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FLUJO DEL PROCESO PRODUCTIVO Y ESCALAS DE PRODUCCION

El proceso de elaboración de plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV) es homogéneo y solo difiere la presentación en colchoneta, tela o lana de fibra de vidrio.

Las escalas posibles de producción que se pueden lograr son:

  Escala (rango de producción)
Micro-empresa/artesanal: de 1 pieza a 42,860 piezas/año
Pequeña empresa: de 42,860 a 333,300 piezas/año
Mediana empresa: de 333,300 a 905,000 piezas/año
Gran empresa: más de 950,000 piezas/año

En cuanto al grado de actualización tecnológica en el giro se destaca lo siguiente:

Microempresa/artesanal:

Se trata de un proceso sencillo de transformación y de asimilación entre las capas de fibra de vidrio y la resina; no se presentan cambios o modificaciones sustanciales.

Pequeña empresa:

El proceso continua siendo tradicional y solo cambia la forma de aplicación que es de rociado y se aumenta el número de maquinas de rociado y de moldes.

Flujo del proceso de producción en una escala de micro empresa/artesanal

Se presenta el flujo del proceso productivo a nivel general, referente al producto seleccionado del giro y analizado con más detalle en esta guía.

Sin embargo, éste puede ser similar para otros productos, si el proceso productivo es homogéneo, o para variantes del mismo. Al respecto, se debe evaluar en cada caso la pertinencia de cada una de las actividades previstas, la naturaleza de la maquinaria y el equipo considerados, el tiempo y tipo de las operaciones a realizar y las formulaciones o composiciones diferentes que involucra cada producto o variante que se pretenda realizar.

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A continuación, se presenta una explicación del proceso productivo a nivel microempresa/artesanal:

1. Recepción y almacenamiento de materias primas.- En el almacén de materia prima se reciben los materiales que se van a utilizar en la producción, dichos materiales son los siguientes:

  • Fibra de vidrio tipo colchoneta (Mat).- Esta es la forma más comercial en la que se presenta la fibra de vidrio y está compuesta por monofilamentos de 5 cm de longitud. Este material tiene la propiedad de repartir las cargas y refuerzos mecánicos en todas direcciones debido a que los filamentos que componen la colchoneta no están en forma ordenada. La colchoneta se presenta clasificada en unidades de kg/m2, siendo las principales presentaciones de 308,462 y 616 g / m2.

    El ancho comercial de este material es de 90 y 130 cm.
  • Resina poliéster que se presenta en estado líquido.
  • Acelerador que puede ser naftenato de cobalto, demetil anilina, dietil anilina, lauril mercaptano y acetato de cobalto.
  • Iniciador que puede ser peróxido de metil etil acetona, peróxido de benzoilo, peróxido de ciclo hexanona y peróxido de leurilio.
  • Cargas que pueden ser piedra pómez molida, polvos metálicos (aluminio, hierro, cobre) y micro esferas de vidrio, entre otros.
  • Aditivos especiales que pueden ser el polvo de aluminio, el grafito, la limadura de acero y el polvo de pizarra, entre otros.
  • Agentes separadores o desmoldantes que pueden ser ceras y emulsiones de ceras (fabricados a base de ceras de carnauba), soluciones acuosas de alcohol polivinilico (caseína, alginato sódico), soluciones en solventes de evaporación (acetato de celulosa, acetato de etilo), gel cont (formación a base de vecina pigmentada o transparente).
  • Pintura o laca.

2. Transporte de la materia prima al área de preparación.- Este transporte se realiza por medio de plataformas rodantes.

3. Preparación del molde.- El molde primeramente se pule con lija fina para después aplicar una capa de cera desmoldante y frotar el molde hasta obtener brillo. El pulido se debe realizar a mano y no con equipo mecánico, pues con el calor generado por la alta fricción, la cera se funde rompiendo la continuidad de la capa de cera.
Cuando el molde está pulido se aplica una capa de película separadora la que impide el contacto directo de la resina con el molde.
Después de aplicar la capa de película se espera un tiempo de 5 minutos aproximadamente a que ésta seque

4. Corte de la colchoneta.- Para realizar el corte de la colchoneta, no es necesario gran precisión y la única herramienta necesaria son unas tijeras o navajas.
La razón por la que no es necesaria gran precisión se debe a que la FV puede trasladarse sin que se debilite su consistencia.
Para empezar del rollo de colchonetas se corta una tira cuya superficie sea más grande que la del molde a utilizar. En seguida la tina se divide en trozos más chicos para adaptarla a la forma del molde.

5. Colocación de la fibra en el molde.- Lo primero que se hace es colocar una capa de gel coat en el molde; esto se realiza con ayuda de una brocha.
El momento oportuno para colocar la colchoneta, es cuando el gel coat está a punto de endurecer (gelado).
La tela de fibra de vidrio se coloca directamente sobre la resina y se asienta presionando con la palma de la mano.
Las aplicaciones de gel coat y fibra de vidrio se irán realizando de acuerdo al tamaño del molde, así pues mientras más grande sea éste, necesitará 2, 3 ó más aplicaciones.

6. Preparación de la resina.- Se prepara una mezcla que contiene la resina poliéster (iniciadores, aceleradores y cargas).

7. Transporte de la resina al molde.- La mezcla se traslada manualmente o por medio de plataformas rodantes al molde.

8. Picado.- Una vez que el molde ya está "vestido" con la fibra de vidrio se procede a aplicar la resina. Se empapa una brocha con la resina y se repasa la superficie en un solo sentido ( del centro a las orillas).
Para las partes difíciles, como las esquinas, se realiza la aplicación "picando" las partes con la brocha, cuidando que no se desprenda ninguna de las partes. Posteriormente, con la misma brocha se "pica" hasta que toda la superficie de colchoneta quede bien impregnada.

9. Rolado e inspección.- Para el rolado de la fibra existen rodillos especiales con los cuales se realizará esta fase.
El rolado es una operación complementaria del "picado" y tiene por objeto:

  •    Extraer el aire atrapado
  •    Lograr que se adhiera más el gel coat
  •    Obtener una buena impregnación de resina en la colchoneta.

Los repasos con el rodillo se deben efectuar, los primeros en un solo sentido, para que los siguientes sean perpendiculares. En esta etapa se deben cortar los excedentes de colchoneta que sobresalgan al molde, una vez seco, ya no será posible.
En esta etapa también se verifica que el rolado quede uniforme.

10. Transporte al área de curado.- El molde con la pieza se transporta manualmente o por medio de plataformas rodantes al área de curado.

11. Curado.- El molde con la pieza se deja en reposo para que seque o cure la pieza. El tiempo ideal para el secado es de 24 horas, lapso en el que se completa el proceso exotérmico. Sin embargo, gracias a los aceleradores adicionados en la preparación de la resina, el proceso se puede completar en 45 minutos. Si no se agregan aceleradores el curado de la pieza se puede acelerar utilizando lámparas de rayos infrarrojos o tubería de vapor accionada por caldera. Es necesario para cualquiera de estos dos sistemas que la irradiación sea uniforme.

12. Desmolde.- Al quedar la pieza curada se golpea toda la superficie del molde con un martillo de goma y se hace palanca con cuñas de madera (que se colocan entre el molde y la pieza) para sacar del molde la pieza terminada.

13. Transporte de la pieza al área de pintado.- La pieza terminada se transporta manualmente o por medio de plataformas rodantes al área de pintado.

14. Pintado.- Primeramente se prepara la pieza a base de lijado y se procede a aplicar una base para la pintura, ésta puede ser de resina epóxica, nitrocelulosa o poliuretano y así proporciona una mejor adherencia con la pintura o laca final.
En algunas ocasiones es necesario el empleo de hornos de calentamiento para obtener un buen acabado, puliendo y encerando las superficies, si el caso lo requiere se deja la pieza en reposo por unos minutos hasta que seque la pintura o laca.

15. Inspección.- Se verifica que el producto final cumpla con todas las especificaciones del diseño.

16. Empaque.- El empaque sólo consiste en colocar una cubierta de plástico sobre la pieza terminada para evitar que se manche o ensucie en sus posteriores traslados.

17. Transporte a bodega.- La pieza terminada se transporta a la bodega, ya sea manualmente o por medio de plataformas rodantes.

18.Almacenamiento.- Se almacenan las piezas terminadas quedando listas para su distribución y venta.

Nota: Además del proceso de colocado manual aquí descrito, existen otros procesos en la fabricación de productos de plástico reforzado con fibra de vidrio, estos se listan a continuación:

  • Bolsas de presión
  • Bolsas al vacío
  • Aspersión
  • Autoclave
  • Enrollado de filamentos
  • Centrífugo
  • Extrusión con tiraje
  • Prensado en caliente
  • Estampado de láminas termoplásticas
  • Por inyección
  • Lámina continua

Flujo del proceso de producción en una escala de pequeña empresa:

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1. Recepción y almacenamiento de materias primas.- En el almacén de materias primas se reciben los materiales que se van a utilizar en la producción, dichos materiales son los siguientes:

Fibra de vidrio tipo mecha (rovina) con ensimaje de tipo blando para un más completo y veloz mojado        de la fibra.

Resina poliéster que se presenta en estado líquido.

Acelerado que puede ser naftenato de cobalto, demetil anilina, dietil anilina, lauril mercaptano y           acetato de cobalto.

Indicador que puede ser peróxido de metil etil acetona, peróxido de benzoilo, peróxido de ciclo           hexanona y peróxido de leurilio.

Cargas que pueden ser piedra pómez molida, polvos metálicos (aluminio, hierro, cobre) y micro            esferas de vidrio, entre otros.

Aditivos especiales que pueden ser el polvo de aluminio, el grafito, la limadura de acero y el polvo            de pizarra, entre otros.

Agentes separadores o desmoldantes que pueden ser ceras y emulsiones deceras (fabricados a             base de ceras de carnauba), soluciones acuosas de alcohol polivinilico (caseína, alginato sódico),           soluciones en solventes de evaporación (acetato de celulosa, acetato de etilo), gel cont (formación         a base de vesina pigmentada o transparente).

Pintura o laca.

2. Transporte de la materia prima al departamento de preparación del molde o preparación de la resina.- Este transporte se realiza por medio de plataformas rodantes.

3. Preparación del molde.- El molde primeramente se pule con lija fina para después aplicar una capa de cera desmoldante y frotar el molde hasta obtener brillo. El pulido se debe realizar a mano y no con equipo mecánico, pues con el calor generado por la alta fricción, la cera se funde rompiendo la continuidad de la capa de cera.
Cuando el molde está pulido se aplica una capa de película separadora la
que impide el contacto directo de la resina con el molde

4. Secado.- Después de aplicar la capa de película se espera un tiempo de 5 minutos aproximadamente a que ésta seque.

5. Aplicar gel coat.- Se procede a aplicar 2 capas de acabado llamado gel coat, que provee de ciertas características especiales respecto a dureza y brillo.
Se extiende la primera capa de gel coat en un solo sentido, aplicando después la segunda capa en sentido perpendicular a la primera. Cada capa debe quedar con un espesor aproximado de 0.15 mm. para obtener un espesor total de entre 0.25 y 0.3 mm.
De la aplicación del gel coat resultan las siguientes características:

  • Formación de una superficie uniforme que facilita la aplicación de pintura en el molde.
  • Impide que el material de refuerzo aflore a la superficie.
  • Mejora las propiedades de resistencia al medio ambiente.

6. Gelado.- Se espera un tiempo aproximado de 5 minutos para que el gel coat gele, esdecir, se espera hasta que éste apunto de endurecer.
Al ocurrir el gelado, la movilidad molecular del sistema disminuye y la energía liberada por las reacciones de adición entre las cadenas formadas, del sistema. Este calor, conocido como temperatura exotérmica, aumenta la velocidad  de descomposición del indicador, provocando una autoaceleración. La temperatura exotérmica y por lo tanto la resina acelerada e iniciada.

7. Transporte del molde preparado al área de rociado y rolado.- El molde se transporta con ayuda de una plataforma rodante.

8. Preparación de la resina.- Se prepara una mezcla que contiene la resina poliéster (iniciadores, aceleradores y cargas).

9. Transporte de la mezcla al área de aspersión y rolado.- La mezcla, hecha o depositada en un tanque, se traslada manualmente o por medio de plataformas rodantes al área de aspersión y rolado.

10. Aspersión.- La fibra de vidrio, la resina y el material de refuerzo son simultáneamente depositados en un molde mediante una pistola de rociado.
La carda es alimentada a través de un interruptor rotatorio y dentro de un depósito en el molde de flujo iniciador - resina. La pistola mezcla en su salida, resina (previamente preparada con acelerador poliéster y cargas), iniciador y fibra de vidrio en sección de aproximadamente 5 cm, de longitud.
La pistola se mantiene a una distancia tal que permita la mezcla de los materiales antes de que estos se depositen en el molde.
En esta etapa se aplican 3 capas de 3 mm de espesor.
Cuando la mezcla de materiales se ha depositado en el molde se procede al "rolado", es decir, al pasar un rodillo de plástico o metálico, generalmente ranurado, con un diámetro que varía de 9 a 28 mm y 10 m, una longitud de 5 a 20 cm, según se requiera.
Este rodillo, al girar en varias direcciones y con presión uniforme, ayuda a extraer el aire incluído en la resina y material de refuerzo, así como a lograr una buena adhesión con el gel coat. El rolado se realiza para cada capa recién aplicada.
En muchos casos el roving o mecha empleada tiene una guía de color, la que favorece el control del espesor.

11. Gelado.-Se espera un tiempo aproximado de 5 minutos hasta que el material endurezca un poco.
Al ocurrir el gelado, la movilidad molecular del sistema disminuye y la energía liberada por las reacciones de adición entre las cadenas formadas, se transforma en color, aumentando la temperatura del sistema. Este calor, conocido como temperatura exotérmica, aumenta la velocidad de descomposición del indicador, provocando una autoaceleración. La temperatura exotérmica, y por lo tanto la autoaceleración, son proporcionales a la masa de resina acelerada e iniciada.

12. Corte de excedentes.- Se procede a cortar por medio de unas tijeras, una navaja o cuchillos de acero, los excedentes que sobresalen del molde. Ya que una vez seca la pieza ya no será posible dicho corte.

13. Transporte del molde con la pieza al área de curado y desmolde.- El molde se transporta manualmente o por medio de una plataforma rodante al área de curado y desmolde.

14. Curado.- Se deja el molde reposando un tiempo aproximado de 45 min. para que la pieza seque o cure. A este estado de curado (a la conversión de un estado líquido a sólido) de una resina poliéster se le da el nombre de copolimerización, esta se logra mediante la adición, durante la preparación de la resina, de iniciadores que al descomponerse por acción de los aceleradores liberan radicales libres, sumamente activos.
El monómero activo, con tenido en la resina, origina una reacción con los grupos no saturados de la cadena del poliéster, por lo tanto, reaccionan entre si dos cadenas en crecimiento para dar lugar a una cadena continua. Una vez empezada la reacción se llega al estado de gelado de la resina, para posteriormente y en función de la temperatura, llegar a la polimerización completa o reacción de curado.
La resina poliéster en plástico reforzado se polimeriza, dependiendo de la temperatura, mediante dos procesos: temperatura ambiente (de 10 a 40 ° C) y a alta temperatura. El proceso a temperatura ambiente es el más común en México y se logra gracias a la adición de iniciadores y aceleradores en la preparación de la resina.

15. Desmolde.- Al quedar la pieza curada se golpea toda la superficie del molde con un martillo de goma y se hace palanca con cuñas de madera (que se colocan entre el molde y la pieza) para sacar del molde la pieza terminada.

16. Transporte de la pieza al área de pintado.- La pieza terminada se transporta manualmente o por medio de plataformas rodantes al área de pintado.

17. Pintado.- Primeramente se prepara la pieza a base de lijado y se procede a aplicar una base para la pintura, ésta puede ser de resina epóxica, nitrocelulosa o polioretano y así proporciona una mejor adherencia con la pintura o laca final.
En algunas ocasiones es necesario el empleo de hornos de calentamiento para obtener un buen acabado, puliendo y encerando las superficies, si el caso lo requiere se deja la pieza en reposo por unos minutos hasta que seque la pintura o laca.

18. Inspección.- Se verifica que el producto final cumpla con todas las especificaciones del diseño.

19. Empaque.- El empaque sólo consiste en colocar una cubierta de plástico sobre la pieza terminada para evitar que se manche o ensucie en sus posteriores traslados.

20. Transporte al almacén de producto terminado.- La pieza terminada se transporta al almacén de producto terminado ya sea manualmente o por medio de plataformas rodantes.

21. Almacenamiento.- Se almacenan las piezas terminadas quedando listas para su distribución.


Nota:
Además del proceso por aspersión, aquí descrito, existen otros procesos en la fabricación de productos de plástico reforzado con fibra de vidrio. Estos procesos se listan a continuación: 

  • Colocado manual
  • Bolsas de presión.
  • Bolsas al vacío
  • Autoclave
  • Enrollado de filamentos
  • Centrifugado
  • Extrusión con tiraje
  • Prensado en caliente
  • Estampado de láminas termoplásticas
  • Por inyección
  • Laminado continuo.

Un día tradicional de operaciones

El proceso productivo para preparación de macetas de PRFV, se realiza de forma continua y coordinada, en el cual se recomienda que la pequeña empresa trabaje un turno iniciando labores a las 8:00 hrs. y destinando un hora para que coman los empleados.

Al finalizar la jornada se destinará un tiempo específico para la limpieza de las áreas y del equipo y maquinaria, actividad que deberá ser realizada por los propios operadores de los equipos.

Distribución Interior de las Instalaciones:

Los factores a considerar en el momento de elaborar el diseño para la distribución de planta son:

a) Determinar el volumen de producción

b) Movimientos de materiales

c) Flujo de materiales, y

d) Distribución de la planta.

Se recomienda utilizar, como esquema para la distribución de instalaciones, el flujo de operaciones orientado a expresar gráficamente too el proceso de producción, desde la recepción de las materias primas hasta la distribución de los productos terminados, pasando obviamente por el proceso de fabricación.

Flujo de materiales

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Además de la localización, diseño y construcción de la planta es importante estudiar con detenimiento el problema de la distribución interna de la misma, para lograr una disposición ordenada y bien planeada de la maquinaria y equipo, acorde con los desplazamientos lógicos de las materias primas y de los productos acabados, de modo que se aprovechen eficazmente el equipo, el tiempo y las aptitudes de los trabajadores.

Las inatalaciones necessarias para una pequeña empresa de este giro incluyen, entre otras, las siguientes áreas:

  • Almacén de materia prima
  • Almacén de producto terminado
  • Area de preparación del molde y de la resina
  • Area de rociado y rolado
  • Area de curado y desmolde
  • Area de pintado
  • Oficinas administrativas
  • Comedor
  • Baños y vestidores
  • Servicio médico

Ejemplo de la distribución interna de las instalaciones de la planta:

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Determinación de costos y márgenes de operación:

El estudio de los costos de operación es la piedra angular en toda clase de negocios, ya que permite no sólo la obtención de resultados satisfactorios, sino evitar que la empresa cometa errores en la fijación de los precios y que esto derive en un resultado negativo.

En la determinación de los costos, se debe tomar en cuenta que su valor cambia por posibles fluctuaciones en los precios o por diversos grados de utilización de la capacidad instalada.

En términos generales, el precio se puede establecer por debajo o por encima del de la competencia o ser igual al de ella.

El costo del producto final deberá estar integrado por:

Plástico reforzado con fibra de vidrio 50 %
Mano de obra indirecta y directa 23 %
Impuestos y seguros 10 %
Servicios, renta y mantenimiento 5 %
Depreciación de equipo y maquinaria 10 %
Imprevistos y gastos varios 2 %
TOTAL: 100 %

A los costos anteriores se les deberá agregar un márgen de utilidad y una vez obtenido el precio del producto final, se deberá ponderar en relación con el precio de los productos similares en el mercado y la situación de oportunidad (oferta - demanda).

Distribución del producto:

La importancia del sistema de distribución se subestima muchas veces a pesar de que impacta en los volúmenes de venta y de que se refleja en un mal aprovechamiento del potencial del mercado, así como en acumulaciones excesivas de inventarios que, en otras consecuencias, incidirán en la rentabilidad del capital.

Los canales de distribución actuales para el giro en particular son salas de exhibición y de distribución, tiendas especiales y cadenas de tiendas de autoservicio.

Administración y control de inventarios:

La administración y el control de los inventarios tienen como función principal determinar la cantidad suficiente y tipo de los insumos, productos en proceso y terminados o acabados para hacer frente a la demanda del producto, facilitando con ello las operaciones de producción y venta y minimizando los costos al mantenerlos en un nivel óptimo.

La inversión que representan los inventarios es un aspecto muy importante para la empresa en la administración financiera. En consecuencia, se debe estar familiarizado con los métodos para controlarlos con certeza y asignar correctamente los recursos financieros.

De acuerdo con reglamento de la Ley del Impuesto Sobre la Renta, las empresas están obligadas a llevar algún  sistema de inventarios, dependiendo de los ingresos manifestados en su última declaración.

El método de valuación de inventarios tradicionalmente utilizado en el giro es el de primeras entradas, primeras salidas (PEPS).

 

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