maquina desfibradora

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA SECCIÓN D E ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN

DISEÑO DE UNA MÁQUINA DESFIBRADORA DE DESPERDICIO TEXTIL (TELAS BASE ACRÍLICO O POLIÉSTER) PARA OBTENER UN PRODUCTO CONOCIDO COMO “BORRA”.

T

E

QUE PARA

S OBTENER

MAESTRO

I EL

GRADO

S DE

EN CIENCIAS

CON ESPECIALIDAD EN I N G E N I E R Í A M E C Á N I C A P R E S E N T A ING. RICARDO RODRÍGUEZ ALARCÓN DI RECTOR: DR. LUIS HÉCTOR HERNÁNDEZ GÓMEZ

MÉXICO, D. F.

ABRIL 2005

D E D I C A T O R I A:

A dios y a mis padres por darme la existencia.

Principalmente dedico este trabajo a mi esposa Susana Rodríguez Rodríguez por su paciencia, comprensión y su gran sacrificio para crear y educar a nuestros hijos mientras yo realizaba los trabajos de maestría.

A mis hijos: Perlita, Tacesitos y Richardito; ustedes son mi motivación e inspiración para este y otros muchos proyectos gracias por su cariño.

A mi suegra María Rodríguez Villegas, mí hermana Irma Rodríguez Alarcòn y a mí cuñada Osbelia Rodríguez Rodríguez gracias por su apoyo incondicional y comprensión hacia mí familia mientras yo realizaba este proyecto.

A G R A D E C I M I E N TO Primeramente mí agradecimiento especial al C. Rector de la Universidad Tecnológica de la Sierra Hidalguense M. en C. Sergio Figueroa Balderas por su apoyo incondicional y por la oportunidad brindada para incorporarme a este proyecto de maestría del padrón de excelencia del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología(CONACYT). Al Ing. Martín Escudero Campos director de la carrera de procesos de producción gracias por su apoyo. Al Instituto Politécnico Nacional, a la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Zacatenco, principalmente a la Sección de Estudios de Posgrado e investigación por permitirme desarrollar mis estudios de maestría. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) y a la Universidad Tecnológica de la Sierra Hidalguense (UTSH) por el apoyo económico en mis estudios de maestría. Mis más sincero agradecimiento al director de mí tesis Dr. Luís Héctor Hernández Gómez por sus consejos, apoyo y su valiosa ayuda durante toda mí instancia en la maestría. Mí respeto y agradecimiento a todos los miembros de la comisión revisora de mí tesis; especialmente

al M. en C. Gabriel Villa y Rabasa y al Dr.

Guillermo Urriolagoitia Calderón.

C O N T E N I D O

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA I

ÍNDICE DE TABLAS

III

GLOSARIO

IV

SIMBOLOGÍA

VI

RESUMEN

VIII

ABSTRACT

IX

JUSTIFICACIÓN

X

OBJETIVO GENERAL

XI

ANTECEDENTES GENERALES

XII

INTRODUCCIÓN

CAPÍTULO

1

I

GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL.

1.1

Antecedentes de la industria textil.

1.1.1

Época prehispánica.

1.1.2

Época colonial.

1.1.3

Materiales colorantes.

1.2

Los rezagos en la industria nacional.

1.3

Antecedentes de las fibras para la industria textil.

1.4

Clasificación de las fibras.

1.5

Propiedades de las fibras.

1.6

Estructura externa o morfológica.

1.6.1

Longitud.

1.6.2

Diámetro, tamaño o diner.

1.6.3

Forma de la sección transversal.

1.6.4

Contorno de la superficie.

1.6.5

Rizado.

1.6.6

Partes de las fibras.

1.7

Estructura interna o distribución molecular.

1.8

Identificación de las fibras.

1.8.1

Inspección visual.

1.8.2

Prueba de combustión.

1.8.3

Prueba al microscopio.

1.8.4

Pruebas de solubilidad.

1.9

Sumario.

1.10

Referencias.

CAPÍTULO

II

DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO.

2.1

Ciclo de vida económico de la máquina desfibradora.

2.2

Ciclo de vida físico de un producto de la máquina desfibradora.

2.3

Fases del ciclo de vida.

2.3.1

Introducción

2.3.2

Desarrollo.

2.3.3

Madurez.

2.3.4

Declive.

2.4

Utilidad del concepto de ciclo de vida.

2.5

Análisis de la cartera de productos.

2.6

Elementos del ciclo de vida.

2.6.1

Fases.

2.6.2

Entregables.

2.7

Tipos de modelos de ciclo de vida.

2.7.1

Ciclo de vida lineal.

2.7.2

Ciclo de vida con prototipo.

2.7.3

Ciclo de vida en espiral.

2.8

Objetivo de cada fase.

2.9

La calidad y desarrollo del producto.

2.10

Sumario.

2.11

Referencias.

CAPÍTULO

III METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DEL CASO DE ESTUDIO.

3.1

Comprensión del problema.

3.2

Necesidad.

3.3

Planteamiento del problema.

3.4

Alcances.

3.5

Introducción a la metodología de diseño.

3.6

Enfoque de diseño.

3.7

Los diferentes problemas de diseño mecánico.

3.8

Proceso de diseño basado en el concepto de ciclo de vida del producto.

3.9

Desarrollo de especificaciones.

3.9.1

La técnica QFD (Quality Function Deployment).

3.9.1.1

Identificación del cliente.

3.9.1.2

Determinación de los requerimientos del cliente.

3.9.1.3

Ponderación de los requerimientos del cliente.

3.9.1.4

Estudio de comparación (benchmarcking).

3.9.1.5

Traducción de los requerimientos del cliente en términos mensurables de ingeniería.

3.9.1.6 3.10

Fijación de metas de diseño.

Metodología del diseño conceptual.

3.10.1

Revisión de los requerimientos del cliente.

3.10.1.1

Límites del sistema.

3.10.2

Descomposición funcional.

3.10.3

Generación de conceptos.

3.10.4

Evaluación de conceptos.

3.11

Sumario.

3.12

Referencias.

CAPÍTULO

IV DISEÑO DE LA MÁQUINA.

4.1

Diseño funcional.

4.2

Mecanismo de desfibrado.

4.2.1

Selección del resorte.

4.2.2

Selección del motor adecuado:

4.2.2.1

Para rodillo alimentador y de la banda transportadora.

4.2.2.2

Para el tambor giratorio.

4.2.3

Desarrollo de los ejes:

4.2.3.1

Del rodillo alimentador y de la banda transportadora.

4.2.3.2

Para el tambor giratorio.

4.2.4

Selección de rodamientos.

4.2.4.1

Para el tambor giratorio.

4.2.4.2

Para el rodillo alimentador.

4.2.4.3

Para los rodillos de la banda alimentadora.

4.2.5

Selección de tornillería.

4.2.6

Desarrollo de los clavos.

4.2.7

Cálculo de las uniones soldadas.

4.7.2.1

En el tambor giratorio.

4.2.7.2

En la estructura base.

4.2.8

Banda alimentadora.

4.2.9

Espesor del soporte omega resorte.

4.2.10

Cálculo de los tornillos del soporte.

4.2.11

Cálculo de la transmisión por correas.

4.2.11.1

Datos de diseño para el tambor giratorio.

4.2.11.2

Datos de diseño para el rodillo alimentador y banda alimentadora.

4.2.12

4.3

Selección de las cuñas:

4.2.12.1

Para el eje del tambor giratorio.

4.2.12.2

Para el eje del rodillo alimentador.

4.2.12.3

Para el eje de la banda alimentadora.

Maestro de partes o estructura del producto.

4.4

Análisis económico.

4.4.1

EL costo de producción y el desarrollo del producto.

4.4.2

El tiempo de desarrollo del producto.

4.4.3

El costo de desarrollo del producto.

4.4.4

Valor presente neto (VPN).

4.4.5

Rendimiento de la inversión.

4.4.6

Periodo de tiempo para la recuperación de la inversión.

4.4.7

Relación Beneficio/costo (B/C).

4.5

Evaluación de resultados.

4.6

Sumario.

4.7

Referencias.

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES PARA TRABAJOS FUTUROS. ANEXOS I ANEXOS II ANEXOS III ANEXOS IV

ÍNDICE DE FIGURAS Figura No. 1

Mapa de la República mexicana.

Figura No. 2

Mapa del Estado de Hidalgo.

Figura No. 3

Estructura del valor bruto de la producción de la sierra central.

Figura No. 1.1

Malacate egipcio, Dinastía XVIII, Museo Británico.

Figura No. 1.2

a) Venus de Lespugue original, Francia (20, 000 a. C.)

Figura No. 1.3

b) Venus de Lespugue esquema, Francia (20, 000 a. C.)

Figura No. 1.4

Fragmento de lino egipcio.

Figura No. 1.5

Representación egipcia del cultivo de lino.

Figura No. 1.6

Fragmento de un textil de Puebla.

Figura No. 1.7

Manto de San Miguel Zinacantepec, del s. XVIII.

Figura No. 1.8

Mujer mazahua bordando.

Figura No. 1.9

Clasificación de las fibras.

Figura No. 1.10 (Izquierda) Hilo de filamento texturizado. (Derecha) Hilo de filamento normal. Figura No. 1.11 Fibra corta elaborada por el hombre. Figura No. 1.12 Cable de filamento. Figura No. 1.13 Secciones transversales típicas y contornos de las fibras. Figura No. 1.14 Polímeros cristalinos a) No orientados. b) Orientados. Figura No. 1.15 Aspectos de la fibra antes y después del estirado. Figura No. 2.1

Etapas en el desarrollo del producto.

Figura No. 2.2

Ciclo de desarrollo de la máquina desfibradora.

Figura No. 2.3

Ciclo de vida del producto.

Figura No. 2.4

Esquema general de operación de una fase.

Figura No. 2.5

Ejemplo de ciclo lineal para un proyecto de construcción.

Figura No. 2.6

Sub-ciclo de prototipado.

Figura No. 2.7

Ciclo de vida en espiral.

Figura No. 3.1

Tiradero de basura.

Figura No. 3.2

Telas separadas y empacadas.

Figura No. 3.3

Enfoque de diseño.

Figura No. 3.4

El proceso de diseño del producto. I

Figura No. 3.5

Máquina Smith and Furbush (I).

Figura No. 3.6

Máquina Foremost Grinder (II).

Figura No. 3.7

Máquina MUDRICK 42" (III).

Figura No. 3.8

Máquina ARP CS-3000 (IV).

Figura No. 3.9

Función mecánica de la máquina.

Figura No. 3.10 Diagrama tipo pulpo de los límites y entorno del sistema. Figura No. 3.11 Clacificación de las funciones de servicio. Figura No. 3.12 Diagrama funcional A-0. Figura No. 3.13 Análisis funcional descendiente. Figura No. 3.14 Análisis funcional A4, subfunciones A41, A42, y A43. Figura No. 3.15 Generación de conceptos de diseño. Figura No. 3.16 Matriz morfológica para la máquina. Figura No. 3.17 Evaluación de conceptos (opción No. 1). Figura No. 3.18 Evaluación de conceptos (opción No. 2). Figura No. 3.19 Evaluación de conceptos (opción No. 3). Figura No. 3.20 Matriz morfológica de decisión. Figura No. 4.1

Representación del diseño Funcional

Figura No. 4.2

Mecanismo de desfibrado.

Figura No. 4.3

a) Resorte helicoidal con carga axial b) Diagrama de cuerpo libre que indica que el alambre queda sometido a cortante directo y a cortante torsional.

Figura No. 4.4

Prueba de compresión en las telas.

Figura No. 4.5

Mecanismo alimentador.

Figura No. 4.6

Diagrama de cuerpo libre (sección transversal rodillo alimentador).

Figura No. 4.7

Diagrama de cuerpo libre (sección transversal rodillo banda alimentadora).

Figura No. 4.8

Flecha sometido a par torsor por transmisión de potencia.

Figura No. 4.9

Representación de la flecha de transmisión.

Figura No. 4.10 Gráfica de las cargas. Figura No. 4.11 Gráfica de fuerza cortante. Figura No. 4.12 Gráfica de momento flexionante. II

Figura No. 4.13 Representación de la flecha de transmisión. Figura No. 4.14 Gráfica de las cargas. Figura No. 4.15 Gráfica de fuerza cortante. Figura No. 4.16 Gráfica de momento flexionante. Figura No. 4.17 Representación de la flecha de transmisión. Figura No. 4.18 Gráfica de las cargas. Figura No. 4.19 Gráfica de fuerza cortante. Figura No. 4.20 Gráfica de momento flexionante. Figura No. 4.21 Representación de la Fuerza de reacción en un rodamiento. Figura No. 4.22 Representación de la Fuerza en los clavos. Figura No. 4.23 Representación de la Fuerza en las uniones soldadas del tambor. Figura No. 4.24 Representación de la Fuerza en las uniones soldadas de la estructura. Figura No. 4.25 Gráfica de las cargas en la estructura. Figura No. 4.26 Gráfica de la fuerza cortante en la estructura. Figura No. 4.27 Gráfica del momento flexionante en la estructura. Figura No. 4.28 Banda transportadora. Figura No. 4.29 Geometría básica de una transmisión por bandas. Figura No. 4.30 Estructura del producto.

ÍNDICE DE TABLAS Tabla No. 1.1 Clasificación de de las fibras. Tabla No. 3.1 Clasificación de los requerimientos. Tabla No. 3.2 Ponderación de los requerimientos deseables. Tabla No. 3.3 Comparación de requerimientos. Tabla No. 3.4 Traducción de los requerimientos. Tabla No. 3.5 Despliegue de funciones de calidad. Tabla No. 4.1 Tabla No. 4.2 Tabla No. 4.3

Tamaño de cuña VS Tamaño de flecha. Maestro de partes o estructura del producto. Ingreso / desembolso anual. III

GLOSARIO ACELERACIÓN ANGULAR. Se define como la rapidez de cambio de su velocidad angular con respecto al tiempo. AGLOMERADOS. Agregación natural de substancias minerales. ALOJAMIENTO. Acción y efecto de dar alojamiento a un viajero. ALTIPLANO. Llanuras altas en forma de macetas. ARQUEOLOGÍA. Ciencia que estudia las artes y los monumentos de la antigüedad. ASTA. Lanza o pica de los antiguos romanos, como el palo de una bandera. BUCLE. Rizo helicoidal del cabello. CABECERA. Parte de la cama donde se pone la cabeza. CENTROIDE. Es la ubicación del centro instantáneo para todas las fases posibles de un mecanismo, describiendo curvas o lujares geométricos. CESTERÍA. Taller o tienda de las personas que hacen canastas grandes. CORDEL. Cuerda generalmente delgada a línea recta. DEIDAR. Ser divino, es el nombre que recibieron los falsos dioses. DELIBERAR. Consultar y discutir una cosa o materia: los jueces deliberan a puerta cerrada. DELINEAR. Trazar dibujar una cosa. ESCARPADOS. Declives De terrenos con subidas muy empinadas. ESTRUCTURA. Son partes fijas sin movimiento alguno. ETIMOLOGÍA. Ciencia que estudia el origen de las palabras. FESTÓN. Guirnalda de flores, frutas y hojas. Bordado de cadeneta en forma de ondas o puntas. FILAMENTO. Cuerpo en forma de hilo. FUERZA. Acción de un cuerpo que actúa sobre otro con características de lujar de aplicación, dirección, sentido y magnitud. GLASTO. Planta crucífera de cuyas hojas se saca un color parecido al añil. INCIPIENTE. Es un mal comienzo, no convence con el objetivo. INFIMA. Es cuando las cosas están por debajo de lo esperado. ISÓTROPO. Se les llama así los materiales que tienen las mismas propiedades en todas las direcciones. IV

LIXIVIADOS. Acción y efecto de disolver en agua una sustancia alcalina. MACIZO. Grueso, fuerte, que no esta hueco. MÁQUINA. Es un conjunto de mecanismos que transmiten movimientos, fuerzas y transforman un tipo de energía en otra. Es decir que transmiten fuerza desde la fuente de energía hasta la resiste. MÁQUINA DESFIBRADORA. Es la que realiza la operación de desfibrado que consiste en hacer pasar las telas a través de un par de rodillos o cilindros alimentadores acanalados, que hacen presión sobre las telas y un tambor giratorio que está rodeado de una gran cantidad de clavos con punta afilada, que deshacen la torsión de los hilachos de las fibras. MASA. Cantidad de materia de un cuerpo según lo miden su volumen y densidad. MORDENTE. Adorno del canto que consisten en una doble apoyatura o en especie de quiebre. MORO. De la antigua Mauritania, un guerrero indígena mahometano. MOVIMIENTO. Es el cambio de posición de un cuerpo con respecto a un sistema de referencia. MOVIMIENTO ABSOLUTO. Su punto de referencia es fijo. MOVIMIENTO RELATIVO. Se considera cuando se toma un punto de referencia en movimiento. PASTE. Planta cucurbitáceas, cuyo fruto contiene

un tejido fibroso usado como

esponja. Género de plantas parásitas filamentosas que viven en los árboles. PESO. Es la fuerza de gravedad que actúa sobre una masa. PRECEPTO. Mandato, orden, regla, obligación de servir con los mandatos de la iglesia en determinados días o fiestas. PRENDA. Piezas que se utilizan para vestir. RASGADO. Muy abierto o muy grande en su línea o muy desenvuelto. VELOCIDAD ANGULAR. Se define como la cantidad vectorial ω cuya dirección es la misma que el eje instantáneo de rotación. VESTIGIO. Es una señal de un paseo, como dejar una huella. VINCULAR. Relativo a una atadura, lazo, la unión de una persona o cosa con otra. V

SIMBOLOGIA A

Área, coeficiente de intercepción, ingresos esperados

A

Variante de área

a

Distancia

B

Coeficiente, vida o duración

B/C

Relación Beneficio/Costo

b

Distancia

BAN

Beneficia Anual Neto

C

Índice de resorte

D

Diámetro medio

d

Diámetro del alambre

E

Energía, Módulo de elasticidad

e

Distancia, excentricidad, eficiencia

F

Fuerza

Fs

Fuerza estática

F1

Cantidad futura de dinero

f

Coeficiente de fricción, frecuencia

F

Variante de fuerza, vector fuerza

G

Módulo de rigidez

g

Aceleración de la gravedad

H

Potencia

HB

Grado de dureza Brinell

h

Distancia, Espesor

I

Momento de inercia de masa, segundo momento de área.

i

inversión

IT

Inversión Total

J

Segundo momento polar de área

K

Coeficiente de torsión

Ks

Factor de corrección de esfuerzo cortante

k

Constante de rigidez, Factor de modificación de límite de fatiga.

L

Longitud, duración o vida, avance

l

longitud VI

Ls

Longitud libre

Lo

Longitud comprimida

M

Momento (de fuerza)

M

Vector momento (de fuerza)

m

Masa, pendiente de la recta, exponente de endurecimiento por deformación

N

Fuerza normal, número, velocidad de rotación

n

Factor de seguridad, factor de carga, velocidad de rotación

P

Fuerza, presión, carga unitaria

p

Paso, presión, probabilidad

P/A

Factor de valor presente para serie de pagos uniformes

P/F

Factor de valor presente para pago único

R

Radio, fuerza de reacción, confiabilidad, grado de dureza Rockwell, relación de esfuerzo

R

Vector fuerza de reacción

r

Coeficiente de correlación, radio

Sy

Resistencia a la cedencia

Sut

Resistencia a la tensión

Ssy

Esfuerzo torsional máximo

Ssw

Esfuerzo permisible en soldadura

T

Temperatura, Tolerancia, Momento de rotación ó torsión

t

Espesor, distancia, tiempo

V

Velocidad lineal, fuerza cortante

v

Velocidad lineal

VPN

Valor Presente Neto

ys

Compresión del resorte

Z

Coordenada, módulo de sección

Zp

Tensión por esfuerzo de corte

z

Coordenada, desviación unitaria

µ

Coeficiente de fricción



Esfuerzo cortante

max

Esfuerzo máximo

ω

Velocidad angular, frecuencia circular VII

RESUMEN Se diseña una máquina desfibradora de desperdicio textil (telas base acrílico ó poliéster) para obtener un producto conocido como “Borra” con características especificas, en la que para su manufactura se puede usar procesos de producción convencionales y utilizar tanto materiales como mano de obra nacionales. Una máquina desfibradora realiza la operación de desfibrado que consiste en hacer pasar las telas a través de un par de rodillos o cilindros alimentadores acanalados, que hacen presión sobre las telas y un tambor giratorio que está rodeado de una gran cantidad de clavos con punta afilada, que deshacen la torsión de los hilachos de las fibras, el mecanismo de desfibrado se encuentra montado sobre una armadura de perfil extruido de acero estructural mecanosoldada. El contenido del trabajo esta formado por el desarrollo de los cálculos, selección de los materiales, diseño de los componentes, subensambles, ensambles y un análisis económico; que son resultado de haber utilizado

la metodología de

diseño por ciclo de vida. La metodología descrita es una combinación de métodos que involucra al QFD (Quality Function Deployment), y se aplica principalmente en la solución de problemas de diseño mecánico. El diseño se realiza para contribuir de manera directa a formar parte de la solución de la problemática que representa la “contaminación ambiental” principalmente en lo que respecta a los desperdicios de tela de las industrias textiles que al convertirlos en “borra” traerá un beneficio económico para los usuarios. Al diseñar la máquina se cuido los aspectos de seguridad, economía y confiabilidad poniendo gran atención a los aspectos estéticos del ensamble, de tal manera que la forma y la apariencia sea lo más agradable posible.

VIII

ABSTRACT In this work is designed a textil waste shredder machine (clotes based on acrylic or poliéster material) in order to get a product named as “Borra” with especified characteritics,

wich

to

be

manufactured

it

can

be

used

convencianal

manufacturing processe and use as materials as notional labor. A shredder machine makes the task of shreded that consist in pass the clothes through a pair of grooved feed roller, that pres the clothes over a gyratory drum wich has a large quantity of sharp nails around it that undo the torsion of the thread of the fibres, the shreded mechanism is installed over a truss of structural shape of steel soldered. The content of this work is developed for the estimetes, selection of materials, design of the components, subassemblies, assemblies and an economic analysis, wich are results from to have used the methogology of design by life cicle. The described methodology is a combination of methodos wich involve QFD (Quality Function Deployment) and is applied to the solution of problems in the Mechanical Design. The design is carried out to contribute in direct way to from part of the solution of the problematical wich represents the ambiental pollution, mainly with regard to the textile waste from the textile industries that when they are maked to “Borra”, it will bring economic profit to the users. At design the machine the segurity, economic and reability respects were considered taking great care to the esthetic respects of the essembly in such a way that the from and the appearence are acepted as it is possible.

IX

JUSTIFICACIÓN Gran cantidad de productos de uso diario, llegan a nuestros hogares, escuelas o lugares de trabajo. Existe una gran variedad de estos productos entre los cuales podemos encontrar latas, empaques, envolturas, botellas, objetos de vidrio, etc. El incremento de la población y el consumo exagerado de objetos innecesarios desechados, casi siempre en un periodo corto, acarrea la demanda cada vez mayor de bienes de consumo, muchos de los cuales se presentan envueltos en papel, plástico o cartón; a esto se suma la abundante propaganda y publicidad impresa en papel y repartida en la vía pública y que, casi siempre, es arrojada a la calle. La proporción de los diferentes materiales varía pero en nuestros días siempre predominan el papel, los textiles y los plásticos. Existen varias ideas de lo que significa el concepto de basura, pero la mayoría de ellas coinciden en que se trata de todos los desechos mezclados que se producen como consecuencia de las actividades humanas, ya sean domésticas, industriales, comerciales o de servicios. También se considera como basura los objetos de los que se deshace porque dejaron de prestarnos utilidad, tales como: grabadoras, cámaras fotográficas, licuadoras, y mucho más que, de hecho no son basura, porque podrían ser usados nuevamente, en forma total o parcial. Día a día, se aumenta la generación de desechos, ya sean sólidos o gaseosos. La contaminación de los suelos puede ser un proceso irreversible y, además, facilita la introducción de tóxicos en la cadena alimenticia. Los textiles son hermosos para su uso, son durables, cómodos y fáciles de conservar, satisfacen las necesidades primarias de cubrir el cuerpo humano, pero es necesario que se haga algo acerca de los sobrantes y desperdicios que se obtienen en la manufactura de éstos, ya que a través de un reproceso se pueden incorporar a la naturaleza o reutilizarlos en otros productos, y así evitar que sean arrojados a los basureros municipales ó a los ríos, en las calles convirtiéndose en verdaderos tapones en los drenajes públicos o en su defecto que sean quemados al aires libre arrojando partículas contaminantes. X

El diseño de una máquina desfibradora de desperdicio textil (telas base acrílico o poliéster) para obtener un producto conocido como “Borra”, abre un panorama para su uso; por este motivo en el siguiente trabajo de tesis se analizará la ingeniería de diseño de la máquina propuesta y este paso nos dará el inicio a la manufactura de la máquina, que será parte de la solución para que el desperdicio textil (telas base acrílico o poliéster) no sean tirados, ni quemados en los tiraderos municipales convirtiéndose en focos de contaminación como se ha venido haciendo en la actualidad, debido a que no contamos en nuestro país con empresas que se dediquen a la manufactura de máquinas desfibradoras de desperdicio textil, las máquinas desfibradoras que actualmente existen en nuestro país son de origen norteamericano, lo que hace difícil su adquisición para las empresas textiles.

OBJETIVO GENERAL: Diseñar una máquina desfibradora de desperdicio textil (telas base acrílico o poliéster) para obtener un producto conocido como “BORRA”, para evitar que estos sean quemados al aire libre o terminen en los tiraderos municipales de basura convirtiéndose en agentes contaminantes.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: •

Establecer una metodología de diseño para la máquina desfibradora de desperdicios textiles.

•

Dibujar y seleccionar los materiales requeridos en el diseño.

•

Realizar un estudio económico.

XI

ANTECEDENTES GENERALES UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE ZACUALTIPÁN DE ÁNGELES ESTADO DE HIDALGO. La sierra central es un macizo montañoso que se localiza en la zona centrooriente del estado de Hidalgo[1.1]; abarca los municipios de Eloxochitlàn, Juárez Hidalgo, San Agustín Metzquititlàn, Molango de Escamilla, Tianguistengo, Xochicoatlàn y Zacualtipàn de Ángeles, mismos que en conjunto ocupan una superficie de 2, 605.8 km2, es decir, casi una séptima parte del total del estado. La sierra central, también denominada sierra alta, comienza a delinear sus escarpados cerros a escasas horas de transitar por el altiplano central que va de la ciudad de México hasta la salida del municipio de Atotonilco el Grande; denominada por elevaciones que llegan hasta los 2000 m.s.n.m. La zona presenta gran variedad de climas y ambientes ecológicos. Para el nombre de Zacualtipàn se consideran dos interpretaciones etimológicas: La primera la hace derivar de Tzacualli que significa “montículo ò pirámide”, pero, como no existen vestigios de montículos, se recurre a la interpretación del cronista Peñafiel del Instituto Hidalguense de Cultura (1990) quien dice que Tzacualli viene de Tzaloa ó Zaloa, que quiere decir “hacer pared”, y cualli, “cosa buena”, por lo que Tzacualpan significa: “donde se hacen paredes, o donde se construye bien”. El municipio colinda al norte con Tianguistengo y con el estado de Veracruz, al sur con Metzquititlán, al este con el estado de Veracruz y al oeste con Metztitlán y Xochicoatlán. Desde principios del siglo XX, Zacualtipán era uno de los principales centros de población de la sierra central; en 1910 contaba con 21, 087 habitantes, aunque Metztitlàn y Molango tenían una población ligeramente superior. A fines de los años cincuentas, se registra un descenso demográfico en todos los municipios de la sierra excepto en Zacualtipán, donde, por el contrario, hay un crecimiento poblacional que ha llegado a los aproximadamente 24, 899 habitantes[1.2], el crecimiento poblacional en este municipio se debe principalmente al desarrollo de una industria textil de pequeña dimensión, favorecido por su posición XII

geográfica en la sierra central como “puerto” de tránsito de comerciantes y mercaderes hacia municipios del estado y más allá de sus fronteras.

Figura No. 1 Mapa de la republica Mexicana.

ZACUALTIPÁN

PACHUCA

Figura No. 2 Mapa del Estado de Hidalgo.

XIII

ECONOMÍA Zacualtipán se ha construido en el centro de una industria textil que lo ubica en una dinámica económica semejante a la de otros municipios del estado. La manufactura textil es importante, pues representa casi el 90% de la producción industrial de la micro región y genera más de mil empleos permanentes [1.3], en más de 40 establecimientos que operan en una media de 25 trabajadores. A pesar del peso de la manufactura en Zacualtipàn, ésta se ha desarrollado con base en la ocupación de una mano de obra escencial- mente muy barata, ya que poco menos de un tercio de su población ocupada recibe ingresos menores a un salario mínimo y casi la mitad entre uno y dos salarios mínimos. LA MANUFACTURA La fabricación de ropa en pequeños talleres se remonta a la década de los cuarentas, cuando Gabriel Farah, emigrado sirio-libanés, estableció un negocio de confección de overoles [1.4]; más tarde, el Sr. Víctor Vera impulsó este sector productivo mediante el trabajo por encargo. A si mismo, muchos empresarios de la actualidad se formaron con la práctica en esta empresa de Víctor Vera, cuando adquirieron experiencia, crearon sus pequeños negocios textiles. La actividad manufacturera se ha concentrado en Zacualtipán; en este municipio en la actualidad operan cerca de 60 talleres o micro empresas maquiladoras especializadas en la producción de pantalones y camisa sport y de vestir para niños y adultos.

Figura No. 3 Estructura del valor bruto de la producción de la sierra central.

XIV

CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

INTRODUCCIÓN El alimento, alojamiento y vestido son necesidades básicas del hombre. Todas las prendas de vestir están fabricadas de textiles y los alojamientos se hacen más cómodos y atractivos por el uso de estos materiales. Cada individuo está rodeado por textiles desde su nacimiento hasta su muerte. Se camina sobre productos textiles o uno se viste con ellos, se sienta en sillas y sofás cubiertos de tela; se duerme sobre telas y debajo de ellas; los textiles secan y mantienen secos a los individuos; le ayudan a estar caliente y lo protegen del sol, el fuego y la infección. Los textiles en los vestidos y en el hogar dan apariencia estética y varían en color, diseño, y textura. Los usos industriales y médicos de los textiles son muy variados y muchos. La industria automotriz utiliza textiles para fabricar cuerdas para neumáticos, vestiduras, revestimientos para cabeceras, acabados para ventanas, cinturones para asientos y arneses. Los médicos y enfermeras usan prendas desechables. Los soldados y cazadores se protegen con chalecos antibalas y los cinturones de seguridad hacen menos peligrosos los viajes en automóvil. Los textiles siempre cambian con la moda y para hacer frente a las necesidades del estilo de vida variable de las personas. Los nuevos desarrollos en procesos de producción también provocan cambios en los textiles, lo mismo que en las normas gubernamentales respecto a seguridad, calidad del medio ambiente y conservación de la energía. Originando grandes cantidades de basura y residuos provenientes de los procesos de producción cómo: el manejo de materiales, corte, ensamble empaquetado y el manejo final del producto que son arrojados al basurero municipal o incinerado. La industria textil es un complejo muy fuerte. Incluye a los productores de fibras naturales y artificiales; a los encargados de hilatura, tejido, tejido de punto; también a los convertidores, a los que producen hilos y los procesan, los que producen alfombras y peluches, los productores de aglomerados y a los acabadores; a los fabricantes de maquinaria y otros.

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CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

En el capítulo I se mencionan los antecedentes de la industria textil, cómo la naturaleza nos brinda una serie de recursos que el hombre aprovecha sin necesidad de alterarlos y que de acuerdo a su capacidad creativa y al encontrarse con diferentes colorantes y formas, combinó toda esta información para adaptarla a su entorno. Al encontrar diferentes fibras naturales las utilizo para crear nueva s fibras y a través del tiempo con el cambio tecnológico y aunado con la moda se han creado las fibras artificiales, con nuevas formas, figuras y colores. En el capítulo II se describe el ciclo de vida de la máquina desfibradora el cual se logra pasando por diferentes actividades; así como los seres humanos pasamos por diferentes etapas de nuestra vida, también un producto los experimenta en el cambiante mundo del mercadeo. En el capítulo III se plantea a detalle las diferentes etapas del método de diseño por ciclo de vida, se presenta la información requerida conforme la metodología lo requiere, desde la obtención de la información, hasta la definición del plan a realizar, llegando a un resultado que es la opción más viable para el diseño. En el capítulo IV se lleva a cabo la selección de los materiales utilizados para cada

elemento,

su

costo

y

se

evalúan

resultados

comprobando

los

requerimientos del cliente con los resultados obtenidos al final del diseño. Se presenta

la

solución

obtenida

haciendo

uso

del

Diseño

Asistido

por

Computadora CAD, dibujos de detalle, ensambles y subensambles. Finalmente se concluye haciendo comentarios acerca de las ventajas de haber trabajado el diseño de la máquina y de la importante utilidad que brindará a los ecosistemas para evitar que los desperdicios textiles terminen en los tiraderos municipales, ríos, alcantarillas o que sean quemados a cielo abierto.

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CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

CAPÍTULO I GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRÍA TEXTIL. La naturaleza brinda una serie de recursos que el hombre puede aprovechar sin necesidad de alterarlos, importante sería poder explicar cuándo y cómo surge la cuestión de cambiarlas. Por ejemplo, cuando el hombre se encontró ante la carestía de alimento, tuvo que desarrollar determinados materiales, ya sea para pescar, recolectar, o cazar. También creó herramientas (figura No. 1.1) de piedra para cumplir con sus propósitos de forma más eficiente, hasta llegar a conocer otros con mayor resistencia, entre otros encontramos el sílex, el marfil, la obsidiana, etc.

Figura No. 1.1 Malacate egipcio, Dinastía XVIII, Museo Británico. (E.J.W. Barber 1992:46)

Para cubrirse, el hombre utilizó, en un principio, las pieles de animales hasta descubrir otra clase de materiales, probó con algunas fibras, las cuales le brindaron mayor comodidad. Al final, éstas terminaron por remplazar la piel. El ser humano es creativo y al observar los colores, las formas de las montañas, los ríos, la integración de los animales con su naturaleza y el sonido de algunas aves, combinó toda esta información para recrearlas con su entorno. La necesidad de encontrar alimento, como el cubrirse de las inclemencias del clima, le ayudó a progresar imitando algunos aspectos de la naturaleza y crear las primeras formas para contener alimentos, así como, herramientas, vestido y cobijo.

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CAPÍTULO I

1.1

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

ANTECEDENTES DE LA INDUSTRIA TEXTIL.

Los primeros moradores del mundo tenían costumbres y necesidades no muy diferentes a las nuestras, existen descripciones de las rudimentarias formas de entierros[1.5], así como las primeras deidades a las que se rindió culto, incipientes formas de expresión como las pinturas rupestres, los colores que se utilizaron para crearlas, las figuras que se trataron de representar, así como los instrumentos que ayudaron a plasmar sus ideas, son detalles que muchas veces se escapan en la investigación, ya sea, debido a los cambios climáticos, o porque las capas estratigráficas se alteraron, lo cual no permitió que los restos se conservaran en óptimas condiciones para su estudio. Hay que tomar en cuenta que en todas las investigaciones surgen muchos pormenores, pues lo que se estudia son acontecimientos muy antiguos, de algunos se recupera información, pero la naturaleza no es estática, todo lo que vemos hoy en día no se compara con lo que rodeaba a los primeros hombres y con ello se hace más complicado el poder rescatar algunos datos que puedan ayudar a plantear nuevas teorías. Es importante delinear la metodología con la que se va a trabajar, en cualquier excavación se debe tener mucho cuidado con los materiales que se encuentran para evitar que algún tipo de accidente pueda fragmentarlos. Para la arqueología sería muy importante y de gran valor, descubrir todos los pequeños detalles de un proceso de trabajo, como la construcción de una estructura, una prenda de vestir, una herramienta, una pintura mural, etc. tal vez, para algunos sea información insignificante, pero es un aspecto importante para la arqueología tomar en cuenta todos los elementos posibles para descifrar algunas interrogantes que persisten en la actualidad. De gran relevancia sería descubrir los inicios de los textiles, o de algún tipo de trenzado incipiente, pero desafortunadamente en México no se tiene mucha información al respecto [1.6]. En la época prehispánica se encuentran solamente figurillas de varias culturas en las cuales se representa este arte. Los cronistas recabaron algunos datos, pero éstos también son insuficientes. -4-

CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

En el año de 1953 en la cueva de Lascaux [1.6], en el sudoeste de Francia, el investigador Abbé Glory, al inspeccionar una sección del piso de la cueva, encontró una porción de arcilla y carbonato de cal, material que se rompió entre sus manos debido a un descuido, cuando la muestra fue analizada en el laboratorio, se identificó que el material correspondía a una pieza de cordel del periodo Paleolítico. Al parecer el cordel fue un textil que se utilizó desde fechas muy tempranas en la civilización. En la cueva de Alpera Albacete (fig. 1.2), se encuentra una pintura rupestre que representa a dos mujeres con faldas muy largas, los especialistas del tema plantean que corresponde a un periodo agrícola próspero y a un arte textil desarrollado. Algunos investigadores plantean que una de las representaciones más antiguas de hilo trenzado que se conocen, se encuentra en la figurilla de la Venus de Lespugue, cuya antigüedad es de 5,000 años [1.7]. Este tipo de figurillas se han encontrado al oriente y poniente de Europa, se piensa que representan la maternidad o algún tipo de deidad relacionada con el hogar (fig. 1.3).

Figura No. 1.2 a) Venus de Lespugue original, Francia (20, 000 a. C.)

Figura No. 1.3 b) Venus de Lespugue esquema, Francia (20, 000 a. C.)

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CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

Las fibras más importantes y antiguas que se conocen del Viejo Mundo son el lino, la lana, el algodón y la seda. El primero [1.6], de acuerdo con numerosos estudios, es la más antigua de todas las fibras, pertenece a un amplio grupo, las cuales se obtienen de los tallos y hojas de las plantas. La investigadora y experta en textiles M. D. C. Crawford, señala que una de las muestras más antiguas de lino que se conocen fue encontrada en la primitiva cultura de Badarian del Nilo que data del 5000 a. c. Este material fue muy usado por los egipcios (figura 1.4), se encuentran representaciones del cultivo y de la forma en como era tratada esta fibra en algunas tumbas (figura 1.5). Los egipcios utilizaban el lino como elemento principal para confeccionar sus vestidos.

Figura No. 1.4 Fragmento de lino egipcio.

El algodón (Gossypium hisutum) se descubrió en el valle del Indo alrededor del 3000 a. C, es un material que tiene un origen muy oscuro debido a que existe una gran incógnita sobre su uso en las culturas asiáticas y americanas. Algunos investigadores como Crawford, (1924) señalan que en América existen muestras muy antiguas, inclusive más que en Europa. En su libro: The heritage of cotton [1.6],

señala que España fue la primera nación en conocer este

material en sus dos aspectos más importantes; como cultivo y fibra textil. Los moros lo introdujeron en este país en los siglos IX y X.

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CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

Figura No. 1. 5 Representación egipcia del cultivo de lino.

En América el primer punto de origen del algodón se encuentra en el Perú. En Meso América fue reportado en las excavaciones que realizó McNeish en el valle de Tehuacán. El encontró en el Valle de Tehuacán Gossypium hirsutum. Se han suscitado grandes debates al respecto, por lo que algunos investigadores sostienen que el algodón mesoamericano, es el resultado del cruce entre algodón silvestre americano y una especie doméstica de Asia traída a través del Pacífico por habitantes de Polinesia. Gerstel [1.6] estudió el problema desde un punto de vista genético, sugiere una ruta transatlántica de una especie del Viejo Mundo que llegó al continente americano y que a su juicio, habría contribuido a la hibridación. (Mastache, 1966:5). Algunos botánicos postulan que la hibridación es imposible, por las características tan diferentes, y porque no pertenecen a una misma especie. En cuanto a la lana, ésta proviene del valle del Eufrates, su uso se remonta a los años 4200 y 3500 a. C., aproximadamente [1.6]. Su uso tiene que ver con la domesticación de las ovejas. Los restos más antiguos de estos animales han sido encontrados en la cultura Bandaria, en Egipto y también, en los niveles neolíticos de la cultura que habitó el Lago suizo, sin embargo, no existen evidencias de que en este tiempo la lana haya sido aprovechada como textil, pues al parecer los animales solamente se desollaban para comerse.

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CAPÍTULO I

1.1.1

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

ÉPOCA PREHISPANICA.

En México se han encontrado evidencias de textiles muy bien preservados, sobre todo en las zonas áridas, al norte del país [1.6]. En el interior de las cuevas es donde se han hallado los mejores restos, sin embargo, las alteraciones climáticas y los saqueos no permiten obtener datos importantes, como el de conocer el proceso de su especialización, el trabajo que se llevó a cabo con varios materiales vegetales y que después fueron remplazados por otros tipos de fibras. En algunas regiones, como en Durango, se han encontrado fragmentos conservados de textiles y de cestería muy incipiente. En el centro del país ocurre lo contrario, debido a que las condiciones climatológicas son muy diferentes. En Tlatelolco, por ejemplo, se encontró un fragmento de textil rescatado durante las excavaciones que realizó Barlow, Antonieta Espejo y Pablo Martínez del Río, entre otros. Su hallazgo fue un caso excepcional, pero no imposible, debido a que las condiciones del subsuelo en el centro de la ciudad de México permiten la conservación de esta clase de materiales. Su estudio, sin embargo, no se realizó con la precisión debida. Años más tarde, en este mismo sitio, se reportó un nuevo hallazgo durante la temporada de siembra en el campo de 1989. Por las condiciones de humedad, estos fragmentos se encuentran en situaciones críticas, ya que pierden su color y solidez. Además, en las muestras recuperadas es difícil encontrar la dirección que tuvieron los tejidos. Un material común que se empleó en México fue el ixtle, utilizado por los habitantes de la zona norte del país. Es una fibra que se extrae de plantas que crecen de forma silvestre y en todas las regiones semidesérticas. El ixtle que se extrae de las pencas del maguey es resistente y se hila de distintos gruesos, los filamentos son muy largos. El proceso de trabajo para obtener hilos no difiere mucho del algodón. El henequén es otra fibra noble y fácil de colorear, su cultivo se realiza principalmente en Yucatán.

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CAPÍTULO I

1.1.2

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

ÉPOCA COLONIAL.

Durante la Colonia existió una industria textil que consistió en combinar textiles con plumas de aves preciosas. Esta técnica es de origen prehispánico, y continuó practicándose después de la Conquista debido a que fue muy apreciada por los españoles. Se tiene por ejemplo, un fragmento textil de Puebla, cuya historia desafortunadamente no se conoce (Fig.1.6); un manto de San Miguel Zinacantepec, del s. XVIII, [1.6] que se encuentra en el Museo Nacional del Virreinato, Tepozotlán (Fig. 1.7). Este manto es muy importante, está hecho de tres lienzos que forman un manto de plumón, cuyo uso al parecer fue ceremonial. La trama del tejido básico lo componen: hilo de algodón torcido a mano, combinado con un material muy frágil. Se distinguen los elementos decorativos a manera de festón, o guía azul que ondea al borde de los cuatro lados de la tela combinados con ornamentos florales. A cada lado de los motivos florales se aprecian representaciones de lo que parecen ser tigres o leones con manchas; otras parecen ser de venados, con sus astas y cola pequeña, otra variante tiene la apariencia de un perro. Dentro de los espacios creados por la guía ondulante se distinguen pájaros con las alas extendidas con lo que parece ser una corona colocada en cada lado de la cabeza.

Figura No. 1.6

Fragmento de un textil

Figura No. 1.7 Manto de San Miguel

de Puebla.

Zinacantepec, del s. XVIII

Cortés introdujo a México la seda (material proveniente de China, cuyo origen se remonta al año 1400 a. c.) y otros materiales como el lino. Sin embargo, no se tiene mayor información, ya que fueron reemplazados por una gran variedad de especies naturales.

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CAPÍTULO I

1.1.3

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

MATERIALES COLORANTES.

El color es un elemento que permanece a lo largo de la historia textil y es aún más antiguo que la necesidad del vestido. Se tienen más referencias de tintes en Europa que en América, [1.6] pero no por esto, su importancia ha sido menor en este continente. Entre las principales plantas del Viejo Mundo que fueron utilizadas para realizar tintes se encuentra la hierba paste o glasto, la cual reproduce tonos azules y verdes; la rubia, que se obtiene de las raíces de algunas plantas. Los tonos son muy obscuros y rojos intensos. En el Lejano Oriente y en la India se aprovechó un gusanillo denominado quermés, el cual se engendra dentro del coco de lagrana. Los tonos que se obtienen son escarlatas. Los tonos amarillos se obtienen de algunas flores y el matiz púrpura, de algunas conchas.

Figura No. 1.8 Mujer mazahua bordando (a colores).

Cada cultura extrajo colores de manera diferente, tal vez, porque las condiciones climáticas no fueron las mismas y por lo tanto los recursos cambiaron, pero el color siempre ha existido (Figura No. 1.8). En el Nuevo Mundo hay varias plantas y frutos que originan colores, en México y en Perú se cultivó la cochinilla, la cual crece en los cáctus. Su uso comercial prevaleció hasta la Colonia. Un aspecto importante para el teñido son los - 10 -

CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

mordentes; sustancias químicas, naturales, o sintéticas que hacen posible que los colorantes se fijen. Pocos son los tintes que actúan sin el recurso de un mordente. Las fibras como el ixtle, primero son mordentadas con alumbre para que puedan teñirse, utilizando axote se obtiene sobre el ixtle un tono amarilloso. En México existe un algodón con tonalidad propia, se denomina "algodón café", "cayuche", "coyoichcatl" o "coyote", de agradable color avellana muy apreciado en la región de la mixteca baja, en Oaxaca. Otros materiales que se han utilizado para teñir son: el palo de Campeche, del cual sólo se aprovecha su centro. El añil y matlalxóchitl, que dan el azul; el achiote para el naranja; el xochiapalli; la dalia y el zacapallo, o pelo de la llorona (término empleado en Pachuca) para obtener el amarillo. Las semillas tuvieron un gran valor para los habitantes de nuestro país, entre éstas se encuentra la del aguacate, que sirvió para teñir y entonar. Las semillas de cacao y mamey, las cuales, al quemarse y molerse tiñen de negro. Para obtener tintes se empleaban también los moluscos que tiñen de azul, utilizados desde la época prehispánica entre los grupos étnicos cerca de la costa del Pacífico, desde Baja California hasta Colombia. El caracol del que se obtiene el tinte, vive adherido a las rocas que descuellan en las playas donde rompen las olas, la concha tiene nódulos en la superficie que es de color gris verdoso, el interior es azul con visos blancos y naranjas.

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CAPÍTULO I

1.2

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

LOS REZAGOS EN LA INDUSTRIA NACIONAL.

A pesar del Tratado de Libre Comercio, la industria nacional

se encuentra

desfasada y sin opciones ante la competencia internacional. En buena medida el atraso se debe a la ínfima inversión tanto gubernamental como privada ante las actividades científicas y tecnológicas [1.8]. Es una realidad que los empresarios mexicanos aún siguen pagando el precio del proteccionismo que el gobierno concedió a la industria nacional por medio siglo. En este contexto, uno de los mayores retos que enfrentan las empresas consiste en determinar cómo elevar sus índices de competitividad, para poder participar de manera más eficiente en los mercados en que operan, caracterizándose éstos, cada vez más, por un proceso de innovación permanente para estar en condiciones de adaptarse a las preferencias de los consumidores y ofrecer los productos que éstos demandan. En la actualidad los resultados del TLC han sido desventajosos para los industriales mexicanos por las enormes deficiencias en la productividad y en la capacidad tecnológica. Hasta ahora es muy limitada la modernización de los distintos sectores del país, los cambios que reclama el desarrollo del país es de suma importancia para las empresas, si tomamos en cuenta que hasta hace unos años su participación exitosa en el mercado dependía de otros factores no relacionados directamente con su productividad y competitividad. En una economía cerrada, como la que caracterizó a nuestro país por casi medio siglo, quienes imponían las condiciones y reglas para el funcionamiento del mercado eran los productores, se encontraba en un aislamiento la economía nacional, con respecto a la internacional la cual, no permitía a los consumidores contar con opciones para sustituir productos que cubrieran sus expectativas en términos de precio, tiempo de entrega y calidad.

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CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

Después de la firma del TLC, todo lo anterior ha ido cambiando, después de la apertura económica, se han revertido las cosas y quien hoy determina los tipos de productos, así como sus características de precio, tiempo de entrega y calidad, para ofrecerse en el mercado, son los propios consumidores, los cuales demandan, cada vez más, artículos nuevos que resuelvan de manera satisfactoria sus expectativas. Un paso importante que se debe dar es la de construir una mentalidad empresarial que conciba el desarrollo tecnológico como algo permanente que se debe lograr en los objetivos que percibe una empresa. Son muchos y muy variados los problemas que enfrenta la modernización tecnológica de las empresas, los cuales se generan al interior de los distintos actores que intervienen en este proceso: empresa, las universidades y centros de investigación y desarrollo tecnológico; así, como los agentes de enlace y el papel que lleva a cabo el sector gubernamental. En la actualidad existe una gran vinculación entre los sectores productivos, las instituciones de educación superior y centros de investigación y desarrollo tecnológico, para establecer actividades de colaboración de manera tecnológica. Esta situación se debe a los siguientes problemas [1.8]: •

Estructurales, donde el proceso de industrialización inhibió una mayor demanda de capacidades tecnológicas por parte de las empresas y, por ende, disminuyó la disponibilidad de oferta nacional tecnológica.

•

Valorativos, donde las diferentes percepciones de uno y otro sector respecto a sus fines, propósitos, funciones y atribuciones, no están del todo bien comprendidas.

•

Organizativos, inherentes tanto a las empresas como a los generadores de productos, servicios tecnológicos e instituciones gubernamentales, en materia de administración, planeación, gestión e identificación de necesidades y oportunidades tecnológicas.

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CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

Lo más importante que se destaca es lo siguiente: 1. Existe un escaso interés por la tecnología al interior de las empresas, propiciado por un largo periodo de proteccionismo hacia el sector industrial, lo cual condujo a que las empresas fincaran sus permanencias

en

fuentes

distintas

al

aprovechamiento

del

conocimiento técnico. 2. Escasa inversión por parte de las empresas en actividades de investigación y desarrollo tecnológico. 3. Diversidad de necesidades tecnológicas por parte de las empresas que van desde la formalización u optimización de sus operaciones diarias, en las de menor tamaño, en todos los ámbitos. 4. Poco aprovechamiento de los distintos mecanismos e instrumentos de fomento y apoyo a la modernización tecnológica establecidos por el Estado, debido, en muchos casos, a la falta de interés, desconocimiento y en ocasiones, a obstáculos burocráticos. 5. Escasa

utilización

de

sistemas

de

información

tecnológica

disponible para las empresas, que les permita conocer el avance del estado de la técnica para adelantarse a una posición más ventajosa frente a sus competidores, debido, en la mayoría de los casos, al desconocimiento de la existencia de los mismos. 6. Composición

del

gasto

destinado

a

fincar

actividades

de

investigación y desarrollo, se considera que en nuestro país, sólo del 10 al 15 % del gasto total en actividades científicas y tecnológicas provienen del sector privado, mientras que en países de reciente industrialización, como es el caso de Corea del Sur, este porcentaje es alrededor del 50%; sin hablar de países desarrollados, donde la participación del sector privado en este rubro es mayor.

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CAPÍTULO I

1.3

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

ANTECEDENTES DE LAS FIBRAS PARA LA INDUSTRIA TEXTIL.

La industria textil se desarrolló desde ser una artesanía perpetuada por los gremios en los primeros siglos, a través de la revolución industrial en los siglos XVIII y XIX, [1.9] cuando se trataba de mecanizarlo todo con producción masiva, hasta el siglo XX con su adelanto científico y tecnológico. En este siglo se desarrollan fibras artificiales y se crearon hilos con textura modificada. Se inventaron nuevos métodos de fabricación de telas y se incrementó la producción de tejidos de punto. Además se crearon muchos acabados y la producción textil se hizo compleja estableciéndose nuevos sistemas de comercialización. En los últimos 5,000 años, las fibras textiles se han empleado para fabricar telas; fue hasta 1885, cuando se produjo en forma comercial la primera fibra artificial, ya que sólo se obtenían de plantas y animales como la lana, lino, algodón y seda. La seda siempre ha sido una fibra de alto precio debido a las telas lustrosas y suaves que se elaboran con ella; su costo siempre es elevado y es escasa en comparación con otras telas. El rayón (llamado seda artificial hasta 1925) fue la primera fibra artificial y se produjo en filamentos hasta principio de la década de 1930, cuando un obrero textil, con iniciativa, descubrió que el rayón roto de desperdicio podía utilizarse como fibra corta; se empezó a utilizar el acetato y nylon como filamento para sustituir a la seda. Durante la primera mitad del siglo veinte se produjeron muchas fibras artificiales y desde entonces se ha avanzado considerablemente en la industria de las fibras artificiales, principalmente modificando las primeras fibras para obtener las mejores combinaciones de propiedades que cubran los usos específicos que se buscan. Muchas de las fibras proteicas naturales tienen gran prestigio en la actualidad como: la seda, vicuña, la cachemira y el pelo de camello. La lana que alguna vez - 15 -

CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

fue la fibra de más uso, ha sido sustituida en muchos productos por los acrílicos, el nylon y el poliéster. Las fibras proteicas están compuestas por varios aminoácidos que se encuentran en la naturaleza en forma de cadenas de polipéptidos de alto peso molecular; contiene los elementos carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La lana contiene además azufre. El cultivo de la seda, de acuerdo con la leyenda china, empezó en el año 2640 a. C., cuando la emperatriz china Si-Ling-Chi se interesó en los gusanos de seda y aprendió a devanar la seda transformándola en tela; la sericultura se extendió a Japón y Corea, al oeste hacia la India y finalmente a España e Italia. Las telas de seda importadas de China eran codiciadas por otros países, en 1975 los Estados Unidos de Norteamérica importaron dos terceras partes de su seda de la República Popular de China y Brasil. El algodón es la fibra textil de mayor uso; los habitantes de China antigua, Egipto, India y Perú utilizaban las telas de algodón. Las telas de Egipto dan cierta evidencia de que el algodón se utilizó desde el año 1200 a.C. antes de que se conociera el lino. El hilado y el tejido de algodón como industria se iniciaron en la India y ya en el año 1500 a.C. se producían telas de algodón de buena calidad. Los indios Pima cultivaban el algodón cuando los españoles llegaron al Nuevo Mundo. Uno de los objetos que Colón presentó a la reina Isabel fue una madeja de hilo de algodón. En 1793 Eli Whitney inventó la despepitadota de dientes de sierra para algodón; anteriormente las fibras tenían que separarse a mano de las semillas, trabajo lento y laborioso. Los Estados Unidos entraron al mercado mundial del algodón en 1800. El lino es una de las fibras textiles más antiguas; se encontraron restos de tela de lino en los asentamientos prehistóricos lacustres en Suiza; en Egipto las memorias estaban recubiertas de telas de lino de más de 4 500 años de antigüedad. La industria de lino floreció en Europa hacia el siglo XVIII, con la invención de la hilatura mecánica, el algodón desplazó al lino como la fibra más importante y de mayor uso. - 16 -

CAPÍTULO I

1.4

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS.

De las muchas fibras naturales que existen, las de uso más generalizado son lana, algodón, lino y seda. Hay 19 familias de fibras artificiales y muchas modificaciones, variantes o fibras de la segunda y tercera generaciones. Las fibras se dividen en familias genéricas en base a su composición química. Clasificación:

Las materias primas textiles se clasifican en fibras naturales y

fibras químicas [1.10]. Fibras naturales.

Fibras vegetales.

Fibras sintéticas.

Fibras animales.

Lino.

Algodón.

Rayón.

Lana.

Cáñamo.

Fibra de Ceiba.

Nylon.

Yute.

Ramio.

Tergal.

Pelos de camello. Pelo de cabra

Algodón

Abacá.

Seda

Henequén.

Pelo de alpaca

Tabla No. 1.1 Clasificación de de las fibras.

1.5

PROPIEDADES DE LAS FIBRAS.

Las propiedades de las fibras contribuyen a las de la tela. Por ejemplo, una fibra resistente producirá telas durables que pueden ser de peso ligero, las fibras absorbentes son buenas para prendas que estén en contacto con la piel y para toallas y pañales; las fibras que extinguen la combustión por sí solas, son convenientes en ropa de dormir para niños y en prendas protectoras. Para analizar una tela y conocer su comportamiento, normalmente se empieza investigando el contenido de fibra [1.9]. Estar familiarizado con las propiedades de las fibras ayuda a anticipar la parte que esta desempeña en el comportamiento de telas y prendas que se fabrican con ella. Algunas de estas características son deseables y otras no. Consecuentemente, las propiedades de una fibra están determinadas por la naturaleza de la estructura externa, composición química y estructura interna.

- 17 -

CAPÍTULO I

1.6

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

ESTRUCTURA EXTERNA O MORFOLOGÍA.

1.6.1 Longitud. El fabricante de fibras las vende como filamento, fibra corta o cable de filamentos continuos. Los filamentos son hebras continuas y largas con longitud indefinida, que se miden en yardas o metros [1.11]. Pueden ser monofilamentos (una fibra) o multifilamento (varios filamentos). Los filamentos pueden ser lisos o texturizados (con cierta ondulación) como lo muestra la figura No. 1.9.

Figura No. 1.9

(Izquierda) Hilo de filamento texturizado. (Derecha) Hilo de filamento normal.

Las fibras cortas se miden en pulgadas o centímetros y su longitud varía de tres cuartos de pulgada a 18 pulgadas. En la figura No.1.10 aparecen fibras cortas.

Figura No. 1.10 Fibra corta elaborada por el hombre.

Todas las fibras naturales excepto la seda se encuentran en forma de fibra corta. Las fibras artificiales se transforman en fibras cortas cortando un cable de filamentos continuos en tramos menos largos. El cable de filamentos continuos es una cuerda o un haz con varios miles de fibras artificiales sin torsión definitiva. Normalmente, ese cable se ondula después de hilarlo; como se puede observar en la figura No. 1.11.

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CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

Figura No. 1.11 Cable de filamento.

Los filamentos se utilizan en telas suaves semejantes a la seda; las fibras cortadas se emplean en telas parecidas al algodón o a la lana. 1.6.2 Diámetro, tamaño o denier.

El tamaño de la fibra tiene gran

importancia para determinar el funcionamiento y el tacto de una tela (cómo se siente). Las fibras largas son rígidas, ásperas dan cuerpo y dureza. También resisten el arrugamiento, propiedad importante por ejemplo en las alfombras. Las fibras finas dan suavidad y facilitan los dobleces. Las telas hechas con fibras finas tendrán mejor caída. Las fibras naturales están sujetas a irregularidades en su crecimiento y por lo tanto no son de tamaño uniforme. En las fibras naturales, la finura es uno de los Principales factores que determinan la calidad. Y por otra parte, la finura se mide en micras (una micra equivale a 1/1 000 milímetro o 1/25400 plg). En las fibras artificiales, el diámetro está controlado por el tamaño de los orificios de la hilera y por el estiramiento que se produce durante la hilatura y después de ésta. La finura de las fibras artificiales se mide en diner. Esta unidad se determina pesando 9 000 metros de hilo (o fibra). Es el peso en gramos de esta unidad de longitud. La fibra corta se vende por denier y por longitud de la fibra; el filamento se vende por denier del hilo o de la cuerda. La medida de 1 a 3 denier corresponde al algodón fino, al cashmere o a la lana; 5 a 8 denier es similar al algodón común, la lana o la alpaca. Las fibras para vestidos; varían de 1 a 7 denier y las fibras para alfombra; varían de 15 a 24 denier. 1.6.3 Forma de la sección transversal. La forma es importante por lo que se refiere al lustre, volumen, cuerpo, textura tacto y sensación que produce una - 19 -

CAPÍTULO I

tela.

La

figura

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

No.1.12

muestra

las

formas

típicas

de

las

secciones

transversales.

Figura No. 1.12 Secciones transversales típicas y contornos de las fibras.

1.6.4 Contorno de la superficie. El contorno de la superficie se define como la superficie de la fibra a lo largo de su eje. Este puede ser rizo, dentado, cerrado, estriado o áspero. Es importante para el tacto y la textura de la tela. 1.6.5 Rizado. En los materiales textiles es posible encontrar cierta ondulación que puede ser: •

Rizado molecular; que es la configuración flexible de la cadena molecular.

•

Rizado en la fibra; quiebres y ondas a lo largo de la fibra.

•

Rizado en el hilo o tejido: dobleces que se producen por el entrelazamiento de los hilos en una tela.

1.6.6 Partes de las fibras. Las fibras naturales, excepto la seda, tienen tres partes distintas: una cubierta externa, llamada cutícula o piel; un área interna y un núcleo central que puede ser hueco. O alternativamente las fibras artificiales no son tan complejas casi siempre se componen de la piel y un núcleo sólido. - 20 -

CAPÍTULO I

1.7

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

ESTRUCTURA INTERNA O DISTRIBUCIÓN MOLECULAR.

Las fibras están compuestas por millones de cadenas moleculares: La longitud de estas varía a medida que cambia la longitud de la fibra, se describe como grado de polimerización, [1.11] el cual es el proceso de unión de pequeñas moléculas o monómeros entre sí. Las cadenas largas indican un alto grado de polimerización y también una gran resistencia de la fibra. Las cadenas moleculares se describen en ocasiones en términos de peso. El peso

molecular

influye

en

propiedades

como

resistencia

de

la

fibra,

extensibilidad y formación de frisas en la tela. Cuando la cadena molecular es casi paralela al eje longitudinal de la fibra, se dice que están orientadas; cuando se encuentran distribuidas al azar, se consideran amorfas. El término cristalino se usa para describir fibras cuyas cadenas moleculares son paralelas entre sí, pero no necesariamente paralelas al eje de las fibras como se muestra en la figura No.1.13.

Figura No. 1.13 Polímeros cristalinos a) No orientados. b) Orientados

El estirado alargamiento aumenta la cristalinidad la distribución ordenada, reduce el diámetro y agranda las moléculas juntándolas más como se puede ver en la figura No.1.14.

Sin estirar ni alargar

Estirado

Figura No. 1.14 Aspectos de la fibra antes y después del estirado.

- 21 -

CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

La cantidad de cristalinidad y orientación se relaciona con las propiedades físicas de la fibra, como son resistencia, elongación, absorción de humedad y resistencia a la abrasión así como a la receptividad de la fibra a los colorantes. Las cadenas moleculares se mantienen unidas entre sí por enlaces cruzados o por fuerzas intermoleculares llamadas enlaces de hidrógeno y fuerzas de VANDER VALS. 1.8

IDENTIFICACIÓN DE LAS FIBRAS.

Una fibra es un filamento plegable parecido a un cabello, cuyo diámetro es muy pequeño en relación con su longitud. Las fibras son las unidades fundamentales que se utilizan en la fabricación de hilos textiles y telas: Contribuyen al tacto, textura y aspecto de las telas; influyen y contribuyen en el funcionamiento de las mismas, determinan en un alto grado la cantidad y tipo de servicio que se requiere en una tela y repercuten en su precio [1.12]. Para que una fibra textil tenga éxito debe estar disponible, su suministro debe ser constante a bajo costo. Debe tener suficiente resistencia, elasticidad, longitud y cohesión para poder hilarla formando hilos. El contenido de fibra en una tela depende de la naturaleza de la muestra, la experiencia del analista y el equipo disponible. Como las leyes requieren que en la etiqueta de las prendas y textiles domésticos se especifique el contenido de fibras, el consumidor sólo buscará las etiquetas de identificación. 1.8.1

Inspección visual. La inspección visual del aspecto y el tacto de una

tela siempre es el primer paso en la identificación de una fibra. Ya no es posible hacer una identificación del contenido de fibras basándose únicamente en estas características, porque las fibras artificiales se asemejan considerablemente a las naturales. 1.8.2

Prueba de combustión. La prueba de combustión se utiliza para

identificar la composición química como celulósica, proteica, mineral o química e identificar el grupo que al pertenece la fibra. Las mezclas no se identifican aplicando la prueba de combustión. - 22 -

CAPÍTULO I

1.8.3

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

Prueba al microscopio. Al observar las fibras al microscopio se puede

conocer su estructura y si se estudia algunas diferencias entre las fibras de cada grupo, se comprenderá mejor el comportamiento de las fibras y de las telas. En el caso de la mayoría de las fibras naturales, el uso de esta prueba dará una identificación positiva. Las fibras artificiales son más difíciles de identificar, porque algunas de ellas se parecen y su aspecto cambia al variar el proceso de fabricación. 1.8.4

Pruebas de solubilidad. Las pruebas de solubilidad se emplean para

identificar las fibras artificiales por clase genérica y confirmar la identificación de las fibras naturales. Se pueden hacer a nivel doméstico: la prueba de acetona para el acetato y la prueba de los álcalis para la lana. Para hacer las pruebas el espécimen se coloca en el líquido, se agita durante cinco minutos y se observa el objeto. 1.9

SUMARIO.

En este capítulo se expusieron los conocimientos de los orígenes de los textiles, cómo los primeros moradores tendían a satisfacer sus necesidades y costumbres de cubrir sus cuerpos, a través de las formas y colores descubrieron las diferentes fibras naturales existentes como la lana, el algodón, el lino y la seda, los cuales, se fueron adaptando para satisfacer sus propias necesidades. Se pudo observar que a través del tiempo y que gracias a los cambios tecnológicos se fueron obteniendo nuevos tipos de fibras ya sea mezclando las fibras naturales para lograr otras conocidas como compuestas, y así también, se fueron descubriendo otras nuevas fibras llamadas fibras artificiales. Dependiendo del tipo de fibra que se trate ya sea natural o artificial, cada una de ellas tiene una propiedad diferente que contribuye mucho a la formación de las telas. Cada una de las fibras tiene una estructura diferente la cual se puede observar interna o externamente, para poderlas identificar es necesario realizar ciertas pruebas de laboratorio como: la inspección visual, de combustión, al microscopio y de solubilidad.

- 23 -

CAPÍTULO I

“GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL”

En el capítulo II se hablará de estas fibras compuestas y artificiales pero ya en su carácter de telas (base acrílico o poliéster), analizando su desarrollo y ciclo de vida. 1.10

REFERENCIAS.

1.1 Ruth Madueño y Sylvia Ortega; Economía y sociedad en la planeación universitaria, Instituto Hidalguense de Educación Media Superior y Superior; Marzo de 1999. 24p. 1.2 http://www.hidalgo.gob.mx/estado/municipios/index.asp?template_ contenido=detalle&municipioID=81 1.3 Ángeles Contreras, José (1993), Monografías del municipio de Molango, Instituto Hidalguense de cultura/Gobierno del Estado de Hidalgo, colección: Lo nuestro, Hidalgo. 1.4 Ruth Madueño y Sylvia Ortega; Economía y sociedad en la planeación universitaria, Instituto Hidalguense de Educación Media Superior y Superior; Marzo de 1999. 85-86p. 1.5 Norma Hollen, Jone Saddler y Anna L. Langford; Introducción a los Textiles, Edt. Limusa; 1997. 14p 1.6 Norma Hollen, Jone Saddler y Anna L. Langford; Introducción a los Textiles, Edt. Limusa; 1997. 15p 1.7 Julio César Pérez Guzmán; Exposición de textiles-Monografias_com.htm. 1.8 Norma Hollen, Jone Saddler y Anna L. Langford; Introducción a los Textiles, Edt. Limusa; 1997. 15 -18p 1.9 Norma Hollen, Jone Saddler y Anna L. Langford; Introducción a los Textiles, Edt. Limusa; 1997. 24p 1.10 José Martínez M., Contrapuntos, Publicaciones del periódico Síntesis del Estado de Hidalgo del día 15 de octubre del 2004. 1.11 Isabel Rodríguez López; Vestigios de la Industria Textil, Actualidades Arqueológicas, Escuela Nacional de Antropología e Historia, Revista de Estudiantes de Arqueología de México; No. 24-2000. 1.12 Lugo David (1997), Estado de Hidalgo: Historia de su creación; Colección: Orígenes, Consejo Estatal para la Cultura y las Artes, México.

- 24 -

CAPÍTULO II

CAPÍTULO

II

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO.

Los textiles (telas base acrílico o poliéster), tienen su propio ciclo de vida que comprenden desde la detección de la necesidad que está ligada con la moda, hasta su retiro. Una vez detectada la necesidad o moda se procede a diseñar los

productos,

cualquiera

que

sean

estos,

al

manufacturarlos

arroja

desperdicios o sobrantes; estos hay que reciclarlos, reincorporarlos a la naturaleza y/o manejarlos como residuos, hasta aquí se cierra el ciclo de vida de los textiles. Partiendo de la etapa de reciclar el desperdicio o sobrantes surge la idea de diseñar una máquina que los desfibre, esta nace como un nuevo producto, del que se hará la mayor referencia en este capítulo como nuestro objeto de estudio y/o objetivo a conseguir; pero ya logrado esto, se tendrá como consecuencia; al procesar el desperdicio o sobrante, la obtención de un nuevo producto más, que es conocido en el mercado como “Borra”, que también experimentará las diferentes etapas del ciclo de desarrollo de productos. Los fines ligados que tiene el presente proyecto son el de la obtención de una máquina desfibradora. Todo esto, se logrará a través de la generación de diferentes actividades; al hablar del concepto de producto, no se debe de pasar por alto un aspecto de suma importancia, que es el ciclo de vida del mismo. Y así como todos los seres humanos pasamos por diferentes etapas en nuestra vida, un producto también lo hace; en el presente capítulo, se explicará estas distintas fases y sus principales características. Algunas de estas actividades pueden agruparse en fases porque globalmente contribuyen a obtener un producto intermedio, necesario para continuar hacia el producto final y facilitar la gestión del proyecto. La forma de agrupar las actividades, los objetivos de cada fase, los tipos de productos intermedios que se generan, etc. pueden ser muy diferentes dependiendo del tipo de producto o proceso a generar y de las tecnologías empleadas.

- 25 -

CAPÍTULO II

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

La complejidad de las relaciones entre las distintas actividades crece exponencialmente con el tamaño, con lo que rápidamente se haría inabordable si no fuera por la vieja táctica de “divide y vencerás”. De esta forma la separación de los proyectos en fases sucesivas es un primer paso para la reducción de su complejidad, tratándose de escoger las partes de manera que sus relaciones entre sí, sean lo más simple posibles. La definición de un ciclo de vida facilita el control sobre los tiempos en que es necesario aplicar recursos de todo tipo (personal, equipos, suministros, etc.) al proyecto.

Si

el

proyecto

incluye

subcontratación

de

partes

a

otras

organizaciones, el control del trabajo subcontratado se facilita en la medida en que esas partes encajen bien en la estructura de las fases.

2.1

CICLO DE VIDA ECONÓMICO DE LA MÁQUINA DESFIBRADORA.

Esta etapa está relacionada a la secuencia de actividades entre las que se incluyen la concepción de la máquina desfibradora, su desarrollo, lanzamiento, fabricación, mantenimiento, madurez, evaluación e innovación (comercial), bajo la forma de un producto de nueva generación.

Estudio del mercado

Detección de la necesidad

Diseño del producto

Manufactura

Figura No. 2.1

Etapas en el desarrollo del producto.

El éxito económico del lanzamiento de la máquina desfibradora dependerá en gran medida de la capacidad para detectar las necesidades de los clientes, así como de crear, producir a bajo costo y ofrecer oportunamente el producto que - 26 -

CAPÍTULO II

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

cubra esas necesidades [2.1]. El logro de estas metas no depende únicamente de un buen estudio de mercado, o de un diseño correcto, o de procesos de manufactura modernos y altamente productivo. El diseño del producto involucra a todas estas funciones en su conjunto. El desarrollo de la máquina desfibradora comprende desde la detección de la necesidad hasta la consecución y distribución del objeto físico con el que se da satisfacción a tal necesidad. A partir de esta detección, el desarrollo de la máquina pasa por tres grandes etapas: el estudio de mercado, el diseño de la misma y la manufactura [2.2]. Las tres

etapas deben realizarse en estrecha

colaboración una con la otra.

Comprensión del problema Generación y evaluación de conceptos

Estudio de mercado Reincorporación a la naturaleza

Necesidad

Uso

Reciclado Diseño de detalle Retiro Validación del diseño

Residuos

Distribución

Preparación de la fabricación Ensamble Fabricación Figura No. 2.2

Ciclo de desarrollo de la máquina desfibradora.

Tanto los textiles (telas base acrílico o poliéster), la Máquina desfibradora, y la “Borra”, su gestación comienza con la detección de la necesidad, el estudio del mercado y la comprensión del problema [2.3]. El proceso de diseño para la - 27 -

CAPÍTULO II

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

máquina desfibradora incluye la comprensión del problema, la generación y evaluación de conceptos, el diseño de detalle y la validación del diseño. La manufactura involucrando a los tres productos mencionados anteriormente incluye la preparación de la fabricación, la fabricación y el ensamble. Más adelante el proceso continúa con la distribución y su uso, con que se debe satisfacer la necesidad inicial. Al final, con el retiro del producto y en función de la naturaleza de los materiales utilizados, se puede producir su reincorporación a la naturaleza, su recuperación por reciclado, o su conservación controlada como residuo como se mencionó anteriormente para los textiles.

2.2

CICLO DE VIDA FÍSICO DE LA MÁQUINA DESFIBRADORA.

Es la secuencia de transformaciones de los distintos materiales y energía, que incluye

la

extracción

y

procesamiento

de

los

materiales,

fabricación,

ensamblaje, distribución, utilización, recuperación y reciclaje de los materiales de la máquina [2.1]. Las decisiones que se toman en el diseño de la máquina, tienen que considerar lo que sucede en cada etapa de este ciclo de desarrollo. Antes de que la máquina desfibradora salga al mercado y que comience a venderse, se habrá realizado una serie de gastos que es deseable recuperar en el menor tiempo posible. También se desearía que el producto permanezca en el mercado proporcionando ganancias permanentemente o al menos durante mucho tiempo. Desde la perspectiva de un inversionista, un desarrollo exitoso de un producto es aquel en que ha tenido que invertir poco capital, el tiempo de utilizado ha sido mínimo, el costo de producción es bajo, y se puede vender a un precio alto; es decir, es aquel en el que puede lograr la mayor utilidad. En el siguiente tema se describen las fases del ciclo de vida cada fase depende de muchos factores [2.4]. Entre otros se pueden mencionar los siguientes: •

Cambios en la distribución demográfica.

•

Avances tecnológicos.

•

Restricciones ambientales.

•

Situación económica de la población.

•

Aparición de competidores con productos más baratos o de mejor calidad. - 28 -

CAPÍTULO II

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

A medida que esta máquina vaya siendo conocida por los clientes porque tiene buena calidad, buen servicio; es decir, que va satisfaciendo sus expectativas y aunado a esto posee respaldo de una buena estrategia de ventas, estas se pueden incrementar con mayor rapidez.

2.3

FASES DEL CICLO DE VIDA.

La vida de cualquier producto se puede entender como una sucesión de varias fases en las que en cada una de ellas se tiene un comportamiento distinto. El Ciclo de Vida [2.5] se puede dividir en las siguientes etapas: •

Introducción: el producto se lanza al mercado y recibe una determinada aceptación inicial.

•

Desarrollo: el producto empieza a ser conocido y aceptado y crecen las ventas.

•

Madurez: el producto está asentado en el mercado y las ventas empiezan a estancarse.

•

Declive: el producto deja de ser interesante para el mercado y las ventas empiezan a disminuir.

Figura No. 2.3 Ciclo de vida del producto.

2.3.1

INTRODUCCIÓN.

Cuando se lanza un producto al mercado, las ventas normalmente no se disparan el primer día. El mercado no conoce el producto y por tanto hay que hacer un esfuerzo en darlo a conocer y captar los primeros clientes. Además, el

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CAPÍTULO II

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

coste de producir cada unidad es alto, con lo que los precios de introducción también suelen ser altos. A pesar de ello, muchas veces el rendimiento del producto es negativo y hay que seguir invirtiendo en dar a conocer el producto y obtener los primeros clientes. Por lo tanto, en esta fase es importante asumir estas posibles pérdidas y luchar más por el reconocimiento del producto o la marca que por los posibles beneficios. Desde luego, esto no implica que las pérdidas a asumir deban ser ilimitadas. El margen de confianza para el producto debe ser amplio pero no a costa de la supervivencia de la empresa. Por eso, al vincular la creación de una empresa al lanzamiento de un único producto, hay que ser conscientes de esta estrategia y estar muy atentos a la evolución de las ventas. Sin embargo, esto no significa que una nueva empresa deba necesariamente comenzar su actividad con una gama de productos muy amplia. 2.3.2

DESARROLLO.

Cuando el producto comienza a ser aceptado en el mercado las ventas empiezan a crecer y los beneficios también tienden a crecer. Esto es debido a que los costes de fabricación por unidad se reducen, bien por una mayor experiencia en la producción, bien por una producción de gran volumen. Aparecen clientes fieles que repiten la compra y se añaden otros más y, lo que es peor, aparecen los competidores que se han dado cuenta del interés del producto y su crecimiento. Es el momento de decidir cómo reaccionar ante esta nueva competencia. Las alternativas son múltiples pero en todo caso deben ser cuidadosamente analizadas: repercutir la reducción de costes en el precio, reinvertir todos los recursos generados en seguir promocionando el producto, diferenciar el producto de los imitadores, etc. Es importante observar que gestionar la etapa de crecimiento sea tal vez la parte más compleja del proceso de explotación de un producto. - 30 -

CAPÍTULO II

2.3.3

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

MADUREZ.

Llega un momento en el que el producto se ha labrado un mercado, incluso para los competidores. La demanda es más o menos amplia y los costes, probablemente, han seguido reduciéndose. En esta etapa, inicialmente, los recursos generados por el producto son altos y la empresa empieza a recoger sus frutos no reinvirtiendo el total de fondos generados. Más tarde, las ventas se estabilizan y, dada la intensa competencia que se ha generado, incluso los beneficios pueden llegar a reducirse. Ante ésto, la empresa puede elegir la especialización en un segmento, el rediseño del producto, etc. Sin embargo, tarde o temprano, el producto va a perder su atractivo, ya sea para los clientes o para las empresas. 2.3.4

DECLIVE.

Finalmente, ante la saturación del mercado algunos competidores empiezan a retirarse y aparecen productos substitutivos que como mínimo compiten por la renta de los clientes. Los beneficios pueden convertirse en pérdidas y las ventas empiezan su descenso, anunciando la muerte del producto, si no se toman medidas a propósito. 2.4

UTILIDAD DEL CONCEPTO DE CICLO DE VIDA.

El concepto de Ciclo de Vida es un desarrollo teórico que tiene como objetivo explicar la evolución de las ventas de un producto y, más interesante, predecir las etapas por las que discurrirá la vida del producto [2.8]. Sin embargo, tampoco hay que creerse al pie de la letra, la división que establece este modelo. En la vida real, los productos pueden evolucionar de distintas formas, con duraciones de las diversas etapas de forma muy variada, incluso "saltándose" alguna de estas. Hoy en día y en determinados sectores, los ciclos de vida se pueden medir en meses no en años.

- 31 -

CAPÍTULO II

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

Además, se puede intervenir en el desarrollo de un producto generando, nuevas fases de crecimiento, tras una fase de madurez o provocando la muerte del producto sin pasar por la fase de declive. La utilidad práctica para el emprender consiste en comprender el proceso dinámico de explotación de un producto y, sobre todo, la necesidad de estar preparando nuevos productos para mantener la empresa en el futuro. Es fundamental determinar en qué fase se encuentra -o parece encontrarse- el producto que se desarrolla y prever las acciones que se llevarán a cabo en el futuro inmediato. 2.5

ANÁLISIS DE LA CARTERA DE PRODUCTOS.

Normalmente, la mayoría de las empresas no se arriesgan a apostar por un único producto y ofrecen al mercado toda una gama de estos más o menos relacionados. Al conjunto de productos que explota una empresa se le denomina como una cartera de estos. Dado que cada producto se encontrará en un lugar distinto en su ciclo de vida, conviene estudiar el conjunto de productos para determinar que no se dé el caso, por ejemplo, que todos los productos entren en declive simultáneamente. Al contrario, si una empresa detecta una fuerte dependencia de un producto determinado, tal vez, convenga introducir nuevos productos para compensar los riesgos de cada uno de ellos. A veces se usan los recursos generados por un producto para desarrollar otros. Se han propuesto diversos modelos de gestión de la cartera de productos, todos con la finalidad de mantener una estrategia integrada independiente de un producto en concreto.

- 32 -

CAPÍTULO II

2.6

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

ELEMENTOS DEL CICLO DE VIDA.

Un ciclo de vida para un proyecto se compone de fases sucesivas compuestas por tareas planificables [2.9]. Según el modelo de ciclo de vida, la sucesión de fases puede ampliarse con bucles de realimentación, de manera que lo que conceptualmente se considera una misma fase se pueda ejecutar más de una vez a lo largo de un proyecto, recibiendo en cada pasada de ejecución aportaciones

de

los

resultados

intermedios

que

se

van

produciendo

(realimentación). Para un adecuado control de la progresión de las fases de un proyecto se hace necesario especificar con suficiente precisión los resultados evaluables, o sea, productos intermedios que deben resultar de las tareas incluidas en cada fase. Normalmente estos productos marcan los hitos entre fases. A continuación se presentan los distintos elementos que integran un ciclo de vida: 2.6.1

FASES.

Una fase es un conjunto de actividades relacionadas con un objetivo en el desarrollo del proyecto [2.6]. Se construye agrupando tareas (actividades elementales) que pueden compartir un tramo determinado del tiempo de vida de un proyecto. La agrupación temporal de tareas impone requisitos cambiantes correspondientes a la asignación de recursos (humanos, financieros o materiales). Cuanto más grande y complejo sea un proyecto, mayor detalle se necesitará en la definición de las fases para que el contenido de cada una siga siendo manejable. De esta forma, cada fase de un proyecto puede considerarse un “micro-proyecto” en sí mismo, compuesto por un conjunto de micro-fases. Cada

fase

viene

definida

por

un

conjunto

de

elementos

observables

externamente, como son las actividades con las que se relaciona, los datos de entrada (resultados de la fase anterior, documentos o productos requeridos para la fase, experiencias de proyectos anteriores), los datos de salida (resultados a - 33 -

CAPÍTULO II

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

utilizar por la fase posterior, experiencia acumulada, pruebas o resultados efectuados) y la estructura interna de la fase.

Figura No.2.4 Esquema general de operación de una fase.

2.6.2

ENTREGABLES ("deliberables").

Son los productos intermedios que generan las fases. Pueden ser materiales (componentes, equipos) o inmateriales (documentos, programas de cómputo). Los

entregables

permiten

evaluar

la

marcha

del

proyecto

mediante

comprobaciones de su adecuación o no a los requisitos funcionales y de condiciones de realización previamente establecidos. Cada una de estas evaluaciones puede servir, además, para la toma de decisiones a lo largo del desarrollo del proyecto.

2.7

TIPOS DE MODELOS DE CICLO DE VIDA.

Las principales diferencias entre distintos modelos de ciclo de vida [2.6]. están en: o

El alcance del ciclo dependiendo de hasta dónde llegue el proyecto correspondiente. Un proyecto puede comprender un simple estudio de viabilidad del desarrollo de un producto, o su desarrollo completo o, llevando la cosa al extremo, toda la historia del producto con su desarrollo, fabricación, y modificaciones posteriores hasta su retirada del mercado. - 34 -

CAPÍTULO II o

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

Las características (contenidos) de las fases en que dividen el ciclo. Esto puede depender del propio tema al que se refiere el proyecto (no son lo mismo las tareas que deben realizarse para proyectar un avión que un puente), o de la organización (interés de reflejar en la división en fases aspectos de la división interna o externa del trabajo).

o

La estructura de la sucesión de las fases que puede ser lineal, con prototipado, o en espiral.

2.7.1

CICLO DE VIDA LINEAL.

Es el más utilizado, siempre que es posible, precisamente por ser el más sencillo. Consiste en descomponer la actividad global del proyecto en fases que se suceden de manera lineal, es decir, cada una se realiza una sola vez, cada una se efectúa tras la anterior y antes que la siguiente. Con un ciclo lineal es fácil dividir las tareas entre equipos sucesivos, y prever los tiempos (sumando los de cada fase). Requiere que la actividad del proyecto pueda descomponerse de manera que una fase no necesite resultados de las siguientes (realimentación), aunque pueden admitirse ciertos supuestos de realimentación correctiva. Desde el punto de vista de la gestión (para decisiones de planificación), requiere también que se sepa bien de antemano lo que va a ocurrir en cada fase antes de empezarla.

Figura No. 2.5 Ejemplo de ciclo lineal para un proyecto de construcción.

- 35 -

CAPÍTULO II

2.7.2

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

CICLO DE VIDA CON PROTOTIPO.

A menudo ocurre en desarrollos de productos con innovaciones importantes, o cuando se prevé la utilización de tecnologías nuevas o poco probadas, que las incertidumbres sobre los resultados realmente alcanzables, o las ignorancias sobre el comportamiento de las tecnologías, impiden iniciar un proyecto lineal con especificaciones cerradas. Si no se conoce exactamente cómo desarrollar un determinado producto o cuales son las especificaciones de forma precisa, suele recurrirse a definir especificaciones iniciales para hacer un prototipo, o sea, un producto parcial (no hace falta que contenga funciones que se consideren triviales o suficientemente probadas) y provisional (no se va a fabricar realmente para clientes, por lo que tiene menos restricciones de coste y/o prestaciones). Este tipo de procedimiento es muy utilizado en desarrollo avanzado. La experiencia del desarrollo del prototipo y su evaluación deben permitir la definición de las especificaciones más completas y seguras para el producto definitivo. A diferencia del modelo lineal, puede decirse que el ciclo de vida con prototipo repite las fases de definición, diseño y construcción dos veces: para el prototipo y para el producto real.

Figura No. 2.6 Sub-ciclo de prototipazo.

- 36 -

CAPÍTULO II

2.7.3

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

CICLO DE VIDA EN ESPIRAL.

El ciclo de vida en espiral puede considerarse como una generalización del anterior, para los casos en que no basta con una sola evaluación de un prototipo, para asegurar la desaparición de incertidumbres y/o ignorancias. El propio producto a lo largo de su desarrollo puede así considerarse como una sucesión de prototipos que progresan hasta llegar a alcanzar el estado deseado. En cada ciclo (espirales) las especificaciones del producto se van resolviendo paulatinamente. A menudo la fuente de incertidumbres es el propio cliente, que aunque sepa en términos generales lo que quiere, no es capaz de definirlo en todos sus aspectos sin ver como unos influyen en otros. En estos casos, la evaluación de los resultados por el cliente no puede esperar a la entrega final y puede ser necesaria su repetición varias veces.

Figura No. 2.7 Ciclo de vida en espiral.

El esquema del ciclo de vida para estos casos puede representarse por un bucle en espiral, donde los cuadrantes son, habitualmente, fases de especificación, diseño, realización y evaluación (o conceptos y términos análogos). En cada vuelta, el producto gana en “madurez” (aproximación al final deseado) hasta que en una vuelta, la evaluación lo apruebe y el bucle pueda abandonarse.

- 37 -

CAPÍTULO II

2.8

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

OBJETIVO DE CADA FASE.

Fase de definición (¿qué hacer?). •

Estudio de viabilidad.

•

Conocer los requisitos que debe satisfacer el sistema (funciones y limitaciones de contexto).

•

Asegurar que los requisitos son alcanzables.

•

Formalizar el acuerdo con los usuarios.

•

Realizar una planificación detallada.

Fase de diseño (¿cómo hacerlo? Soluciones en coste, tiempo y calidad). •

Identificar soluciones tecnológicas para cada una de las funciones del sistema.

•

Asignar recursos materiales para cada una de las funciones.

•

Proponer (identificar y seleccionar) subcontratadas.

•

Establecer métodos de validación del diseño.

•

Ajustar las especificaciones del producto.

Fase de construcción. •

Generar el producto o servicio pretendido con el proyecto.

•

Integrar los externamente.

•

Validar que el producto obtenido satisface los requisitos de diseño

elementos

subcontratados

o

adquiridos

previamente definidos y realizar, si es necesario, los ajustes necesarios en dicho diseño para corregir posibles lagunas, errores o inconsistencias. Fase de mantenimiento y operación. o

Operación: asegurar que el uso del proyecto es el pretendido.

o

Mantenimiento, (se refiere a un mantenimiento no habitual, es decir, aquel que no se limita a reparar averías o desgastes habituales (este es el caso del mantenimiento en productos software, ya que en un programa no cabe hablar de averías o de desgaste): - 38 -

CAPÍTULO II

2.9

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

LA CALIDAD Y EL DESARROLLO DEL PRODUCTO.

Cuando se tenga la máquina desfibradora en el mercado, es necesario estructurar un sistema que se alimente de la opinión de los usuarios sobre la manera en que se satisfacen sus expectativas [2.7] al operar dicha máquina. Para ello pueden utilizarse cuestionarios que se pueden contestar con facilidad, pero que contengan preguntas que permitan conocer tanto los aspectos que no satisfacen plenamente al cliente, como aquellos que le resultan satisfactorios. Esta información debidamente organizada es de suma importancia para el proceso de mejora continua del equipo de diseño. Independientemente de que sea inicialmente exitosa porque llena suficientemente las necesidades y deseos con objeto de responder con oportunidad a las nuevas tendencias del mercado. Cuando se trata del desarrollo de un producto nuevo, la recopilación de los datos que reflejen las expectativas del cliente tiene que hacerse de manera sistemática. El proceso es más complicado que cuando ya existe el producto, sin embargo para que su desarrollo tenga éxito es necesario interpretar con la mayor fidelidad posible lo que los clientes esperan de él. En la medida que esa información sea clara durante el proceso de diseño, es más probable que el producto lleve implícitas, desde su concepción, las características que le confieren calidad. En muchas ocasiones el equipo de diseño determina que el producto podría incorporar algunas características que, aunque no fueron expresadas como requerimiento del cliente, podrían aumentar el valor agregado al producto.

- 39 -

CAPÍTULO II

2.10

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

SUMARIO.

En este capítulo se mencionan los ciclos de vida de los siguientes productos; primero por una parte los textiles cierran su ciclo de vida en la etapa correspondiente a la transformación de los sobrantes o desperdicio en otro producto, para lograr esto, es necesario el diseño de la máquina desfibradora y que esta dará vida a otro nuevo producto que es conocido en el mercado como “Borra” que iniciará con un nuevo ciclo de vida que seguirá las diferentes etapas en su desarrollo. Lo relacionado con las etapas del ciclo de vida del producto, da un panorama de las decisiones de diseño que pueden afectar todas las etapas del ciclo de desarrollo de la máquina, y de los costos a los cuales se incurrirán y de la calidad de esta máquina dependen de las decisiones que se tomarán en la metodología de diseño en el capítulo III. La importancia de la aplicación de la metodología de diseño que será tratada en el siguiente capitulo; entre otros aspectos se puede señalar [2.10] lo siguiente: *

No todas las características del producto tienen la misma importancia para

el cliente. * La estrategia de calidad basada en corregir las características insatisfactorias no produce clientes satisfechos. *

Una estrategia de calidad que proponga la satisfacción del cliente debe

basarse en una política deliberada de búsqueda e identificación de sus necesidades y deseos.

- 40 -

CAPÍTULO II

2.11

“DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO”

REFERENCIAS.

2.1 Morris Asimos; introducción al proyecto, Herrero Hnos. sucs S. A.; 5a edición. 25-109pp 2.2

Jorge Ramos Watanave; Diseño Mecánico; 2a edición; IPN SEPI-ESIME

10pp 2.3

Morris Asimos; introducción al proyecto, Herrero Hnos. sucs S. A.; 5a

edición. 20pp 2.4

Elwood S. Buffa, Rakesh K. Sarin; Administración de la producción y de

las operaciones; 1a Edición; Edt. Limusa. 37,38 y 42pp 2.5

Elwood S. Buffa; Administración de operaciones, 1a Edición; Edt. Limusa.

203-293pp 2.6

http//www.getec.etsit.upm.es/docencia/gproyectos/planificación/

cvida.htm. 2.7 Jorge Ramos Watanave; Diseño Mecánico; 2a edición; IPN SEPI-ESIME 12pp 2.8

José María Ibáñez G.; La Gestión del diseño en la empresa; Edt. McGraw

Hill; 2000. 65-69,178 y185pp 2.9

Richard J. Hopeman; Administración de la producción y operaciones; 12a

Edición; Edt. CECSA. 268-274pp 2.10

José María Ibáñez G.; La Gestión del diseño en la empresa; Edt. McGraw

Hill; 2000. 123-188pp

- 41 -

CAPÍTULO III

CAPÍTULO

“METODOLOGÍA

III

Y ANÁLISIS DEL CASO DE ESTUDIO”

METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DEL CASO DE ESTUDIO.

Durante el desarrollo de este proyecto se hace uso del método de diseño, llamado diseño de ciclo de vida; el cual puede agruparse dentro de los llamados métodos descriptivos y/o sistemáticos, ya que proporciona información muy detallada acerca de lo que se debe realizar durante el proceso de diseño. Lo importante de este método es que se aplica solamente para el diseño mecánico e integra dentro de la metodología que propone, varios de los diferentes métodos de diseño; abarcando el problema en forma general, esto es independientemente del tamaño del diseño y de la institución que lo realiza [3.1]. De acuerdo al objetivo trazado en este trabajo de tesis, no basta con hacer un buen diseño, es importante que este diseño se concrete en un producto útil, económico, atractivo, con características de calidad y precio que lo hagan interesante para el cliente que lo utilizará por lo que debe ser vendible y generador de empleos; es decir debe ser competitivo. 3.1

COMPRENSIÓN DEL PROBLEMA.

El manejo de los desechos sólidos se resume a un ciclo que comienza con su generación, acumulación temporal, continuando con su recolección, transporte, transferencia y termina con la acumulación final de los mismos. Es a partir de esta acumulación cuando comienzan los verdaderos problemas ecológicos, ya que los basureros se convierten en focos permanentes de contaminación. Los principales generadores de desechos sólidos (textiles), en el municipio de Zacualtipán son los cerca de 60 talleres o microempresas especializadas en la confección de ropa [3.2], especialmente pantalón y camisa para caballeros y niños. La confección de ropa en Zacuatipán de Ángeles Estado de Hidalgo se realiza en pequeños talleres familiares y microempresas que emplean de 10 a 20 trabajadores, muy pocas pueden considerarse de tamaño mediano que emplean entre 50 y 150 trabajadores y solo existe una que puede considerarse de gran tamaño por emplear a poco más de 350 operarios. La mayor parte, de estos establecimientos se ha ubicado dentro de las viviendas, solo algunos de ellos - 42 -

CAPÍTULO III

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Y ANÁLISIS DEL CASO DE ESTUDIO”

cuentan con edificios construidos de manera expresa para realizar sus funciones. El equipo de uso más frecuente está conformado por máquinas muy elementales de costura y en la mayoría de los casos son obsoletas o se encuentran en mal estado [3.3], solo algunas empresas, principalmente las más grandes, han incorporado maquinaria de mayor complejidad. Los métodos de trabajo utilizados en los procesos de producción son determinados de manera empírica puesto que los encargados de producción son operarios que a lo largo de su estancia en la empresa se vuelven expertos en el manejo de maquinaria y sin ningún conocimiento técnico son utilizados como supervisores de línea o jefes de producción; poco conocimiento tienen acerca de los fenómenos que causan los problemas ambientales al arrojar los desperdicios ò sobrantes a los basureros; este es el principal problema que están enfrentando los empresarios. Entre los fenómenos que causan los problemas ambientales está la mezcla de los desperdicios textiles con la basura en general. Se calcula que se producen más de 3 toneladas de desperdicios textiles por día, y que la mayor parte de los industriales, incluyendo a los dueños pequeños de talleres, los queman a cielo abierto ó los entregan a los servicios municipales de recolección, donde son mezclados sin ninguna precaución con la basura doméstica y son transportados a tiraderos a cielo abierto. Se considera peligroso a cualquier desecho que sea inflamable,

corrosivo,

reactivo,

tóxico,

radioactivo,

infeccioso,

fototóxico,

teratogénico o mutagénico. A comparación de los procesos naturales donde se producen sustancias químicas complejas donde el impacto es mínimo, los procesos son cíclicos y se llevan a cabo con ayuda de catalizadores muy eficientes; la industria, en cambio, gasta gran cantidad de energía y agua, sus procesos son lineales y producen muchos desechos. Los basureros causan problemas ambientales que afectan el suelo, el agua y el aire: la capa vegetal originaria de la zona desaparece, hay una erosión del suelo, contamina a la atmósfera con materiales inertes y microorganismos. Con el tiempo, alguna parte de ellos se irá descomponiendo y darán lugar a nuevos componentes - 43 -

CAPÍTULO III

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químicos que provocarán la contaminación del medio, causarán que el suelo pierda muchas de sus propiedades originales, como su friabilidad, textura, porosidad, permeabilidad, intercambio catiónico, concentración de macro y micro nutrimentos. Se deben implantar tecnologías limpias, análogas a las de los productos naturales, que permitan seguir produciendo los satisfactores necesarios para el hombre moderno, pero con un bajo costo ambiental. Deben optimizarse los procesos, y minimizarse los volúmenes generados de residuos, el reciclado, el rehuso de los residuos y el intercambio de desechos entre fábricas. Es necesaria la transformación de los residuos a formas no peligrosas. La materia orgánica deberá ser composteada para su reintegración al ecosistema y además se deberán de tomar precauciones para la construcción del relleno, tales como la impermeabilización del suelo, y la captación del biogás y de los lixiviados. Es indudable que el mantenimiento de un ambiente que permita proporcionar a la población una calidad de vida digna y saludable tiene un costo elevado, pero el gasto que esto conlleva, siempre será menor que el costo de poner en peligro el medio y la salud de la población de cualquier ciudad. Para disminuir este problema de contaminación en el municipio de Zacualtipán de Ángeles estado de Hidalgo, se propone el diseño de una desfibrodara de los desperdicios textiles, basándome en el método de diseño de ciclo de vida del producto que involucra al QFD (Quality Function Deploiment) Despliegue de las Funciones de Calidad.

3.2

NECESIDAD.

La necesidad de este diseño nace cuando el Instituto Hidalguense de Educación Media Superior y Superior (IHEMSyS) conjuntamente con la Cámara de la Industria del Vestido en el Estado de Hidalgo (CIVEH), inician un proyecto llamado “Aprovechamiento de los desperdicios textiles en el estado de Hidalgo” con el apoyo de la Universidad Tecnológica de la Sierra Hidalguense (UTSH).

- 44 -

CAPÍTULO III

3.3

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

De los desperdicios de las empresas textiles instaladas en Zacualtipán de Ángeles Estado de Hidalgo, aproximadamente un 10% son quemados a cielo abierto y casi un 75% son arrojados en los tiraderos municipales (figura No. 3.1), que en temporada de lluvias son arrastradas hacia los ríos o drenajes obstruyendo el libre flujo del agua y en las temporadas de calor se convierten en un peligro de inflamación. Del 15% restante de los desperdicios existen dos personas que se dedican a separarlos (van por los desperdicios a las empresas) de la siguiente manera: separan las bolsas de plástico, conos con residuos de hilo, madera y los pedazos de las diferentes telas, estos son separados por colores realizando pacas de hasta 40 kilogramos (figura No. 3.2), para posteriormente vender por separado el plástico, la madera, los conos y las pacas de tela.

Figura No. 3.1 Tiradero de basura

Figura No. 3.2 Telas separadas y empacadas

Las pacas de tela son vendidas a empresas que cuentan con enormes máquinas de procedencia extranjera que utilizan para fabricar un producto conocido como “Borra” la cual se reutiliza para la elaboración de cobijas, relleno de colchones, sofás y almohadas. Se pretende diseñar una máquina desfibradora para procesar los desperdicios textiles (telas base acrílico ô poliéster) y obtener la “Borra” para venderla directamente a las empresas que fabrican cobijas, colchones, sofás y almohadas, obteniendo mayores ingresos para los usuarios. - 45 -

CAPÍTULO III

3.4

“METODOLOGÍA

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ALCANCES.

Los trabajos de diseño de la máquina desfibradora se limitan únicamente a la realización de los planos de construcción de cada uno de los elementos mecánicos de la máquina, de los subensambles y del plano general de ensamble final; incluyendo en cada plano la selección del material y elementos correspondientes, así mismo se realizará un maestro de parte para facilitar la identificación de partes compradas y manufacturadas. Por último de acuerdo a los costos de los materiales de cada elemento y de la mano de obra a utilizar se estimará un costo final de la máquina. 3.5

INTRODUCCIÓN A LA METODOLOGÍA DE DISEÑO.

Diseñar es formular un plan para satisfacer una necesidad [3.4]. En principio una necesidad que habrá de ser satisfecha puede estar bien determinada; puede estar tan confusa e indefinida que se requiere un esfuerzo mental considerable para enunciarla claramente como un problema que demanda solución. Diseñar es un conjunto de actividades que apoyadas en los conocimientos, la experiencia, el ingenio y el intelecto; pretende resolver necesidades humanas, anticipando a través de las ideas, los medios con los cuales se busca satisfacer esas necesidades [3.5]. Todos los problemas de diseño están sujetos siempre a determinadas restricciones para su resolución; la solución obtenida para un problema de diseño podría ser la óptima. Un problema de diseño no es un problema hipotético. Todo diseño tiene un propósito concreto, la obtención de un resultado final al que se llega mediante una acción determinada o por la creación de algo que tiene realidad física.

- 46 -

CAPÍTULO III

3.6

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ENFOQUE DE DISEÑO.

El dibujo es creativo cuando busca la representación anticipada de algo que no existía todavía y es reiterativo cuando repite o modifica para adecuar lo ya existente [3.5]. Según el tipo de conocimiento empleado para su realización el dibujo puede ser completamente empírico como lo hacían los hombres en las culturas antiguas, ó científico-tecnológico como se hace en la actualidad, o una combinación de la experiencia y el conocimiento obtenido de la ciencia. De acuerdo a la función del producto, el diseño puede considerarse artístico cuyos productos pretenden cumplir una función de estima y técnico cuyos productos tienen una finalidad de uso [3.5]. Tomando en cuenta las tecnologías previstas para la fabricación de los productos, el diseño puede estar enfocado a la producción artesanal o a la producción industrial; en la artesanal no se puede esperar que las características del producto se repitan idénticamente y que exista intercambiabilidad entre ellos. Por otra parte en la producción industrial se pretende asegurar la intercambiabilidad de los productos a través de la normalización y la reproducción idéntica utilizando maquinaria.

Diseño empírico

Diseño científico

Por los conocimientos empleados

Diseño artístico Diseño técnico

Diseño artesanal

ENFOQUE DE DISEÑO

Por la función del producto

Diseño industrial Por la tecnología de fabricación

Figura No. 3.3 Enfoque de diseño.

3.7

LOS DIFERENTES PROBLEMAS DE DISEÑO MECÁNICO.

En la actualidad se puede encontrar con dispositivos mecánicos que gracias a los avances tecnológicos, en la computación y en los componentes mecánicos, electrónicos, eléctricos y de programas de control, aunado con la inteligencia humana se realizan varias interrelaciones entre los elementos anteriores, - 47 -

CAPÍTULO III

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logrando armar objetos altamente sofisticados [3.6]. No obstante a tan cambiante tecnología, prevalece la importancia del diseño desde el punto de vista mecánico; debido a ésto a continuación se mencionan los diferentes problemas típicos de diseño mecánico. 1.- DISEÑO DE SELECCIÓN.- Éste se refiere a seleccionar entre varias opciones existentes y que están disponibles en el mercado, la que puede referirse a una pieza cómo un rodamiento, un tornillo, hasta conjuntos completos. 2.- DISEÑO DE CONFIGURACIÒN.- Es una forma de diseño más complicada ya que todos los elementos han sido diseñados y el problema es como ensamblarlos; se trata de acomodar una serie de elementos seleccionados o diseñados para elaborar un conjunto; en las que las restricciones más importantes son el espacio disponible y la facilidad de tener acceso a su interior para

una

posible

reparación.

Por

Ejemplo,

los

componentes

de

una

computadora, juguetería y muebles entre otros. 2.- DISEÑO PARAMÉTRICO.- Consiste en encontrar valores para las variables o parámetros que caracterizan al objeto que se está estudiando. Por Ejemplo, un tanque de almacenamiento cilíndrico que está dado por las variables de longitud, volumen y radio. 3.- DISEÑO ORIGINAL.- Es cualquier proceso, componente o producto, ensamble que no haya existido antes. 4.- REDISEÑO.- Consiste en modificar un producto ya existente que cumpla requerimientos ya existentes como base para generar un nuevo producto. 5.- DISEÑO POR EXTRACCIÒN DE TECNOLOGÍA.- Se lleva a cabo cuando se toma como referencia otro objeto ya

existente para reproducirlo total o

parcialmente; desarmándolo, midiéndolo cuidadosamente y analizando sus materiales.

- 48 -

CAPÍTULO III

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3.8 PROCESO DE DISEÑO BASADO EN EL CONCEPTO DE CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO. Un método es una manera de decir o hacer con orden una cosa, planteando una serie de actividades a realizar para lograr el propósito, basándose en principios o preceptos lógicos y coherentes aplicándose con gran generalidad [3.1]. La metodología es la ciencia del método, es el conjunto de métodos que se siguen durante el desarrollo de un trabajo o una investigación. Para proceder en el diseño mecánico se requiere de la aplicación de varios métodos en sus diferentes etapas, es por ello que se refiere como metodología del diseño; la cual plantea los pasos a seguir, para que, con la aplicación de los diferentes conocimientos y experiencias provenientes de otras fuentes, se puede llegar al desarrollo y construcción del producto desde la comprensión del problema hasta llegar a generar toda la información requerida para que se haga factible su fabricación, uso, conservación y retiro. El proceso de diseño basado en el concepto de ciclo de vida del producto que se describirá a continuación consiste en seis fases; de acuerdo a este método independientemente si el producto es diseñado para una pieza simple ó para un equipo de producción el producto tiene un ciclo de vida; de lo cual ya se habló en el Capítulo II. •

FASE No. 1.- Desarrollo de especificaciones/planeación.

•

FASE No. 2.- Diseño conceptual.

•

FASE No. 3.- Diseño del producto.

•

FASE No. 4.- Producción.

•

FASE No. 5.- Servicio.

•

FASE No. 6.- Retiro del producto.

Las tres fases primeras se enfocan al diseño del producto, y se debe enfatizar lo suficiente en cada una de ellas como fundamento metodológico para la solución del problema de diseño, a medida que se hace referencia a las diferentes técnicas de diseño utilizadas siempre se asumirá lo referente al ciclo total del producto. - 49 -

CAPÍTULO III

3.9

“METODOLOGÍA

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DESARROLLO DE ESPECIFICACIONES.

En esta fase se representan las técnicas utilizadas para establecer las especificaciones del proceso de diseño [3.7]. El objetivo es establecer claramente los requerimientos del producto en términos de funcionalidad y otras especificaciones. En la siguiente figura No. 3.4; se muestra la estructura de esta fase. La primera es formar un grupo de trabajo; el tamaño del grupo depende de la complejidad del diseño, puede estar formado por 3 ó 4 personas, o por un gran número de ellas, en el que participen por lo menos un representante de las diferentes áreas (ventas, planeación y control de la producción, producción, diseño, manufactura y mercadotecnia entre otras) coordinados por un líder con conocimientos de la metodología de diseño. Las tareas del equipo de diseño deben desarrollarse bajo los siguientes objetivos: •

Comprender el problema a resolver.

•

Descomponer el problema en partes lo suficientemente simples para su manejo.

•

Generar y controlar la información que se produzca.

•

Planificar las actividades.

A continuación se describen las seis etapas de la técnica QFD (Quality Function Deployment) después de haber descrito en forma general la problemática, y de haber definido el alcance de este trabajo.

- 50 -

CAPÍTULO III

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Figura No. 3.4 El proceso de diseño del producto.

- 51 -

CAPÍTULO III

3.9.1

“METODOLOGÍA

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LA TÉCNICA QFD (QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT).

Esta técnica fue desarrollada en Japón a mediados de 1970, se sistematizó originalmente en los astilleros Kobe de Mitsubishi, y se introdujo en Estados Unidos de Norte América a fines de 1980 [3.8], por Yiji Asao uno de los creadores, desde entonces se ha venido considerando en la industria Norte Americana como la metodología más poderosa para poner en relieve los requerimientos de calidad del producto. Toyota utilizó esta técnica para uno de sus productos y fue capaz de reducir los costos de introducir un nuevo modelo de automóvil alrededor de un 60% y reduciendo a una tercera parte el tiempo para su desarrollo. Estos resultados se obtuvieron mientras trabajaban en la mejora de la calidad del producto. El objetivo de esta técnica es de integrar los requerimientos y expectativas de los clientes al proceso de diseño, la cual se inicia desarrollando los requerimientos de nuestro cliente para el producto, los requerimientos y expectativas del cliente son utilizados para que el producto sea competitivo en el mercado y para generar requerimientos de ingeniería ó especificaciones. Por otra parte, las funciones de calidad son todas las actividades que contribuyen a formar la calidad del producto: la planificación, el diseño, la producción, el control, etc. A continuación se describen las seis etapas para la comprensión del problema, según la técnica del QFD. 3.9.1.1

IDENTIFICACIÓN DEL CLIENTE.

La mayoría de los productos tienen más de un cliente externo o interno [3.9] y son estos los que harán comentarios acerca de la calidad del producto o la falta de la misma; la técnica del QFD recomienda que se debe considerar lo que el cliente quiere y no la visión ó experiencia del diseñador; y si los requerimientos y expectativas del cliente son los datos de entrada para la aplicación del QFD, lo primero que debe definirse es a quien o a quienes se considerarán como clientes. Para este proyecto de investigación nuestros clientes son las dos personas que se dedican a la separación de las telas textiles como se describió en el punto 3.3 en el Planteamiento del Problema. - 52 -

CAPÍTULO III

3.9.1.2

“METODOLOGÍA

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DETERMINACIÓN DE LA REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE.

Los medios que se utilizaron para obtener la información de nuestros clientes es a través de las encuestas directas [3.10]; lo importante de ésto, es que la información obtenida es efectivamente lo que el cliente espera de nuestro trabajo de diseño. A continuación se enlistan una serie de requerimientos y expectativas de nuestros clientes. •

Bajo costo de fabricación.

•

Que su operación sea sencilla.

•

Debe ser fácil de fabricar.

•

Que la operación sea segura.

•

Las reparaciones y el mantenimiento deben ser sencillos.

•

Los costos de reparar y del mantenimiento deben ser bajos.

•

El montaje y desmontaje de los componentes debe ser fácil.

•

Debe ser de un precio competitivo.

•

Aceptable tiempo de recuperación de la inversión.

3.9.1.3

PONDERACIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE.

El objetivo de este punto consiste en ordenar la información y ponderar los requerimientos y expectativas de los clientes para identificar cuáles son aquellos que entran en la clasificación de obligatorios y cuales en la de deseables [3.11]. Los

requerimientos

obligatorios

son

aquellos

cuyo

cumplimiento

es

indispensable, sin ellos el producto seria no satisfactorio. Los requerimientos deseables son los que admiten cierta flexibilidad, pueden cumplirse o no en su totalidad y el producto se considera como satisfactorio [3.5]. REQUERIMIENTOS OBLIGATORIOS 1. Bajo costo de fabricación. 2. Que su operación sea sencilla. 3. Aceptable tiempo de recuperación de la inversión. 4. El montaje y desmontaje de los componentes debe ser fácil. 5. Debe ser de un precio competitivo.

REQUERIMIENTOS DESEABLES a) Debe ser fácil de fabricar. b) Que la operación sea segura. c) Las reparaciones y el mantenimiento deben ser sencillos. d) Los costos de reparar y del mantenimiento deben ser bajos.

Tabla No. 3.1 Clasificación de los requerimientos.

- 53 -

CAPÍTULO III

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A los requerimientos obligatorios se les asigna el mismo grado de prioridad, ya que todos son importantes por lo que dedicaremos todo el esfuerzo para poderlos cumplir totalmente [3.12]. Son los requerimientos deseables los que se ponderarán basándose en una comparación por pares, comparando cada uno con el resto y determinar cual es el más o menos importante. La cantidad de comparaciones

C = N(N-1)/2 donde: N es el número de

requerimientos deseables; por lo tanto:

C = 4(4-1)/2 = 6.

Para determinar la Importancia Relativa (IR) se considera la sumatoria de los signos (+) dividida entre la cantidad de comparaciones y multiplicada por 100. a

b

c

d

∑(+)

IR (%)

a

0

-

+

+

2

33.33

b

+

0

+

+

3

50.00

c

-

-

0

+

1

16.67

d

-

-

-

0

0

0

Total =

6

100

Tabla No. 3.2 Ponderación de los requerimientos deseables.

El requerimiento deseable con mayor importancia es el identificado con la letra b (que al operar la máquina sea segura), los requerimientos deseables a, c, y d tienen una importancia gradualmente menor uno del otro, los resultados son la base para que sean tomados en cuenta de acuerdo a su grado de importancia. 3.9.1.4

ESTUDIO DE COMPARACIÓN (BENCHMARCKITING).

El objetivo en este punto consiste en estudiar los productos de la competencia para determinar en qué grado estos productos satisfacen todos los requerimientos y expectativa de los clientes, es decir, determinar los puntos fuertes y débiles de los productos de la competencia en relación con los que el cliente espera encontrar [3.13].

- 54 -

CAPÍTULO III

“METODOLOGÍA

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Figura No. 3.5 Máquina Smith and Furbush (I).

Figura No. 3.6 Máquina Foremost Grinder (II).

Figura No. 3.7 Máquina MUDRICK 42" (III).

Figura No. 3.8 Máquina ARP CS-3000 (IV).

Estos cuatro modelos de máquinas son de origen Estado Unidense (USA) fueron tomados del catalogo TEXTILE MACHINERY INC. ALLLSTATES [3.14]

donde

los clientes pudieron comparar sus requerimientos. A continuación

se

comparan los requerimientos de los clientes, tanto obligatorios como deseables; con los productos de la competencia que se encuentran en el mercado; sin embargo, en el mercado nacional, no existe ninguna máquina que cumpla con

OBLIGATORIOS Y

REQUERIMIENTOS

LISTA DE

Ponderación

los requerimientos. Productos de la Competencia. I

II

III

IV

A

10

2

3

4

3

B

10

2

3

3

3

C

10

2

3

3

3

D

10

3

3

4

3

E

10

2

3

3

3

a

33.33

2

3

4

3

b

50

2

3

3

3

c

16.67

2

3

4

3

d

0

2

3

3

3

340

480

550

480

TOTALES =

Tabla No. 3.3 Comparación de requerimientos.

- 55 -

CAPÍTULO III

“METODOLOGÍA

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Nota: Totalmente………………. 4 Casi por completo……… 3 Medianamente………….. 2 Muy poco…………………. 1 Nada………………………. 0

Como se puede observar en la tabla 3.3 la Máquina MUDRICK 42" (III) es la que cumple con mayor puntuación los requerimientos del cliente, la máquinas II y IV obtienen la misma cantidad de puntuación en cuanto a la satisfacción de los requerimientos y la máquina I es la de menor aceptación. 3.9.1.5 TRADUCCIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE EN TÉRMINOS MENSURABLE DE INGENIERÍA. Este es un punto en el que se requiere la mayor atención por parte del equipo de diseño ya que es una etapa decisiva dentro del proceso de diseño ya que se busca integrar los requerimientos del cliente en dicho proceso [3.8]. Se trata de convertir un lenguaje que generalmente es subjetivo (requerimiento del cliente) en otro mas concreto, que pueda medirse y controlarse. En algunos casos los requerimientos del cliente están planteados en términos técnicos perfectamente mensurables, para los cuales no es necesario hacer ninguna traducción. Ref.

Requerimiento no mensurable

a

Debe ser fácil de fabricar.

b

Que la operación sea segura.

c d

Las reparaciones y el mantenimiento deben ser sencillos. Los costos de reparar y del mantenimiento deben ser bajos.

Requerimiento traducido

Valor

Unidad

- Utilizar procesos y equipos de manufactura convencional. - El operario debe conocer los puntos de entrada y salida del producto así como las partes en movimiento. - Usar el equipo básico de protección personal. - Desmontar como máximo tres piezas para dar el servicio de mantenimiento. - $ 5,000.00 Por reparación o Mantenimiento una por año

100

%

100

%