ESTABLECER EL CONTROL DE CALIDAD DEL PROCESO DE

ESTABLECER EL CONTROL DE CALIDAD DEL PROCESO DE MERCERIZACION
PARA LA TINTORERIA DE COATS CADENA S.A
Presentado por:
LUZ ADRIANA BERMUDEZ IBARRA
PEDRONEL MORALES ARANGO
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA
PROGRAMA DE QUIMICA INDUSTRIAL
1
FACULTAD DE TECNOLOGIA
TRABAJO DE GRADO
PEREIRA
2007
ESTABLECER EL CONTROL DE CALIDAD DEL PROCESO DE MERCERIZACION
PARA LA TINTORERIA DE COATS CADENA S.A
LUZ ADRIANA BERMUDEZ IBARRA
PEDRONEL MORALES ARANGO
TRABAJO DE GRADO
Como requisito parcial para optar el título de Químico Industrial
Director:
CARLOS HUMBERTO MONTOYA NAVARRETE
2
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA
PROGRAMA DE QUIMICA INDUSTRIAL
FACULTAD DE TECNOLOGIA
TRABAJO DE GRADO
PEREIRA
2007
PAGINA DE ACEPTACION
Nota de aceptación
_________________________
_________________________
_________________________
Presidente del jurado
_________________________
3
Jurado
__________________________
Jurado
__________________________
Pereira, Julio de 2007
AGRADECIMIENTOS
Los autores, manifestamos nuestra gratitud A:
La Empresa COATS CADENA S.A. Y al Gerente del departamento de Tintorería
Ingeniero Carlos David Uribe Montoya, por habernos permitido desarrollar el
proyecto.
Todo el personal mecánico y eléctrico del departamento de Tintorería ya que
fueron la base fundamental para el desarrollo del proyecto.
4
Carlos Humberto Montoya, director del proyecto, por su apoyo y valiosa
colaboración.
CONTENIDO
Pag
1. RESUMEN
2. INTRODUCCIÓN.
3. PROBLEMA DE INVESTIGACION.
4 .PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
5. JUSTIFICACION.
6. OBJETIVOS
6.1 OBJETIVO GENERAL
1
2
3
4
6
8
8
5
6.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
7. METODOLOGIA.
8. MARCO CONCEPTUAL.
9. MARCO TEORICO.
9.1. FIBRA DE ALGODÓN.
9.1.1. HISTORIA.
9.1.2. ORIGEN.
9.1.3. MORFOLOGICAS.
9.1.4. PROPIEDADES FISICAS.
9.1.5. PROPIEDADES QUIMICAS.
9.2. PROCESO DE MERCERIZACION.
9.2.1. DEFINICION.
9.2.2. DESCRIPCION DEL PROCESO.
9.2.3. MECANISMO DE MERCERIZACION.
9.2.4. PARAMETROS DE CONTROL EN LA MERCERIZACION.
10. DIAGNOSTICO.
10.1. MEDICIONES INICIALES DE LAS VARIABLES.
10.2. ANÁLISIS DE LAS VARIABLES.
11. PROPUESTA.
11.1. TEMPERATURA DE LA SODA CAUSTICA.
11.2. HUMECTACION.
11.3. CONCENTRACION DE SODA CAUSTICA.
11.4. TENSIÓN.
11.5. PERIMETRO DE LA MADEJA.
11.6. SODA RESIDUAL.
11.7. NUMERO DE BARIO.
12. PUESTA EN MARCHA.
12.1. TEMPERATURA DE LA SODA CAUSTICA.
12.1.1. DESCRIPCION SISTEMA DE ENFRIAMIENTO.
12.1.2. ELEMENTOS DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO.
12.2. HUMECTACION.
12.3. CONCENTRACION DE LA SODA CAUSTICA.
12.4. TENSION.
12.5. RESULTADO FINAL DE LAS VARIABLES.
12.6. ANÁLISIS DE LAS VARIABLES.
13. DISCUSION DE RESULTADOS.
14. DOCUMENTACION PARA EL SISTEMA DE GESTION DE CALIDAD.
8
9
11
13
13
14
14
15
16
18
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21
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35
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43
44
44
45
45
46
49
51
55
55
55
57
59
66
6
15. CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFIA.
67
69
7
INDICE TABLAS
Pág.
TABLA 1. RESULTADOS INICIALES DE LAS VARIABLES.
27
TABLA 2. DIAGNOSTICO.
32
TABLA 3. DIAGNOSTICO.
33
TABLA 4. HUMECTACIÓN.
51
TABLA 5. HUMECTACIÓN FRECUENCIA 1.
52
TABLA 6. HUMECTACIÓN FRECUENCIA 2.
53
TABLA 7. HUMECTACIÓN FRECUENCIA 3.
54
TABLA 8. RESULTADOS FINALES DE LAS VARIABLES.
56
8
INDICE DE ANEXOS
ANEXO 1. TABLAS DE DATOS SEGUIMIENTO PROCESO DE MERCERIZACION.
ANEXO 2. FICHA TÉCNICA DEL REFRIGERANTE.
ANEXO 3. FICHA TÉCNICA DE LA SODA CÁUSTICA.
9
INDICE DE FIGURAS
Pág.
FIGURA 1. FIBRA DE ALGODÓN.
13
FIGURA 2. VISTA MICROSCÓPICA DE LA FIBRA DE ALGODÓN.
16
FIGURA 3. ESTRUCTURA DE LA CELULOSA.
FIGURA 4. PLANO INICIAL PROCESO DE MERCERIZACIÓN.
FIGURA 5. ALGODÓN NO MERCERIZADO – MERCERIZADO.
18
21
22
10
FIGURA 6. DIAGRAMA BALANCE DE ENERGÍA.
37
FIGURA 7. PLANO FINAL PROCESO DE MERCERIZACIÓN.
65
11
12
Anexo 2. Fichas Internacionales de Seguridad Química
ICSC: 0049
CLORODIFLUOROMETANO
CLORODIFLUOROMETANO
Freón 22
Difluoroclorometano
(botella)
CHClF2
Masa molecular: 86.5
NºCAS75-45-6
NºRTECSPA6390000
NºICSC0049
Nº NU 1018
TIPOS DE
PELIGRO/
EXPOSICION
PELIGROS/ SINTOMAS
AGUDOS
PREVENCION
PRIMEROS AUXILIOS/
LUCHA CONTRA INCENDIOS
INCENDIO
No combustible. En caso de
incendio se desprenden humos
(o gases) tóxicos e irritantes.
En caso de incendio en el
entorno: están permitidos todos
los agentes extintores.
EXPLOSION
Riesgo de incendio y explosión
(véanse Peligros Químicos).
En caso de incendio: mantener
fría la botella rociando con agua.
EXPOSICION
• INHALACION
• PIEL
Confusión mental, somnolencia,
pérdida del conocimiento.
Ventilación, extracción localizada Aire limpio, reposo, respiración
o protección respiratoria.
artificial si estuviera indicada y
proporcionar asistencia médica.
EN CONTACTO CON LIQUIDO: Guantes aislantes del frío.
CONGELACION.
EN CASO DE CONGELACION:
aclarar con agua abundante, NO
quitar la ropa y proporcionar
asistencia médica.
Enrojecimiento, dolor.
Enjuagar con agua abundante
durante varios minutos (quitar las
lentes de contacto si puede
hacerse con facilidad) y
proporcionar asistencia médica.
Gafas ajustadas de seguridad.
• OJOS
• INGESTION
DERRAMAS Y FUGAS
ALMACENAMIENTO
ENVASADO Y ETIQUETADO
13
Ventilar. NO verter NUNCA chorros de
agua sobre el líquido,
Separado de polvos metálicos, tales
como aluminio y cinc. Mantener en
lugar fresco. Ventilación a ras del
suelo.
Botella especial aislada.
Clasificación de Peligros NU: 2.2
VEASE AL DORSO INFORMACION IMPORTANTE
ICSC: 0049
Preparada en el Contexto de Cooperación entre el IPCS y la Comisión de las Comunidades Eurpoeas © CCE,
IPCS, 1994
14
Fichas Internacionales de Seguridad Química
ICSC: 0049
CLORODIFLUOROMETANO
D
A
T
O
S
I
M
P
O
R
T
ESTADO FISICO; ASPECTO
Gas licuado comprimido, incoloro, de olor
característico.
PELIGROS FISICOS
El gas es más denso que el aire y puede
acumularse en las zonas más bajas,
produciendo una deficiencia de oxígeno.
PELIGROS QUIMICOS
En contacto con superficies calientes o con
llamas esta sustancia se descompone formando
humos muy tóxicos y corrosivos (cloruro de
hidrógeno, fosgeno, cloro, fluoruro de
hidrógeno). Reacciona violentamente con polvos
metálicos tales como aluminio y cinc, originando
peligro de incendio y explosión. Ataca al
magnesio y sus aleaciones.
VIAS DE EXPOSICION
La sustancia se puede absorber por inhalación.
RIESGO DE INHALACION
Al producirse pérdidas en zonas confinadas este
gas puede originar asfixia por disminución del
contenido de oxígeno del aire.
EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA
DURACION
El líquido puede producir congelación. La
exposición podría causar arritmia cardiaca y
asfixia.
EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O
REPETIDA
LIMITES DE EXPOSICION
3
TLV (como TWA): 1000 ppm; 3540 mg/m
(ACGIH 1993-1994).
A
N
T
E
S
PROPIEDADES
FISICAS
DATOS
AMBIENTALES
Punto de ebullición: -41°C
Punto de fusión: -146°C
Densidad relativa (agua = 1): 1.21
Solubilidad en agua, g/100 ml a 25°C: 0.3
Presión de vapor, kPa a 20°C: 908
Densidad relativa de vapor (aire = 1): 3.0
Coeficiente de reparto octanol/agua como log
Pow: 1.08
Esta sustancia puede ser peligrosa para el ambiente; debería prestarse atención especial al aire.
NOTAS
Los agentes adrenérgicos están contraindicados. Altas concentraciones en el aire producen una deficiencia de oxígeno
con riesgo de pérdida de conocimiento o muerte. Comprobar el contenido de oxígeno antes de entrar en la zona. La
15
alerta por el olor es insuficiente. NO utilizar cerca de un fuego, una superficie caliente o mientras se trabaja en soldadura.
Con el fin de evitar la fuga de gas en estado líquido, girar la botella manteniendo arriba el punto de escape. Nombres
comerciales: Freon 22, Frigen 22, Halon 22.
Ficha de emergencia de transporte (Transport Emergency Card): TEC (R)-20G08
1. RESUMEN.
Para establecer el control de calidad en el proceso de mercerizado de algodón en la
Tintorería de Coats Cadena S.A, se inicia el proyecto recolectando información teórica
y realizando mediciones de las variables contenidas en el; para luego
emitir un
diagnostico de las fortalezas y debilidades del proceso que dieron la pautas para
establecer y dar solución a la problemática encontrada.
Posteriormente se elabora una propuesta de acuerdo a los resultados que arroja el
diagnostico y se plantean dos sistemas que facilitan el control de las variables del
proceso de mercerizado, uno de ellos es un sistema de enfriamiento y el otro un
método para mantener regulado el tiempo de humectación del algodón en el proceso.
Se logran implementar dichas sugerencias para la estandarización del proceso de
mercerización y se establece un procedimiento para el control y seguimiento de las
variables, además de la documentación teórica de todo el proceso.
16
2. INTRODUCCIÓN
Desde su establecimiento en la región , Coats ha tenido una destacada participación
en el desarrollo de cada país, esto se puede apreciar, en aspectos como: Su
contribución permanente al desarrollo de la industria de confección mediante el
suministro de productos de la mejor calidad con una asistencia técnica profesional; la
creación de gran cantidad de empleos directos e indirectos, el cumplimiento
permanente de toda la normatividad local, su preocupación permanente por la
conservación del medio ambiente y la utilización racional de los recursos.
Una prioridad para la empresa Coats Cadena S.A es mejorar cada uno de su proceso
productivo con el fin de incrementar la calidad de sus productos, logrando así
permanecer en el mercado como una de las industrias más competitivas en cuanto a
fabricación de hilos de coser, bordar y tejer. El Grupo Coats en el mundo cuenta con
una amplia trayectoria y experiencia en la Cadena Productiva de Textiles y
Confecciones; dicha trayectoria abarca cerca de 3 siglos, consolidándose como un
verdadero proveedor mundial de hilos.
17
3. PROBLEMA DE INVESTIGACION
No existe un proceso de mercerizado optimo en la tintorería de Coats Cadena S.A
por lo cual se debe establecer su estandarización mediante la documentación técnica
y la identificación de las variables criticas de el proceso.; Variables que influyen
directamente en la calidad del producto terminado y que deben ser controladas para
garantizar hilos de calidad.
Se busca que dicho proceso cumpla y supere las exigencias especificaciones del
mercado utilizando todas las herramientas disponibles para el control de proceso y
calidad del mismo.
18
4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El departamento de Tintorería
de COATS CADENA S.A. tiene como objetivo
fundamental producir hilo teñido de diferentes sustratos que cumpla todos los
parámetros de calidad requeridos; parte fundamental de este proceso son los hilos de
algodón que actualmente representan el 90% de la producción.
COATS CADENA S.A
debe aumentar los indicadores de calidad mediante el
mejoramiento de los procesos para la fabricación de hilos de algodón, por tal razón el
proceso de mercerizado debe ser el primero en ser evaluado debido a su importancia
en la línea de producción.
¿Que importancia tiene estandarizar el proceso de mercerizado en el departamento
de Tintorería de la empresa COATS CADENA S.A.?
•
Mejorar el proceso de mercerización de los hilos de algodón.
•
Controlar las variables como temperaturas, concentración de la solución
mercerizante, tensión, tiempo de humectación y de exposición de la fibra en la
solución mercerizante.
•
Elaborar un procedimiento estructurado, confiable y de fácil ejecución para el
proceso de mercerización.
19
•
Garantizar calidad del producto elaborado (lustre, resistencia, suavidad).
•
Competir
en el mercado nacional e internacional al tener un producto de
mejores características como lustre, resistencia y suavidad.
•
Conservar el posicionamiento de la empresa mediante la comercialización de
sus productos, bajo los mejores estándares de calidad para asegurar total
satisfacción del cliente.
•
Documentar el proceso para el sistema de gestión de la calidad.
•
Disminuir la proporción de quejas y reclamos mediante la entrega de un
producto de mayor calidad.
•
Establecer acciones preventivas y correctivas al tener un proceso controlado y
cuantificado.
20
5. JUSTIFICACION
La tintorería de COATS CADENA S.A. tiene entre sus actividades el procesamiento
de hilos de algodón; cumpliendo las normas de calidad establecidas y las exigencias
del cliente; por lo tanto debe garantizar procesos confiables que soporten los
estándares de calidad.
Actualmente existe un procedimiento escrito [1], para el desarrollo del proceso de
mercerizado el cual es aplicado, pero no hay establecido un control eficaz que
permita verificar el comportamiento del mismo; es decir, no se cuenta con el soporte
teórico o documentación técnica del proceso , tampoco
existen controles ni
evaluación de datos para las variables fundamentales del proceso [2], como
temperatura, tiempos de operación, concentración de la solución mercerizante,
humectación, tensiones etc. No se evidencian ni documentan pruebas posteriores al
proceso que aseguren la efectividad del mismo, se confía en la experiencia y buena
labor de los operarios.
Anteriormente la elaboración de hilos de algodón mercerizado correspondía al 5% de
la producción total en el departamento de tintorería de Coats cadena S.A. En la
actualidad dicha producción corresponde al 90% de la producción total; de ahí nace la
necesidad de controlar y garantizar un proceso óptimo, razón fundamental para tomar
como punto de partida el mejoramiento del proceso de mercerización.
COATS CADENA S.A. tiene como objetivo implementar las acciones correctivas y
preventivas que estén encaminadas al mejoramiento continuo de los procesos con el
21
fin de asegurar la calidad en todos los productos que desarrolla; por esta razón, es
recomendable la estandarización del proceso de mercerizado donde se pretende
optimizar, complementar y proponer nuevas alternativas en el proceso que genere
confiabilidad y garantice calidad en el teñido y en los procesos posteriores del
acabado.
22
6. OBJETIVOS
6.1 OBJETIVO GENERAL
Establecer el control de calidad del proceso de mercerizado en el departamento de
Tintorería de coats cadena S.A,
6.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.
6.2.1. Diagnosticar con base en la información técnica y la recolección de datos
las fortalezas y debilidades del proceso de mercerizado que actualmente se utiliza.
6.2.2. Proponer e implementar métodos efectivos que garantice:
•
Temperatura constante de la solución mercerizadora.
•
Dosificación gradual de la sustancia humectante.
23
6.2.3. Optimizar el procedimiento existente PR-TIN008 bajo las normas del
sistema de gestión de calidad de COATS CADENA S.A.
7. METODOLOGIA
La metodología que se desarrollo para la ejecución del proyecto se baso en los
siguientes aspectos:
7.1 Fuentes Primarias
Documentación existente en la empresa.
7.2 Fuentes secundarias.
Experiencias en planta, asesoría por parte del director de la tesis en la empresa,
experiencias de otras empresas, profesores de la Escuela de Tecnología Química de
la Universidad Tecnológica de Pereira, consultas bibliográficas y la Web.
7.3 Instrumentos de recolección de datos.
Procedimientos esquemáticos de la empresa para conocer todas las
actividades involucradas en el proceso.
Fichas técnicas de los productos químicos utilizados.
Especificaciones de calidad de materiales y producto terminado.
24
Información técnica facilitada por el gerente de tintorería la empresa Cotas
Cadena S.A.
Tablas elaboradas en Excel que permitan fácil ubicación de la información,
además de su análisis y utilización para un control estadístico de las variables
que fallan en el proceso de mercerizado.
Consultas vía Internet.
7.4. Desarrollo del proyecto.
Para la realización del proyecto, y en común acuerdo con las personas involucradas
en el proceso, por parte de la Universidad Tecnológica de Pereira y la empresa
COATS CADENA S.A, se determinó dividir el proceso en etapas:
Diagnóstico
Elaboración de una propuesta.
Puesta en marcha y evaluación de la propuesta.
25
8. MARCO CONCEPTUAL.
Es importante tener claridad de la terminología usada en el documento, por lo tanto a
continuación se definen los siguientes conceptos:
•
Madeja: Manojo de hilo de algodón recogido en vueltas iguales, su peso y
perímetro dependen de las especificaciones de la maquinaria y el grosor del
hilo.
•
Resistencia: Se denomina resistencia a la fuerza de oposición que presenta la
fibra al rompimiento, esto varia ligeramente según las condiciones de
humedad, temperatura y longitud. Dicha resistencia se expresa en gramos o
kilogramos (fuerza) o centinewtons (1gmf = 0.98CN).
•
Tensión: Esfuerzo longitudinal aplicado al hilo durante el proceso.
•
Elongación: Es la extensión de un material cuando se somete a un esfuerzo
hasta el punto de rotura.
•
Elasticidad: Propiedad de una fibra por lo cual esta tiende a recuperar su
longitud original después de haber sido estirado hasta un determinado punto.
26
•
Encogimiento: Cantidad en que un hilo se contrae por acción del calor o
lavado (Húmedo o seco).
•
Estabilidad Dimensional: Resistencia de una fibra a cambios en sus
dimensiones ( Longitud, forma o estructura )
•
Torsión: Se define como el número de vueltas por centímetro de fibra, el
sentido de la torsión puede darse en el sentido de rotación de las manecillas
del reloj o en sentido contrario. La torsión en sentido izquierdo se conoce como
Z, mientras que en sentido derecho se conoce como S.
•
Ciclo: Tiempo requerido para el procesamiento de una cantidad definida de
material.
27
9. MARCO TEORICO.
Para entender el proceso de mercerizado debemos conocer no solo
las
características del mismo si no también de los elementos que lo conforman.
9.1. FIBRA DE ALGODÓN.
FIGURA 1.
El algodón es la fibra de semilla más importante de todas las fibras textiles. La
generalización de su uso se debe a la facilidad con que la fibra se puede trenzar en
28
hilos, a su resistencia, a la capacidad de absorción de líquidos y a la facilidad con que
se lava y se tiñe, lo que contribuye a que el algodón se preste a la elaboración de
géneros textiles muy variados.
9.1.1. HISTORIA
El algodón es la planta textil de fibra suave más importante del mundo y su cultivo es
de los más antiguos. El algodón fue el primer textil en la India, de allí se extendió a
Egipto y china.
Los conquistadores españoles lo encontraron en América, en tejidos incas de 3000
años de antigüedad. A partir del año 800 D.C. se encuentran menciones de fibras y
tejidos en los países orientales. Los árabes propagaron el algodón en los países
mediterráneos y ese fue el origen de la industria del algodón en Barcelona.
Podemos considerar que el auge del algodón en Europa empezó en el siglo XVIII,
coincidiendo con el despertar del industrialismo.
En el siglo XVIII se introduce a
Estados Unidos proveniente de las regiones
meridionales de América. Actualmente Estados Unidos es el primer productor de
algodón en el mundo.
En Colombia se inicia aproximadamente en 1940 dando vida a un sector económico
importante.
9.1.2. ORIGEN
Las diferentes especies son originadas en América tropical, Asia y África, Sin
embargo, se ha establecido que G. hirsuntum es originario de América Central y del
sur de México y que el G. barbadendse procede de los valles fértiles del Perú. De la
29
India y Arabia son originarias las especies G. arboreum y G.herbaceum, las cuales
son cultivadas en todo el mundo.
9.1.3. MORFOLÓGIA.
Nombre común: Algodón.
Familia: Malváceas.
Género: Gossypium.
De dicho género existen diversas familias, de las que citaremos las más importantes:
-G. Herbáceum: Es una planta anual, de menos de un metro de altura aunque, en
climas favorables, llega a cerca de dos metros.
Se cultiva con preferencia en la India, Persia, China y algunas zonas europeas.
-G. Arbóreum: Vive de cinco a más años llegando a los a los seis metros de altura. Es
originario de la India, donde se le considera como planta sagrada y se utiliza para la
fabricación de géneros para el culto (se le llama también G. Relligiosum). Su fibra, a
pesar de tan altas aplicaciones, es corta, escasa y basta.
-G. Barbadense: Vive de uno a dos años, alcanzando alturas de dos a tres metros. Su
fibra es la mas larga conocida (unos cinco centímetros) y se le denomina “algodón de
fibra larga”. En 1838 Jumel lo aclimató en Egipto, pasando así a ser llamado “algodón
Jumel”. Podríamos decir que la palabra “Jumel” es el talismán utilizado por los
publicitarios de todo el mundo cuando quieren destacar las buenas cualidades de un
tejido de algodón.
30
-G. Hirsutum: Planta anual de fibra corta. Se cultiva preferentemente en América
proporcionando la mayor parte del “algodón americano” que es utilizado para la
fabricación de tejidos de tipo medio.
9.1.4. PROPIEDADES FISICAS.
La fibra de algodón en su aspecto microscópico forma una cinta aplastada cuyos
bordes son más gruesos como un tubo achatado con torsiones irregulares en forma
de S y Z principal característica que lo hace inconfundible, Esta torsiones son más
pronunciadas cuanto mayor es el grado de madurez de la fibra.
Vista microscópica de la fibra de algodón
FIGURA 2
31
La masa de la fibra está envuelta por una fina membrana, o cutícula y en su interior
presenta un canalillo vacío, llamado lúmen.
Mencionando algunas de sus propiedades tenemos:
Color: El color de la fibra varía según su procedencia. Va desde blanco sucio hasta
blanco nieve pasando por tonos crema, pardo y verdosos.
Resistencia: Se debe a la celulosa y puede variar según la longitud y orientación de
las moléculas. Cada variedad tiene una resistencia característica, pero afectada por
las condiciones del clima y la humedad.
Elongación: Es la extensión de un material cuando se somete a un esfuerzo hasta el
punto de rotura. La elongación del algodón es de 7% varia en el rango de 5 a 12 %.
Elasticidad: el algodón es relativamente inelástico es una fibra rígida.
Efectos al calor: es resistente, pierde su propiedad a temperaturas superiores de
150ºC y se descompone a los 185ºC.
Efectos al agua: Se hincha y encoge aumentado su resistencia.
Brillo o aspecto: la mayoría de los tipos son mate, solo el algodón egipcio tiene un
leve brillo. La mayoría obtiene brillo por medio de la mercerización.
Textura: suave y cálida.
Usos: Aunque la mayor parte del algodón se emplea en la industria textil, hay que
destacar su uso en productos cosméticos y antiséptico (gasas y algodón hidrófilo), y
también en la obtención de plásticos celulósicos. Entre las ventajas del algodón
tenemos, entre otras: no producir alergias, gran absorción de líquidos (sudor, etc.),
32
resistente al desgaste, etc., y en cuanto a las desventajas tenemos: elevado precio,
tendencia a encoger y desteñir en el lavado.
9.1.5. PROPIEDADES QUIMICAS.
Composición química aproximada de la fibra de algodón Crudo
•
•
•
•
•
Celulosa...................91%
Agua ........................8.0%
Proteínas..................0,52 %
Cenizas.....................0,13 %
Ceras y grasas.........0,35 %
•
TOTAL.......................100 %
Como podemos comprobar, la materia predominante en el algodón es la celulosa
pura, que se presenta en forma de moléculas más o menos orientadas.
Celulosa
FIGURA 3.
Esta se forma por la unión de moléculas de β-glucosa mediante enlaces β-1,4-Oglucosídico. Es una hexosa que por hidrólisis da glucosa. La celulosa es una larga
33
cadena polimérica de peso molecular variable, con fórmula empírica (C6H1005)n, y un
valor mínimo de n= 200.
La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen múltiples
puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas de
glucosa, haciéndolas impenetrables al agua, lo que hace que sea insoluble en agua, y
originando fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales.
El algodón es muy sensible a la acción de los ácidos que lo destruyen o modifican
profundamente. Por ejemplo el acido sulfúrico bajo una acción prolongada transforma
la celulosa en Glucosa, mientas que el acido nítrico convierte la celulosa en
nitrocelulosa.
Se usa soluciones acidas diluidas en frió para neutralizar el álcali después de ciertos
procesos de descrude o blanqueo.
A diferencia con los ácidos la celulosa reacciona bien a los álcalis, Esta propiedad
tiene 2 aprovechamientos: el descruzado y la limpieza de la fibra en forma de hilados
y tejidos y cuando se trata con soluciones muy concentradas de soda cáustica o
hidróxido de sodio la celulosa es transformada en álcali celulosa dicha
transformación es la base del proceso de mercerización con el cual se obtiene fibras
de mayor brillo útiles en la fabricación de los hilos y tejidos “mercerizados”.
9.2. PROCESO DE MERCERIZACION.
El algodón en estado virgen contiene pequeñas cantidades de cera, grasas, proteínas
y colorantes naturales que pueden ser removidas
por medio de tratamientos
químicos.
34
Cerca de 1850 John Mercer descubrió que al tratar la fibra de algodón con una
solución de soda cáustica concentrada la fibra adquiría un aspecto lustrado, brilloso,
sedoso, absorbente y más afín para proceso posteriores de teñido y acabado,
cualidad que fue aprovechada por la industria para ofrecer productos de mejor
apariencia y calidad.
9.2.1. Definición
El mercerizado es un proceso en el que la fibra de algodón se impregna con una
solución de álcali (soda cáustica), luego se aplica tensión a la vez que se realizan
enjuagues para eliminar la soda cáustica.
Este proceso consta de 2 etapas:
1. La impregnación: Consiste en sumergir la fibra de algodón en la soda
cáustica, dicha inmersión debe ser tan rápida y completa como sea posible
para que el encogimiento y la tensión sean uniformes ya que si no se da
dichas características el proceso de teñido posterior será irregular.
2.
Lavado: remover el álcali de la fibra es crucial para el desarrollo del brillo y
el control del encogimiento, para lo cual se utilizan enjuagues en caliente y
posteriormente en frió para reducirlo al menos en un 5%, mejorando el
lustre y facilitando el manejo de la fibra de algodón para procesos
posteriores.
35
9.2.2. Descripción del proceso de mercerización para el hilo de algodón:
Los hilos de algodón para ser mercerizados son generalmente chamuscados o
gaseados, es decir pasan a través de una llama de gas cuidadosamente controlada
para eliminar fibras extrañas de la superficie del hilo. Dicha fibra debe ser mercerizada
en forma de madeja, la cual pasa a través de una solución concentrada de soda
cáustica, la tensión para controlar el encogimiento se aplica por rodillos exprimidores
en cada extremos de la maquina. La solución de soda cáustica debe contener un
agente humectante que contribuye a humedecer la fibra de algodón crudo.
Después de impregnar se lava la fibra con agua caliente por medio de aspersores y
se neutraliza con una solución de acido diluido. En nuestro caso solo se enjuaga con
agua caliente y fría ya que en procesos posteriores se efectúa dicha neutralización.
Cuando mercerizamos madejas los hilos de algodón se enrollan a tensión uniforme y
se distribuyen paralelamente sobre 2 rodillos de la maquina mercerizadora Anchor.
Uno de los 2 rodillos a demás de rotar se desplaza lateralmente para controlar la
tensión. Los rodillos
mueven verticalmente
las madejas en la solución de soda
cáustica; un rodillo exprimidor gira sobre otro rodillo horizontal para exprimir el exceso
de líquido en el material.
Después de la impregnación y el exprimido se realiza el enjuague para eliminar la
soda cáustica al menos en un 5 %. Finalmente el hilo es descargado y queda listo
para procesos posteriores de descrude y teñido.
36
FIGURA 4. PLANO INICIAL PROCESO DE MERCERIZACION
9.2.3. Mecanismo de Mercerización:
En este proceso generalmente la fibra celulosica es tratada con una solución
concentrada de soda cáustica o hidróxido de sodio al 20 -25% con un tiempo
determinado el álcali penetra sobre la fibra causando un hinchamiento lateralmente y
encogimiento longitudinal lo cual permite que el álcali penetre no sólo en las regiones
amorfas más accesibles sino también en las regiones cristalinas, logrando que la
estructura esté acompañada por pérdida de resistencia entre las cadenas de celulosa
dando como resultado un debilitamiento temporal mientras permanece la fibra
hinchada, la forma aplanada de la fibra cambia sus características a una forma
redondeada.
ALGODÓN NO MERCERIZADO
ALGODÓN MERCERIZADO
37
FIGURA 5.
Reacción de la mercerización
Celulosa
Primitiva
+ NaOH
Tm, tm
→
m
Álcali-celulosa + Agua
El álcali-celulosa obtenido es regenerado nuevamente a celulosa primitiva mediante
un lavado de la fibra con agua; de esta manera la reacción concluye de la siguiente
manera:
Álcali-celulosa + Agua
Tl, tl
→
Celulosa Primitiva
Tm: Temperatura de la soda cáustica.
tm: tiempo de mercerización.
m: Tensión de mercerización.
Tl: temperatura de lavado.
tl: tiempo de lavado.
De la reacción se puede afirmar que:
1. La fibra no se modifica químicamente ya que se tiene la misma celulosa antes
y después del proceso.
38
2. La reacción mediante la cual se forma el álcali –celulosa es reversible. Es decir
durante el mercerizado lo que ocurre es un reordenamiento del polímero
(celulosa).
3. Otras propiedades de la fibra son mejoradas logrando cambios considerables
como:
•
Aumento de la resistencia a la rotura.
•
Mejoramiento de la sensación al tacto
•
Aumento de la reactividad de la fibra hacia productos químicos
•
Incremento en la afinidad de la fibra por los colorantes y el cubrimiento
uniforme de la fibra después del teñido.
•
Incremento en la velocidad de absorción.
•
Mayor resistencia a la luz y a la intemperie.
• Mejoramiento de la estabilidad dimensional de la fibra.
9.2.4. Parámetros de control en la mercerización:
Las variables claves para el desarrollo del proceso son:
1. Concentración de la soda cáustica: la concentración de puede oscilar entre
25 y 30%, concentraciones bajas pueden resultar en grados de mercerización
bajos y reducir el brillo. Alta concentraciones no tienen efectos adicionales y
resultan inoperantes ya que la celulosa es incapaz de absorber el álcali. Dicha
concentración afecta la velocidad de la reacción.
2.
Temperatura de la soda cáustica: La temperatura optima se encuentra en el
rango de 21 a 37 ºC, bajas temperaturas no afectan el proceso mientras que
39
las altas temperaturas si. La temperatura del álcali afecta la velocidad de la
reacción y el grado de hinchamiento de la fibra. Si la concentración de soda
cáustica esta en el rango apropiado, el grado de mercerización se incrementa y
la temperatura decrece, bajos grados de mercerización se dan en
temperaturas cercanas o superiores a 37 º C.
3. Humectación de la fibra: Para acelerar la penetración del álcali en la fibra de
algodón se utilizan agentes humectantes estables que contribuyen al
hinchamiento de la fibra. Una baja humectación puede ocasionar que la fibra
se quiebre durante el estiramiento.
4. Tensión: Las fibras de algodón dilatadas por el álcali deben ser estiradas para
obtener brillo y controlar el encogimiento de la fibra. durante el mercerizado es
importante regular este parámetro para lograr un estiramiento del 4%. Las
tensiones altas provocan perdidas de elasticidad. por lo tanto el estiraje que se
de debe ser compatible con la resistencia y las necesidades de brillo
requeridas en el mercado. Cuando las fibras se mantienen bajo tensión sin
permitir el encogimiento no se desarrolla la máxima resistencia y hay una
perdida drástica en la extensibilidad.
40
10. DIAGNOSTICO
Se inicia el proyecto de acuerdo a el cronograma planteado en cual inicia con un
reconocimiento en planta del proceso y áreas afines con el fin de recolectar
información técnica , identificar las variables fundamentales del proceso, realizar
mediciones y ensayos de dichas variables para luego emitir un diagnostico de las
fortalezas y debilidades del proceso.
Existe un procedimiento escrito para el desarrollo de dicho proceso el cual no tiene la
fundamentación teórica adecuada y principalmente no posee la claridad necesaria
para el desarrollo técnico del proceso. No existe la base teórica que permita la
evaluación de resultados ni control de datos para el proceso, adicionalmente no se
existen controles efectivos de las variables fundamentales como temperatura,
concentración, humectación etc.
41
10.1. Mediciones iniciales de las variables.
TABLA 1.
NUMERO
TEMPERATURA
TIEMPO DE HUMECTACIÓN
CONCENTRACIÓN
ESTIRAJE
DE DATOS
1
20ºC-40ºC
41
5-9 seg.
8,6
27ºBe-29ºBe
30
4%
3,2
2
29
7,7
29
2,7
3
37
7,2
29
3,2
4
37
7,2
30
3,6
5
34
5,7
30
3,2
6
34
5,2
30
3,3
7
37
5,0
29
3,7
8
34
4,5
29
3,3
9
35
4,9
28
3,3
10
36
4,7
29
4,0
11
38
4,9
28
3,1
12
34
5,0
28
3,3
13
35
5,0
28
3,5
14
34
4,7
27
4,1
15
35
4,7
29
3,7
16
35
5,0
29
2,9
17
35
4,7
29
3,3
18
35
6,0
29
4,1
19
35
5,5
27
3,1
20
36
6,0
28
3,0
Media
35
5,6
29
3,4
valor mínimo
29
8,6
27
2,7
42
valor máximo
37
4,5
30
4,1
Los datos obtenidos son las medias de 182 mediciones realizadas de todas las
variables.
10.2. Análisis de las variables.
•
TEMPERATURA.
TEMPERAT URA INICIAL SOLUCION MERCERIZADORA
Grafico 1
45
TEMPERATURA EN ºC
40
41
35
7
37 3
37
3 4 34
30
34
6
35 3
MINIMO 20
38
5 35 3 5 3 5 3 5
5
3 4 3 34 3
36
MAXIMO 40
TEMPERATURA
29
25
20
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NUMERO DE LOT ES
La temperatura promedio obtenida no excede las especificaciones que están
establecidas dentro del procedimiento existente para dicho proceso, pero excede de
manera elevada los parámetros ideales necesarios para llevar a cabo un proceso de
mercerización adecuado.
43
La reacción de la soda cáustica con celulosa natural o algodón crudo es exotérmica,
es decir, libera gran cantidad de calor, lo que aumenta la temperatura de la solución
mercerizante; la eficiencia del mercerizado disminuye cuando sube la temperatura ya
que la velocidad y calidad de hinchamiento es reducida.
Es importante destacar que la suavidad del hilo en el acabado es mas pobre cuando
se merceriza en caliente; por eso el proceso debe hacerse en frío para garantizar esa
suavidad. Los factores que afectan dicha variable se mencionaran en el diagnostico
realizado.
TIEMPO DE HUMECTACION
TIEMPO DE HUMECTACION INICIAL
GRAFICA 2
10
TIEMPO DE HUMECTACION
•
9
9
8
8
7
7
7
7
6
5
6
6
6
5
5
MINIMO 5
6
6
6
6
7
5
5
5
5
5
MAXIMO 9
TIEMPO INICIAL
4
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NUMERO DE LOTES
44
El comportamiento de esta variable igual que la temperatura no excede los
parámetros establecidos pero de igual manera no se encuentra dentro de los valores
ideales para una mercerización completa, a demás los valores no son constante para
todo los ciclos ya que la cantidad de humectante suministrada es incorporada a la
solución al inicio del proceso para todo un lote de hilo, por lo tanto los altibajos en las
mediciones van de un valor muy bajo dentro del rango a otro muy alto en corto tiempo.
•
CONCENTRACION DE LA SODA CAUSTICA.
CONCENTRACION INICIAL SODA CAUSTICA
GRAFICA 3
CONCENTRACION EN Bé
32
31
31
31 31
30
30 30
30
29 29
30
31
29
29
29
28
29 29
MINIMO 27
8 8
28 2 2
28
27
27
27
MAXIMO 29
Conc INICIAL
26
25
1
2
3
4
5 6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NUMERO DE DATOS
Como se observa la grafica presenta
altibajos significativos; a pesar de que el
promedio calculado se encuentra dentro de los objetivos, sus medidas no garantizan
una preparación confiable de la soda cáustica.
Es importante mencionar que la dilución de la soda cáustica concentrada se realiza
con agua de recuperación del proceso de lavado y no con agua pura.
45
Dicha agua presenta alta cantidad de soda cáustica aproximadamente un 7% a
demás de un 4% de carbonatos presentes en la solución, estos factores inciden
directamente en la calidad del proceso.
•
% DE ESTIRAJE.
% ESTIRAJE INICIAL EN LAS MADEJAS DE ALGODÓN
GRAFICA 4
% DE ESTIRAJE
5
4
4
4
3
3
3
3
3
3
3
4
4
4
3
3
4
3
4
% IDEAL
3
3
3
ESTIRAJE INICIAL
3
2
1
1 2
3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NUMERO DE DATOS
El % de estiraje medido muestra un valor menor de los requerimientos de la fibra. El
cual es afectado por las tensiones irregulares suministradas. Cuando las fibras se
mantienen bajo tensión sin permitir el encogimiento necesario no se desarrolla la
46
máxima resistencia y hay una perdida drástica en la extensibilidad; a demás no se
obtiene el brillo y la textura deseada.
Inicialmente el diagnostico hace énfasis en las 2 variables de interés para el proyecto
temperatura y humectación con base en los resultados de las mediciones efectuadas.
TABLA 2.
DIAGNOSTICO
VARIABLE
TEMPERATURA
DE LA SODA
CÁUSTICA
HUMECTACIÓN
RANGO
INICIAL
RANGO
IDEAL
DATO
OBTENIDO
OBSERVACIONES
No hay control de la temperatura y las medidas registradas se
hacen con instrumentos poco confiables y exceden los valores
óptimos de mercerización.
20 - 40 ºC
5a9
segundos
18 - 23 ºC
3a5
segundos
35ºC
Las mediciones de temperatura igualmente que las demás
variables críticas solo son chequeadas 1 o 2 veces por lote. Y el
lote a procesar tiene en promedio hasta 12 ciclos
Se adiciona una cantidad de humectante que no puede ser
garantizada para todo un ciclo, es posible que el primer lote
mercerizado absorba la mayor cantidad de humectante y el
próximo lote no tenga suficiente, lo que ocasione un mercerizado
6 segundos deficiente.
La cantidad de humectante agregado no satisface el rango ideal
del proceso para lograr un tiempo de humectación entre 3 a 5
segundos. Adicionalmente el rango inicial establecido se
encuentra fuera de las especificaciones técnicas encontradas.
47
Se pudo ver durante el proceso, que en el primer contacto del
algodón con la soda cáustica, éste no se humedece y hace falta
una o dos vueltas más en el rodillo para que quede totalmente
impregnado, esto es muy importante porque la mercerización
podría quedar incompleta ya que el hinchamiento de la fibra
sucede aproximadamente en 15 segundos.
Adicionalmente se hacen las anotaciones pertinentes de las demás variables
importantes del proceso para tener una visión mas clara del proceso y sus
características.
TABLA 3.
DIAGNOSTICO.
VARIABLE
RANGO
INICIAL
RANGO
IDEAL
DATO
OBTENIDO
CONCENTRACIÓN
SODA CÁUSTICA
27 a 29 Bé.
27 a 29 Bé.
29Bé.
TEMPERATURA
DE LAVADO
78 - 80ºC
80ºC
80ºC
OBSERVACIONES
Irregularidad en la preparación de la solución de soda
cáustica, no se garantiza la concentración, ya que los
volúmenes de disolución no son exactos. A demás el % de
carbonatos encontrados en la solución excede los limites
permitidos para este parámetro
La concentración es medida durante su preparación en el
tanque auxiliar, posteriormente se introduce en el tanque
principal de almacenamiento y es chequeada 1 sola vez por
lote procesado.
Los datos registrados por los operarios no son altamente
confiables debido a que dejan pasar tiempos extensos y
confían en la memorización de los datos para anotarlos al
final, antes de la rotación o cambio de turno. los datos
obtenidos de dicha variable son inconstantes
No se realizan las mediciones de concentración de soda
cáustica con la frecuencia requerida establecida en el
procedimiento de 1 vez por ciclo además el formato de control
no es claro en la necesidad e importancia del seguimiento.
La manipulación de los instrumentos de medición
(densímetro) no son adecuados, no hay claridad en las
lecturas y se amplían mucho los rangos de acuerdo al criterio
del operario.
Las temperaturas registradas durante este proceso presentan
continuidad, pero los termómetros utilizados presentan
variaciones significativas con respecto a otros.
48
TENSIÓN:
Tabla de
Tensiones
Especificación
Los datos registrados son tomados en diferentes ya que el
termómetro no esta en un punto fijo y la medición del operario
igualmente varía a criterio personal.
En la actualidad las tensiones establecidas son vagamente
aproximadas a las establecidas en el procedimiento; no existe
Fuera del un valor de tensión exacto en la máquina ya que las
parámetro variaciones que el operario adopta depende del
establecido comportamiento de la maquina y no a las especificaciones
determinadas en el procedimiento. Afectando directamente el
% de estiraje requerido de el 4%.
En forma general todas las variables y conceptos técnicos deben ser soportados por
una fundamentación teórica especifica, los rangos de la variables que actualmente se
manejan están por encima de los valores ideales y no se cuenta con la
documentación teórica necesaria para estructurar un proceso ideal.
49
11. PROPUESTA
De acuerdo al análisis de los datos, los cálculos efectuados y las observaciones
realizadas durante el desarrollo del proceso de mercerizado en la empresa COATS
CADENA S.A, se recomienda la implementación de los siguientes sistemas de control
los cuales se proponen en orden de prioridad de acuerdo a la variable.
11.1. Temperatura de la soda cáustica:
Debemos establecer un sistema que garanticen temperatura constante, evitando
Un incremento de temperatura a medida que la cantidad de hilo a procesar es
mayor. Inicialmente se plantea la necesidad de tener un tanque adicional de
almacenamiento que permitiría depositar la solución de soda cáustica caliente y
esperar el descenso de temperatura por medio del reposo, permitiendo alternar las
soluciones fría y caliente. Se descarta dicha propuesta ya que el tiempo requerido es
50
muy alto y no se cuenta con el área suficiente que permita la construcción de dicho
tanque además de afectar la eficiencia de la producción.
Manejar la temperatura de la solución mercerizante en el rango optimo de
funcionamiento implica que el algodón procesado adquiera mayor brillo y resistencia
ya que la fibra no se somete a altas temperaturas; para lograr dicho objetivo es
necesario implementar un sistema que garantice que la temperatura permanezca en
un rango adecuado para el desarrollo del proceso, el sistema propuesto es una
refrigeración constante por medio de un refrigerante a alta presión que absorberá el
calor
generado durante el proceso. Para tal efecto se
realizaron los cálculos
necesarios para conocer la cantidad de calor a extraer y poder determinar la
capacidad del sistema de refrigeración a adquirir.
•
Cálculos del sistema de enfriamiento o refrigeración.
Debemos determinar la cantidad total de calor total a Extraer teniendo en cuenta que
el sistema se compone de:
1.
Q1 ò Calor de disolución.
2.
Q2 ò Calor Generado en la cuba mercerizadora en el incremento de
temperatura.
El calor de dilución es aquel generado por el contacto de la soda cáustica concentrada
a 50 °Be con agua procedente del acueducto municipa l, dicho calor se genera cada
que se requiere acondicionar la concentración en el tanque de mercerización para
mantenerla el rango óptimo de 30 ºBé, este calor depende de las cantidades que se
adicionen de soda cáustica y agua.
51
El calor generado en la cuba mercerizadora se da por el contacto entre la celulosa del
algodón con la solución mercerizadora, generando un aumento en la temperatura de 2
°C en promedio, lo que produce una liberación de ca lor.
Por lo tanto el calor a extraer será:
Q extraer = Q1+Q2.
52
FIGURA 6.
Inicialmente determinaremos el calor de disolución en el tanque de almacenamiento
de solución mercerizadora, para tal efecto es necesario conocer las cantidades de
soda y agua que se requieren por hora para mantener la concentración de la soda
cáustica en 30 °Bé.
Esto se logra midiendo el peso de la madeja seca y la madeja mojada después de
los 3 minutos de mercerizado, calculamos la diferencia entre estos dos valores
obteniendo la cantidad total de solución mercerizadora consumida por ciclo.
Madeja seca: 0.494 Kg
Madeja húmeda: 0.817 Kg
Cantidad de solución absorbida: 0.323 Kg por madeja
Masa total /ciclo: 10.34 Kg
Masa total /hora: 41.36 Kg,
La solución mercerizadora a 30 °Bé esta compuesta por:
Soda cáustica de concentración 24% en peso de hidróxido de sodio.
Agua de concentración 76% en peso.
Por tanto la masa de estas sustancias será:
•
Masa Hidróxido de sodio: 9.92 Kg
•
Masa de agua: 31.43 Kg.
53
Conocidos estos valores procedemos a calcular la cantidad de calor de disolución
así:
Q1 = (H° - H ) m agua – (H°- H ) m soda
H°: Entalpía estándar (hidróxido de sodio y agua).
H agua: 79.602 Btu / Kg (Entalpía de agua pura a 20 °C)
H soda: 259.84 Btu /Kg (Entalpía del hidróxido de sodio a 50 °Bé y 20 °C).
Q1 = (H° - H ) m agua – (H°- H ) m soda
Q1 = (-1274.50 Btu/Kg – 79.602 Btu/Kg) m agua - (-10114.09 Btu/Kg – 259.84
Btu/Kg) m soda
Q1 = - 1354.102 Btu/Kg * 31.43 Kg/h + 10373.93 Btu/Kg * 9.92 Kg/h
Q1 = 60350 Btu/hora
Luego de obtener el calor de disolución debemos calcular Q2
Q2 = v *d * Cp * At
V: Volumen del tanque.
d: Densidad de la solución
Cp: Calor especifico.
At: diferencia de temperatura. (Anexo 1. tabla de datos seguimiento)
54
Q2 = v *d * Cp * At
Q2 = 1300 L * 1.2629 Kg/L * 1.4 Btu /Kg °C * 2 °C
Q2 = 4596.956 Btu/ciclo
Q2 = 27581.736 Btu/hora
Por tanto el calor que debemos extraer del sistema es:
Q extraer = Q1+ Q2.
Q extraer = (60350 + 27581.736) Btu/hora
Q extraer = 87931.7 Btu/hora.
De acuerdo al calor calculado la capacidad de sistema de refrigeración seria:
La relación entre el calor a extraer y la cantidad de calor por tonelada que tiene
capacidad de absorber el refrigerante, lo que es equivalente a las toneladas de
refrigeración.
87931.7
12000
BTU
h
= 7.3 Toneladas
BTU
Ton
55
Adicionalmente se plantean alternativas que pueden mejorar la eficiencia del sistema
de refrigeración una vez este en funcionamiento, dichas opciones son:
1. Aislar térmicamente
el tanque principal de almacenamiento de la solución
mercerizadora utilizando pintura de poliuretano.
2.
Aprovechar el tiempo utilizado de carga y descarga para que el sistema de
refrigeración actué mientras no se este mercerizando ni haya disolución.
3. Aislar la tubería del sistema con poliuretano para evitar incrementos de
temperatura por transferencia de calor.
4. Ajustar la adición de soda cáustica y agua al tanque principal cada ciclo para
lograr aumentos de temperatura mínimos y concentrar el calor en un menor
periodo de tiempo aumentando la eficiencia del sistema.
11.2. Humectación:
Se debe determinar experimentalmente la cantidad de humectante necesaria para
alcanzar un tiempo de humectación en el rango ideal de 3 a 5 segundos para cada
ciclo del proceso. El método planteado consiste en dosificar de manera continua
solución humectante y tomar los tiempos de humectación ciclo a ciclo.
HUMECTACION
Ciclo
volumen de humectante
Tiempo de humectación
1
2
56
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Media
Inicialmente se dosificara gradualmente el volumen establecido dentro del
procedimiento, verificando la eficiencia del mismo.; en caso de ser necesario
aumentar la cantidad de solución humectante se regulara la dosificación hasta obtener
las cantidades óptimas.
El sistema a emplear consta de un rotor con poleas que mueven un conjunto de
cucharillas que toman la sustancia humectante y la llevan a un dispositivo de
recolección que conduce el líquido por una manguera al tanque de almacenamiento.
La velocidad ò
frecuencia de dosificación dependerá de volumen y tiempo
experimental obtenido
Adicionalmente se sugiere algunas recomendaciones para implementar los controles
necesarios en las siguientes variables:
11.3. Concentración de la soda cáustica:
57
Se debe regular la preparación de la solución mercerizadora realizando una optima
disolución con agua potable y no con recuperaciones de enjuagues., a demás de
mantener regulada la concentración de la misma.
Podría implementarse un equipo existente en la compañía que permitiría no solo el
control de Concentración si no también el de temperatura.
Dicho sistema a través de una bomba tomara soda del tanque de almacenamiento, la
llevara por medio de tuberías hasta una tolva pequeña donde se encuentra instalado
un densímetro; quien por capilaridad moverá la soda almacenada hasta el rebose; en
ese momento activaría una señal para medir por medio de un reloj análogo la
concentración de soda cáustica ( 30 º Be ) , luego recirculará y enviara nuevamente
la soda cáustica al tanque de almacenamiento.
Al equipo deberán adaptarse sensores de alarma, para indicar niveles mínimos y
máximos los cuales serian flotadores de nivel esto con el fin de alertar la precisa
dosificación de soda cáustica a 50 º Be
y agua para alcanzar la concentración
deseada de ( 30 º Be )
El equipo también cuenta con una ventaja adicional,
un grupo de alarmas que
trabajan por temperatura, las cuales se activarían cuando el rango de temperatura
en la solución mercerizadota sea mayor al punto estándar adoptado, permitiendo
controlar la temperatura con el sistema de refrigeración.
11.4. Tensión:
El grado de tensión suministrado es bajamente confiable, debemos determinar
experimentalmente las tensión a aplicar por la maquina mercerizadora anchor ya sea
por medio del titulo del hilo o del perímetro de la madeja a procesar.
58
Las
especificaciones
deben
generarse
de
acuerdo
a
las
condiciones
y
comportamiento de la maquina.
Adicionalmente se debe ejecutar un mantenimiento intenso de la maquinaria para
garantizar continuidad y confiabilidad de las medidas obtenidas.
11.5. Perímetro de la madeja:
Realizar mediciones del perímetro de la madeja para estimar un valor confiable y así
garantizar un porcentaje de estiraje adecuado para el proceso de mercerizado.
11.6. Soda Residual:
El tiempo de lavado debe ser tal, que el residual de soda cáustica después del
mercerizado sea ≤ 1%.
Esta prueba se desarrolla con una titulación ácido-base para calcular la concentración
de soda cáustica en una muestra de agua después de finalizado el proceso de
mercerizado.
11.7. Número de bario:
Un parámetro importante para determinar que el proceso de mercerizado es óptimo,
es el número de bario, que es el cociente de la cantidad absorbida de hidróxido de
bario por el algodón mercerizado y el algodón sin mercerizar.
Esta prueba no se realiza,
la implementación de dicha prueba proporcionaría
confiabilidad al final del proceso.
59
12. PUESTA EN MARCHA DEL PROYECTO
Una vez revisadas y aprobadas las recomendaciones sugeridas se inicia la
implementación en orden de prioridad de acuerdo al impacto que genera cada
variable.
12.1. Temperatura de la soda cáustica:
Lo planteado en la propuesta es adquirir un sistema de refrigeración de 7.3
Toneladas, el cual cumple con las necesidades del proceso; por oferta comercial se
adquiere un sistema de 7.5 toneladas de acuerdo al presupuesto asignado.
60
Las alternativas propuestas para mejorar la eficiencia del sistema de enfriamiento
arrojan los siguientes resultados:
•
Disminuye en 2 ºC la temperatura del tanque principal al aislarlo con pintura de
poliuretano.
•
Disminuye la temperatura de la solución mercerizadora en 1 ó 2 ºC
al
aprovechar el tiempo de carga y descarga.
Adicionalmente se hacen las siguientes adaptaciones:
1. Se acoplan las válvulas de recirculación disminuyendo la velocidad del fluido
(soda cáustica) por el intercambiador; al disminuir la velocidad, el paso por este
es más lento haciendo el intercambio de calor más eficiente.
2. En el diseño de entrada y salida del fluido a la bomba centrifuga se buscan
puntos alternos de cargue y descargue tratando de homogenizar la solución.
12.1.1. Descripción sistema de enfriamiento
En el sentido técnico, refrigeración significa mantener un sistema o proceso a
temperatura menor que la de sus alrededores. Esto no sucede de forma natural, de
modo que debe emplearse un dispositivo que permita lograrlo, por lo tanto, un sistema
de refrigeración es el proceso por el que se reduce la temperatura de un espacio
determinado y se mantiene ésta temperatura baja con el fin, por ejemplo, de enfriar
alimentos, conservar determinadas sustancias o conseguir un ambiente agradable, la
refrigeración evita el crecimiento de bacterias e impide algunas reacciones químicas
no deseadas que pueden tener lugar a temperatura ambiente; para nuestro caso
específico el sistema de refrigeración mantiene la temperatura de la solución
mercerizadora (solución de hidróxido de sodio a 30 ºBe) en el rango óptimo de
operación de 18 - 23 ºC, de lo contrario al no refrigerar, la temperatura de la solución
61
mercerizadora aumenta con el transcurso del tiempo a temperaturas entre 35 a 42 ºC
provocando condiciones inapropiadas e inoperantes.
Al aumentar la temperatura, aumenta demasiado la solubilidad de sales y minerales
ablandando la fibra de algodón, disminuyendo la resistencia suavidad y brillo del hilo
en el producto terminado; para lograr las condiciones optimas de temperatura se
recomendó un sistema de enfriamiento de 7.5 toneladas.
La reacción del hidróxido de sodio con la celulosa natural o algodón crudo es
exotérmica:
Celulosa
Primitiva
+ NaOH
→
Álcali-celulosa + Agua + Calor
libera gran cantidad de calor; lo que genera que durante el desarrollo del proceso de
mercerizado de lo hilos de algodón la temperatura empieza a aumentar
progresivamente hasta sobrepasar los valores críticos; otra razón que hace aumentar
la temperatura del proceso son los lavados con agua soda y agua, ambas calientes a
80 ºC; como la solución es reutilizada en varios ciclos durante el proceso, el calor
permanece y va disminuyendo muy lentamente; otra factor a tener en cuenta es que
al irse agotando dicha solución mercerizadora debe prepararse un nuevo bache de
hidróxido de sodio a 32 °Be, el cual tiene una co ncentración inicial de 50 ºBe y es
diluida con agua recuperada del mismo proceso ó AGUA SODA cuya temperatura
está a 80 ºC. incrementando la temperatura del proceso; por tanto es necesario
disminuirla utilizando un sistema de enfriamiento por compresión, que consiste en
forzar mecánicamente la circulación del refrigerante Freón 22 o R22 en un circuito
cerrado creando zonas de alta y baja presión con el propósito de que el fluido absorba
calor en un lugar y lo deposite en otro; obteniéndose así un enfriamiento constante, si
no existen pérdidas, el refrigerante sirve para toda la vida útil del equipo, todo lo que
se necesita para mantener el enfriamiento es un suministro continuo de energía y un
método para dispersar el calor.
62
Este sistema se basa en la propiedad física donde la evaporación de un líquido o la
dilatación de un gas absorben calor, y la compresión o condensación desprenden
calor.
En el sistema de enfriamiento por compresión tiene las siguientes características un
compresor centrífugo de: 445 Vac, 12 A, un temporizador de arranque de 4 minutos
que evita que prenda y apague continuamente , un sistema de baja presión a 63 psi y
de alta presión a 275 psi que absorbe el refrigerante como un gas a baja presión y
baja temperatura, y lo mueve comprimiéndolo hacia el área de alta presión, donde el
refrigerante es un gas a alta presión correspondiente a 250 psi y alta temperatura,
luego éste gas comprimido y calentado fluye por el tubo de salida hasta el
condensador o permutador térmico o intercambiador de calor, donde el calor del
refrigerante se disipa al ambiente por medio de un ventilador con amperaje de motor
de 3.3 A a 225 Vac, que tiene como función aumentar el flujo de aire para mejorar el
intercambio de calor por convección, de esta forma su temperatura desciende hasta el
punto de condensación, se licua y sigue a alta presión. De ahí, pasa a través del
dispositivo regulador de presión que separa las áreas de alta y baja presión mediante
una reducción de la sección de paso. Al bajar la presión, la temperatura de saturación
del refrigerante baja, permitiendo que absorba calor.
Ya en el lado de baja presión, el refrigerante llega al intercambiador de coraza y tubos
de 1 paso por la coraza y 1 paso por los tubos, donde absorbe el calor de la solución
mercerizadora que es impulsada desde un tanque de almacenamiento hasta el
CHILLER o sistema de enfriamiento por una bomba centrifuga de 5 HP, 1700 RPM, 5
amperios trifásica y 445 Vac; el intercambiador esta dispuesto en configuración de
flujo en paralelo; es aquí donde el refrigerante se evapora nuevamente y de ahí pasa
otra vez al compresor cerrando el ciclo.
En la salida del intercambiador de coraza y tubos se encuentra dispuesta una
termocupla que controla el encendido o apagado del sistema de refrigeración; se
maneja un set point de 19 ± 1.5 °C, lo que quiere d ecir que cuando la solución
63
mercerizadora alcanza 17.5 ºC el sistema se apaga y cuando la temperatura sube a
21.5 ºC, el sistema se enciende nuevamente, permitiendo una refrigeración constante
en el rango de 18-21 ºC que es el adecuado para el desarrollo del proceso.
Se adapto un controlador electrónico de temperatura PT100 (0°C equivale a 100 Ω),
la salida principal del controlador enciende o apaga la bomba de recirculación de soda
cáustica a través del sistema de enfriamiento, tiene un rango ajustable para
modificarlo según la necesidad y es requisito para encender el compresor que la
bomba este funcionando, ya que se activa solo 4 minutos después de encendida.
12.1.2. Elementos del sistema de refrigeración.
•
Refrigerante: Es un fluido con propiedades especiales de punto de
evaporación y condensación. Su función consiste en, mediante cambios de
presión y temperatura inducidos, absorber calor en un lugar y disiparlo en otro,
principalmente mediante un cambio de líquido a gas y viceversa.
•
Compresor: Es un dispositivo mecánico que bombea y comprime el fluido
refrigerante, creando una zona de alta presión y generando el movimiento del
refrigerante en el sistema.
•
Condensador: Es un serpentín de cobre con laminillas de aluminio a modo de
disipadores de calor, a el se encuentra conectado un ventilador. Es un
intercambiador y su función consiste en liberar el calor del refrigerante al
ambiente.
•
Intercambiador de coraza y tubos: Su función es permitir que el refrigerante
absorba calor del área que necesita ser refrigerada.
64
•
Dispositivo regulador de presión: Es una válvula de expansión y su función
consiste en controlar el paso del refrigerante desde el área de alta presión a la
de baja presión.
Elementos anexos:
•
Termocupla: Su función es apagar o encender automáticamente el compresor
a fin de mantener el área refrigerada dentro de un rango de temperaturas.
•
Ventilador: Su función es aumentar el flujo de aire para mejorar el intercambio
de calor por convección. Esta ubicado en el área del condensador.
•
Filtro de humedad: Retener humedad que produce obstrucciones y problemas
en el lubricante del compresor.
•
Válvulas antiretorno: Evitan que el refrigerante pueda circular en sentido
inverso.
•
Elementos de control y regulación: Como son preostatos y sondas de
temperatura que permiten mantener controlados los parámetros de presión y
temperatura.
65
12.2. Humectación:
ACTIVIDAD 1.
Inicialmente la adición de humectante se realizo utilizando 900 ml de solución
humectante en el tanque principal donde el tiempo de humectación oscilaba entre 5-9
segundos, posteriormente se adiciona 30 ml de humectante ciclo a ciclo, a pesar de
dicha adición no se logra disminuir el tiempo al rango deseado de 3-5 segundos.
TABLA 4.
HUMECTACION
Ciclo Volumen de humectante (ml)
Tiempo de humectación (seg)
1
30
5
2
30
8
3
30
8
4
30
8
5
30
8
66
6
30
9
7
30
9
8
30
9
9
30
9
10
30
10
11
30
10
12
30
10
Media
30
8.6
ACTIVIDAD 2.
Utilizando el sistema de dosificación planteado en la propuesta obtuvimos
experimentalmente el volumen necesario para alcanzar el rango de 3-5 segundos,
estableciendo una frecuencia de dosificación apropiada para determinar el volumen
necesario de humectante.
FRECUENCIA 1: 20 Vueltas de la polea.
FRECUENCIA 2: 15 Vueltas de la polea.
FRECUENCIA 3: 10 Vueltas de la polea.
FRECUENCIA 1.
TABLA 5.
HUMECTACION
Ciclo
volumen de humectante (ml)
Tiempo de humectación (seg)
67
1
150
3
2
150
2
3
150
3
4
150
4
5
150
3
6
150
2
7
150
2
8
150
3
9
150
2
10
150
3
11
150
4
12
150
3
TOTAL
1800
2.8
FRECUENCIA 2.
TABLA 6.
HUMECTACION
Ciclo
volumen de humectante
Tiempo de humectación (seg)
1
130
5
2
130
4
3
130
3
4
130
4
5
130
3
6
5
7
130
130
3
8
130
4
9
130
5
10
130
3
11
130
3
12
130
3
TOTAL
1560
3.8
68
FRECUENCIA 3.
TABLA 7.
HUMENCTACION
Ciclo
volumen de humectante
Tiempo de humectación (seg)
1
6
2
110
110
3
110
6
4
110
8
5
110
5
6
110
6
7
110
6
8
110
5
9
110
6
10
110
5
11
110
7
12
110
6
TOTAL
1320
6.4
7
69
La frecuencia 1 y 2 nos ofrecen resultados satisfactorios dentro del rango deseado de
3-5 segundo en tiempo de humectación, mientras que la frecuencia 3 no satisface las
condiciones deseadas, sin embargo por optimizar los recursos se opta por seleccionar
la frecuencia 2 la cual cumple en tiempo de humectación requerido y además se
requiere menor cantidad de humectante.
12.3. Concentración de la soda cáustica:
Gracias a la adaptación de los sistemas se logra como valor agregado la
estabilización de la concentración de soda cáustica ya que las implementaciones
realizadas permiten un control preciso de dicha variable.
12.4 Tensión:
1. Se realiza mantenimiento de la maquina Anchor para garantizar mejor desempeño
de la misma y lograr resultados confiables.
2. Se determinan experimentalmente los valores adecuados de tensión, graduando la
escala de tensión en la maquina teniendo en cuenta el titulo del hilo y el perímetro de
la madeja.
Para alcanzar el perímetro adecuado en las madejas, fue necesario calibrar el sistema
escualizable en las máquinas madejadoras, ya que el perímetro inicial en las madejas
de hilo sobrepasaban los límites y no permitían el porcentaje de estiraje requerido.
Con las acciones implementadas se logra obtener el porcentaje de estiraje deseado.
70
12.5
Resultados finales de las variables.
Una vez instalados los equipos y después de el acoplamiento necesario se realizaron
las mediciones y análisis correspondientes.
TABLA 8
NUMERO
DE DATOS
TEMPERATURA TIEMPO DE HUMECTACIÓN
18ºC-23ºC
3-5 seg.
CONCENTRACIÓN
ESTIRAJE
27ºBe-29ºBe
4%
1
20
6
29
4,10
2
20
6
29
4,00
3
20
5
29
3,63
4
19
5
28
3,70
5
20
5
29
3,20
6
19
5
29
3,63
7
19
5
28
3,63
8
19
5
29
4,01
9
19
5
29
4,10
10
19
5
29
3,70
11
18
5
29
4,40
12
21
5
30
3,70
13
19
3
29
3,90
14
19
3
29
4,00
15
18
4
29
4,00
16
19
3
29
4,10
71
17
18
4
29
4,10
18
23
5
30
3,90
19
19
3
29
4,00
20
19
4
29
5,00
Media
19
4
29
3,90
Valor mínimo
18
3
30
3,20
Valor máximo
23
6
28
5,00
12.6. Análisis de las variables.
•
TEMPERATURA.
TEMPERATURA FINAL SOLUCION MERCERIZADORA
GRAFICA 5
TEMPERATURA EN ºC
24
23
22
21
20
20
20 20
19
20
20
9
19 1 19 19 19
19
1 9 19
18
19
1 9 19
20
MINIMO
20
MAXIMO
19
TEMPERATURA
18
17
1
2
3 4
5
6 7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NUMERO DE LOTES
•
TIEMPO DE HUMECTACION.
72
TIEMPO DE HUMECTACION FINAL
GRAFICA 6
6
6
6
5
TIEMPO seg
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
MINIMO
4
4
4
4
MAXIMO
3
3
3
3
3
3
TIEMPO FINAL
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NUMERO DE LOTES
•
CONCENTRACION.
CONCENTRACION DE SODA CAUSTICA
GRAFICA 7
CONCENTRACION EN ºBe
31
30
30
30
29
29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29
29 29 29 29 29
29 29
M INIM O
M AXIM O
Conc FINAL
28
27
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NUMERO DE DATOS
•
ESTIRAJE.
73
% ESTIRAJE FINAL EN LAS MADEJAS DE ALGODÓN
GRAFICA 8
5
% DE ESTIRAJE
5
4
4
4
4
4
4
3
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
% IDEAL
ESTIRAJE FINAL
3
2
1
1
2 3
4
5 6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NUMERO DE DATOS
13. DISCUSION DE RESULTADOS
Los datos obtenidos arrojan resultados satisfactorios gracias al mejoramiento de las
variables críticas del proceso ya que se implementan no solo métodos y equipos de
control si no también se adaptan los conocimientos técnicos adquiridos bajo la
investigación y análisis de todo el proceso.
Los resultados serán analizados individualmente de acuerdo a su comportamiento
inicial y final a través del desarrollo del proyecto.
•
TEMPERATURA.
74
TEMPERATURA INICIAL Vs TEMPERATURA FINAL
GRAFICA 9
45
TEMPERATURA EN ºC
40
35
41
37 37
30
25
37
34 34
5 36
34 3
38
5 5 5 5
5
34 3 34 3 3 3 3 35
36
29
Inicial
20
15
20 19 19 9 19 19 20 20 19
20 20 20 19 20 19 19 19 19 19
1
18
Final
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NUMERO DE LOTES
Como se observa en la grafica se alcanza estabilidad de la temperatura gracias al
sistema de enfriamiento acondicionado ya que los valores iniciales medidos están
fuera de las especificaciones y no se contaba con las herramientas teóricas para
verificar si el proceso era óptimo o no.
Dichos resultados ocasionaban en la fibra un mercerizado incompleto, dejando ver
productos terminados de poco brillo y cubrimientos de color bastante pobres, lo que
acarreaba mayores sobrecostos por los reprocesos suministrados a los hilos de
algodón para mejorar su aspecto.
Actualmente la temperatura controlada en las especificaciones adecuadas garantiza
un mejor hinchamiento de la fibra de algodón lo cual puede ser observado en el
producto terminado.
A demás los rangos de control son modificados deacuerdo a la fundamentación
teórica adquirida que permitió mejorara las caracteristicas de la fibra al final del
proceso.
75
Es importante tener en cuenta las siguientes recomendaciones para mantener el
buen funcionamiento del sistema de enfriamiento:
1. Evitar cualquier tipo de vibración, especialmente en las tuberías por
donde circula el refrigerante, ya que con el paso del tiempo se pueden
averiar y ocurrir escape del refrigerante disminuyendo así la eficiencia
de enfriamiento.
2. No permitir conectar el compresor en sentido inverso porque puede
dañarse.
3. Forrar la tubería de succión y descarga de la solución mercerizadora
para evitar pérdidas de temperatura, ya que el ambiente alrededor de
mencionada tubería es más caliente y ocurre transferencia de calor por
convección en ellas.
4. Lavar los serpentines del condensador con regularidad para evitar
pérdidas en la eficiencia de transferencia de calor por convección.
5. Lavar con regularidad el filtro de humedad para evitar obstrucción y
corroborar que no haya aceite del compresor en el sistema.
6. Ubicar los manómetros correspondientes en la zona de alta y baja
presión para mantener controlado dicho parámetro.
•
TIEMPO DE HUMECTACION.
76
9
7
6
6
6
TIEMPO DE HUMECTACION
INICIAL
5 5 5 5 5 5 5 5
5
4
3
5
7
9
11
13
4 4
3 3
3
3 3
1
5
5
5
5
5
6 6 5
5
6
6
6
6
7
7
7
8
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
5
TIEMPO
TIEMPO DE HUMECTACION INICIAL Vs FINAL
GRAFICO 10
15
17
TIEMPO DE HUMECTACION
FINAL
19
NUMERO DE DATOS
Se logra una humectación controlada gracias a que:
1. se logra la dosificación continua para cada lote de hilo superando el
volumen inicial de 900 ml de humectante. Los cambios realizados se
modificaron gradualmente gracias a mediciones continuas ciclo a ciclo.
2. Se establecen la cantidad necesaria de humectante en un volumen de
1560 ml para un bache o lote de 200 kg lo que equivale a 130 ml por
ciclo. Cumpliendo con los parámetros de tiempo entre 3 y 5 segundos.
3. se garantiza buena homogenización de la soda cáustica y el
humectante.
•
CONCENTRACION.
77
CONCENTRACION SODA CAUSTICA INICIAL Vs FINAL
GRAFICA 11
32
31 31
31
31
CONCENTRACION EN Bé.
31
29 29
30
30
30 30
30
29
29
28
29 29 29 29 29 29
29
29 2390
30
8
2
8 8
28 2 29 9 9 9 9
29 29
2 2 2 2 2
29 29 29 29
27
28
27
27
CONCENTRACION
INICIAL
CONCENTRACION
FINAL
26
25
1
2
3
4 5
6
7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NUMERO DE DATOS
La estabilidad alcanzada en la concentración de soda cáustica se ve representada
primordialmente en:
1. la preparación y regulación de la soda cáustica ya que es el sistema el que
se encarga directamente de la dosificación y disolución de la misma, a
diferencia del método anterior donde el operario preparaba la solución con
cantidades de soda y agua de recuperación las cuales presentaban no solo
altos % de soda si no también contenidos altos de carbonatos que incidían
directamente en el hinchamiento de la fibra, afectando directamente la
calidad del mercerizado. Las concentraciones de soda eran aproximadas
(ya que en ocasiones no era comprobada) por lo tanto las concentraciones
medidas presentaban alta variabilidad. Se logra una solución confiable con
la evacuación de toda la solución deficiente y la preparación de nueva
solución de soda cáustica que nos garantiza total confiabilidad.
78
2. Adicionalmente se implementan formatos de control que deben ser
revisados
continuamente
para
verificar
el
cumplimiento
de
las
especificaciones establecidas para esta variable.
3. Para mejorar el desempeño del sistema, se recomendó adaptar una trampa
o rejilla en la bomba que toma la muestra para evitar que absorba objetos
indeseables que interfieran en su buen funcionamiento.
79
•
ESTIRAJE.
% ESTIRAJE INICIAL Vs FINAL EN LAS MADEJAS DE ALGODÓN
GRAFICA 12
6
5
5
% DE ESTIRAJE
4
4
4
4 4
3
4
4 4
4
4
4
4
4
4
3
3
3
2
3
3
4
3
4
4 4
3 3
4
3
4
4
4
4
3
4 4
4
3
3
ESTIRAJE INICIAL
3
ESTIRAJE FINAL
3
1
0
1
2 3 4 5
6 7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NUMERO DE DATOS
La estandarización en el
% de estiraje fue obtenida después de varias ensayos y
sobrepasar inconvenientes presentados durante las mediciones realizadas ya que
dicha variable se vio afectada por el mal funcionamiento de la maquina mercerizadora
anchor, La cual debió ser sometida a un mantenimiento estricto ya que los valores de
tensión suministrados por las especificaciones no funcionaban de manera correcta.
Superados los imprevistos se regula los grados de tensión y se establece el % de
estiraje deseado debido a:
80
1. Establecer las condiciones adecuadas para la tensión
gracias a las
mediciones continuas de cada ciclo, donde se detectan no solo los problemas
de la maquina mercerizadora si no también problemas en la calibración de las
maquinas madejadoras quienes son las encargadas de convertir la fibra de
algodón de la presentación de bobina a madeja y en los instrumentos de
control
del
proceso
los
cuales
registraban
valores
fuera
de
las
especificaciones.
2. Conseguir las especificaciones de tensión en la maquina para todo los grupos
de hilo lo que representa garantías en el % de estiraje requerido y así mismo
las medidas en peso y perímetro del material a trabajar.
FIGURA 7. PLANO FINAL PROCESO DE MERCERIZACION
81
14. DOCUMENTACION PARA EL SISTEMA DE GESTION DE CALIDAD
Se modifica el procedimiento existente para la ejecución del proceso, haciéndolo
más practico, claro y de mayor cobertura de análisis y control.
82
15. CONCLUSIONES.
•
Se logra la implementación de un proceso óptimo y confiable con el soporte
técnico necesario, adquirido por medio de la recolección de información y
la medición de variables, lo que permitió conocer las fortalezas y
debilidades del proceso.
•
La estandarización trae consigo beneficios no solo de tipo económico si no
también mayor capacitación específica para el personal que desarrolla la
actividad.
•
La identificación y solución de la problemática encontrada se alcanza
gracias al seguimiento y análisis de las variables críticas del proceso y la
buena disponibilidad en los recursos suministrados por la gerencia del
departamento de Tintorería.
•
El mejoramiento del proceso con la instalación y puesta en marcha del
sistema de enfriamiento y el dosificador de humectante brindo herramientas
de análisis y control que permiten ofrecer productos de calidad en un
mercado cada vez más competitivo.
•
Se documenta
un proceso cuyos antecedentes no permitían un desarrollo
efectivo, debido a su débil fundamentación teórica, logrando establecer
83
especificaciones adecuadas para el material, variables y equipos las cuales
son divulgadas a través de un procedimiento estructurado y formatos de
control.
•
Como valor agregado se optimizaron variables que no se contemplaron
inicialmente, como la concentración de soda cáustica y la tensión en la
maquina Anchor, las cuales se regularon en forma paralela ya que estaban
íntimamente relacionadas para lograr los objetivos de temperatura y
humectación.
•
Queda planteada para su implementación la prueba del número de Bario, que
es importante para establecer si la mercerización fue completa, la cual no se
logra desarrollar ya que el tiempo se enfoco a dar solución a las variables
criticas del proceso.
•
Mantener la superioridad del producto y la satisfacción del cliente requiere una
continua inversión, por lo tanto haber establecido el control de calidad del
proceso de mercerizado beneficia los intereses económicos de la empresa ya
que puede ofrecer productos cada vez más competitivos y prestigiosos.
84
BIBLIOGRAFIA.
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2. Descrude y Mercerización. Borrero A., Álvaro. Primer Seminario de Tintorería.
Bogota, Marzo 1979.
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edición.
4. HIMMELBLAU, David M. Principios Básicos y Cálculos de Ingeniería Química.
Sexta Edición. México, Prentice Hall, 1996.
5. H, Robeert, GREEN Don, Perry ChemicalEngineer`s, Mc Graw Hill, 1999. CD
ROOM.
85
86