INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

“VENTAJAS ECONÓMICAS DEL DESENGRASE ELECTROLÍTICO PARA EVITAR EL DESPRENDIMIENTO DE UN RECUBRIMIENTO

ELECTROFORÉTICO EN LA EMPRESA ELECTRO PINTURA S. A. DE C. V.”

Memoria de Experiencia Profesionalque para obtener el

Título de

Ingeniero Químico Industrial

Presenta

BERTHA MARÍA ELENA MEJÍA SÁNCHEZ

México, D.F., Agosto de 2008

AGRADECIMIENTOS

A mis padres por brindarme su apoyo moral y económicodurante mi carrera.

Al Dr. Héctor F. Martínez Frías por brindarme su apoyo y su tiempo durante la realización de este trabajo.

A mis hijos, mi esposo y mis hermanaspor el apoyo que me brindaron

Al Instituto Politécnico Nacional en especial a la ESIQIE, por abrirme sus puertas y formarme como profesionista.

ÍndiceRESUMENINTRODUCCIÓN 1

I. GENERALIDADES SOBRE RECUBRIMIENTOS Y PINTURAS ELECTROLÍTICAS 21.1 ELECTROQUÍMICA 21.2 APLICACIONES INDUSTRIALES 31.3 GALVANOSTEGIA Y GALVANOPLASTÍA 41.4 RECUBRIMIENTOS ELECTROLÍTICOS 51.5 PINTURA ELECTROLÍTICA 6

1.5.1 Consideraciones Generales sobre el tratamiento de superficies previo a la pintura 6

1.5.2 Preparación del recubrimiento 1.5.2.1 Filtración de la Pintura 1.5.2.2 La Ultra Filtración en el Sistema de Pintura

788

1.5.3 Horneo 10II. INSTALACIONES PRODUCTIVAS Y CARACTERÍSTICAS DE

OPERACIÓN DE LA EMPRESA 112.1 INSTALACIONES PRODUCTIVAS

2.1.1 Área de carga2.1.2 Área de lavado y fosfatizado2.1.3 Área de lijado manual2.1.4 Área de colgado en racks2.1.5 Área de Pintura electroforética2.1.6 Área de horneado2.1.7 Área de empaque e inspección2.1.8 Área de retrabajo

141416161617192020

2.2 CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN DE LA EMPRESA 20

III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 24

IV. IMPLEMENTACIÓN DEL DESENGRASE ELECTROLÍTICO 294.1 ETAPA DE PRUEBAS

4.1.1 Lavado con aspersión 4.1.2 Lavado de ultrasonido4.1.3 Lavado con permanganato de potasio4.1.4 Lavado con desengrase electrolítico

2930303131

4.2 ETAPA DE COMPARACIÓN 324.3 INSTALACIÓN 34

V. VENTAJAS ECONÓMICAS DERIVADAS DEL PROCESO DE LIMPIEZA 38

CONCLUSIONES 40BIBLIOGRAFÍA 41

RESUMEN

La presente Memoria de Experiencia Profesional se basa en el desempeño profesional de su autora, a lo largo de ocho años de ejercicio profesional en dos empresas dedicadas a la aplicación de recubrimientos electrolíticos y con base en las mejoras técnicas, se concluye con las ventajas económicas generadas al implantar el desengrase electrolítico para evitar el desprendimiento de la pintura electroforética dentro de la empresa Electro Pintura S.A. de C.V.

En el capítulo I se presentan las generalidades sobre electroquímica, su empleo en la aplicación de recubrimientos y de pinturas electrolíticas.

En el capítulo II se describen las instalaciones productivas de la empresa y sus características de operación, detallando los procesos a que son sometidas las piezas para la aplicación de las pinturas electrolíticas.

El planteamiento del problema a que se enfrentó la empresa y que constituyó la base de estudio para el presente documento, constituye el Capítulo III, en el que se presenta la metodología que se empleo hasta la solución del problema iniciando con tormenta de ideas, pasando por la elaboración de diagramas de Ishikawa y diagramas de Pareto.

El capítulo IV se aboca a la implementación del desengrase electrolítico, describiendo paso a paso como se determina la opción ideal para resolver el problema, llevando a cabo pruebas de laboratorio de diferentes procesos como el ultrasonido, el lavado por aspersión, el lavado con permanganato de potasio y el lavado con el desengrase electrolítico.

Para concluir, el capítulo V se centra en cuantificar las ventajas económicas derivadas de la implementación del proceso de limpieza.

La aplicación del desengrase electrolítico dentro del proceso representó la mejor alternativa de solución al desprendimiento electroforético, considerándose como la opción correcta y adecuada, ya que trajo mayores beneficios al proceso.

El uso del desengrase electrolítico tiene numerosas aplicaciones dentro de la industria actual ya que es utilizado en industrias como el galvanizado, cromado, latonado, niquelado de piezas metálicas y no metálicas, y aún en líneas de ensamblaje de la industria automotriz.

Finalmente se concluye con la importancia de la aplicación de la electroquímica en la industria moderna, y se demuestra que los resultados del desengrase electrolítico al aplicarse al proceso de la empresa Electro Pintura, S. A. de C.V. resultaron un beneficio económico superior al esperado.

INTRODUCCIÓN

En estos tiempos de globalización y cambio, la competencia que cada vez más frecuentemente confrontan las empresas en sus respectivos mercados tiene que ver no solamente con la existencia de un mayor número de alternativas de productos y artículos entre los cuales seleccionar, resultantes de la apertura de las fronteras, sino al mismo tiempo con las mayores exigencias de los consumidores en materia de calidad, presentación, durabilidad y precio de venta de toda la gama de satisfactores que representan el consumo de los habitantes del país.

Es por ello que una de las necesidades más apremiantes de las pequeñas y medianas empresas tiene que ver con la consolidación de sus mercados, bien sea a través de una mejora continua en la calidad de sus productos, o bien a través de una reducción de sus costos de producción, que le permitan a su vez trasladar el beneficio a sus clientes, por medio de una moderación en sus precios de venta, lo que a la postre resultará en una mayor participación en su fracción de mercado y en la preferencia de sus clientes.

Aunque para muchos empresarios la elaboración de cierta gama de artículos se ha simplificado por la introducción de un mayor número de opciones en polímeros y plásticos de ingeniería, existe todavía un conjunto de artículos cuyo acabado final está sustentado en la calidad de algunas pinturas y recubrimientos realizados a base de procesos electrolíticos, que por la característica de ser llevados a nivel iónico, garantizan una muy alta calidad en el acabado final; tal es el caso particular de la empresa en donde se llevó a cabo el desarrollo de innovaciones, lo que condujo al mismo tiempo que se mejorara la calidad de los artículos finales al evitar el desprendimiento del recubrimiento, se obtuvieran ahorros por la reducción en el número de reprocesos y menores desperdicios en la producción.

Se plantean como objetivos particulares los siguientes: describir los principios básicos y operativos de la electrodeposición, detallar la infraestructura productiva y las condiciones de operación de la empresa, plantear el problema de desprendimiento del recubrimiento para describir las acciones que sistemáticamente se fueron implementando hasta dar solución al problema.

Finalmente, se muestran las ventajas económicas derivadas de la aplicación del desengrase electrolítico.

El alcance de la presente Memoria de Experiencia Profesional se centra en las actividades productivas de la Planta Lerma de la citada empresa de Electro pintura S.A. de C.V. y se limita única y exclusivamente al proceso de e-coat o pintado electroforético.

Es por ello que, basada en la experiencia de la autora a lo largo de 8 años de ejercicio profesional en dos empresas dedicadas a la electrodeposición de recubrimientos decorativos y de protección y tomando en cuenta su contribución a la solución de un problema eminentemente práctico se presenta el desarrollo de la presente Memoria de Experiencia Profesional intitulada “Ventajas Económicas del Desengrase Electrolítico para evitar el desprendimiento de un Recubrimiento Electroforético en la empresa Electro Pintura, S.A. de C.V.”

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I. GENERALIDADES SOBRE RECUBRIMIENTOS Y PINTURAS ELECTROLÍTICAS

1.1 ELECTROQUÍMICALa electroquímica es una rama de la química que estudia las transformaciones de los estados de la materia, que relacionan la parte eléctrica con la parte química. En otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interfase de un conducto eléctrico, llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor, y un conductor iónico denominado electrolito, pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.

La mayoría de los compuestos inorgánicos y algunos de los orgánicos se ionizan al fundirse o cuando se disuelven en agua u otros líquidos; es decir, sus moléculas se disocian en especies químicas positivas o negativas, que tienen la propiedad de conducir la corriente eléctrica. Si se introduce un par de electrodos en una disolución de estos electrólitos preparados a base de compuestos ionizables y se conecta una fuente de corriente continua entre ellos, los iónes positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo y los iónes negativos se trasladan hacia el positivo. Al llegar a los electrodos, los iónes pueden ganar o perder electrones y transformarse en átomos neutros o moléculas; la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado.

La acción de una corriente sobre un electrólito puede entenderse con un ejemplo sencillo. Si el sulfato de cobre se disuelve en agua, se disocia en iónes cobre con carga positiva e iónes sulfato con carga negativa. Al aplicar una diferencia de potencial a los electrodos, los iónes cobre se mueven hacia el electrodo negativo, se descargan, y se depositan en el electrodo como átomos de cobre. Simultáneamente los iónes sulfato llegan al electródo positivo, sin poder descargarse debido al potencial alto requerido para su oxidación, por lo que en su lugar se lleva a cabo la reducción del H2O formando iones H+ y O2.

A este fenómeno se le conoce como “electrólisis”.

En todos los casos, la cantidad de material que se produce en cada electrodo al pasar la corriente eléctrica por un electrólito sigue la ley enunciada por el químico físico británico Michael Faraday. Esta ley afirma que la cantidad de material obtenida en cada electrodo es proporcional a la intensidad de la corriente que atraviesa el electrólito, y que las masas de distintos elementos formados por la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a las masas equivalentes de los elementos.

Todos los cambios químicos implican una reagrupación o reajuste de los electrones en las sustancias que reaccionan; por eso puede decirse que dichos cambios son de carácter eléctrico. Para producir una corriente eléctrica a partir de una reacción química, es necesario tener un oxidante, es decir, una sustancia que gane electrones fácilmente, y un reductor, es decir, una sustancia que pierda electrones con facilidad. Las reacciones de este tipo se pueden entender con mayor claridad con un ejemplo: el funcionamiento de un tipo sencillo de pila electroquímica.

Al colocar una varilla de zinc en una solución diluida de ácido sulfúrico, el zinc, que es un reductor, se oxida fácilmente, pierde electrones y los iones zinc positivos se liberan en la disolución, mientras que los electrones libres se quedan en la varilla de zinc. Si se conecta la

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varilla por medio de un conductor electrónico a un electrodo de metal inerte colocado en la disolución de ácido sulfúrico, los electrones que están en este circuito fluirán hacia la disolución, donde serán atrapados por los iónes positivos de hidrógeno del ácido diluido. La combinación de iones y electrones produce hidrógeno en fase gaseosa, que aparece como burbujas en la superficie del electrodo. La reacción de la varilla de zinc y el ácido sulfúrico produce así una corriente en el circuito externo. Una pila electroquímica de este tipo se conoce como pila primaria o pila voltaica.En la batería de acumuladores, o acumulador (conocida comúnmente como pila secundaria), se proporciona energía eléctrica desde una fuente exterior, que se almacena en forma de energía química. La reacción química de una pila secundaria es reversible, es decir, se produce en un sentido cuando se carga la pila, y en sentido opuesto cuando se descarga. Por ello, una pila secundaria puede descargarse una y otra vez.

Las reacciones químicas donde se produce una transferencia de electrones entre moléculas se conocen como reacciones redox, y su importancia en la electroquímica es vital, pues mediante este tipo de reacciones se llevan a cabo los procesos que generan electricidad o en caso contrario, es producido como consecuencia de ella.

En general, la electroquímica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones de oxidación y reducción encontrándose separadas, físicamente o temporalmente, además se encuentran en un entorno conectado a un circuito eléctrico.

1.2 APLICACIONES INDUSTRIALESLa descomposición electrolítica es la base de un gran número de procesos de extracción y fabricación muy importantes en la industria moderna. Por ejemplo el hidróxido de sodio o sosa cáustica, compuesto químico de gran importancia es utilizado para la fabricación de papel, rayón y película fotográfica, se produce por la electrólisis de sal común. Existen básicamente tres tecnologías; celda de mercurio, celda de diafragma y celda de membrana. En la última cuyo proceso consiste en la obtención de H2 y iónes Na+ que en presencia de los iónes OH- producidos por la reducción del agua forman la sosa en las cercanías del cátodo y el Cl2 y O2 en el ánodo. El cloro obtenido se utiliza en la fabricación de pasta de madera y papel.

Una aplicación industrial importante de la electrólisis es el horno eléctrico, que se utiliza para fabricar aluminio, magnesio y sodio. En este horno, se calienta una carga de sales metálicas hasta que se funde y se disocia en iónes. A continuación, se obtiene el metal electrolíticamente.

Los métodos electrolíticos se utilizan también para refinar el plomo, el estaño, el cobre, el oro y la plata. La ventaja de extraer o refinar metales por estos procesos es que el metal depositado es de gran pureza. La galvanotécnia, otra aplicación industrial electrolítica, se usa para depositar películas de metales preciosos en metales base. También se utiliza para depositar metales, aleaciones y resinas en piezas metálicas que precisen un recubrimiento resistente y duradero.

La electroquímica ha avanzado recientemente desarrollando nuevas técnicas para colocar capas de material sobre los electrodos, aumentando así su eficacia y resistencia. Tras el descubrimiento de ciertos polímeros que conducen la electricidad, es posible fabricar electrodos de materiales poliméricos de muy diversas aplicaciones.

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1.3 GALVANOSTEGÍA Y GALVANOPLASTÍA.La galvanostegia consiste intrínsicamente en la producción de películas metálicas, que se depositan sobre objetos de metal, y también, sobre un reducido numero de artículos no metálicos. Estas películas son delgadísimos revestimientos de algún otro metal o metales sobre la superficie primitiva del objeto. El revestimiento puede aplicarse con fines puramente decorativos y después de su aplicación pueden realizarse diversos tratamientos químicos o electroquímicos con la obtención consiguiente de colores o acabados diversos. Otras veces la finalidad puede ser aumentar la resistencia contra la corrosión del metal primitivo, alargando su vida industrial.

Desde el punto de vista de la física, la galvanoplastia es la electrodeposición de un metal sobre una superficie no metálica (plástica, etc.) para mejorar sus características. Con ello se consigue proporcionar dureza, duración, o ambas.

En este proceso se usan productos químicos relativamente puros como sales metálicas de forma que durante la operación se depositan completamente los metales empleados sobre la pieza.

En la figura No. 1 se muestra el esquema de un sistema electrolítico de galvanoplastia:

La deposición de un determinado metal puede obtenerse a partir de baños electrolíticos de diferente composición. Las propiedades específicas de los recubrimientos dependen de los componentes del electrolito utilizado.

Entre sus importantes aplicaciones esta reproducir por medios electroquímicos objetos de muy finos detalles y en muy diversos metales.

De manera resumida y general se denomina Proceso Electroquímico el traslado de iones metálicos desde un ánodo (carga positiva) a un cátodo (carga negativa) en un medio líquido (electrólito), este último compuesto fundamentalmente por sales metálicas en solución acuosa.

+

Cu2+

ee

Cátodo Ánodo

CuPieza

Figura 1. Esquema de deposición electrolítica con Recubrimiento de Cobre

Cu2+ Cu2+

4

1.4 RECUBRIMIENTOS ELECTROLÍTICOSLos procesos de recubrimientos electrolíticos consisten en depositar por vía electro química finas capas de metal sobre la superficie de una pieza sumergida en una solución de iones metálicos o electrolito. El principio básico de este proceso consiste en la conversión del metal del ánodo por oxidación en iones metálicos que se distribuyen en la solución. Estos iones migran y se depositan en el cátodo (pieza que será recubierta) formando una capa metálica en su superficie.

La capa depositada forma cristales metálicos. En función del tipo de estructura cristalina se obtendrán diferentes propiedades del recubrimiento y así pueden seleccionarse los campos de aplicación más adecuados.

El recubrimiento electrolítico de las piezas se produce casi exclusivamente por inmersión en una solución electrolítica llamada “baño”. Para ello se introducen las piezas en los baños donde se encuentra el electrolito, se les aplica la corriente directa y el cátodo o pieza se recubre y se seca. Al extraer las piezas del baño se arrastra una cantidad del electrolito sobre la superficie de las piezas. Esta película superficial se elimina en un proceso de lavado posterior para que no interfiera en las siguientes operaciones o presente las condiciones de acabado exigidas.

La calidad de recubrimiento exigida para un campo de aplicación específico solo puede cumplirse manteniendo unas condiciones de trabajo constante y definido y realizando un seguimiento exhaustivo de los mismos. La estabilidad a largo plazo de los electrolitos, es de gran importancia para minimizar la generación de baños electrolíticos contaminados y requiere un seguimiento continuo de concentraciones de los compuestos básicos, las condiciones físicas y las contaminaciones orgánicas e inorgánicas que pudieran presentarse durante su uso.

1.5 PINTURA ELECTROLITICALas pinturas electrolíticas en este caso “electroforéticas”, son de uso específico de la cataforesis o electrodeposición catódica, y consiste en un producto de pintado por inmersión en una pintura epoxico- catódica, totalmente automatizado y basado en el desplazamiento de partículas cargadas dentro de un campo eléctrico hacia el polo de signo opuesto: cataforesis-desplazamiento hacia el cátodo.

La aplicación del pintado por cataforesis está basada en el principio del desplazamiento en un campo eléctrico de partículas cargadas (electroforesis). Las partículas de pintura en suspensión en el baño experimentan una disociación iónica y su desplazamiento a lo largo de las líneas de fuerza del campo eléctrico hacia la pieza a pintar, que está conectada a una tensión eléctrica continua negativa (cátodo), mientras que el electrodo positivo está conectado a unas planchas o tubos de acero (ánodos) sumergidos en la pintura, cerrándose así el circuito.

La pintura de cataforesis es una dispersión en agua de resinas y pigmentos, con un contenido de disolventes orgánicos bajo y con tres componentes básicos:

• Agua desmineralizada • Ligante catiónico • Pasta pigmentada

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que se incorporan directamente sobre la pintura para compensar el consumo por el pintado de las piezas, evaporaciones, arrastres, etc.; mediante una regulación de parámetros rápida, eficaz y automatizada, si así se requiere.

Se aplica únicamente a piezas metálicas o conductoras, por la necesidad de conducción de la corriente eléctrica, consiguiéndose así una película de pintura uniforme, incluso en los interiores y cuerpos huecos, proporcionando una gran protección anticorrosiva (niebla salina)1 y elevada resistencia a las deformaciones mecánicas (embutido, doblado, impactos, etc.).

Como tratamiento previo a la electrodeposición, las piezas deben someterse a un proceso de tratamiento de su superficie como desengrase, fosfatizado, etc.; que asegure el anclaje de la pintura sobre el metal. Posteriormente pasarán por un horno en el que se produce la correcta polimerización de la resina electrodepositada sobre la superficie metálica, obteniéndose así presentaciones de la pintura correctas.

1.5.1 Consideraciones generales sobre el tratamiento de superficies, previo a la aplicación de pintura.

1.5.1.1 Etapas previas a los recubrimientos.

En las etapas previas a la pintura, es necesario realizar una serie de pasos para preparar la superficie y obtener un buen recubrimiento, las etapas son las siguientes:

a) Pre-tratamientos mecánicos: Que arrancan de la superficie de la pieza una fina capa. Incluye procesos como cepillado, pulido y rectificado.

b) Desengrase: Eliminación de grasas, aceites y sustancias similares a través de la inmersión de la pieza en soluciones con disolventes orgánicos o en soluciones acuosas alcalinas que a menudo contienen disolventes de los óxidos (como cianuros), detergentes y otras substancias. Estas substancias pueden aplicarse solas o por medio de un desengrase electrolítico, por la acción de una corriente eléctrica.

c) Desengrase electrolítico: El objeto del desengrase electrolítico es la eliminación de grasas, aceites y sustancias similares que no fueron removidas en el desengrase de inmersión a través de corriente eléctrica, para este último caso se suspende el objeto mediante una varilla en la solución detergente, actuando como cátodo del circuito o alternativamente de ánodo y de cátodo.

d) Decapado. El objeto del decapado es la eliminación de oxidación en la pieza a través de la inmersión en soluciones con determinada concentración acida. El baño de decapado contendrá diversos tipos de metales en solución en función del tipo de material de base y el grado de mantenimiento.

e) Fosfatizado2. El objeto del fosfatizado es depositar una capa de fosfato de zinc ó fierro para proteger la pieza de la oxidación en etapas posteriores y dar el anclaje a la pintura, prolonga los años de vida de la pieza evitando la pronta oxidación del material debido al tamaño reducido del cristal de fosfato y el acomodamiento de estos en la superficie del material. 1 Prueba de ASTM D 1654-05 método estándar de prueba para evaluación de espécimen pintado o cubierto

2 Fosfato - Pre-tratamiento de superficies ferrosas que se lleva acabo con soluciones químicas de fosfato y ácido fosfórico, en frió o en caliente, lo cual produce una delgada capa inherente, adherente e inhibidora de la corrosión que es excelente base para la aplicación de la pintura y que le proporciona a esta una mejorar adherencia.

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f) Sello .El objeto del sello es proteger el fosfato de la oxidación mientras el material es manipulado previo a la pintura.

En la figura No. 2 se nos presenta el Diagrama global del proceso:

Figura No.2 Diagrama global del proceso de cataforesis

1.5.2 Preparación del recubrimiento.

Por la tendencia a la decantación de la pintura, al ser una emulsión, el tanque de inmersión de las piezas debe estar concebido y diseñado para que la pintura esté en permanente agitación, tanto en la superficie como en el seno de la masa, y en el sentido del transportador.

Esta circulación tiene tres objetivos básicos:

a) Conservar la pintura en mezcla uniforme en el baño de pintura y evitar sedimentación de los pigmentos en el fondo o en las partes horizontales de las piezas a pintar.

….Pre-tratamiento

Inicio de proceso

Cepillado y/o

pulido

Desengrase de

inmersión

Desengrase de

Electrolítico

Decapado

FosfatizadoSelloPinturaHorneo

Lo requier

SiNo

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b) Filtrar en continuo el baño de pintura3 para eliminar suciedad o granos que puedan provocar defectos de pintura y conservar el baño siempre limpio.

c) Mantener el baño de pintura a la temperatura de trabajo (entre 28 y 35ºC), eliminando la energía térmica desprendida en la electrodeposición, en las bombas y por rozamiento en las tuberías con los enfriadores.

Estas tres funciones, deben ser mantenidas en continuo.

1.5.2.1 Filtración de la pintura.

Tiene por objeto separar de la pintura todas las partículas gruesas, previa a la ultra filtración, y para hacerlo con efectividad, el volumen de pintura filtrado en continuo debe ser tres veces la capacidad del tanque de pintura por hora.

Son necesarios dos circuitos independientes: uno desde el rebosadero, y el otro desde la entrada del tanque donde la aspiración debe hacerse en el punto más bajo y en toda su anchura, para asegurarse de recuperar todos los sedimentos.

Cada circuito mueve 1,5 volúmenes por hora, sobre los que van instalados los filtros de bolsas, y otros, normalmente con una finura de malla, efectiva, de 25µ para la pintura. En estos filtros se cambian o se lavan las bolsas, cuando la pérdida de carga entre los manómetros de entrada y salida sobrepase 1.0 kg.

En el caso de contaminación del baño de pintura, será necesario filtrar con bolsas anti-aceite.

1.5.2.2 La ultra filtración (UF) en el sistema de pintura.Es un proceso de separación física mediante membranas semipermeables, para emulsiones o coloides de una solución acuosa (ultra filtrado), en sistemas modulares.

La unidad de UF tiene tres objetivos:

• Purgar el baño de pintura de las impurezas solubles, manteniendo sus características. Es necesaria una purga regular de ultra filtrado nuevo (UFN) en función del trabajo de la instalación con un mínimo de 0.05 1itros por m² pintado.

d) Lavar la superficie pintada, en cascada inversa, recuperando el máximo de pintura no electrodepositada.

e) Regenerar los baños de lavado, durante los períodos que esté operando la línea de producción (noches y/o fines de semana).

La producción de UFN necesaria para todas las operaciones es de 1.5 a 2.0 l/m², debiéndose regenerar las membranas cuando se llega a un mínimo de 1.2 l/m².

Atraviesan la membrana de UF todos los compuestos de bajo peso molecular, como:

• Agua.

• Sales minerales (fosfatos, cromatos, etc.).

• Potasa, amoníaco, aminas.

• Disolventes orgánicos.

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Y son retenidos por la membrana:

• Los pigmentos.

• El barniz o resina; salvo un pequeño porcentaje de bajo peso molecular, que puede llegar a atravesarla.

La aplicación de la UF al baño de pintura permite eliminar los compuestos de bajo peso molecular al incorporarse al permeato (UFN). Este puede verterse directamente o bien usarse en la primera zona de lavado de las piezas pintadas.

En la figura No.3 es posible observar el diagrama de la ultra filtración:

Figura 3. Mecanismo de Ultrafiltración

También puede eliminarse el exceso de agua por la UF de la pintura, cuando las pérdidas de agua por evaporación y por arrastre de piezas no compensen la cantidad de agua introducida en el proceso de compensación, evitando que el nivel del baño aumente.

Los módulos deben funcionar produciendo UFN las 24 horas del día. Una interrupción de su funcionamiento con pintura en su interior, supone la decantación de ésta en las membranas (la pintura sólo es estable en agitación continua) haciéndoles perder su capacidad de UF, pudiendo llegar a inutilizarla si el paro fuese prolongado y no se realizara un lavado y arrastre de ésta a la cuba de pintura.

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En el caso de fuga de alguna de las membranas instaladas en el módulo, la UF esta instalada en una fosa de puntos bajos desde donde se bombea la pintura a la cuba de trabajo.

En el caso de una fuga aislada de una membrana, ésta debe ser desconectada con retorno directo a la cuba de trabajo, y mantener en UF en funcionamiento y producción de UFN.

En cuanto a los materiales de construcción del sistema de UF, debemos tener en cuenta:

• Las tuberías de alimentación en pintura a los módulos deben ser en acero inoxidable,

dada la corrosividad del medio ácido de la pintura (últimas generaciones).

• Las bombas de alimentación de pintura a los módulos pueden ser similares a las del circuito de agitación-filtración de la pintura.

• El circuito de regeneración de las membranas puede ser de acero inoxidable o material polimérico (PVC, poliéster, etc.)

• Las tuberías de ultra filtrado nuevo (UFN) deben ser de inoxidable o material polimérico (p. e. PVC).

• La cuba de almacenado de UFN (para el lavado o llenado de los módulos en regeneración o parada) debe ser en acero al carbono revestido o inoxidable.

El empleo de la UF en la pintura electroforética es vital ya que:

a) Puede estimarse un aprovechamiento del orden de 95% en la regeneración del baño,

b) Alcanzar un ahorro de pintura del orden del 50%, que permite la amortización de su instalación en 4 meses, por la recuperación de la capa de pintura depositada por capilaridad (casi la mitad de ésta),

c) La preservación del medio ambiente, que puede llegar al vertido mínimo (casi cero), en el caso de que se incorpore otro módulo de UF en el último lavado de agua desmineralizada (como se describe más adelante).

d) Un control permanente de la calidad del baño, mediante las purgas periódicas regulando la conductividad (lo que por ello no permite decir vertido cero), y por tanto del aspecto final de la capa de pintura.

1.5.3 Horneo.Una vez que termina el proceso de pintura continúa el horneado que será el encargado de llevar acabo la polimerización de la pintura electroforética para darle las propiedades físicas requeridas terminando así el ciclo.

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II. INSTALACIONES PRODUCTIVAS Y CARACTERISTICAS DE OPERACIÓN DE LA EMPRESA

2.1 INSTALACIONES PRODUCTIVAS.

La empresa Electro Pintura S.A. de C. V. fue creada en 1985, forma parte del corporativo llamado “GRUBEC” propiedad del empresario mexicano Germán Becerril Zetina, y está constituida por dos plantas una ubicada en Calle 6 N° 79, Colonia Pantitlán y otra en Avenida San Rafael N° 49 Lerma, Estado de México.

Electro Pintura S.A. de C. V. es una empresa maquiladora; la planta de Lerma esta dedicada a la aplicación de pintura electroforética (llamada comúnmente e-coat) a piezas de metal, y la planta de la colonia Pantitlán se dedica a la aplicación de pintura en polvo y pintura liquida.

Para los propósitos de esta Memoria de Experiencia Profesional toda la reseña se basa en la planta de Lerma.

El giro principal de la empresa Electro Pintura Lerma es la aplicación de pintura electroforetica para protección de piezas contra la corrosión, el mercado principal es la industria automotriz, se pintan piezas como: los filtros de aire de los autos, componentes de los toldos de los automóviles convertibles principalmente del Mustang aunque también se pinta el Corvette, el Thunderbird y últimamente el GMX -020; este mercado automotriz lleva a la empresa a mantener un excelente nivel de calidad y a mejorar día con día sus costos de producción.

La empresa de Electro Pintura Lerma se encuentra constituida por una gerencia general, un jefe de aseguramiento de calidad (quien es la autora del presente trabajo), un jefe de producción, un inspector de calidad, un área de control de procesos (laboratorista) y un supervisor como se muestra a continuación en la figura no.4.

Figura No.4 Organigrama de la planta Electro pintura S.A. de C.V.

La gerencia general tiene la función de proporcionar a la empresa los recursos necesarios y la infraestructura para que se logre alcanzar los objetivos establecidos dentro de la planta, es la encargada de asegurar el funcionamiento de la empresa tanto económica como laboralmente.

Gerencia general

Jefe de aseguramiento de calidad Jefe de producción

Inspector de calidad Control de Procesos Supervisor

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El Jefe de Aseguramiento de calidad en este caso la autora es encargada de garantizar que el producto entregado al cliente cumpla sus expectativas y normas que le sean aplicables y para ello se encarga de coordinar y participar directa e indirectamente en el control de los procesos que se llevan acabo; así como también se encarga del desarrollo de nuevos procesos junto con el área de control de procesos; también es el encargado de desarrollar y mantener funcionando es sistema de calidad.

El Inspector de calidad tiene la función de realizar muestreos a los lotes que son inspeccionados pieza por pieza por los operadores del área, esto para garantizar la calidad del material y evitar que alguna falla o defecto llegue al cliente, reporta directamente al Jefe de aseguramiento de calidad para que este tome acciones acerca de cualquier problema.

Control de proceso es el encargado de mantener el proceso estable, realizando los análisis correspondientes y adiciones necesarias, se encarga de realizar pruebas de laboratorio para la aplicación de nuevos procesos que le son asignados por el jefe de aseguramiento de calidad.

El jefe de producción es el encargado de garantizar que la producción de material se de en tiempos y formas se encarga de eficientar la producción logrando mayores volúmenes en menor tiempo cumpliendo los estándares de calidad que le marca el área de aseguramiento de calidad.

El supervisor es el encargado de revisar que el personal realice las actividades establecidas de la manera adecuada, lleva el control de entradas y salidas y se encarga de coordinar al personal deacuerdo al plan o programa del Jefe de Producción.

Electro Pintura S. A. de C. V. cuenta con una línea de pintura electroforética; la planta se encuentra dividida en las siguientes áreas:

1. Área de Recibo 2. Área de calderas 3. Área de Carga 4. Lavado y fosfatizado 5. Área de descarga 6. Lijado manual y colgado en racks 7. Pintura electroforética por inmersión 8. Horneo y transportador de cadena9. Área de empaque e Inspección 10. Área de reproceso 11. Almacén de materia prima 12. Almacén de producto terminado 13. Almacén de material virgen 14. Cuarentena 15. Laboratorio de control de calidad 16. Oficinas.

Estas áreas se distribuyen a continuación en el mapa de distribución de la empresa según la figura No.5

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Figura No.5 Mapa de distribución de áreas de trabajo en la empresa

El área de lavado y fosfatizado de Electro Pintura esta integrado de la siguiente manera:

Área de recibo (1)

Calderas (2)

Área de carga (3)

Lavado y fosfatizado

(4)Almacén de

producto terminado

(12)

Área de descarga (5)

Área de lijado

manual y

colgado(6)

Pintado electroforético

(7)

Transportador y cadena de horno(8)

Hor

no (8

)

Área de Inspección y empaque

(9)

Almacén de

materia prima (11)

Áre

a de

repr

oces

o(1

0)

Almacén temporal de material virgen

(13)

Cuarentena (14)

DISTRIBUCION DE ÁREA DE TRABAJO EN LA EMPRESA

Laboratorio y Control de calidad

(15)Oficinas (16)

Entrada a planta

Rectificado-res y panel de control

13

2.1.1 Área de carga.

Esta área esta constituida por canastillas de fierro de 1.80 m de largo por 1.0 m de ancho y 1.0 m de alto como se muestra en la figura No.6, las cuales son transportadas a través del proceso por medio de un polipasto eléctrico con capacidad de 1.5 toneladas. Esta área tiene un espacio de 5 m de largo por 3 m de ancho, donde se recibe la materia prima aproximadamente 2 toneladas por día.

Fig. 6. Vista de los dispositivos para manejo de piezas.

2.1.2 Área de lavado y fosfatizado.

El área de lavado y fosfatizado esta constituida de 9 tinas de fierro de 2.10 m de largo por 1.30 m De ancho y 1.50 m de alto como se muestra en la figura No.7.

14

Figura No.7 Vista del área de lavado y fosfatizado

Las tinas del área de lavado contienen los siguientes productos en el orden adecuado en que se requiere el proceso:

Tina de Desengrase de inmersión I el cual opera a temperatura ambiente, este desengrase es alcalino y tiene una concentración de 20 a 40 g/l. Tiene la función de proteger al desengrase de inmersión principal para incrementar su tiempo de vida. Elimina rebabas de las piezas y aceites emulsificantes.

Tina de enjuague del desengrase el cual opera a temperatura de 60 a 80 º C, este enjuague es agua normal. Tiene la función de eliminar impurezas del desengrase anterior.

Tina de Desengrase de inmersión II el cual opera entre 80 y 90 º C, este desengrase es alcalino y tiene concentración de 60 a 80 g/l. Tiene la función de eliminar los aceites, grasas y/o rebabas que contiene la pieza.

Tina de enjuague del desengrase II el cual opera a temperatura ambiente. Tiene la función de eliminar residuos alcalinos.

Tina de Decapado el cual opera a temperatura ambiente, este decapado es acido fosforito principalmente y tiene una concentración de 10 a 20 % en volumen.

Tina de enjuague del decapado el cual opera a temperatura ambiente, este enjuague es agua normal. Tiene la función de eliminar residuos ácidos.

Tina de Fosfatizado el cual opera de 60 a 70º C, este fosfato es fosfato de zinc, tiene una concentración de 8 a 15 % en volumen y es un depósito de cristales finos sobre la pieza, tiene la

15

función de servir como ancla entre la pieza y el recubrimiento de pintura; se muestra a continuación en la figura No. 8.

Figura No. 8 Tina de Fosfato de zinc.

Tina de enjuague del fosfato el cual opera a temperatura ambiente.

Tina de Sello el cual opera de 60 a 80 º C, este sello tiene concentraciones de 1 a 2 % en volumen. Tiene la propiedad de proteger a la pieza de la oxidación temporalmente.

2.1.3 Área de lijado manual.

Esta área se encuentra constituida por un área de descarga del material y una zona donde el material es lijado de manera manual para eliminar la escama térmica de soldadura que aún queda después del lavado, esta operación se lleva acabo con ayuda de operadores que utilizan guantes de nylon y con lija de agua N° 180, por ningún motivo se puede tocar la pieza con las manos, debido a que se pueden tener problemas con la adherencia.Una vez concluido el lijado la pieza es limpiada con brocha siempre utilizando guantes.La operación de lijado y brochado se lleva a cabo en mesas planas de acero inoxidable.

2.1.4 Área de colgado en Racks

En esta área se encuentran los racks que son utilizados para pintar y tienen las características de ser cuadrados de material de fierro con una rejilla de malla que permite colocar las piezas, este rack en la parte superior tiene ganchos que servirán para que la corriente pase por el rack, se muestra en la figura 9.

16

Al colgarse las piezas de manera uniforme separadas que no pegue pieza con pieza se puede lograr un recubrimiento uniforme, ya que de ser así en esta zona la pintura no tendrá adherencia.

2.1.5 Área de pintura Electroforética.

Esta área se encuentra constituida por 4 tinas de diferentes medidas y características que continuación se describen:

Tina de pre-enjuague: Tina de fierro capacidad de 1000 l. Esta tina contiene agua desionizada, con concentración de butil de 1 a 2 % en volumen. Tiene la función de eliminar impurezas de la pieza.

Tina de pintura: Tina con recubierta de fibra de vidrio, capacidad de 1500 litros, contiene un rebosadero llamado wire de las mismas características del largo y ancho de la tina pero con un alto menor, bajo el rebosadero se encuentra una salida de pintura la cual va conectada a una bomba cuya capacidad es de 3.5 HP, esta bomba la envía a un sistema de filtración llamado UF este filtro es una membrana que separa la pintura en dos: en pintura y permeato (ver figura 10)

Una vez separada la pintura regresa al tanque de pintura y el permeato se manda al enjuague de inmersión el cual esta conectado en cascada hacia el enjuague de aspersión y este a su vez al tanque de pintura electroforetica.

Figura No. 9 Ilustración de un rack

17

Dentro de la tina de pintura electroforetica se encuentran 2 placas colocadas de frente estas placas se distribuyen de cada un lado de la tina; el material de estas placas es tungsteno, dentro de estas placas hay un sistema de entrada y salida de anólito como se muestra en la figura No.10.

En esta área se cuenta con un rectificador que va de 0 a 300 volts, que es el encargado de suministrar la energía a la tina de pintura para realizar la deposición.En la figura no. 10 se muestra un sistema de pintura.

Tina de enjuague por aspersión: Tina con aspersores en la parte inferior con sistema de bombeo de agua desionizada. Su función es eliminar los residuos de pintura que quedan sobre la superficie de la pieza para evitar defectos en el acabado.

Tina de enjuague: Tina de enjuague de inmersión, contiene agua desionizada. Su función es dar un enjuague final a la pieza con la finalidad de eliminar residuos de pintura.

En la figura No.11 se muestra el tanque de pintura e-coat con su respectivo rebosadero o wire.

3 wire.- rebosadero

Pintura electroforetica

Wire3

UF

Enjuague por aspersión

Enjuague inmersión

Solución electrolí-

tica

Figura No.10 Sistema de Pintura

Placas

Placas

UF

UF

18

Figura No.11 Vista de la tina e-coat y el wire.2.1.6 Área de horneado.

Esta área se encuentra constituida por un horno continuo con cadena transportadora de 10 metros de largo y 1.5 m de ancho que se muestra en la figura No. 12.Su función es cocer las piezas manteniendo estas durante 20 minutos a 190ºC ± 10ºC.

Figura No.12 Vista interna del horno.

19

2.1.7 Área de empaque e inspección.

Esta área se encuentra constituida por personal dedicado a la inspección y empaque del material y se cuenta con mesas de inspección. La inspección del material se lleva acabo de la siguiente manera en la tabla No.1:

Prueba Características Unidades revisadasVisual Se inspecciona los defectos

visualmente no debiendo presentarse ninguno.

Todas las piezas

Adherencia Se realiza un cuadriculado y con cinta scotch se verifica (cap. 3) y no deberá desprenderse ningún cuadro de pintura del cuadriculado realizado.

Al inicio de turno se procesa un panel y se checa una pieza por lote, los lotes se separan

por canastilla

Dureza Se corre con lápices del No. 2H y un carro especial y la punta del lápiz no deberá perfora la pintura de la pieza.

Al inicio de turno se procesa un panel y se checa una pieza por lote, los lotes se separan

por canastilla.Flexibilidad Se dobla el panel que se

procesa al inicio de turno con el mandril cónico y no deberá presentar desprendimiento

Al inicio de turno se checa el panel de prueba que se

proceso al inicio del turno.

Tabla No.1 Inspección del material

2.1.8 Área de re-trabajo.

Esta área esta formada por personal de la empresa encargada de corregir los detalles del mal proceso realizado, cuenta con mesas y sillas para el personal operativo.

2.2 CARACTERISTICAS DE OPERACIÓN DE LA EMPRESA.

Electro Pintura S.A. DE C.V. realiza su operación de la siguiente manera:

1. El cliente solicita el servicio de pintura electroforetica, se acuerdan los tiempos de entrega tanto del cliente como de la empresa, el cliente envía el material a Electro Pintura, una vez ingresado a la planta se envía a un almacén temporal y se programa este material para producirlo, una vez programado se envía el material al área de carga y se inicia su proceso con la carga del material en las canastillas.

2. Una vez cargado el material se traslada la canastilla con ayuda del polipasto hacia la primera tina del proceso de limpieza.

3. Proceso de limpieza:

20

i. Desengrase de inmersión I: Se introduce el material en esta tina y el operador marcara en el reloj 5 minutos pasado este tiempo se traslada la canastilla a la siguiente tina.

ii. Enjuague de agua caliente: Se introduce el material durante un minuto en este lapso el operador tendrá que sumergir y sacar la canastilla para asegurar que el agua ingresa en las partes soldadas que presentan aperturas pequeñas.

iii. Desengrase de inmersión II: Se introduce el material durante 15 minutos.iv. Enjuague: Se traslada el material a esta etapa y se introduce de entrada por salida dos veces

asegurando que la canastilla entre completamente.v. Decapado: Se introduce el material durante 15 minutos.vi. Enjuague: Se introduce el material de entrada por salida dos veces asegurando que la canastilla

entre completamentevii. Fosfatizado: Se introduce el material durante 7 minutos.

viii. Enjuague: Se introduce el material de entrada por salida dos veces asegurando que la canastilla entre completamente.ix. Sello: Se introduce el material 1 minuto.

4. El material lavado es descargado al área de lijado donde se frotaran las partes de escama térmica por soldadura usando lija de agua no. 180, siempre se debe usar guante látex para no contaminar el fosfatizado.

5. El material es sacudido con brocha para eliminar residuos de polvo de lija y fosfato y es colocado en los racks de la figura no. 9.

6. Se ingresa el rack al Enjuague previo a la pintura solo un segundo.7. Se introduce el rack a pintar y se enciende el rectificador dando el voltaje adecuado a la

pieza en función de la carga deacuerdo a los procedimientos establecidos y la tabla calculada, (el voltaje varia en función de la carga del rack de 120 a 180 volts +/-) el tiempo de inmersión será de 2 minutos.

8. Se introduce el material al enjuague de aspersión un minuto.9. Posteriormente se introduce al enjuague de inmersión como enjuague final solo entra y

sale.10. Se coloca el material en la cadena transportadora del horno y se comienza a eliminar el

excedente de agua o pintura sobre la pieza esto con aire a presión como se muestra en la figura No.13

21

Figura No.13 Eliminación de agua a presión con aire.

11. La cadena transportadora se encargara de trasladar las piezas dentro del horno y para que se lleve acabo la polimerización de la pintura.

12. Las piezas salen a los 20 minutos, son bajadas al salir del horno con guantes de asbesto cuidando de no ser golpeadas debido que se encuentran frescas; se procede a realizar la inspección separando las piezas defectuosas y empacando las piezas conformes.

13. Posteriormente se entregara al cliente.14. Las piezas no conformes se integran al área de retrabajo y se lijan las partes no conformes

con lija del no. 180 para agua, el cliente recibe este material como desviación.15. La descripción del proceso se representa en el siguiente diagrama de proceso Figura No.

14.

22

SISI

N0

SI

N0N0

N0

SI

Recibo de material

Inspec-ción

Almacenamiento temporal

Rechazo (se coloca etiqueta roja)

Se notifica al cliente

Se autoriza procesar

Se coloca identificación como lote especial

Orden de producción

Carga de material

Lavado

Inspe-ccion

Descarga de material

Lijado manual

Se regresa al cliente

Inspec-ción

Colgado en racks

Pintado electroforético

Inspección

Horneo Inspección Empaque

Retrabajo

Entrega al cliente

SI

N0

Figura No. 14 Diagrama de proceso

23

III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Debido a que el desprendimiento de pintura “e-coat” se presenta y es equivalente a la pérdida total del trabajo realizado por electropintura y en consecuencia resulta ser costoso para la empresa, surge la necesidad de utilizar un mecanismo de limpieza efectivo diferente al existente en la planta, desarrollando un procedimiento de limpieza eficiente que permita mejorar la adherencia. Es por esto que resulta indispensable integrar un baño de limpieza electrolítico para asegurar que las zonas de unión por soldadura sean correctamente lavadas logrando que el baño electrolítico a través de la corriente obligue al desengrasante a entrar a estas zonas, dando como consecuencia una reducción tanto en los costos de producción como en los costos por retrabajo y los costos por cargos del cliente por paros de línea, lo cual se verá reflejado en las utilidades.

Dentro de la empresa se detectó el problema de desprendimiento de la pintura electroforética al entregar los artículos al cliente, este defecto se presentaba aleatoriamente ya que no sucedía en todas las piezas y en todos los lotes y se daba cuando uno de los clientes (al cual llamaremos empresa “D”) aplicaba pintura en polvo sobre la pieza pintada con electroforesis.

El desprendimiento de pintura es un defecto que consiste en la ruptura de la superficie de la pintura, ésta se vuelve quebradiza y se cae en pedazos al realizarle la prueba de adherencia.

La adherencia es una prueba destructiva que se le aplica a la pieza ya pintada y consiste en dibujar un cuadriculado sobre la pieza de 10 cuadros por 10 cuadros, teniendo una separación de 1 milímetro entre ellos deacuerdo a la figura No. 15, posteriormente se coloca cinta encima. Esta cinta tendrá que ser de Marca Scotch N° 898; la prueba deberá realizarse en zonas planas de la pieza, se remarca la cinta y se jala de un solo golpe de enfrente hacia atrás, el desprendimiento se mide en porcentaje y equivale a cada cuadro no desprendido, para la empresa “D” no esta permitido el desprendimiento de un solo cuadro, solo se pueden desprender las líneas que forman el cuadro.

Figura No. 15 Cuadriculado para adherencia

Scotch 898

24

La inspección del lote se realiza 100% visual pero la variable de adherencia solo se aplica al correr un panel de prueba cada inicio de turno y sobre cada lote de piezas se inspecciona una. La característica de este acabado es estético por lo cual solamente es posible realizar prueba de adherencia a un pequeño número de piezas.

La empresa “D” se queja de desprendimiento dentro de sus líneas de pintura y esta situación genera que los lotes con desprendimiento generen paros de línea con este cliente. Se trabaja con el material exacto para cada una de sus líneas de operación y el trabajo esta programado en cadena, lo que implica que un paro de línea en un inicio se va recorriendo a las líneas siguientes hasta el término del proceso del cliente.

Inicialmente la empresa propuso realizar una junta en la que se participaran ambas empresas, para resolver el problema. Se tuvo una acogida favorable a la propuesta y en ella se aplicó la llamada “lluvia de ideas” con la participación de personal técnico de ambas empresas para determinar el origen del problema en conjunto, dando como resultado un Diagrama de Ishikawa como se muestra en la figura No.16:

Figura No. 16 Diagrama de Ishikawa de análisis del problema con ambas empresas

De este resultado se derivaron diversas mejoras al proceso de la empresa “D”.

El equipo absorbe humedad en el aire

Los espesores de pintura son muy altos o

muy bajosEl procedimiento no es el adecuado.

Los operarios aplican mas pintura en algunas

zonas

El e-coat presenta un problema de mal lavado.

Desprendimiento de pintura

METODOS O PROCEDIMIENTOS

MAQUINAS O EQUIPO

MATERIALES (MATERIA PRIMA)

PERSONAS (Mano de obra)

El horno sufre cambios bruscos de

temperatura.

Las pistolas para pintar no están calibradas

25

Con base en el análisis de causa y efecto, el cliente decidió cambiar su procedimiento e integrar un túnel o cámara dentro del proceso que permitió controlar el nivel de humedad del aire, esto independientemente de dar solución al problema, ayudara al cliente a mantener mas homogéneo su procesos y las temperaturas de los hornos debido a que evitara corrientes de aire que suban o bajen la temperatura de los hornos que tiene en bacheo, además de que el cliente ajustara sus espesores con la finalidad de evitar los excesos de pintura por zonas, evitando así un mayor consumo de pintura.

Para cada acción realizada se corre una prueba para determinar si hay mejora en el problema hasta ahora con estas mejoras del cliente no ha variado el resultado aunque cabe señalar que el cliente obtuvo como beneficio directo una reducción de sus costos de operación.

Al inicio la empresa “D” absorbió estos paros de línea pero poco después de realizar los cambios necesarios se deslindo de responsabilidad alguna, de tal forma que los defectos de calidad por desprendimiento de pintura en sus líneas se canalizaban a Electro Pintura S.A de C.V., e inició descontando en dólares, equivaliendo la hora hombre por retrabajos y paros de línea a un costo de 100.00 US Dólares, así que para obtener el monto total de un paro de línea se tendrá que multiplicar el numero de operadores parados por línea por el tiempo del paro de la línea.

Para dar solución a los problemas se manejan registros de 8 disciplinas, iniciamos con el llenado de este registro:

Nombre de la Empresa: Electro Pintura, S.A. DE C.V.

No. Consecutivo de registro de 8 días: 025

Problema o defecto: Desprendimiento de pintura “e coat” con pintura en Polvo al aplicarse la pintura en polvo Esta situación nos lleva a realizar un análisis del problema real y para eso se realiza una junta de trabajo en la que se involucra la Gerencia General, los Jefes de Aseguramiento de Calidad y de Producción así como el Encargado del control del proceso, el Supervisor y el Inspector de calidad. Se plantean primeramente acciones de contención, se cambian todos los baños a nuevos por parte del área de calidad y se reinicia capacitación del personal para garantizar operaciones efectivas, sin embargo, la idea es tratar el problema de fondo.

Lo primero es realizar una medición durante un turno normal de 8 horas para ver el porcentaje que tiene este problema con respecto a los demás.

Primero se revisa que las condiciones de operación de la línea estén dentro de parámetros.Posteriormente se procede a realizar el muestreo por defectos en la Tabla No.2:

26

Tabla No.2 Muestras de defectosTipo de defecto CantidadDesprendimiento de pintura 40Burbujeo 35Lastimadas 8Bajo espesor 6quemadas 3dobladas 1otros 1

Se integran los datos a la tabla No.3:

Tabla No.3 Análisis de defectos

Tipo de defecto Detalle del problema Frecuencia Porcentaje de la Frecuencia

PorcentajeAcumulado

Desprendimiento de pintura

La pintura se cae al realizar remaches

40 42.6 42.6

Burbujeo La pintura se infla en las zonas de unión

35 37.2 79.8

Lastimadas Las piezas se pegan y se ven zonas sin pintar

8 8.5 88.3

Bajo espesor El espesor es inferior al especificado por el cliente

6 6.4 94.7

Quemadas La pintura se desprende y se cae con solo pasar el dedo sobre la pieza

3 3.2 97.9

Dobladas Las piezas se doblan durante el proceso

1 1.05 98.95

Otros Otros defectos 1 1.05 1001Total 94 100

Respecto a lo que se observa, el porcentaje en el caso del defecto de desprendimiento es el mayor con respecto a los demás defectos, por lo que se determina que el desprendimiento de pintura es el problema a resolver.

Ahora se inicia el trabajo de eliminarlo buscando la causa raíz del problema, esto llevando a cabo una reunión en la que se invita al personal de la planta de Electro Pintura S. A de C.V. y se aplica un diagrama de causa y efecto.

1) El primer paso es identificar el efecto o problema que en este caso es el desprendimiento de pintura

27

2) Por medio de la aplicación de tormenta de ideas definir las causas potenciales del problema dibujando el esquema del pescado en la figura No. 17:

Figura No. 17 diagrama de Ishikawa de análisis del problema en Electro Pintura S.A. de C.V.

De este diagrama figura no. 17 se determina que el problema esta dentro del área de lavado debido a que como se observa en el diagrama, se repite el problema del lavado y una contaminación después del lavado, lo que nos indica que se debe realizar acciones para asegurar que el lavado sea el adecuado y además garantizar que este lavado permanezca y sea protegido.

Quedan las propuestas de solución a este problema dentro del área de Aseguramiento de Calidad para que en conjunto con Control de Proceso se desarrolle la propuesta para realizar un lavado eficiente.

Las personas a veces no usan guantes al lijar o al

usar brocha

El material se conta-mina después de lavarlo al

lijarlo y brochearlo

El material lavado sale con grasa en las uniones.

El equipo no es el adecuado

El equipo es viejo y da problemas.

El procedimiento de lavado no es el adecuado

El procedimiento de lavado muy tardado

METODOS O PROCEDIMIENTOS

MAQUINAS O EQUIPO

MATERIALES (MATERIA PRIMA)

PERSONAS (Mano de obra)

No se cambian los enjuagues continuamente

Desprendimiento de pintura

28

IV. IMPLEMENTACION DEL DESENGRASE ELECTROLITICO.

4.1 ETAPA DE PRUEBAS Como se mencionó en el capítulo anterior una vez definido el problema se asignan tareas al área de aseguramiento de calidad que dando como responsable de la solución del problema en conjunto con su área de control de proceso.

Una vez determinado que el proceso no es el ideal para lavar el material debido a que el material sale con grasa, se buscan alternativas, se plantea primeramente que el área de lijado se traslade al inicio de proceso para evitar contaminación del fosfato en etapas intermedias, por lo que en lo sucesivo se elimina la etapa de inmersión en acido ya que la función de este era eliminar y aflojar la escama térmica que ahora es removida desde el inicio de proceso en la etapa de lijado.

Una vez implantada esta medida y considerando que el lijado siempre estará al inicio de proceso se procede a realizar pruebas con diferentes empresas para mejorar el sistema de lavado las opciones son:

4.1.1 Lavado con aspersión (Compañía Allyand. S.A. de CV.).4.1.2 Lavado por ultrasonido (Compañía Tecno Procesos)4.1.3 Lavado con permanganato de potasio (Galvano química S.A. DE CV)4.1.4 Lavado con desengrase electrolítico (Industrias Quive S.A. de CV.)

4.1.1 Lavado con aspersión.Esta propuesta esta constituida de la siguiente manera:

Se propuso instalar dentro del desengrase de inmersión II (referido en el capitulo 2 sección 2.2) un sistema de aspersión con aire, la idea es que el movimiento y la presión que ejerce el aire en el desengrase elimine las impurezas o grasa que el material mantiene entre las uniones y que escurre al salir del lavado.; se construye el serpentín a nivel escala y se corre prueba de laboratorio de acuerdo al siguiente proceso de la tabla No.4.

Tabla No.4 Proceso de Desengrasado por aspersiónEtapa Características de

operación.Operación

Desengrase de inmersión I Concentración de a 20 a 40 g/l, temp. 40 a 60ºC

Se introduce el material durante 5 minutos.

Enjuague de agua caliente Agua normal Temp. 60 a 80 ºC

Se introduce el material durante un minuto.

Desengrase de inmersión II Concentración de 60 a 70 g/l, temp. De 80 a 90º C

Se introduce el material durante 15 minutos.

Enjuague Agua normal, temp. ambiente

Enjuague de entrada y salida

Enjuague acido Del 5 al 10% volumen, temp. ambiente

Entrada y salida

29

Fosfatizado De 8 a 15 % volumen, temp. De 60 a 70 ºC

Se introduce el material durante 7 minutos.

Enjuague Agua normal, temp. ambiente

normal

Sello 1ª 2 % en volumen, Temp. De 80 a 90 ºC

Se introduce el material 1 minuto.

Resultados.Las piezas corridas en este proceso se pintan con e-coat y se envían con el cliente para que este aplique su pintura en polvo una vez terminados ambos procesos las piezas son devueltas a la planta para examinar los resultados en este caso presentaron desprendimientos en las zonas cercanas a las uniones del material al ser remachadas.

4.1.2 Lavado por ultrasonido.Esta propuesta esta constituida de la siguiente manera:

Se propone instalar una tina de desengrase con placas de ultrasonido; dentro las ondas del ultrasonido transportaran el desengrase hacia las piezas entrando a las zonas de difícil acceso, se corren pruebas de laboratorio de acuerdo al siguiente proceso de la tabla No.5.

Tabla No.5 Proceso de limpieza por ultrasonido

Etapa Características de operación.

Operación

Desengrase de inmersión Concentración de 60 a 70 g/l, temp. De 80 a 90 º C

Se introduce el material durante 5 minutos.

Enjuague Agua normal, temp. normal

Entrada y salida

Enjuague acido del 5 al 10 % volumen, temp. ambiente

Entrada y salida

Fosfatizado De 8 a 15 % volumen, temp. De 60 a 70 ºC

Se introduce el material durante 7 minutos.

Enjuague Agua normal Entrada y salida

Sello 1ª 2 % en volumen, Temp. De 80 a 90 ºC

Se introduce el material un minuto

Resultados.Las piezas corridas en este proceso se pintan con e-coat y se envían con el cliente para que este aplique su pintura en polvo una vez terminados ambos procesos las piezas son devueltas a la planta para examinar los resultados en este caso no presentaron desprendimiento, presentaron uniformidad en el acabado y este proceso es aceptado.

30

4.1.3 Lavado con permanganato de potasio.Esta propuesta esta constituida de la siguiente manera:

Se propone instalar un proceso en el cual se ocupe el permanganato de potasio dentro del desengrase alcalino para eliminar la grasa del material; se corren pruebas de laboratorio de acuerdo al siguiente proceso de la tabla no.6.

Tabla No.6 Proceso de desengrasado con permanganatoEtapa Características de

operación.Operación

Desengrase de inmersión I Concentración de a 20 a 40 g/l, temp. De 40 a 60º C

Se introduce el material durante 5 minutos.

Enjuague de agua Agua normal, temp. ambiente

Entrada y salida

Desengrase de inmersión II Concentración de 60 a 70 g/l de desengrase

De 10 a 15 % de permanganato de potasio, temp. De 70 a 80º C

Se introduce el material durante 5 minutos.

Enjuague de agua. Agua normal, temp. ambiente

Entrada y salida

Enjuague acido del 5 al 10 % volumen

del 5 al 10 % volumen, temperatura ambiente

Entrada y salida

Fosfatizado De 8 a 15 % volumen, temp. De 60 a 70ºC.

Se introduce el material durante 7 minutos.

Enjuague Agua normal, temp. ambiente

Entrada y salida

Sello 1ª 2 % en volumen, Temp. De 80 a 90ºC

Se introduce el material durante un minuto

Resultados.Las piezas corridas en este proceso se pintan con e-coat y se envían con el cliente para que este aplique su pintura en polvo una vez terminados ambos procesos las piezas son devueltas a la planta para examinar los resultados en este caso no presentaron desprendimiento alguno, presentaron uniformidad en el acabado este proceso es aceptado.

4.1.4 Lavado con desengrase electrolítico.

Se propone un sistema de lavado electrolítico con el fin de eliminar a través de corriente la grasa de la pieza y eliminar las impurezas de escama que quedan en la pieza después del pulido.

Se corren pruebas de laboratorio de acuerdo al siguiente proceso de la tabla No.7:

31

Tabla No.7 Proceso de desengrasado Electrolítico.Proceso

Etapa Características de operación.

Operación

• Desengrase electrolítico de inmersión

Concentración de 50 a 60 g/l de desengrase

Temp. ambiente

Se introduce el material durante 5 minutos.

• Enjuague Agua normal, temp. ambiente

Entrada y salida

• Desengrase de inmersión II Concentración de 60 a 70 g/l de desengrase

Temperatura de 70 a 80º C

Se introduce el material durante 5 minutos.

• Enjuague Agua normal, temp. ambiente

Entrada y salida

• Enjuague acido 10% Vol. Ac nitrico Entrada y salida

• Fosfatizado De 8 a 15% volumen, temp. De 60 a 70ºC

Se introduce el material durante 7 minutos.

• Enjuague Agua normal Entrada y salida

• Sello 1ª 2 % en volumen, Temp. De 80 a 90ºC

Se introduce el material un minuto

Resultados.Las piezas corridas en este proceso se pintan con e-coat y se envían con el cliente para que este aplique su pintura en polvo una vez terminados ambos procesos las piezas son devueltas a la planta para examinar los resultados en este caso no presentaron desprendimiento, presentaron uniformidad en el acabado este proceso es aceptado.

4.2 ETAPA DE COMPARACIÓNUna vez realizadas las pruebas se convoca a una junta en la que participan los responsables de área y el gerente general se presentan los resultados y se descarta aquellos procesos que no ofrecieron mejoras; se colocan las ventajas y desventajas de aquellos procesos que dieron buenos resultados para determinar y aprobar el proceso que se aplicara para la solución del problema de desprendimiento.

Resultados de los procesos que ofrecieron mejoras:Lavado con aspersión propuesta rechazadaLavado por ultrasonido propuesta aceptadaLavado con permanganato de potasio propuesta aceptadaLavado con desengrase electrolítico propuesta aceptada

De acuerdo a la operación de cada proceso y el equipo requerido en cada caso se establece dentro de la junta determinar ventajas y desventajas; se coloca en el pizarrón ventajas y desventajas y

32

cada miembro va nombrando las características en cada proceso las cuales son clasificadas deacuerdo ala siguiente tabla No.8:

Tabla No.8 Análisis de ventajas y desventajas de cada proceso.Proceso Ventajas Desventajas

Lavado por ultrasonido Con este proceso no se presento desprendimiento en el material

El tiempo de proceso se reduce considerablemente con respecto a la forma de operación tradicional de la empresa

la realización de la tina con las celdas necesarias y el montaje de dicho equipo implica una inversión de 1.5 millones de pesos.

Implica un manejo de 25 a 30 celdas de fotones por tina.

las celdas de fotones tienen un promedio de vida de tres meses y cada celda tiene un costo adicional de 25, 000 pesos, además del impacto ambiental de vapores.

Lavado con permanganato de potasio

Con este proceso no se presento desprendimiento en el material.

El tiempo de operación se reduce.

El permanganato de potasio tiene un costo elevado.

La preparación de la tina sale en 25, 000 pesos

El tiempo de vida del desengrase es de 1 mes a 1 mes y medio dependiendo la carga de trabajo,

Se tendrá que invertir un aprox. De $25, 000 pesos cada mes en el cambio del desengrase para mantener las condiciones de operación adecuadas

Lavado con desengrase electrolítico Con este proceso no se presento desprendimiento en el material

El tiempo de operación se reduce.

El costo del rectificador es de $ 40, 000 pesos, considerando que fuera de segunda mano su tiempo de vida es de 10 años mínimo,

El tiempo de vida de los desengrases varia de 6 a 8 meses,

la construcción de la tina tiene un costo de 8,000 pesos

Un rectificador nuevo tiene un costo de $ 150, 000 pesos más IVA.

La instalación del desengrase tiene un costo de $25, 000 pesos.

33

No hay impacto ambiental.

Debido a estos comparativos se encontró mayor ventaja en el proceso de desengrase electrolítico

4.3 INSTALACION

Se procedió a llevar acabo la instalación del proceso:

Se desarrolló el diseño de la tina de desengrase electrolítico, la cual deberá ser una tina de acero con revestimiento interior de PVC y revestimiento exterior de PVC resistente a los choques, con rebosadero, conectado a canaleta recolectora de PVC. Tendrá una armadura porta-corriente anódica montada con soporte aislado, la barra porta-planchas equipado con dos soportes de bronce regulables; con armario de mando eléctrico con todos los aparatos y botones de mando necesarios para el mando a distancia del rectificador de alimentación, (min. 1000 AMP.), equipado con amperímetro de 1000 Amperes y de un voltímetro de 15V como se muestra en la figura 18.

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Fig. 18. Vista de un Rectificador

Necesidad eléctrica:

Tensión de servicio 440 Volts +/- 10%, trifásico cuatro hilos (3 fases, una tierra física), 60 Hz +/- 1 Hz.

Dimensiones de la tina de desengrase electrolítico:

1. Largo: 2.10 m 2. Ancho: 1.30 m 3. Alto: 1.50 m

Se diseño la tina de enjuague, construida en PVC con las mismas dimensiones que la tina de desengrase electrolítico, se realizaron ajustes a las canastillas para que se realice el choque de corriente adecuado.

Posteriormente la empresa o laboratorio encargado de las pruebas llevó acabo la instalación del rectificador realizando las conexiones necesarias a la tina del desengrase electrolítico.

Se colocó la tina de enjuague del desengrase al lado del desengrase.

Una vez instalada la tina de desengrase electrolítico se procedió a realizar la carga del desengrase hasta colocarlo dentro de las concentraciones corridas en las pruebas de laboratorio.

La instalación de la tina con el rectificador tardo en realizarse 15 días, teniendo que vaciar en un fin de semana cada tina del proceso por completo para poder recorrerlas y en su caso quitarlas definitivamente.

Una vez instalada la tina del desengrase electrolítico y su enjuague se realizó la primer corrida de un lote de 100 piezas quedando el proceso de operación de lavado de la siguiente manera:

• Lijado de material para eliminar escama térmica

• Carga de material en canastillas o racks.

• Desengrase Electrolítico tiempo de inmersión 5 minutos. Ver la figura No.19

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Fig. 19. Desengrase electrolítico

• Enjuague desengrase electrolítico entrada y salida

• Desengrase de Inmersión tiempo de inmersión 5 minutos ver figura No. 20

Fig. 20 Desengrase de Inmersión

• Enjuague desengrase de inmersión entrada y salida

• Enjuague acido entrada y salida

• Fosfatizado tiempo de Inmersión de 7 minutos ver figura No. 21

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Fig. 21. Tina de fosfato

• Enjuague fosfatizado Entrada y salida

• Sello Tiempo de inmersión 1 minuto.

Al término del proceso de lavado se procedió a colgar el material en racks y a pintarlo con pintura electroforetica, posteriormente se hornea y se baja con cuidado de la cadena el material.

Se inspecciono pieza por pieza detalladamente teniendo como resultado en este lote un porcentaje de 0% defectivo con respecto al desprendimiento (ver figura 22) pero aun falta enviarlo al cliente quien determinara finalmente.

ANTESDesprendimiento

AHORAAcabado uniforme y brillante

Figura 22. Comparativo de material pintado sin defectos

4.3.2 El resultado al aplicar su pintura el cliente resulto favorable, por lo cual el cliente aprueba este proceso finalmente, y se asienta en el PPAP de la empresa.

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V. VENTAJAS ECONOMICAS DERIVADAS DE LA MEJORA EN EL PROCESO DE LIMPIEZA.

5.1 VENTAJAS

Como se reseñó en el capítulo anterior, en la junta se puntualizaron ventajas y desventajas de cada proceso, en este caso con la implantación del desengrase electrolítico resaltaron aun más las ventajas económicas al mejorar el proceso de limpieza. De manera explícita se desglosan a continuación:

1. La ventaja mas importante es que se logró la satisfacción del cliente y con esto se evito la perdida de éste; debido a que el cliente a su vez tenía problemas en el embarque a la empresa extranjera; este cliente representa la mayor parte de la producción de Electro Pintura, S.A. de C.V.; estamos hablando de una producción con valor aproximado de 27,500 pesos mexicanos diarios por turno, que eran un ingreso seguro para la empresa.

2. Reducción de tiempos de proceso de lavado. Anteriormente al cambio del proceso, el tiempo de lavado del material era de 43 minutos considerando que era sumergido en las principales tinas del proceso; no se esta considerando el tiempo de entrada y salida de cada enjuague así como los tiempos de traslado de las canastillas hacia las tinas; es decir el tiempo de proceso para la primer canastilla era de 50 minutos aproximadamente. A partir de ahí se tenía una canastilla cada 15 minutos, esto realmente retardaba el proceso.

Con la implementación del desengrase electrolítico los tiempos de lavado se redujeron a 25 minutos (máximo) y cada 7 minutos una canastilla; es decir se logró una mayor eficiencia en el área de lavado, duplicando su capacidad, y para lograrlo únicamente fue necesario colocar un reloj auxiliar para el operador de lavado, así como otro polipasto y un ayudante de lavador para sacar las canastillas ver tabla 9.

Tabla No.9 Análisis de costo del desengrase Electrolítico.

Cantidad de piezas lavadas

proceso anterior por turno

Cantidad de piezas lavadas con desengrase electrolítico por

turno

Costo por pieza lavada

Equivalente en dinero

de acuerdo al proceso anterior

Equivalente en dinerode acuerdo al proceso

de desengrase electrolítico

25 canastillas por turno con 200 piezas equivale a 5000 piezas por turno

58 canastillas por turno con 200 piezas equivale a 11 600

1.00 5000 pesos mexicanos de

lavado

11,600 pesos mexicanos de lavado

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Si calculamos el equivalente en dinero obtenido en la pintura se eleva al doble, solo que no se puede realizar porque las piezas tienen diferentes tamaños y costos de pintura ya que aquí se cobra la cantidad de pintura depositada en la pieza y no es lo mismo depositar pintura en una pieza de 1 cm. que en una pieza de 25 cm. de largo y sería incorrecto tratar de precios de la empresa, por lo que nos limitaremos a revisar únicamente el lavado.

Se eliminó del proceso la tina de decapado. Esta tina generaba una carga de 300 litros cada 6 meses y una recarga de 50 litros cada semana teniendo un costo en promedio de $87,000 pesos mexicanos (+ IVA) anuales.

Al eliminar el problema se dejaron de generar cargos por paro de línea, los tiempos por paro de línea, valuados en hora hombre, equivalen a $100 dólares; es decir en cada hora de paro con el cliente se multiplican los $1100 pesos mexicanos por el numero de hombres de cada línea trabajando; así que considerando que existe una línea de pintura en polvo con un promedio de 20 personas por turno y otras 2 o 3 líneas de ensamble (esto dependiendo de las piezas a ensamblar), con 4 hombres cada una; un paro de línea de una hora costaría considerando las 3 líneas aproximadamente $352,000 pesos mexicanos; por lo que se eliminó un riesgo latente por paro de línea con el cliente.

Al instalar el desengrase electrolítico se solucionó al mismo tiempo el defecto de burbujeo que ocupaba el segundo lugar en defectos, de acuerdo al diagrama de Pareto descrito en el capítulo III, se eliminó el 79.8 % de acumulado en defectos, ayudándonos a eliminar el área de retrabajo prescindiendo de 6 operarios, mejoró la apariencia del material y se dejó de lijar sobre la pintura (lo que el cliente aceptaba como retrabajo).

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CONCLUSIONES

En el entorno industrial la electroquímica continúa teniendo aplicaciones de alta especialidad que tienen como principal característica la producción de artículos de calidad, apreciados por los consumidores por su apariencia, resistencia y comodidad de uso.

Del estudio técnico empleado como base del presente trabajo se demostró que el proceso ideal para lavar el material en Electro Pintura S.A. de C.V. es la aplicación del desengrase electrolítico ya que tiene como ventajas su relativa economía con respecto a los procesos por ultrasonido y lavado con permanganato de potasio.

La aplicación del desengrase electrolítico proporcionó mayores beneficios en el acabado final de las piezas, eliminando el problema del desprendimiento del recubrimiento electroforético.

También con la aplicación del desengrase electrolítico se solucionó un problema de “burbujeo” que se presentaba en algunas piezas, particularmente en las uniones; obteniendo así un acabado final sin defectos, con mayor brillo y mejor apariencia.

Las ventajas económicas se incrementaron con respecto a lo esperado por la empresa ya que el desengrase electrolítico disminuyó los retrabajos, eliminando con esto sus costos inherentes, minimizando el consumo de materiales como lijas, cardas, guantes, pero sobre todo ahorrando el costo de personal operativo.

Con la implementación del desengrase electrolítico se agilizaron los tiempos de proceso disminuyendo estos en un 50 %, lo que generó una mayor producción y eficiencia en el área de lavado.

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