UNIVERSIDAD DE COSTA RICA Facultada de Ingeniería Ingeniería Industrial Ingeniería de Materiales II Proyecto: Procesos de Soplado de Botellas en Florida Ice & Farm S.A. Profesor: Ing. José Alberto Rodríguez Estudiantes: Jonathan Quirós A64550 II Semestre / 2009 i Índice Resumen Gerencial.........................................................................¡Error! Marcador no definido. Índice ....................................................................................................................................... 2 1 Introducción...................................................................................................................... 1 2 Generalidades.................................................................................................................... 1 2.1 Antecedentes............................................................................................................. 2 2.2 Unidad Estratégica de Negocios Refrescos y agua......................................................... 2 2.3 Productos................................................................................................................... 3 2.3.1 Agua Cristal......................................................................................................... 3 2.3.2 Refresco Tropical................................................................................................. 3 2.3.3 C. Tampico.......................................................................................................... 4 2.4 Clientes y Mercado..................................................................................................... 5 2.5 Proveedores de Materia Prima.................................................................................... 5 2.6 Estructura Organizacional y Recursos Humanos:........................................................... 6 2.6.1 Misión ................................................................................................................ 6 2.6.2 Visión ................................................................................................................. 6 2.6.3 Valores............................................................................................................... 7 2.6.4 Organigrama....................................................................................................... 8 2.6.5 Política de Responsabilidad Social Empresarial ...................................................... 8 2.6.6 Política Ambiental de Productora La Florida.......................................................... 9 3 Materia prima: Polimero PET...................................................¡Error! Marcador no definido. 4 Descripcion del proceso.....................................................................................................12 5 Descripcion del proceso.....................................................................................................15 1 Introducción La industria del moldeo por soplado ha sido uno de los sectores más consistentes del conjunto de la industria de la transformación de plástico durante los últimos años. Gracias a desarrollos como las botellas de PET, el uso de depósitos de combustible de plástico y el emergente HDPE en sustitución de recipientes de vidrio y cartones de zumo y leche, la demanda de envase de moldeo por soplado ha crecido consistentemente y el rango de aplicaciones se ha expandido. Como se expone en una pagina de Internet: “en términos de uso de polímeros la industria del moldeo por soplado ha crecido un promedio de 4,5 por ciento al año desde 2000” Este proceso de soplado es utilizado en la empresa Florida Ice and Farm, específicamente en los productos de Tropical y en los Agua Cristal. El objetivo es describir este proceso, la transformación tanto química como física del material (polímetro), las entradas y salidas de este proceso. 1 2 Generalidades 2.1 Antecedentes Florida Ice & Farm Co. nació en 1908 en La Florida de Siquirres, en la provincia de Limón. Fue fundada por cuatro hermanos de origen jamaiquino, de apellidos Lindo Morales, como una empresa dedicada a la agricultura y la fabricación de hielo para los barcos bananeros que llegaban al puerto de Limón. En 1912, los hermanos Lindo adquirieron la Cervecería y Refresquería Traube, que había establecido Jose Traube en Cartago a fines del siglo XIX. A partir de entonces, Florida Ice & Farm Co. se dedicó principalmente al negocio de bebidas, a través de su operación principal, que luego sería conocida como la Cervecería Costa Rica. En los primeros años del siglo XXI, Florida Ice & Farm Co. diversificó su portafolio de bebidas hacia la producción de agua envasada, refrescos naturales, jugos, néctares, bebidas alcohólicas saborizadas y refrescos carbonatados. Además, en la década de 1990 había incursionado en actividades inmobiliarias orientadas al mercado turístico en la provincia de Guanacaste. Para darle una mejor estructura a la organización, Florida Ice & Farm Co. se convirtió en una empresa tenedora de acciones sin operaciones propias, y fueron creadas tres subsidiarias principales: Florida Bebidas, Florida Inmobiliaria y Florida Capitales. Esta última se ocupa principalmente de las inversiones de Florida Ice & Farm Co. en industrias de bebidas y envases países centroamericanos fuera de Costa Rica. 2.2 Unidad Estratégica de Negocios Refrescos y agua Se fundó en el año 2003, la Unidad Estratégica de Refrescos y Agua actualmente tiene la responsabilidad de la planeación estratégica de las marcas de Cristal, Tropical, Restart, Kern´s, Ducal, Tampico y Maxxx Energy. Su objetivo es mantener el liderazgo de las marcas Cristal, Tropical y Maxxx Energy e incrementar la participación de mercado en las otras marcas, todo de manera rentable para la unidad estratégica. Lo que se quiere es exceder las expectativas de los consumidores a través de productos de calidad que tengan una conexión relevante con ellos. Por otro lado, bajo la UEN Refrescos y Agua se encuentran las plantas Cristal y la planta de la Embotelladora Centroamericana S.A., fabricante de las marcas de Pepsico. La planta Cristal fue reinaugurada en el año 2001. Tiene capacidad para producir bebidas a base de frutas, que pueden ir con un porcentaje de jugo de 0 hasta un 100%, agua regular y saborizada, hipotónicos e isotónicos. Actualmente envasa en diversos tamaños que van desde 250ml a 2500ml en el caso de productos asépticos y de 250ml hasta cinco litros, en las otras líneas de llenado de refrescos. En el caso de agua las presentaciones van desde 355ml hasta la presentación de 5 galones. Se cuenta con tecnología de punta en nuestras líneas de producción de la cual derivan productos de excelente calidad certificadas por compañías nacionales como internacionales. 2 La Unidad Estratégica de Refrescos y Agua continúa consolidando su fortaleza dentro del portafolio de marcas de Florida Bebidas. A marzo del 2007 Refrescos y Agua representan un 35% del volumen total de la compañía. 2.3 Productos 2.3.1 Agua Cristal El Agua Cristal se filtra naturalmente durante años en los manantiales de Echeverría de Alajuela, en donde se envasa bajo un estricto control de higiene para asegurarle al consumidor un producto de alta calidad. Ingresó al mercado nacional en 1995, cuando Florida Bebidas S.A incursionó en el ambicioso proyecto de ofrecer a los consumidores agua embotellada. Se han desarrollado empaques de alta barrera contra el oxígeno y otros gases que pueden contaminar el agua. El material plástico PET proporciona la protección necesaria para evitar los contaminantes y preserva el contenido mucho más tiempo, sin dar al agua ningún sabor u olor adicional. Agua Cristal se ofrece en una amplia gama de presentaciones: Contenido 12 onzas 600 ml 1.75 L Envase 6 L Bidón 18.9 L Presentaciones Tapa rosca Tapa rosca/sport cap Tapa rosca/sport cap Tapa rosca Envase retornable Tabla 1: Presentaciones Agua Cristal 2.3.2 Refresco Tropical La producción industrial de refrescos de frutas naturales se inició en el año 2001, cuando Florida Bebidas introdujo al mercado nacional refrescos de frutas y los tés fríos Tropical. Estos son ricos en vitaminas, minerales y enzimas, y están libres de colorantes y saborizantes artificiales. Tropical tiene varios tipos de presentaciones para toda ocasión: Presentación 250 ml 350 ml 900 ml 2L 2.5 L Ocasión Lonchera Transportable Compartir Familiar Familiar Tabla 2: Presentaciones Refresco Tropical 3 Además cuenta con una amplia gama de sabores: Sabores Frutas Mixtas Mora Piña Mango Uva Fresa Mix Té Frío Limón Té Frío Melocotón Naranja Tamarindo Té Verde Citrus Té Verde Manzana Tabla 3: Sabores Refresco Tropical 2.3.3 C. Tampico En junio del 2001, Florida Bebidas S.A., incursiona por primera vez en la producción de una bebida cítrica. TAMPICO Citrus Punch es el nombre de dicha bebida refre scante, elaborada a base de tres frutas: naranja, mandarina y limón, cuya mezcla ofrece un sabor exquisito, propio para tomárselo frío a cualquier hora del día. Además, tiene la ventaja de poseer una adición de vitamina C, lo que le da un especial valor nutricional para personas de todas las edades. Posteriormente se dio el lanzamiento de los sabores Grape Punch (uva) y Fruit Punch (frutas). TAMPICO es una marca que pertenece a Tampico Beverage Inc., compañía fundada en 1989 en los Estados Unidos, que se caracteriza por la alta calidad de sus bebidas a base de concentrados. La marca Tampico actualmente tiene una participación significativa en la categoría de bebidas y jugos en los Estados Unidos. La empresa norteamericana Tampico Beverages envía a Productora La Florida S.A, un concentrado esencial del ponche del sabor que se va a preparar. Este es mezclado con agua, jarabe de azúcar y otros ingredientes complementarios. Dicha mezcla, una vez que cumple con las especificaciones de acidez y Brix dados por Tampico Beverages, se pasteuriza y luego se enfría a una temperatura de 25°C. Durante la pasteurización, el producto pasa del tanque de preparación al tanque de pasteurizado, en donde el producto se almacena hasta que es requerido en la línea de envasado para su proceso final. 4 La marca Tampico tiene distintas presentaciones, las cuales se presentan a continuación de manera gráfica: Contenido Sabor Ocasión 250 ml Citrus, Frutas, Uva Lonchera 500 ml Citrus, Frutas, Uva Transportable 1L Citrus Compartir 1890 ml Citrus Familiar 5L Citrus Familiar Tabla 4: Presentaciones Tampico Es necesario explicar que tanto para las presentaciones de Agua Cristal como las del Refresco Tropical se soplan las botellas, mientras que para Tampico los envases se le compran a un proveedor. Este proceso de soplado es el que se analizará en este trabajo de investigación. 2.4 Clientes y Mercado Productora la Florida S.A. enfoca sus bienes a centros de distribución de productos de fácil acceso para la población en general, como lo son las cadenas de supermercados y detallistas en general, en los que se puede vender, al menudeo o a modo de mayoristas. Otro punto de venta de productos son los restaurantes y sodas a lo largo del territorio nacional. La empresa tiene una visión de mercado que incluye gustos y facilidades para todo tipo de exigencias dentro de los núcleos familiares, incluyendo en su variedad las necesidades de cada integrante. Esto es posible gracias a las diferentes presentaciones de cada producto, que se encuentran debidamente separadas para los distintos sectores a los que están dirigidos. Los productos son fabricados para diferentes ocasiones, existen los que facilitan el mercado escolar, los que son más personales y de fácil transporte, las presentaciones para compartir entre pequeños grupos de personas y las presentaciones familiares que se encuentran en niveles cercanos a los 2 L de producto o superiores. 2.5 Proveedores de Materia Prima Entre tantos, los principales proveedores de materia prima de Productora la Florida S.A., en el área de refrescos y agua, son los siguientes: 5 ? Empaques y Productos de Plásticos: Provee de preformas y envases, fue creada en 1999 en Heredia. Nace de las necesidades propias de la industria de Costa Rica y el resto de la región, para que con altos índices de calidad y servicio, provea soluciones completas a necesidades de fabricación de empaques y envases plásticos, utilizando procesos de producción como la inyección, PET, soplado y reciclado, específicamente para negocios de alimentos, bebidas y productos industriales. ? Flexográfica de Exportación: Es una empresa dedicada a desarrollar y ofrecer a la industria, al comercio nacional y al comercio centroamericano todo lo requerido en etiquetas y en empaques flexibles. ? Tampico Beverages: Distribuye la base de refrescos Tampico, es una marca de bebidas de frutas refrigeradas de más venta en los supermercados de Estados Unidos y una de las bebidas a base de frutas que más se vende en el mundo, su equipo de trabajo está dedicado a ofrecer a los consumidores productos con el mejor sabor, la mejor calidad y el mejor precio. ? La Liga Agrícola Industrial de la Caña de Azúcar (LAICA): Encargada de comercializar el azúcar de producción nacional, así como de velar por el total y óptimo aprovechamiento de las mieles y demás coproductos, inspeccionando su procesamiento industrial, su calidad, impulsando su comercialización y mercadeo ? 2.6 Estructura Organizacional y Recursos Humanos: 2.6.1 Misión “Ser la empresa líder de bebidas y conservas en Centroamérica, en términos de creación de valor económico, social y ambiental, excediendo las expectativas de sus consumidores, en beneficio de sus clientes, colaboradores, accionistas y las comunidades en donde actúa”. 2.6.2 Visión ? ? ? Liderazgo de Mercado: Ser una empresa que ostenta el primero o segundo lugar en participación de mercado en todas las categorías de bebidas en las que participa. Enfoque en Clientes y Consumidores: Ser una empresa que consistentemente excede las expectativas de sus clientes y consumidores, a través de la permanente innovación y desarrollo de sus marcas, productos, y servicios de reconocida calidad superior. Operación de Clase Mundial: Ser una empresa reconocida por sus prácticas de negocios de clase mundial, destacada por su ejecución en el punto de venta, eficiente gestión de manufactura y cadena de suministro, que le dan una ventaja competitiva en costos. 6 ? ? ? Opción Laboral de Presencia: Ser una empresa reconocida por valorar y desarrollar el talento humano, lo que la sitúa entre las primeras cinco empresas de preferencia de los mercados laborales en donde actúa. Creación de Valor: Ser una empresa que alcanza consistentemente sus objetivos de rentabilidad y retorno sobre inversión, garantizando el crecimiento sostenible de largo plazo. Responsabilidad Social Corporativa: Ser una empresa cuyas prácticas de negocios son consistentes con su código de ética, sus compromisos ambientales, el desarrollo del país y de las comunidades en las que actúa. 2.6.3 Valores ? ? ? ? ? Innovación: Ir más allá de los límites planteados por la empresa y tomar riesgos al impulsar nuevas ideas orientadas a la eficiencia y la satisfacción de los clientes y consumidores. Responsabilidad: Ser Responsables y solidarios con la sociedad, el ambiente, colaborados, clientes y consumidores. Pasión: Desempeñarse con pasión para ser una empresa ganadora, líder en el mercado a través de ejecución de clase mundial. Reconocimiento: Valorar los resultados en forma clara y transparente para promover en el desarrollo personal y de la empresa. Trabajo en equipo: Trabajar hombro a hombro, mano a mano con los compañeros para alcanzar el éxito. 7 2.6.4 Organigrama Imagen 1: Organigrama de Florida Ice & Farm 2.6.5 Política de Responsabilidad Social Empresarial Florida Bebidas se reconoce como una empresa con fuertes y múltiples vínculos con las sociedades en que actúa. Esos vínculos se dan con proveedores, trabajadores, clientes, consumidores, autoridades públicas y el medio ambiente natural. La política de responsabilidad social de la empresa incide en toda esa compleja red de relaciones. 8 Adicionalmente, la política de responsabilidad social de Florida Bebidas tiene en cuenta otros dos importantes factores: ? ? ? La empresa produce y distribuye cerveza y otras bebidas alcohólicas. En consecuencia, Florida Bebidas tiene el especial deber de velar por que esos productos sean consumidos solamente en forma moderada y responsable, por personas en plenas facultades legales, físicas y mentales para hacerlo. La empresa actúa en sociedades en desarrollo, con múltiples desafíos y necesidades. Florida Bebidas hace suya la afirmación de Stephan Schmidheiny: “No puede haber empresas exitosas a largo plazo en sociedades fracasadas”. En consecuencia, la empresa asume el deber de contribuir, en la medida de sus posibilidades, a resolver problemas sociales apremiantes, en áreas en las que los esfuerzos estatales o comunales sean insuficientes. Florida Bebidas realiza acciones planificadas y sistemáticas para cumplir con sus objetivos de responsabilidad social. Esas acciones y sus resultados son medidos, evaluados y comparados con las mejores prácticas de la industria, con el fin de mantener un proceso de mejora continua. Además, anualmente se informa al respecto a los accionistas de Florida Ice & Farm Co. y a Heineken International. 2.6.6 Política Ambiental de Productora La Florida Productora La Florida S.A., dedicada a la elaboración de bebidas, reconoce su responsabilidad ambiental, asumiendo los siguientes compromisos, en procura de una mejora continua de la calidad del ambiente: ? Evitar la contaminación ambiental por medio de la eliminación o disminución las emisiones sólidas, líquidas y atmosféricas originadas en las actividades productivas. ? Desarrollar una gestión integrada del recurso hídrico, orientada a la protección, uso racional y tratamiento adecuado. ? Realizar un manejo responsable de los insumos de producción y recursos energéticos utilizados en los procesos productivos. ? Cumplir con la legislación y reglamentación nacional ambiental vigente y aplicable, así como estándares derivados de organizaciones internacionales asociadas con la empresa. ? Integrar activamente al personal de todos los niveles organizativos, involucrados en el desempeño del Sistema de Gestión Ambiental. ? Comunicar periódicamente la política ambiental a todos los empleados y proveedores involucrados en el Sistema de Gestión Ambiental y ponerla a disposición del público en general. 9 3 Material para la fabricación de las botellas: Polímero PET El PET es un tipo de materia prima plástica derivada del petróleo, correspondiendo su fórmula a la de un poliéster aromático. Su denominación técnica es Polietilén Tereftalato o Politereftalato de etileno. Empezó a ser utilizado como materia prima en fibras para la industria textil y la producción de films El PET (Poli Etilén Tereftalato) perteneciente al grupo de los materiales sintéticos denominados poliésteres. Es el polímero para el cual los fabricantes de máquinas internacionales han dedicado el mayor esfuerzo técnico y comercial. Efectivamente, los constructores han diseñado ex profeso y con inversiones cuantiosas, equipos y líneas completas perfectamente adaptadas a los parámetros de transformación del PET, cuya disponibilidad accesesible a todos los embotelladores, unida a la adecuada comercialización de la materia prima, permitió la expansión de su uso en todo el mundo. Propiedades del PET: ? Procesable por soplado, inyección, extrusión. Apto para producir frascos, botellas, películas, láminas, planchas y piezas. ? Transparencia y brillo con efecto lupa. ? Excelentes propiedades mecánicas. ? Barrera de los gases. ? Biorientable-cristalizable. ? Esterilizable por gamma y óxido de etileno. ? Costo/ performance. ? Ranqueado N°1 en reciclado. ? Liviano Desventajas: ? Secado: Todo poliéster tiene que ser secado a fin de evitar pérdida de propiedades. La humedad del polímero al ingresar al proceso debe ser de máximo 0.005% ? Costo de equipamiento: Los equipos de inyección soplado con biorientación suponen una buena amortización en función de gran producción. En extrusión soplado se pueden utilizar equipos convencionales de PVC, teniendo más versatilidad en la producción de diferentes tamaños y formas. 10 ? Temperatura: Los poliésteres no mantienen buenas propiedades cuando se les somete a temperaturas superiores a los 70 grados. Se han logrado mejoras modificando los equipos para permitir llenado en caliente. Excepción: el PET cristalizado (opaco) tiene buena resistencia a temperaturas de hasta 230 ° C. ? Intemperie: No se aconseja el uso permanente en intemperie. Ventajas: ? Propiedades únicas: Claridad, brillo, transparencia, barrera a gases u aromas, impacto, termoformabilidad, fácil de imprimir con tintas, permite cocción en microondas. ? Costo/Performance: El precio del PET ha sufrido menos fluctuaciones que el de otros polímeros como PVC-PP-LDPE-GPPS en los últimos 5 años. ? Disponibilidad: Hoy se produce PET en Sur y Norteamérica, Europa, Asia y Sudáfrica. ? Reciclado: El PET puede ser reciclado dando lugar al material conocido como RPET, lamentablemente el RPET no puede emplearse para producir envases para la industria alimenticia debido a que las temperaturas implicadas en el proceso no son lo suficientemente altas como para asegura la esterilización del producto. Características del PET ? Biorientación: Permite lograr propiedades mecánicas y de barrera con optimización de espesores. ? Cristalización: Permite lograr resistencia térmica para utilizar bandejas termoformadas en hornos a elevadas temperaturas de cocción. ? Esterilización: El PET resiste esterilización química con óxido de etileno y radiación gamma ? Alternativas ecológicas ? Retornabilidad ? Reuso de molienda ? Fibras ? Polioles para poliuretanos ? Poliésteres no saturados ? Envases no alimenticios ? Alcohólisis/ Metanólisis ? Incineración. 11 4 Descripción del proceso El proceso bajo estudio es el de soplado de las botellas empleadas en la compañía Florida Ice and farm. Este proceso consiste, en la incorporación de una preforma en un molde, el cual se calienta para luego inyectar aire en el interior de la misma con la ayuda de un inserto metálico especialmente diseñado para este fin, la proforma se expande y adopta la forma del molde, y se obtiene el recipiente el cual se deja enfriar. Antes de iniciar con la descripción detallada de este proceso se mencionará los antecedentes del mismo: Esta técnica se usó para crear un bote para las propinas en EE.UU en 1802. El proceso de moldeo por soplado nace de la combinación de técnicas de ingeniería de polímeros como el moldeo por inyección con el de técnicas de procesamiento de vidrio, particularmente el de la producción de botellas. La producción de botellas de vidrio requiere técnicas actualmente muy diferentes del moldeo por soplado, aunque en sus orígenes es similar. 1. En este proceso inicia con la compra de la preformas: estas son capsulas de un polímero, las cuales se moldean en una preforma a través de Inyección por Moldeo. Es necesario que mencionar que estas preformas la compañía las compra a dos diferentes proveedores, estos son PPT y PPK, Estas preformas se producen de una vez con la forma de los cuellos de las botellas (incluyendo su rosca). 2. Estas preformas, son ubicadas dentro de la máquina de EBM (Extrusion Blow Machine). Específicamente las preformas son colocadas en una tolva, con especie de embudo luego de aquí, cada una de estas son transportadas al interior de la maquina. Actual mente en la empresa se cuenta con 4 maquinas sopladoras, estas son prácticamente un cubo en donde se realizan todas operaciones necesarias para llevar a cabo el proceso de soplado de las botellas, de una manera digital, ya que cuenta con un panel de mandos de donde se controla la temperatura, velocidad del proceso, entre otras. En la imagen siguiente se muestra este tipo de máquina. 12 3. Una vez que la preformas son colocadas en el interior de la maquina, estas se desplazan en una banda trasportadora en forma de círculos en el interior de la maquina. Durante este trasporte las preformas son calentadas con un calentadores infra-rojos hasta llegar a una temperatura de transición a estado vidrioso, lo cual hace que el polímero se expanda orientando sus moléculas sobre las paredes del molde. Este proceso de calentamiento de las preformas se lleva a cabo cuando esta introducida en el molde con la forma del recipiente final 4. Luego la preforma son estiradas con un pistón que también entra en la preforma y molde: El estirado de la preforma en algunos polímeros como el PET resulta en un endurecimiento de la resina, que permite que las botellas resistan a la deformación bajo la presión que ejercen las bebidas carbonatadas 5. Una vez que se haya estirado la preforma con el cilindro, se inyecta aire a alta presión, lo que hace que esta se expanda y adopte la forma del molde. 13 Los pasos 4 a 5 se presenta en la imagen siguiente, se observa, una vez colocado la preforma en el cilindro y calentado esta, como se estira al introducir el pistón dentro de la preforma; una vez estirada la preforma, se le empieza a inyectar el aire (como se aprecia a partir de la botella 3) , durante este proceso de inyección de aire, la preforma se expande y adopta la forma del molde (el de la botella). 6. Luego de que los envases están ya formados, estos son transportados con el mismo mecanismo y están listas para introducirse en el proceso. 14 5 Control de calidad: Hay dos puntos de control: ? Cuando llega las preformas: donde se le hace una inspección visual para ver si están deformadas, ralladas, se chequea si la rosca de esta bien. ? Cuando se terminan de soplar las botellas: Aquí se le hacen muestras de resistencia a la presión, inspección de apariencia (si esta deformada) y de nuevo se chequea la roscca. 6 Contraste de la teoría con la práctica en la empresa: En clase se explico la definición de polímero, los cuales “se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas.” A pesar de que no se vio específicamente en detalle este proceso en el aula si se vio teoría de los polímeros, como se explico arriba, se expuso la definición, los tipos de polímeros y las principales aplicaciones, entre ellas la fabricación de botellas. 7 Conclusiones: ?Los diferentes procesos para moldear los polímetros (ya sea por estrucion o por soplado) son de gran importancia para la cultura consumista actual, ya que, por medio de este proceso se puede producir envases en masa. ?En el proceso de soplado se llevan a cabo tanto cambios químicos como Físicos, ya que la preforma se calienta (cambio químico) y luego se le inyecta aire para que se expanda (cambio físico). ?El proceso de soplado es relativamente sencillo, por lo que todas las actividades se realizan en una misma maquina, además se realiza en serie y tiene un tiempo de ciclo muy rápido. ?Los polímeros es un material muy versátil para la fabricación, debido principalmente a sus características tanto físicas como químicas, por esta razón muchos de los productos y artículos que se utilizan actualmente son producidos con este material. 15