.10. Variador de frecuencia.
4.3.4. Desarrollo De Actividades Sobre Control De Motores De Conveyor
Para comenzar con este proyecto, primero se tomaron especificaciones y
medidas de los motores con los que se trabajaría la regulación de velocidad, que en
este caso fueron los USM590-501W de Oriental Motors, como podemos apreciar en
la Figura 4.11, la Figura 4.12 y la Figura 4.13.
Figura 4.11. Motor USM590-501W utilizado en los conveyors de ensamble.
Figura 4.12. Transmisión 5GU75KA para motor USM590-501W.
Figura 4.13. Mediciones de transmisión de los motores a utilizar.
Una vez tomadas estas especificaciones, se realizó la búsqueda de un Encoder
que fuera capaz de adjuntarse a la transmisión del motor y soportara corrientes y
potencias similares a los del motor, por lo que después de la investigación se
encontró un modelo factible el cual se muestra en la Figura 4.14.
Figura 4.14. Encoder Autonics E40S.
Una vez encontrado el anterior encoder, se procedió a buscar drivers que fueran
capaces de detectar la resolución del encoder E40S y además regular eficazmente
la frecuencia del motor USM590-501W. Tras una breve búsqueda se localizó un
modelo de variador de frecuencia apreciado en la Figura 4.15 con capacidad de
carga de hasta ¼ de caballo de fuerza, sabiendo que la potencia del motor de salida
es de 1/8 de caballo.
Figura 4.15. VFD Frenic Mini de Fuji Electric.
Ya con todos los materiales necesarios para dar marcha inicial al proyecto, se
mandó a cotizar todos los elementos con proveedores y hacer después sus
posteriores requisiciones.