Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Industrial II-0806 Metrología y Normalización Proyecto de Metrología y Normalización. Plásticos S.A Profesor: Dr.-Ing. Álvaro Guillén Mora Estudiante: Juan Guzmán, B53323 Esteban Lacayo, B53746 Annyoleth Reid, B55822 Xiomara Soto, B36862 Randall Vega, B27157 II Ciclo- 2020 Contenido 1 Introducción .............................................................................................................................. 4 2 Generalidades de la empresa ..................................................................................................... 5 3 2.1 Visión................................................................................................................................. 5 2.2 Valores ............................................................................................................................... 5 2.3 Estructura organizacional .................................................................................................. 6 Objetivos del proyecto .............................................................................................................. 6 3.1 Objetivos generales............................................................................................................ 6 3.2 Objetivos específicos ......................................................................................................... 7 4 Alcance y limitaciones del proyecto ......................................................................................... 7 5 Selección del proceso ................................................................................................................ 7 5.1 Metodología de selección .................................................................................................. 7 5.2 Descripción del proceso..................................................................................................... 9 5.3 Determinación de los métodos ........................................................................................ 11 6 Normas aplicables al producto ................................................................................................ 12 7 Características de calidad ........................................................................................................ 14 8 Plan de calidad ........................................................................................................................ 16 8.1 Alcance del plan de calidad ............................................................................................. 16 8.2 Elementos de entrada ....................................................................................................... 17 8.3 Objetivos de calidad .............................................. Ошибка! Закладка не определена. 8.4 Responsables ......................................................... Ошибка! Закладка не определена. 8.5 Control de documentos y registros ........................ Ошибка! Закладка не определена. 8.6 Gestión recursos .................................................... Ошибка! Закладка не определена. 8.7 Comunicación con partes interesadas .................... Ошибка! Закладка не определена. 8.8 Diseño y desarrollo ................................................ Ошибка! Закладка не определена. 8.9 Aprovisionamiento ................................................ Ошибка! Закладка не определена. 8.10 Producción ............................................................. Ошибка! Закладка не определена. 8.11 Identificación y trazabilidad .................................. Ошибка! Закладка не определена. 8.12 Propiedad del cliente ............................................. Ошибка! Закладка не определена. 8.13 Preservación del producto ..................................... Ошибка! Закладка не определена. 8.14 Control de producto no conforme .......................... Ошибка! Закладка не определена. 8.15 Seguimiento y medición ........................................ Ошибка! Закладка не определена. 8.16 Auditoría ................................................................ Ошибка! Закладка не определена. 8.17 Revisión y aceptación del plan de calidad ............. Ошибка! Закладка не определена. 9 Equipos de medición ............................................................................................................... 20 9.1 Vernier digital .................................................................................................................. 22 9.2 Medidor de espesor magnético .............................. Ошибка! Закладка не определена. 10 Métodos de calibración ........................................................................................................... 26 10.1 Vernier digital .................................................................................................................. 26 10.2 Medidor de espesor magnético .............................. Ошибка! Закладка не определена. 11 Conclusiones y recomendaciones ........................................................................................... 46 12 Bibliografía ............................................................................................................................. 47 1 Introducción Una medición es el proceso que consiste en obtener experimentalmente valores que pueden atribuirse razonablemente a una magnitud. La ciencia que se encarga de las mediciones y sus aplicaciones se conoce como metrología (VIM, 2021). En la actualidad es casi imposible describir alguna actividad sin mencionar esta ciencia, ya que esta permite garantizar no solo la calidad de los productos, sino la fiabilidad y estabilidad de los mismos. En este sentido, se busca proteger tanto al consumidor como al fabricante, ya que al asegurar la cantidad o medida adecuada se asegura un producto confiable para el cliente y menores pérdidas para el vendedor. La normalización también juega un papel fundamental en las actividades industriales. Actualmente, se buscan las mejores condiciones de producción, donde es usual que se realicen en diferentes países para luego ensamblarlos en otro. La normalización permite una caracterización e identificación uniforme y coordinada de productos y procesos. Además, sirve como herramienta de mejora en la gestión de calidad de las organizaciones, aumentando la competitividad entre mercados (Rojas, 2012). El proyecto en cuestión pretende poner en práctica las consideraciones de estas dos disciplinas con el fin de identificar oportunidades de mejora en una empresa. En este caso se selecciona una empresa de fabricación de productos de plásticos y cartón, cual por motivos de confidencialidad será referida como Plásticos S.A. En la primera sección del documento, se introduce la empresa, sus generalidades y su organización interna y productos que ofrece. Con base en esta información, se realiza la selección de un proceso para el análisis mediante la aplicación de una matriz multicriterio. Seleccionado el proceso, se realiza una caracterización del mismo. En el siguiente apartado se mencionan las que puedan ser útiles para la empresa, con base en normas nacionales e internacionales con el fin de poder tomarlas como guía para la implementación del plan de calidad. Seguidamente, se detalla dicho plan de calidad que abarca, características de calidad del producto, sus especificaciones y tolerancias, los responsables, las actividades para realizar la medición y los instrumentos utilizados. Por último, se exponen los equipos e instrumentos para realizar esas mediciones y los métodos de calibración correspondientes. 2 Generalidades de la empresa Por cuestiones de confidencialidad, la empresa se va a dar a conocer como Plásticos S.A. Se encuentra ubicada en Cinco Esquinas de Tibás e inició sus labores en el año 1995. Esta empresa se desenvuelve en la industria manufacturera de envases y productos plásticos y cartón. Además, busca soluciones integradas para brindar servicios de ingeniería de envase que se refiere a la elaboración de propuestas estructurales dependiendo de las necesidades del cliente, diseño gráfico, donde desarrolla las artes creativas de los envases; despacho de mercadería, servicio al cliente y gestión postventa donde se realizan visitas técnicas a las plantas productivas de los clientes con el fin de verificar el correcto funcionamiento de los productos brindados. Plásticos S.A ha logrado incursionarse en el mercado internacional en Centroamérica y el Caribe. Actualmente, 10% de sus clientes se encuentran en esta zona, y el 90% restante constituyen el mercado nacional. Los principales productos que brindan son cubetas y tapas, así como canastas de plástico y cajas de cartón corrugado que se utilizan a nivel industrial y en el ámbito alimentario. 2.1 Visión Plásticos S.A establece como visión de empresa lo siguiente: “Ser un grupo de empaque reconocido a nivel internacional, fortalecido en Costa Rica siempre buscando atraer a personas talentosas premiando el desempeño e innovación. Se busca la sistematización de la toma de decisiones en todos los campos y la mejora continua.” 2.2 Valores Los principales valores por los que aboga la empresa son: Rentabilidad: Creemos en el retorno sobre la inversión y sobre las ventas, lograda con base en comportamientos estrechamente orientados hacia la eficacia en la utilización de los recursos, la austeridad y la eficacia en la consecución de nuestras metas. Respeto: Creemos que el respeto debe ser demostrado con hechos entre todos los colaboradores de la empresa. Desarrollo humano: Hemos adquirido un compromiso por el crecimiento de nuestros colaboradores a través de su entrenamiento y la capacitación permanente para mejorar su desempeño, así como su realización integral. Compromiso: Tanto nuestra empresa como nuestros colaboradores están comprometidos con la visión, misión, valores, cultura organizacional, metas, objetivos, acuerdos, cumplimientos de fechas y lo que se hace se cumpla. 2.3 Estructura organizacional En el primer nivel se encuentra la gerencia general, seguida por las jefaturas de cada departamento. En el tercer nivel de jerarquía se encuentran los supervisores de control de calidad, producción y mantenimiento, los vendedores, encargados de bodega y asistentes de recursos humanos. A continuación, se muestra un organigrama de la empresa. Figura 1. Organigrama de Plásticos S.A. 3 3.1 Objetivos del proyecto Objetivos generales Determinar las normas aplicables al proceso de fabricación de cubetas de Plásticos S.A. Establecer las características de calidad necesarias para el aseguramiento de la misma. Establecer los aspectos metrológicos necesarios para el aseguramiento de la calidad de los productos. 3.2 Objetivos específicos Seleccionar un producto de la empresa en cuestión con el fin de determinar el proceso a someter a evaluación. Identificar las normas aplicables al proceso seleccionado con el fin de verificar si se cumplen los lineamientos establecidos. Establecer las características de calidad del producto en estudio con el fin de delimitar que propiedades deben ser controladas. Determinar el plan de calidad que se debe aplicar para realizar las pruebas al producto en cuestión para mejorar el proceso productivo. Establecer los equipos y los métodos de medición para cada característica de calidad con el fin de obtener los datos lo más veraces posibles, que reflejen el comportamiento real de los procesos, de forma que los mismos puedan ser analizados y con base en dichos análisis tomar decisiones. Identificar y verificar la metodología de calibración del equipo que utilizan para medir las características de calidad del producto. 4 Alcance y limitaciones del proyecto El alcance del proyecto abarca el estudio general de la empresa y su perspectiva, así como la selección de un producto y el estudio de aspectos de calidad y metrológicos pertinentes. Además, se determinan las normas aplicadas al proceso del producto seleccionado durante el segundo ciclo del 2020. Como principal limitación, se destaca la situación actual del COVID 19, lo cual imposibilita las visitas a la empresa. La información utilizada en este proyecto fue obtenida en el 2018, para una investigación previa del curso Ingeniería de la Calidad II. 5 5.1 Selección del proceso Metodología de selección Para la selección del proceso se parte de una lluvia de ideas con aportes tanto del equipo de trabajo como de la contraparte donde se evaluaron las familias de productos. En este sentido, fue posible identificar que la familia de cubetas son los más importantes para la empresa a nivel subjetivo. Se realiza un listado de ideas con respecto a las presentaciones de este producto y se llega a lo siguiente. Cubeta 18,93 litros La producción diaria Presenta mayor porcentaje de defectos Representa el mayor volumen de ventas Cubeta 3 galones Se realiza solamente una produccion al dia Tiene el menor pocentaje de despercicio Brinda la menor cantidad de ingresos Cubeta 1 galón La producción es diaria La empresa no le interesa evaluar este producto Figura 2. Resumen de los hallazgos de la lluvia de ideas. Seguidamente, se aplica una matriz de priorización, donde los criterios establecidos y la escala respectiva se muestran en la siguiente tabla. Tabla 1. Escala Likert y criterios para la matriz. Criterio Escala Likert Ventas (unidades anuales) Producción (unidades anuales) Porcentaje de desperdicio (%) Frecuencia de producción (% anual) 1 0 a 1 058 000 0 a 1 058 000 0 a20 0 a20 2 1 058 000 a 2 116 000 1 058 000 a 2 116 000 20 a 40 20 a 40 3 2 116 000 a 3 174 000 2 116 000 a 3 174 000 40 a 60 40 a 60 4 3 174 000 a 4 232 000 3 174 000 a 4 232 000 60 a 80 60 a 80 5 4 232 000 a 5 290 000 4 232 000 a 5 290 000 80 a 100 80 a 100 Seguidamente, se procede a realizar la respectiva ponderación con los productos de la familia “Cubetas”. La importancia relativa se establece como sigue: ventas un 60 %, producción un 10 %, porcentaje de desperdicio un 20 % y, por último, se le asigna un 10 % de importancia a la frecuencia de producción. De lo anterior se obtiene que la cubeta de 18,93 litros es el producto por analizar y se detalla en la tabla 2. Tabla 2. Matriz multicriterio. 5.2 Criterio Ventas Producción Importancia relativa Cubeta 18,93 litros Cubeta 3 galones Cubeta 1 galón 60 % 3 0,6 1,2 10 % 0,5 0,1 0,2 Porcentaje de desperdicio 20 % 0,3 0,2 0,2 Frecuencia de producción 10 % 0,5 0,2 0,3 Peso total 4,3 1,1 1,9 Descripción del proceso Para la producción de la cubeta de 18,93 litros se requiere: resina, colorante Master Bach en pellets, asa metálica y pintura de impresión. Previo a la producción de las cubetas, se realiza un empaque de bolsas de 250 g de Master Batch de color blanco, los cuales se colocan en una mesa junto al estañón en el cual se pone la resina que alimenta la máquina, esto mediante una manguera. El operario que realiza estas actividades debe vaciar los sacos de resina en el estañón, junto al colorante. Después, la máquina de extrusión por soplado, mediante un sistema hidráulico híbrido, forma las cubetas con la ayuda de un molde integrado. La actividad tarda unos 17,3 s aproximadamente, desde que se inyecta la resina hasta que se enfría. La cubeta sale de la máquina con una temperatura de 65 C, cae en una banda transportadora que las lleva hacia un operario que las revisa, les quita sobrantes de resina pequeñas e inspecciona visualmente para verificar que no tengan imperfecciones o suciedad. Esto es gran importancia puesto que el balde es de color blanco, por lo que si tiene algún defecto que le impida cumplir con las especificaciones, se procede a reprocesarlo o desecharlo. Luego de la inspección, el operario les coloca las asas metálicas, los apila en una mesa contigua a la línea en grupos de cinco, para pasarlos a una tarima. Una vez que se entariman 180 unidades, el operario envuelve las cubetas en cinta stretch para que no se contaminen al ser transportados al área de impresión en serigrafía. Seguidamente, se programa la máquina de serigrafía con el diseño solicitado por el cliente. Un operario coloca los baldes en la máquina y la acciona, cuando ya termina de imprimir el diseño en el balde estos caen en una banda transportadora en donde un operario los levanta y los coloca en una pirámide para que se sequen al aire libre. Luego de aproximadamente cinco minutos se les revisa la serigrafía y se entariman. Se etiquetan con el número de lote, la hora y la fecha que se terminó el proceso. Finalmente traslada a bodega de producto terminado. A continuación, se muestra un diagrama arriba-abajo que resume lo explicado. Figura 3. Diagrama arriba-abajo del proceso de producción de la cubeta de 18,93 litros. 5.3 Determinación de los métodos Etapa Diagrama de Flujo del proceso Producción de cubeta de 5 galones con tapa lisa Operario2 Operario3 Operario1 Operario4 Actores Fecha: 6 de abril del 2018 Operario5 Inspector Evaluadores: Esteban Lacayo, Annyoleth Reid, Randall Vega, Xiomara Soto, Juan Guzmán Actores del proceso Descripción de la operación Maquinaria Control Operario1 Operario2 Operario3 Operario4 Operario5 Inspector Agregar bolsas de Masterbatch Contenido de 250 g Agarrar y abrir los sacos de resina y vaciarlos en el estañón Alimentación de máquina Agregar Masterbatch a la resina Esperar a qué la máquina de inyección termine de moldear la cubeta De 17 a 20 s Levantar la cubeta de la banda transportadora Realizar inspección visual Colocación de cubetas Color y forma Cortar sobrantes de resina Colocar las hazas Apilar en mesa junto a la línea Esperar a que baje la temperatura Colocar en tarima Trasporte de tarimas a serigrafía Tomar muestras para inspección de calidad Dimensiones físicas, resistencia y característica químicas Asegurar que las cubetas esten bien apiladas No esten inclinadas, sobrecargadas o inestable Forrar pila entarimada de cubetas de plástico Evitar contaminación Colocar etiqueta Con información de etiqueta Trasnporte al área de serigrafía Revisar especificaciones de diseño Preparación de máquina de serigrafía Colocación de cubetas en máquina de serigrafía Buscar el diseño y colocar en máquina de serigrafía Colocar tintes en la máquina de serigrafía Revisar etiqueta de tarimas con cubetas Tiene que coincidir con el lote y la orden de a procesar Quitar plástico Encender máquina de serigrafía Colocar cubetas en la máquina de serigrafía Levantar la cubeta de la banda transportadora Secado de serigrafía Inspección de serigrafía Colocar las cubetas listas en el suelo Apilar en forma de pirámide Esperar que la impresión seque De 5 a 10 minutos Inspeccionar impresión de etiqueta Sin imperfecciones (manchas,elegible, suciedad) Apartar cubetas para reproceso Apilar las cubetas en tarima No esten inclinadas, sobrecargadas o inestable Asegurar que las cubetas esten bien apiladas Empaque y transporte a bodega Forrar pila de cubetas con plástico strech Colocar bolsa protectora Evitar que se contamine el lote Etiquetar lote Transportar a bodega de producto terminado Figura 4. Cursograma del proceso de producción de cubetas de 18,93 litros. En la figura anterior se presenta el cursograma analítico para el proceso de elaboración de la cubeta de 18,93 litros, en el proceso hay 6 actores, 5 de ellos son operarios y un inspector. Dentro del cursograma se detallan las tareas por las que pasa la cubeta hasta convertirse en producto terminado, además se puede apreciar las distintas responsabilidades de cada operario involucrado en el proceso. Las tareas marcadas en otro color son las que corresponden a los controles de calidad que la empresa tiene actualmente. El primer control de calidad es una inspección visual realizada por el operario 2, donde toma la cubeta recién salida de la máquina y le hace una inspección visual en busca de imperfecciones en cuanto a color y forma, principalmente en cuanto a color, ya que, si antes de comenzar con una producción de cubetas blancas se estaban haciendo productos de otro color, es muy común que las cubetas blancas salgan con restantes de esos colores anteriores, lo cual no debe suceder. Los dos controles restantes son realizados por el inspector u operario capacitado debido a que son más rigurosos, cuando se toma la muestra de cubetas para calidad, se procede a hacer una medición y revisión de las características cuantitativas y cualitativas, las cuantitativas mediante el uso de los instrumentos de medición respectivos y son hechas por el mismo inspector. Para las cualitativas se realiza una inspección visual y se compara con un folleto de patrones, en los cuales se guarda documentación fotográfica del patrón, además también aplica el criterio de experto del inspector. Para el último control, la inspección de la etiqueta, el inspector tiene que corroborar que la etiqueta cuente con todos los detalles solicitados por el respectivo cliente, también verificar que la impresión sea legible, de buena calidad y que no haya problemas con la tinta. 6 Normas aplicables al producto Las normas aplicables al producto seleccionado se recopilaron mediante una investigación bibliográfica de los miembros de trabajo del equipo en las bases de datos suscritas de SIBDI, con acceso a AENORmas, a ASTM y por medio de consultas a INTECO. Con ello, se realiza una discriminación de las normas que pueden brindar mayores beneficios a la empresa y se selecciona las que se detallan a continuación. En las tablas se establece el objetivo principal y alcance, se resume el contenido de la norma y se presenta la justificación de la aplicabilidad de la norma al producto. Tabla 3. Norma aplicable UNE-EN 13974: 2003. Código y nombre UNE-EN 13974: 2003. Recipientes de plástico rígidos. Especificación de tolerancias en dimensiones, peso y volumen Objeto y aplicación campo Detalles de la norma Justificación aplicación de de Esta norma europea especifica las tolerancias para las dimensiones, masa y volumen de botellas y tarros de plástico con una capacidad nominal de hasta 5 L, de botes/bidones de plástico con un volumen nominal de hasta 20 L y de cubos de plástico de hasta 60 L. Esta norma indica los niveles de tolerancia y las capacidades máximas permitidas, según diversas magnitudes, de acuerdo a la capacidad nominal y las características propias de los recipientes de plástico rígidos. la La empresa se enfoca en la producción de envases plásticos rígidos en presentaciones de 1 a 5 galones (3,79 litros a 18,93 litros), y el producto escogido, la cubeta de 18,93 litros, tiene un peso de 0,93 kg y una altura de 0,39 metros, por lo que es objeto de aplicación de esta norma. Fuente: Norma UNE-EN 13974: 2003. Tabla 4. Norma aplicable D785- 08. Código y nombre ASTM D785- 08. Método de prueba estándar para dureza de Rockwell para plásticos rígidos y materiales aislantes eléctricos. Objeto y campo aplicación Detalles de la norma Justificación aplicación de de Esta norma describe el método de ensayo que mide la dureza de materiales plásticos con el método de Rockwell. El método consiste en la utilización del Probador de dureza Rockwell, sobre la superficie del material al que se le desea medir la dureza, el valor de la dureza es indicado automáticamente por el aparato. Se identifican dos partes procedimientos aplicables, el primero consiste en hacer la prueba con el mínimo de carga especificado y el segundo en donde se comienza con el mínimo de carga y se lleva al máximo. Para el caso de materiales de plástico, la punta del penetrador es una bola de acero. la Las cubetas tienen diversos usos en las industrias, sirviendo como contenedor de gran cantidad de materiales y sustancias, por lo tanto, es imprescindible garantizar que la cubeta no va a sufrir perforaciones o daños con facilidad que puedan hacer que se derrame su contenido. La dureza se considera como la resistencia del material a ser rayado o penetrado (AIMPLAS, 2020). Fuente: Norma ASTM D2583 -13a. Tabla 5. Norma aplicable ASTM F1615-19. Código y nombre ASTM F1615-19. Especificación estándar para el etiquetado de precaución para contenedores de plástico de 18,93 litros abiertos. Objeto y aplicación campo de Esta norma determina las dimensiones que debe tener la etiqueta de precaución de una cubeta de entre 15 litros a 23 litros en lo que respecta a su ancho, altura y posición. Además, indica el tamaño, color y fuente de las Detalles de la norma Justificación aplicación de letras contenidas en la propia etiqueta. Indica también la naturaleza de la permanencia de la etiqueta en la cubeta. En esta norma determina las dimensiones mínimas que debe tener una etiqueta de advertencia, así como el tamaño de las letras contenidas, fuente de la letra y formato de la etiqueta. Se establece que debe ser colocada de forma vertical o de alguna manera que capte la atención y debe contener: una palabra de advertencia, una imagen relacionada y un mensaje escrito. la La empresa produce cubetas de entre 3,79 litros a 18,93 litros. El producto escogido es la cubeta de 18,93 litros, por lo que calza dentro de las especificaciones de la norma y es objeto de aplicación de esta. Para esta etiqueta, solo se medirán las dimensiones de largo y ancho. Fuente: Norma ASTM F1615-19. Tabla 6. Norma aplicable INTE Q62: 2008. INTE Q62:2008: Método para la determinación de las dimensiones de los Código y nombre envases plásticos. Objeto y aplicación campo Detalles de la norma Justificación aplicación 7 de de La presente norma tiene por objeto establecer el método para la determinación de las dimensiones de los envases plásticos. No se incluye en ésta norma, los tubos colapsables o cualquier otro envase plástico con características específicas; ya que son objeto de otras normas. Esta norma indica los procedimientos para realizar las mediciones de dimensiones de envases plásticos como altura, diámetro, ancho y espesor, además, indica responsables y cuáles instrumentos deben utilizarse para realizar cada medición. la La empresa se enfoca en la producción de envases plásticos rígidos que posee dimensiones de altura, diámetro y espesor, por lo que es objeto de aplicación de esta norma. Características de calidad A continuación, se detallan las características de calidad del producto seleccionado mediante una ficha técnica del mismo. Tabla 7. Ficha técnica de producto. Ficha técnica de producto: Cubeta con etiqueta en serigrafía de 18,93 litros de Plásticos S.A Fecha: 24 de noviembre del 2020 Nombre del producto: Cubeta con etiqueta en serigrafía en presentación de 18,93 litros. Descripción del producto: Cubeta de 18,93 litros con etiqueta a pedido del cliente, usos varios. Dirigido a: Departamento de producción, Plásticos S.A. Presentación: Se embalan en lotes de producción. Modo de empleo: Se utiliza como contenedor. Condiciones de almacenaje: Se colocan en una tarima Recomendaciones de seguridad: No apilar más de 15 cubetas en columnas con 15 cubetas, se empaca cada columna en apiladas. Tener cuidado con el producto caliente al salir de la una bolsa y se embalan para evitar que se ensucien o máquina de moldeado. caigan. Materiales empleados: master batch, tinta para serigrafía, asa metálica, resina, cinta stretch de embalaje, bolsa de empaque. Vistas del producto Descripciones características de calidad del producto: Características de calidad cuantitativas Nombre Especificación técnica Método Equipo de control Frecuencia de control Se corta el envase a lo largo, se mide el espesor en 3 puntos (al inicio, en el medio y al final) a lo largo del corte, con el micrómetro y se Cada vez que se registran los valores Espesor 2,3 mm ± 0,3 mm máximos, mínimos y Micrómetro Starret promedios de cada muestra y 51622 se calcula el valor a comparar finaliza el lote de producción, en el departamento de calidad. contra las especificaciones como la diferencia entre el mínimo y el máximo, sobre el espesor promedio de cada corte. Diámetro superior Se toma una cubeta y se mide Cada vez que se a través de un vernier la finaliza el lote de distancia que existe entre 312 mm ± 1,5 mm extremo a extremo de la circunferencia, pasando por el centro del círculo de la cubeta. Vernier Mitutoyo CD-de 457,2 mm producción, en el departamento de calidad. Cada vez que se finaliza el lote de Se toma una cubeta y se mide Altura Masa 390 mm ± 1,5 mm 929,86 g ± 3 g a través de un vernier la Vernier Mitutoyo producción, en el distancia que existe entre su CD-de 457,2 mm departamento de base y la pestaña. calidad. Se toma una cubeta y se Cada vez que se coloca en el centro de una finaliza el lote de balanza que previamente se Balanza digital APS- producción, en el encuentra en cero. Se toma el 30 departamento de calidad. valor del peso de dicha cubeta. Se toma la cubeta y con el Cada vez que se durómetro de Rockwell, se Dureza 76,8 HR ± 3,03 HR realiza una medición en un punto aleatorio en la tapa de finaliza el lote de Durómetro de Rockwell la cubeta, la base de la cubeta producción, en el departamento de calidad. y en la pared de la cubeta. Cada vez que se Largo de la etiqueta Se toma una cubeta y se mide 129 mm ± 2 mm con un vernier el largo de la etiqueta de advertencia. Vernier Mitutoyo CD-de 403,8 mm finaliza el lote de producción, en el departamento de calidad. Cada vez que se Ancho de la etiqueta Se toma una cubeta y se mide 71 mm ± 1 mm con un vernier el largo de la etiqueta de advertencia. Vernier Mitutoyo CD-de 403,8 mm finaliza el lote de producción, en el departamento de calidad. 8 8.1 Plan de calidad Alcance del plan de calidad El alcance del plan de calidad viene dado por la necesidad de la organización, donde, en este caso en particular, se plantea específicamente para el producto de cubetas de plástico de 18,93 litros y abarca lineamientos de control de calidad, procesos de medición para las características de calidad y aspectos relacionados con el proceso productivo. 8.2 Elementos de entrada En esta sección se establece que los elementos de entrada son las normas de referencia que se listan a continuación: UNE-EN 13974: 2003. Recipientes de plástico rígidos. Especificación de tolerancias en dimensiones, peso y volumen. ASTM F1615-19. Especificación estándar para el etiquetado de precaución para contenedores de plástico de 18,93 litros y abiertos. ASTM D785- 08. Método de prueba estándar para dureza de Rockwell para plásticos rígidos y materiales aislantes eléctricos. INTE Q62:2008. Método para la determinación de las dimensiones de los envases plásticos. 8.3 Descripción y especificaciones de calidad A continuación, se muestra una ficha resumen donde se establece el objetivo del proceso, así como una breve descripción del mismo. Los encargados de este son el jefe de control de calidad y el jefe de producción. De este modo, se establece el alcance y finalización del proceso, así como los suministros y proveedores; y salidas y clientes. También se puede observar las variables de control que corresponden a las características de calidad en cuestión y todos los recursos necesarios para llevar a cabo lo anterior. Tabla 8. Ficha de proceso de la cubeta de plástico de 18,93 litros. Producto Objetivo Ficha información de proceso Cubeta de plástico de 18,93 Propietarios litros Producir cubetas de plástico de 18,93 litros que cumplan con las características de calidad establecidas con el fin de asegurar la satisfacción del cliente. Jefatura de control de calidad y Jefatura de producción Alimentar de la máquina de extrusión por soplado Colocar de las cubetas en la tarima Transportar las tarimas al Procedimiento: área de serigrafía Preparar la máquina de serigrafía Colocar las cubetas en la máquina de serigrafía Secar Alcance Entradas y proveedores Salidas y clientes Variables de control Recursos Aspectos de mejora Registros Inspeccionar Empacar y transportar a bodega Empieza Alimentación de la máquina Soplado de las cubetas, transporte de cubetas en Incluye tarimas, impresión de las etiquetas Termina Almacenamiento en bodega Resina – Australia Master Bach – Canadá Asa metálica – México Pintura de impresión – Costa Rica Cubeta de plástico de 18,93 litros con etiqueta Clientes: confidenciales Dureza, altura, diámetro superior, espesor, masa, ancho de la etiqueta, largo de la etiqueta Materia prima, recurso humano, maquinaria, equipo, electricidad, inocuidad Disminuir el porcentaje de productos defectuoso. Documento Proceso de fabricación de cubetas por extrusión de soplado por Plásticos S.A. Resultados de las inspecciones (Incluye responsable, fecha y hora) Producción realizada, incluye fecha y lote, así como cantidad de unidades. La cubeta en cuestión debe ser de color blanco sin manchas o rasguños, lleva un asa metálica como se indica en la tabla anterior. Las especificaciones que debe tener se detallan en la tabla 9. A continuación, se muestran las características de calidad asociadas a la norma respectiva, así como la especificación que se indica en la misma y el equipo de medición pertinente. Esto con el fin de mostrar de manera simplificada la base de cada medida a realizar. Tabla 9. Especificaciones de calidad según las normas respectivas. Característica Norma Especificación Equipo de medición Espesor INTE Q62:2008. 2,3 mm ± 0,3 mm Micrómetro Starret 51622 Masa UNE-EN 13974: 2003. 929,86 g ± 3 g Balanza digital APS30 Altura UNE-EN 13974: 2003. 390 mm ± 1,5 mm INTE Q62:2008. Diámetro superior UNE-EN 13974: 2003. CD-de 457,2 mm 312 mm ± 1,5 mm INTE Q62:2008. Ancho de la ASTM F1615-19 Vernier Mitutoyo CD-de 457,2 mm 71 mm ± 1 mm etiqueta Largo de la etiqueta Vernier Mitutoyo Vernier Mitutoyo CD-de 403,8 mm ASTM F1615-19 129 mm ± 2 mm Vernier Mitutoyo CD-de 403,8 mm Dureza ASTM D785- 08 76,8 HR ± 3,03 HR Durómetro de Rockwell 8.4 Métodos de pruebas Con respecto a los métodos de prueba, de igual modo se hace énfasis en la norma que se toma como base para el procedimiento de medición de la característica de calidad y se asigna al responsable de tomar dichas medidas. De igual modo se establece el plan de muestreo y los documentos de apoyo relacionados. Cabe rescatar, que si la norma no indica una metodología para el plan de muestreo se utiliza la planteada a continuación. Utilizando como referencia la norma UNE-ISO 3951-1, se establece un plan de muestreo empleando un tamaño de lote de 180 unidades y un AQL de 4,0 donde se obtiene un tamaño de muestra de 32 unidades. El lote se acepta según el criterio de aceptación, el que se establece que con 3 unidades defectuosas se puede aceptar, mientras que con 4 unidades defectuosas se debe rechazar el lote. Tabla 10. Métodos de prueba para cada característica. Característica Método de prueba Responsable Espesor INTE Q62:2008. Operario capacitado 32 unidades UNE-EN 13974: 2003. Operario capacitado 32 unidades UNE-EN 13974: 2003. INTE Q62:2008. UNE-EN 13974: 2003. Operario capacitado 32 unidades Masa Altura Diámetro superior INTE Q62:2008. Plan de muestreo Operario capacitado 32 unidades Ancho de la etiqueta ASTM F1615-19 Operario capacitado 32 unidades Largo de la etiqueta ASTM F1615-19 Operario capacitado 32 unidades Dureza ASTM D785- 08 Operario capacitado 32 unidades 9 9.1 Documentos de apoyo Manual de usuario del micrómetro. Manual de usuario de la balanza. Manual de usuario del vernier. Manual de usuario del vernier. Manual de usuario del vernier. Manual de usuario del vernier. Manual de usuario del durómetro de Rockwell. Equipos de medición Durómetro de Rockwell Para la medición de la dureza de las cubetas, se utiliza un durómetro de Rockwell de marca “Mitutoyo”, modelo 963-210-00, el cual tiene un control de fuerza manual y una pantalla analógica. El instrumento brinda medidas tanto en HA como HR, para este caso de la prueba de dureza en las cubetas, se utiliza la escala HR. A continuación, se muestra una fotografía del equipo. Figura 5. Durómetro de Rockwell utilizado para medir la dureza Seguidamente se muestran las características del equipo Tabla 11. Características del durómetro de Rockwell. Equipo Durómetro de Rockwell Mitutoyo 963-210-00 Resolución 0,5 HR Rango 0 HR - 150 HR Para llevar a cabo las pruebas de dureza, se debe accionar manualmente el durómetro y se llevan a cabo mediciones de dureza en la tapa, la base y las paredes de cada cubeta, y se van haciendo distintas pruebas según las cargas correspondientes al tipo de procedimiento (A o B), asegurándose de que las medidas de las pruebas se encuentren dentro de las especificaciones para el polipropileno, que son 76,8 HRR ± 3,03 HRR. 9.2 9.2.1 Vernier digital Vernier digital de 457,2 mm Para la medición del largo y diámetro de la cubeta se utiliza un vernier digital de marca “Mitutoyo”, este tiene la opción de programarse ya se en unidades del Sistema Internacional o del Sistema Inglés. A continuación se detallan las especificaciones de este instrumento y se muestra una imagen de como luce. Tabla 12. Especificaciones del vernier digital. Equipo Vernier digital Mitutoyo (457,2 mm) Resolución 0,01 mm Rango 0 mm – 457,2 mm Error ± 0,05 mm Figura 6. Vernier digital de 457,2 mm. Para las dos características que van a ser estudiadas deben ser acondicionadas a una temperatura de 23 ºC ± 2 ºC, por un mínimo de 72 horas. Se debe trabajar sobre una superficie nivelada y debe chequearse antes de realizar las mediciones. En el caso del diámetro, se realizan dos mediciones en el diámetro superior, desde distintos puntos y se anota el promedio de estas. Para la altura, la medición se realiza cuatro veces, una en cada cuadrante de la cubeta y se anotan las mediciones y su promedio. Después de haber anotado los datos, se deben comparar con la tabla que indica las tolerancias permitidas según la longitud L, esto se encuentra la norma INTE Q62:2008 y se presenta en la Tabla 13. Si la medición se encuentra dentro de ese rango, entonces cumple con los requisitos de calidad, de lo contrario, debe realizarse un seguimiento para encontrar y eliminar las causas de la inconformidad. Tabla 13. Tolerancias para dimensiones longitudinales. Dimensión longitudinal Niveles de tolerancia (L) % mm 0 < L 20 3,0 > 20 < L 100 2,5 > 101 < L 200 2,0 > 201 < L 300 1,7 > 301 < L 400 1,5 L > 400 1,2 Dimensiones principales globales sólo del recipiente. 9.2.2 Vernier digital de 304,8 mm Para la medición del largo y ancho de las etiquetas se utiliza un vernier digital de marca “Mitutoyo”, en condiciones ambientales regulares. A continuación se detallan las especificaciones del instrumento. Tabla 14. Especificaciones del vernier digital. Equipo Vernier digital Mitutoyo (403,8 mm) Resolución 0,01 mm Rango 0 mm – 304,2 mm A continuación, se muestra una fotografía del vernier de 304,8 mm. Figura 7. Vernier digital de vernier de 304,8 mm. Error ± 0,02 mm 9.3 Balanza digital Para la medición de la masa de la cubeta se utiliza una balanza de marca “Ocony”, modelo APS30, el peso de la cubeta tiene una especificación de 740 g ± 3 g. Este instrumento se puede programar para dar la indicación en las unidades deseadas, ya sea del Sistema Internacional, tanto en gramos como kilogramos, o el Sistema Inglés, sin embargo, en este caso, la indicación se da en gramos. Las características del instrumento se detallan en la siguiente tabla. Tabla 15. Instrumento de medición de masa y sus características. Equipo Balanza APS-30 Resolución 1g Rango 0 g – 30000 g Error ±2g A continuación, se muestra una fotografía de la balanza utilizada. Figura 8. Balanza utilizada para la medición de la masa. Para la medición de la masa, se inicia encendiendo el equipo, una vez que la pantalla del equipo indique una medición de 0 g, se procede a colocar las cubetas sobre la platina de la balanza y se espera a que la balanza estabilice la medición, una vez que la balanza estabiliza la medición, se anota el dato y se procede con la siguiente cubeta, una vez finalizadas las mediciones, se deja la balanza sin ningún peso sobre la platina y esta se apaga sola. La norma UNE-EN 13974 establece las tolerancias permitidas según una masa determinada. La tabla se detalla a continuación. Tabla 16. Nivel aceptable de tolerancia para diferentes rangos de masa. Masa (M) Nivel aceptable de tolerancia (g) % 1<M≤5 15 > 5 < M ≤ 10 14 > 10 < M ≤ 30 7,5 > 30 < M ≤ 50 5 > 50 < M ≤ 150 4 > 150 < M ≤ 500 3,5 > 500 < M ≤ 750 3 M > 750 3 La cubeta debe cumplir una especificación de 929,86 gramos, entra dentro del rango de masa mayor a 750 gramos, por lo que el nivel de aceptable de tolerancia es de ±3, lo que da como límite superior 932,86 gramos y como límite inferior 926,86 gramos. Si al pesar la cubeta se encuentra dentro de este rango, está dentro de los límites de control y cumple con los requisitos de calidad. 9.4 Micrómetro Para el caso de la medición del espesor de las cubetas, se utiliza un micrómetro de marca “Starret”, modelo 51622, estándar mecánico. Para llevar a cabo la prueba del espesor de las cubetas se debe utilizar manualmente el micrómetro, realizando mediciones en 3 puntos de la cubeta, en la parte superior, en el medio y en la parte inferior, registrando el valor máximo, mínimo y promedio, y el encargado de realizar las pruebas debe asegurar de que las medidas se encuentren dentro de la especificación de 2,3 ± 0,3 mm Seguidamente se muestran las características del equipo Tabla 17. Características del micrómetro. Equipo Resolución Rango Error Micrómetro Starret 51622 0,025 4 mm 0 mm – 76,19 mm 0,002 54 mm A continuación, se muestra una fotografía del equipo. Figura 9. Micrómetro utilizado para medir el espesor 10 Métodos de calibración 10.1 Vernier digital Con base en el procedimiento DI-008 para la calibración de pies de rey. (CEM, 2013) y la guía de laboratorio de pie de rey de la Escuela de Ingeniería Industrial de la Universidad de Costa Rica (Guillen, Mendez, Herrera, & Robles, Laboratorio 2: Magnitud Dimensional, 2020) 10.1.1 Mensurando y modelo matemático. El mensurando corresponde a la corrección de la indicación del vernier en mm. El modelo matemático correspondiente está dado por: 0 𝐶 = 𝑙𝑏𝑝 ∗ (1 + 𝛼𝑏𝑝 ∗ (𝑇 − 20)) − 𝑙𝑣 Donde: C = Corrección de la indicación. L 0bp = longitud del bloque patrón. L v = longitud medida por el instrumento. Αbp = coeficiente de expansión térmica del bloque patrón. (1) T = temperatura ambiente (promedio entre temperatura ambiente inicial y temperatura ambiente final) 20 = temperatura de referencia, 20 °C 10.1.2 Procedimiento de calibración 10.1.2.1 Materiales Caja de bloques patrón Alcohol y franela para limpieza y engrasado Papel toalla Guantes para evitar contacto directo con la superficie de los bloques patrón Medidor de temperatura y humedad relativa Vernier o Pie de Rey Regla 10.1.2.2 Metodología a. Registrar en la hoja de datos, la marca y el modelo, así como el número de serie, así como cualquier información que permita mantener la trazabilidad del equipo a utilizar. Así como las características del instrumento. b. Verificar el funcionamiento adecuado del equipo de medición y el instrumento para medir las condiciones ambientales. c. Seleccionar los bloques patrón a utilizar, en este caso se eligen los valores nominales de 10 mm, 15 mm y 25 mm. Se debe anotar la clase metrológica de los bloques en la hoja de datos. Es importante recordar que los bloques patrón se manipulan con guantes, por lo que la persona que lleva a cabo la calibración debe usarlos a lo largo de todo el proceso. d. Limpiar la grasa protectora de cada bloque con alcohol y dejarlos estabilizar encima de un pedazo de toalla de papel durante 10 minutos. e. Medir la altura de las muelas (A), el ancho del nonio (W) y el ancho de la escala fija (D) con una regla y anotar los valores. Estos se utilizan para el cálculo del error de Abbe. Figura 10. Ilustración de las dimensiones que se deben tomar para el cálculo del error de Abbe. f. Tomar las mediciones de las condiciones ambientales de temperatura y humedad. g. Tomar el primer bloque patrón que corresponde al 10 mm. Colocar el bloque patrón entre las muelas del vernier de forma tal que las caras brillantes del bloque entren en contacto con las muelas del vernier y este se encuentre totalmente vertical respecto a estas. Presionar el botón y movilizar el nonio hasta tocar las paredes del bloque patrón. Socar el tornillo de fijación para evitar que las muelas se muevan. h. Leer y anotar la indicación del vernier en la hoja de datos. i. Movilizar el nonio para liberar el bloque patrón j. Llevar a cero el vernier. En caso de presentar un valor de retorno, anotarlo en la hoja de datos para realizar el ajuste pertinente. k. Se repiten los pasos desde g hasta j, hasta llegar a la repetición #10 con ese mismo bloque. Luego se realiza para los otros bloques patrón. l. Tomar las mediciones de las condiciones ambientales de temperatura y humedad. m. Tomar cada bloque patrón y con cuidado se les aplica una capa de grasa protectora antes de guardarlos. n. Con los datos debidamente anotados, se procede a analizar el caso de estudio. 10.1.3 Fuentes de variabilidad Figura 11. Diagrama Ishikawa de la correcion de la indicacion del vernier en mm. A continuación, se detallan las distribuciones y modo de cálculo de las fuentes de incertidumbre identificadas para cada magnitud de entrada. Tabla 18. Fuentes de incertidumbre. Magnitud de entrada Fuente de incertidumbre Variación Tipo de distribución Fórmula Rectangular ∝×𝛽 Coeficiente de expansión térmica √3 Error de Abbe Rectangular 𝐴 ×ℎ 𝑊 × √12 Lectura del vernier Paralelismo Rectangular 𝑇𝑚𝑎𝑥 Repetibilidad Normal √3 𝑠(𝑥) √𝑛 Resolución Rectangular 𝑅 √12 Certificado Normal 𝑈 𝑘 Certificado Normal 𝑈 𝑘 Resolución Rectangular 𝑅 Longitud del bloque patrón √12 Temperatura Variación Triangular 𝑡𝑓 − 𝑡𝑖 √24 10.2 Balanza digital Con base en el procedimiento ME-005 para la calibración de balanzas mono plato (CEM) y la guía de laboratorio de magnitud masa de la Escuela de Ingeniería Industrial de la Universidad de Costa Rica (Guillen, Mendez, Herrera, & Robles, Laboratorio 3: Magnitud Masa, 2020). 10.2.1 Mensurando y modelo matemático. El mensurando corresponde a la corrección de la corrección de la lectura de la balanza en g. E=I− MC Donde: E: error de lectura I: Indicación del instrumento, que corresponde a la diferencia de la lectura del instrumento de carga y la lectura sin carga. MC: Valor de masa convencional de la carga 10.2.2 Procedimiento de calibración 10.2.2.1 Materiales Balanza APS-30 Monitor de condiciones ambientales Juego de pesas F2 Guantes de latex 10.2.2.2 Metodología a. Identificar la clase de las pesas a utilizar, los valores nominales disponibles y el material del que están elaboradas las pesas. b. Elegir las pesas patrón que se encuentren dentro del ámbito de operación de la balanza que se utilizará para hacer las mediciones (repetibilidad y linealidad). c. Elegir una pesa patrón que se encuentren dentro del ámbito de operación de la balanza, de aproximadamente 1/3 de la capacidad máxima, para hacer las mediciones (excentricidad). d. Colocar en la mesa de trabajo el equipamiento y esperar alrededor de 30 minutos antes de iniciar la calibración, para que las pesas patrón se logren aclimatar a las condiciones del lugar donde se realizará la calibración. e. Verificar el correcto funcionamiento de la balanza y revisar que la balanza se encuentre debidamente nivelada. f. Excitar la balanza de acuerdo con las especificaciones del fabricante, utilizando una pesa cercana al 50 % de la carga máxima. g. Realizar la “ajuste interno /calibración inicial” de la balanza de acuerdo con las instrucciones del fabricante, si fuera requerido. h. Tomar mediciones de temperatura y humedad, al momento de iniciar el proceso de calibración. Prueba de repetibilidad: i. Para la prueba de repetibilidad se selecciona la pesa patrón más cercana al 50 % de la carga máxima de la balanza. j. Colocar la pesa en el centro del plato, dejando estabilizar la medición y registrándolo. Descargar el plato, dejar estabilizar la medición y registrar el valor de retorno a cero. k. Repetir el punto j, 9 veces más, para completar un total de 10 repeticiones. Nota: la prueba de repetibilidad normalmente se realiza a tres niveles: carga mínima, al 50 % y un valor entre el 80 % al 100 % de la capacidad máxima. Prueba de linealidad ascendente. l. Para la calibración de la balanza realizar únicamente la prueba de linealidad de forma ascendente. m. Iniciar con la pesa de menor valor, colocarla en el centro de carga de la balanza, dejando hasta que estabilice, registrar el valor dado, descargar el plato y registrar el valor de retorno a cero. n. Se repite el paso m, con todos los patrones enumerados en el apartado l. Descargando el plato entre cada carga. Prueba de excentricidad: o. Seleccionar una de las pesas patrón (próxima a 1/3 capacidad máxima) para la prueba de excentricidad. p. Colocar el corta vientos en la balanza y la pesa en el receptor de carga (1), realizar la lectura y anotar los valores obtenidos. Figura 12. Posiciones prueba de excentricidad Posiciones de evaluación para la prueba de excentricidad de la balanza q. Retirar la pesa del receptor de carga, observar el resultado de retorno a cero y anotarlo. r. Repetir pasos del p al q para cada una de las posiciones (2-5 y nuevamente la posición 1) en el receptor de carga. 10.2.3 Fuentes de variabilidad Figura 13. Diagrama de Ishikawa para la corrección de la lectura de la balanza en g. A continuación, se detallan las distribuciones y modo de cálculo de las fuentes de incertidumbre identificadas para cada magnitud de entrada. Tabla 19. Fuentes de incertidumbre. Magnitud de entrada Indicación de la balanza Fuente de incertidumbre Resolución sin carga Tipo de distribución Fórmula Rectangular 𝑅 Excentricidad Rectangular 𝐸𝑥𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 Repetibilidad Normal √3 𝑠(𝑥) √12 √𝑛 Resolución Rectangular 𝑅 √12 Certificado Longitud del bloque patrón Normal 𝑈 𝑘 Deriva Rectangular 𝑘∗𝐷 √3 10.3 Micrómetro Con base en el procedimiento DI-005 para la calibración de micrómetros de exteriores de dos contactos (CEM, 2020) se obtiene la siguiente información 10.3.1 Mensurando y modelo matemático. El mensurando es la corrección de la indicación del micrómetro. 𝐶𝑖 = 𝐿𝑝𝑖 + 𝐿̅𝑖 + 𝐶𝐸 Donde: 𝐶𝑖 : Corrección de la indicación 𝐿𝑝𝑖 : Longitud del patrón 𝐿̅𝑖 : Longitud promedio de medidas 𝐶𝐸 : Corrección por exactitud 10.3.2 Procedimiento de calibración 10.3.2.1 Materiales Bloques patrón longitudinales Patrones planoparalelos de vídrio Pantalla de luz monocromática 10.3.2.2 Metodología Comprobaciones previas a) Para las comprobaciones de planitud, se apoyará firme y sucesivamente un patrones planoparalelos sobre cada cara de medida, tomando nota del número de franjas de interferencia que se observan. Esta operación se facilita mediante el empleo de una pantalla de luz monocromática y requiere, por parte del operador, cierta habilidad manual para lograr una correcta adherencia entre el patrones plano-paralelos y la cara de medida del micrómetro, que elimine en todo lo posible las franjas visibles para observar únicamente las debidas al defecto de planitud de la cara de medida del contacto. De acuerdo con la normativa UNE, el defecto de planitud máximo admisible en cada cara de medida de un micrómetro es DPL = 0,001 mm, lo cual equivale, aproximadamente, a 4 franjas de interferencia. b) La comprobación del paralelismo entre las caras de medida de un micrómetro de exteriores de dos contactos sólo se suele realizar para micrómetros de campo de medida C 100 mm. Para ello se coloca el patrones plano-paralelos entre los contactos del micrómetros de exteriores de dos contactos, y se actúa sobre la cabeza micrométrica, dando la fuerza de medida como si fuera a medirse; a continuación se observan ambas caras de medida, sumando el total de franjas de interferencia observadas que, según la normativa UNE, no deberían determinar un defecto de paralelismo DPR superior a los valores siguientes: C = (0 – 50) mm: DPR 0,002 mm (equivalente a 8 franjas) C = (50 – 100) mm: DPR 0,003 mm (equivalente a 12 franjas) c) Comprobar un posible desajuste del micrómetro de exteriores de dos contactos. Para ello se reiterarán 10 medidas en un punto de la escala libremente decidido, que puede ser el de contacto entre ambos topes en los micrómetros de exteriores de dos contactos de umbral nulo. La desviación media de las indicaciones del micrómetros de exteriores de dos contactos al valor del patrón medido determinará la conveniencia o no de efectuar el ajuste de escala. A título orientativo, el ajuste debería efectuarse si resulta una desviación media igual o mayor que la división de escala en los micrómetros de exteriores de dos contactos con E 0,01 mm, o cuando dicha desviación es igual o mayor que tres divisiones de escala en los micrómetros de exteriores de dos contactos con E < 0,01 mm. Calibración d) La calibración propiamente dicha del micrómetro de exteriores de dos contactos se realizará mediante bloques patrón longitudinales, pudiendo materializarse aquellos valores nominales para los que no se disponga del patrón adecuado mediante unión por adherencia de bloques patrón longitudinales de los valores apropiados; en estos casos en los que el valor de la covarianza es probablemente muy elevado, puede ser prudente calcular la incertidumbre por adición lineal en vez de cuadrática. e) En función del valor de la división de escala E del micrómetro de exteriores de dos contactos a calibrar, se trabajará en un número I de puntos de calibración, con un número J de reiteraciones de medida en cada punto, I = 11 y J = 10. Los valores nominales de los I puntos de calibración se adoptarán de forma que resulten equidistantes o aproximadamente equidistantes dentro del valor del campo de medida C. f) Según el tamaño del micrómetro de exteriores de dos contactos se procederá a obtener las indicaciones de calibración; así, con micrómetros de exterior pequeños, lo más conveniente es colocarlos en un soporte y calibrar en la modalidad “instrumento fijo / pieza móvil”, mientras que con micrómetros de exterior grandes, lo más conveniente es colocar el bloque patrón longitudinal sobre una placa metálica, en una mesa de trabajo y calibrar en la modalidad “instrumento móvil / pieza fija”. g) Una última recomendación consiste en la conveniencia de ir variando la posición del bloque patrón longitudinal respecto del micrómetro tras cada medida, entre las dos posibles, de forma que para el caso J = 10, se obtengan 5 en cada una de las posibles colocaciones del patrón respecto de las caras de medida del micrómetro y para el caso J = 1, esta alternancia se produzca al variar de punto de calibración. Para la manipulación de los bloques patrón longitudinales conviene emplear un paño, a fin de no calentarlos, salvo que el operador trabaje con guantes, lo cual es siempre aconsejable. 10.3.3 Fuentes de variabilidad Figura 14. Diagrama de Ishikawa para la corrección del micrómetro A continuación, se detallan las distribuciones y modo de cálculo de las fuentes de incertidumbre identificadas para cada magnitud de entrada. Tabla 20. Fuentes de incertidumbre para la temrocupla Magnitud de entrada Corrección por exactitud Correcciones locales Fuente de incertidumbre Homogeneidad Tipo de distribución Fórmula Rectangular E Longitud del bloque patrón Longitud promedio de medidas Normal Normal √12 𝑈 𝑘 𝑆𝑖 √𝐽 10.4 Durómetro Rockwell Con base en el procedimiento de calibración de durómetros de indentación de escala Shore A (Luján, 2020), referenciado por LACOMET, se obtiene la siguiente información: 10.4.1 Mensurando y modelo matemático. El mensurando es la incertidumbre para una medida de dureza sobre una muestra de un material certificado. Incertidumbre de medida de dureza 𝐻𝐴 = 𝐼𝐻𝐴 +𝛿𝐹 +𝛿𝑔𝑒𝑜 +𝛿𝛾 +𝛿𝑇 Donde: 𝐻𝐴: Medida de dureza. 𝐼𝐻𝐴: Indicación del durómetro. 𝛿𝐹: Corrección para la fuerza del resorte. 𝛿𝑔𝑒𝑜: Error por variaciones en la geometría indentador. 𝛿𝛾: Error de paralelismo entre el pie del compresor y el radio. 𝛿𝑇: Error del tiempo de lectura. Error respecto a la fuerza esperada E𝐹 = 𝐹𝐻𝐴 −𝐹𝑟𝑒f Donde: E𝐹: Error de fuerza. FHA: Valor de fuerza esperada en Newton sobre el indentador Fref: Valor de la fuerza patrón en Newton Error respecto a la altura esperada Eh = h𝐻𝐴 −h𝑟𝑒f Donde: Eh: Error de medida. hHA: Valor promedio de medida href: Altura de referencia 10.4.2 Procedimiento de calibración 10.4.2.1 Materiales Bloques de referencia Medidor de condiciones ambientales Pie de rey Microscopio Pines calibrados Micrómetro 10.4.2.2 Metodología a) Se monta el durómetro en un dispositivo que comprime y mide la longitud de la profundidad de la indentación en todo el rango ( de 0 mm a 2,50 mm) b) El durómetro es montado en un dispositivo el cual consiste en un dispositivo para la medida de la fuerza en el rango 0 a 9 N. Además, se requiere de un dispositivo para el desplazamiento del durómetro. Las medidas se realizan para (10) valores los cuales se aplican de manera escalonada. La norma permite hacer por lo menos (03) puntos de la escala. Los valores se convierten utilizando la aproximación f = m*g. c) Se verifica la geometría del indentador y del pie compresor, la norma ISO 48-9 establece los métodos para la verificación de los requisitos metrológicos del durómetro mostrados en la siguiente figura. Figura 15. Requisitos del durómetro El valor encontrado para cada requisito deberá estar conforme con la tolerancia correspondiente menos la incertidumbre asociada. a) Se verifica la profundidad de la indentación, la norma ISO 48-9 14 indica que se puede verificar la profundidad de la indentación (hHA) en todo el rango desde 0 mm hasta 2,5mm con un instrumento tal como un micrómetro, o verificar el durómetro en pasos fijos, por lo menos 04, incluyendo la medida en 0 grados Shore A (hHA = 2,5mm) y 100 grados Shore A (hHA = 0 mm, a nivel del pie compresor). Esta verificación se realiza cuando el durómetro se encuentra montado en el mismo soporte rígido donde se realizan las medidas de dureza en las muestras. b) La verificación para 100 grados Shore A se realizará apoyando el pie compresor contra una pieza de vidrio templado completamente plana de manera que retraiga completamente el indentador. Los pasos intermedios se pueden realizar con la ayuda de bloques planoparalelos grado 2 o superior, de manera tal que se pueda conseguir comparar el valor de referencia, de uno o varios bloques plano-paralelos, con la extensión del indentador, tal como se observa en la siguiente figura. Figura 16. Ubicación de los bloques plano-paralelos c) La verificación de la alineación se puede realizar con un bloque plano paralelo de 2,5mm el cual se colocará en (04) posiciones alrededor del pie compresor. La tolerancia de 0.02 mm equivale a 0.8 grados Shore A. Figura 17. Ubicación en el pie compresor d) Se verifica el resorte del durómetro la relación entre la lectura de la dureza y la fuerza del resorte (P) nos permite estimar la fuerza esperada sobre el indentador para una indicación de dureza de manera que podamos compararlo luego contra un valor de fuerza de referencia. Fref. Además de lo ya indicado por la norma ISO 48-9, la norma ISO 868, indica el uso de un separador de forma cilíndrica con una superficie de apoyo convexa en donde se apoyara el indentador durante el uso de la balanza. Se indica también que la tolerancia para la lectura de la fuerza es de 0,075 N y que el instrumento patrón debe tener una exactitud de 0,0039 N. Figura 18. Aparato para la verificación del resorte del durómetro Nota: La balanza utilizada como patrón debe tener las siguientes características: Exactitud de al 0,4 g. Alcance de 822,9 g. 10.4.3 Fuentes de variabilidad Figura 19. Diagrama de Ishikawa para el error respecto a la altura esperada Figura 20. Diagrama de Ishikawa para el error respecto a la altura esperada Figura 21. Diagrama de Ishikawa para la medida de la dureza. A continuación, se detallan las distribuciones y modo de cálculo de las fuentes de incertidumbre identificadas para cada magnitud de entrada. Tabla 21. Fuentes de incertidumbre para el durómetro. Magnitud de entrada Indicación del durómetro Fuente de incertidumbre Paralelismo Tipo de distribución Fórmula Rectangular 𝛿𝑎𝑙𝑖𝑛 Paralaje Rectangular √3 𝑑𝑝 ∗ tan θ Repetibilidad normal √3 𝑠(𝐼̅̅̅̅ 𝐻𝐴 ) Resolución Rectangular √𝑛 𝑑𝑖 Coeficiente de variación Rectangular 𝑚√3 𝑣𝑎𝑟 √3 Certificado Normal Certificado Normal Resolución Rectangular 𝑈 𝑘 𝑈 𝑘 𝑟 Variación Rectangular 2√3 0,000 1 ∗ 𝑔 Variación Rectangular √3 𝑣𝑎𝑟 Paralelismo Rectangular √3 𝑅 ∗ 𝑡𝑎𝑛ϒ Error de lectura Rectangular √3 𝑣∗𝑇 Bloque patrón Medida de fuerza Gravedad Instrumento √3 11 Conclusiones y recomendaciones 11.1 Conclusiones La empresa Plásticos S.A. es una empresa dedicada a la manufactura de envases y productos plásticos y de cartón, la empresa no cuenta con grandes conocimientos en temas de metrología y normalización, sin embargo cuentan con 25 años en el proceso productivo de plásticos, por lo que la aplicación de los temas expuestos en el presente documento permite a la empresa estar actualizados en temas de metrología y normalización con el fin de llevar a cabo un proceso de producción más eficiente y contar con productos con un grado de calidad e inocuidad requerida para cumplir y sobrepasar los requerimientos de los clientes. Se llega a la conclusión que los métodos de actuales que realizan carecen de sustento por lo que la implementación del plan de calidad realizado puede brindar gran valor ya que establece claramente los métodos, instrumentos, responsables y plan de muestreo. Se deben modificar los métodos que poseen actualmente para ancho, largo y diámetro de la cubeta. Llevar a cabo la calibración de los equipos que son utilizados en el proceso productivo, así como cumplir con las características de calidad, permiten a la empresa brindar un producto con una mayor calidad y con características que se van a mantener constantes. Para el caso del producto en estudio, es de sumo cuidado velar por el cumplimiento de las diferentes normas mencionadas en este documento, ya que muchas veces este producto va a ser utilizado en la industria alimenticia. Es importante también velar por el cumplimiento de la normativa en caso del material y las propiedades de los mismos, ya que las cubetas están hechas por medio de extrusión de un termoplástico, por lo que se debe garantizar la vida útil del producto. 12 Recomendaciones Se recomienda a la empresa tomar el plan de calidad como base para sus muestreos de calidad ya que está sustentado por normas internacionales las cuales brindan un pilar con métodos científicos de cómo realizar las mediciones. También es recomendado realizar capacitaciones en temas de metrología a sus empleados, así como también explicar la importancia de la metrología y la normalización, de forma que se vele por el cumplimiento del plan de calidad. 13 Bibliografía AIMPLAS. (2020). AIMPLAS - Ensayos de dureza en materiales plásticos. https://www.aimplas.es/tipos-ensayos/propiedades-mecanicas-de-los-materiales-plasticos/ensayode-dureza/ CEM. (2013). PROCEDIMIENTO DI-008 PARA LA CALIBRACIÓN DE PIES DE REY. Madrid: CEM. CEM. (2020). Procedimiento DI-005 Para la Calibración de Micrómetros de Exteriores de Dos Contactos. Madrid: Centro Español de Metrología. CEM. (s.f.). Procedimiento ME-005 Para la Calibración de Balanzas Monoplato. Madrid: Ministerio de industria, energía y turismo. Guillen, A., Mendez, J., Herrera, C., & Robles, J. (2020). Laboratorio 2: Magnitud Dimensional. San Pedro: Universidad de Costa Rica. Guillen, A., Mendez, J., Herrera, C., & Robles, J. (2020). Laboratorio 3: Magnitud Masa. San Pedro: Universidad de Costa Rica. INTECO. (2008). Método para la determinación de las dimensiones de los envases plásticos. Costa Rica.: INTECO. Luján, L. L. (11 de Noviembre de 2020). INACAL. Obtenido de Ministerio de la Producción Perú: https://www.inacal.gob.pe/repositorioaps/data/1/1/5/jer/eventos/files/20.%20Calibración%20de%20durómetros%20de%20indentación%20de%20escala%20Shore %20A.%20-%20CITEcal%20Lizardo%20Laguna_ed%20V2.pdf Olympus. (2015). Magna-Mike 8600 Medidor de Espesores por Efecto Hall. Waltham: Olympus Scientific Solutions Americas. Rojas, I. (2012). La importancia de la normalización. Colombia: SGS Latam. UNE. (2003). Recipientes de plásticas rígidos. Madrd: AENORMAS. UNE. (2012). Especificaciones para los planes de muestreo simples tabulados según el nivel de calidad aceptable para la inspeccion lote para una característica de calidad única y nivel de calidad aceptable único. Madrid: AENOR. VIM. (2021). Vocabulario Internacional de Metrología Conceptos fundamentales y generales, y términos asociados. España: Ediciones JCGM. Capris. (2020, 11 22). Capris Costa Rica. Retrieved from Capris: https://capris.cr/starrett51622-436xrl-3-micrometro-exterior-e.html Mitutoyo. (2020, 11 22). Mitutoyo. Retrieved from https://shop.mitutoyo.eu/web/mitutoyo/es/mitutoyo/HR100%252F200%252F300%252F400/Rockwell%20hardness%20testing%20machines/$catalogue/ mitutoyoData/PR/963-210-20/index.xhtml Romanas Ocony. (2020, 11 23). Romanas Ocony. Retrieved from Ocony: https://www.romanasocony.com/product/romana-electronica-aps-30/ CEM. (2020). Procedimiento DI-005 Para la Calibración de Micrómetros de Exteriores de Dos Contactos. Madrid: Centro Español de Metrología. CEM. (n.d.). Procedimiento ME-005 Para la Calibración de Balanzas Monoplato. Madrid: Ministerio de industria, energía y turismo. Guillen, A., Mendez, J., Herrera, C., & Robles, J. (2020). Laboratorio 3: Magnitud Masa. San Pedro: Universidad de Costa Rica. Luján, L. L. (2020, Noviembre 11). INACAL. Retrieved from Ministerio de la Producción Perú: https://www.inacal.gob.pe/repositorioaps/data/1/1/5/jer/eventos/files/20.- %20Calibración%20de%20durómetros%20de%20indentación%20de%20escala%20Shore%20A. %20-%20CITEcal%20Lizardo%20Laguna_ed%20V2.pdf
