Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular
para la EducacinUniversidad Central de VenezuelaFacultad de
IngenieraEscuela de Ingeniera MecnicaDepartamento de Produccin y
TecnologaProduccin I
Estudio de la Planta de Fabricacin de Tubos sin costura para
Perforaciones de Pozos Petroleros (FTPUCVP1) Captulo I
Profesor:Didier, BermdezAlumno:Manuel Alejandro Salazar Molina
CI: 22.652.221
22 de febrero del 2015INTRODUCCINEl siguiente informe se realiz
con la finalidad de cuantificar y determinar en qu etapas
(Operador, Grupo, Lnea de Produccin o Planta), del proceso de
fabricacin de tubos S135 para la perforacin de pozos petroleros, se
produce la mayor cantidad de variabilidad, error relativo de la
media de las etapas con respecto al valor terico (el valor terico
vendra siendo el peso del tubo S135 que el cliente ve en las tablas
del fabricante), y la probabilidad de que el acabado superficial
del producto final cumpla con las especificaciones del comprador.
Dichos tubos sern utilizados en la recuperacin progresiva de 140
pozos cuya alternativa inmediata consisti en cambiar y
reacondicionar los aparejos de produccin fluyente son de 4 pulgadas
y 3 pulgadas con 3 mandriles y a una profundidad de 3500 metros.
Paralelamente se van a ir perforando los nuevos 40 pozos que
requerirn la misma configuracin de los aparejos. La siguiente
pregunta puede surgirle al lector:Porque es importante realizar
este estudio?Dicho estudio es importarte por la siguiente dos
razones:1) Permite observar la calidad del producto final que es
llevado al mercado en trminos de: peso de la tubera y el acabado
superficial.2) Si dicha calidad es insuficiente para el cliente,
este estudio permite localizar que etapa (Operador, Grupo, Lnea de
Produccin o Planta) del proceso productivo es la que influye ms en
el problema. Es decir, gracias a los elementos estadsticos se puede
determinar que etapa presenta la mayor variabilidad en el peso de
sus tubos, o cual presenta el mayor error respecto a la media.Es
importante sealar que la fabricacin de tubos sin costura para la
perforacin de pozos petroleros no es un proceso productivo que se
lleva a cabo en dos o tres simples pasos. Dicho proceso (macro)
conlleva muchos sub-procesos (micros) entre los cuales se puede
sealar: la obtencin de la materia prima, el calentamiento en el
horno, la remocin de la escoria, el sangrado del horno, el proceso
de colada continua, el corte de las columnas para la produccin de
los tochos, el descamado, otro calentamiento previo al proceso de
laminacin, una perforacin para generar el tubo y una post-laminacin
para reducir las imperfecciones. Y otra pregunta puede aparecer en
la mente del lector:Por qu es importante sealar estos
sub-procesos?Y la respuesta seria, porque hay una gran cantidad de
pasos antes de generar el producto final el cual es el tubo de
perforacin, y un gran cantidad de procesos me puede inducir una
gran variabilidad en el producto final. Aun y cuando los procesos
productivos sean controlados, por computadora o por un personal
competente, para que mantengan unas caractersticas especiales, que
sern las que representaran la empresa a futuro, estos siempre van a
tener una variabilidad. Es fsicamente imposible reducir la
variabilidad de un proceso productivo a cero (ya que hay variables
dentro y fuera del proceso que no puedo controlar), sin embargo,
con la ayuda de los elementos estadsticos se puede cuantificar la
variabilidad, y con unos determinado lmites de control, se puede
reducir la misma. Por eso, en este informe se utilizaron unas
herramientas matemticas de ese tipo que permitieron cuantificar la
inestabilidad en distintas etapas del proceso. Determinar cunto
varan los valores reales, de peso y acabado superficial, que se
estn elaborando con respecto a la tabla de valores que se le otorga
al cliente (tabla que este utiliza para realizar sus clculos y
diseos) es de suma importancia para la empresa, debido a que si no
cumplo con las expectativas que el comprador tena sobre el producto
que se le est ofreciendo, este no comprar el lote producido, y por
ende , la empresa o la junta directiva de tendrn perdidas y ya no
ser un negocio rentable. Este estudio se efectu para las siguientes
etapas: Operador 1, Grupo 1, Lnea de Produccin1 y Planta. Se tom un
nmero determinado de tubos por cada etapa del proceso en cuatro
perodos de tiempo, que representan los cuatro turnos en que la
planta FTPUCVP1 est trabajando. Se escoge un tiempo especfico en el
estudio con la finalidad de acotar el problema y facilitar el
estudio del mismo.
INVESTIGACINProceso de fabricacin de tubos sin costurasTubos sin
costuras, Aceroestirado o sin soldadura: La tubera es un lingote
cilndrico que se calienta en un horno antes de laextrusin. En la
extrusin se hace pasar por un dado cilndrico y posteriormente se
hace el agujero mediante un penetrador. La tubera sin costura es la
mejor para la contencin de la presin gracias a su homogeneidad en
todas sus direcciones. Adems, es la forma ms comn de fabricacin y
por tanto la ms comercial.
1. Procesos de fabricacin de las barras de acero
1.1 Obtencin de materia prima
El proceso de produccin de tubos de acero sin costura en la
planta de Tenaris hace de dos insumos primarios: chatarra
(denominacin que se le da al acero usado) seleccionada y mineral de
hierro.El mineral de hierro pasa por un proceso de Reduccin Directa
para desoxidar el mineral produciendo "hierro esponja".
Obtencin del hierro esponja
El proceso de reduccin directa consiste en triturar la mena de
hierro y pasarla por un reactor con los agentes reductores, con lo
que algunos elementos no convenientes para la fusin del hierro son
eliminados. El producto del sistema de reduccin directa es el
hierro esponja, que son pellets de mineral de hierro que pueden ser
utilizados directamente para la produccin de hierro con
caractersticas controladas.
1.2 Cargar el horno
Dentro de este proceso, lo primero que se hace es transportar la
chatarra metlica dentro del horno, a travs de una cesta. Mientras
tanto, el hierro esponja se carga a travs de una banda
transportadora, a un horno de arco elctrico junto con la chatarra
seleccionada (aproximadamente 65% hierro esponja y 35%
chatarra).
Una vez introducida la chatarra en el horno y los agentes
reactivos y escorificantes se desplaza la bveda hasta cerrar el
horno y se bajan los electrodos hasta la distancia apropiada,
hacindose saltar el arco hasta fundir completamente los materiales
cargados. El proceso se repite hasta completar la capacidad del
horno, constituyendo este acero una colada. Durante el proceso de
fusin en el horno, se alcanzan temperaturas de alrededor de los
1650C y, se consume una potencia elctrica de aproximadamente 65
MVA.
En el horno se realizar un primer ajuste de la composicin qumica
por medio de la adicin de ferroaleaciones que contienen los
elementos necesarios (cromo, niquel, molibdeno, vanadio, titanio,
etc.).
1.3 Proceso de sangrado
Una vez que se separa la escoria, se vierten unas 80 toneladas
de acero fundido (lquido) a una cuchara donde se le agregan
ferro-aleaciones para conseguir la composicin qumica especificada
por el cliente. Se vierte en la cuchara por medio del proceso de
sangrado, el cual consiste en retirar a golpes un tapn de arcilla
del orificio del hierro cercano al fondo del horno y dejar que el
metal fundido fluya por un canal cubierto de arcilla caiga a un
deposito metlico forrado del ladrillo, es este caso una cuchara,
aunque tambin podra ser una vagoneta capaz de contener hasta 100
toneladas de metal. Cualquier escoria o sobrante que salga del
horno junto con el metal se elimina antes de llegar al
recipiente.
1.4 Horno de afino
El acero obtenido se vaca en una cuchara de colada, revestida de
material refractario, que hace la funcin de cuba de un horno de
afino en el que termina de ajustarse la composicin del acero y de
drsele la temperatura adecuada para la siguiente fase en el proceso
de fabricacin.
El control del proceso
Durante el proceso se toma varias muestras del bao y de las
escorias para comprobar la marcha del afino y poder ir ajustando la
composicin del acero. Para ello se utilizan tcnicas instrumentales
de anlisis (espectmetros) que permiten obtener resultados en un
corto espacio de tiempo, haciendo posible un control a tiempo real
y la adopcin de las correcciones precisas de forma casi instantnea,
logrndose as la composicin qumica deseada.Los dos elementos que ms
pueden influir en las caractersticas y propiedades del acero
obtenido, el carbono y el azufre, se controlan de forma adicional
mediante un aparato de combustin LECO. Pero adems de la composicin
del bao y de la escoria, se controla de forma rigurosa la
temperatura del bao, pues es la que determina las condiciones y la
velocidad a la que se producen las distintas reacciones qumicas
durante el afino.
1.5 Colada contina
Una vez que se traslada la cuchara, el acero lquido es pasado
por una mquina de colada continua en donde se transforma en barras
de acero con dimetros que van desde los 148mm hasta los 310mm.
Estas barras son acondicionadas y preparadas para ser enviadas a
los laminadores.
La colada continua es un procedimiento siderrgico en el que el
acero se vierte directamente en un molde de fondo desplazable, cuya
seccin transversal tiene la forma geomtrica del semi-producto que
se desea fabricar.
La artesa receptora tiene un orificio de fondo, por el que
distribuye el acero lquido en varias lneas de colada, cada una de
las cuales disponen de su lingotera o molde, generalmente de cobre
y paredes huecas para permitir su refrigeracin con agua, que sirve
para dar forma al producto. Durante el proceso la lingotera se
mueve alternativamente hacia arriba y hacia abajo, con el fin de
despegar la costra slida que se va formando durante el
enfriamiento.
2. Proceso de fabricacin de tubos de acero sin costura
2.1 Cortadora
Una vez que las barras ingresan al laminador, son cortadas en
trozos de menor longitud llamados "tochos" para luego ser
introducidos en el horno giratorio donde sern calentados hasta
alcanzar una temperatura de 1250C.
2.2 El horno giratorio
Al ingresar al horno el tocho se ubica en direccin radial sobre
un piso giratorio de material refractario, denominado solera, y
comienza su recorrido a lo largo de un tnel circular, durante el
cual es sometido a la radiacin que se origina en las llamas de los
quemadores a gas, agrupados en varias zonas de control. En cada una
de estas zonas hay instaladas termocuplas, las cuales permiten
medir la temperatura a la que se encuentra la zona.
Esta temperatura se compara con una preestablecida o temperatura
impostada. Un sistema de control regula los caudales de aire y gas
que llegan a los quemadores de esa zona, aumentndolos o
disminuyndolos
conjuntamente, de manera tal que la temperatura medida se
mantenga lo ms cercana posible a la impostada. Es decir que el
control del horno consiste en el ajuste de los valores impostados
para todas las temperaturas de zona y de la velocidad de avance de
la solera. Ajustar esta velocidad implica ajustar el tiempo de
ciclo, es decir, el tiempo que transcurre entre dos egresos
sucesivos de piezas del horno.
2.3 Desescamado
Es un proceso que suele constar de dos fases, una para
desprender mecnicamente lacascarilla de laminacin la segunda para
retirar la cascarilla suelta de la superficie metlica. A
continuacin la superficie de metal expuesta es normalmente decapada
para retirar la capa de metal situada inmediatamente debajo de la
cascarilla, pero esta fase del proceso debera ser considerada
independientemente.
2.4 Proceso de perforacin
Al salir del horno giratorio, los tochos son perforados en el
laminador perforador, quedando un semielaborado llamado
"Forado".
Para perforar las barras de acero cilndricas en el proceso de
fabricacin de tubos de acero sin costura se emplea la tcnica de la
compresin rotativa. En sta, la barra es sometida a la presin de dos
cilindros bi-cnicos que al rotar le imprimen un movimiento de
rotacin alrededor de su eje.
De esta forma, se produce un esfuerzo de compresin de la barra
en el plano que contiene a su eje de simetra y a las generatrices
de contacto con los cilindros, y de traccin en un plano
perpendicular al anterior y que tambin contiene al eje de la
barra.
Por lo tanto, como consecuencia de la rotacin de la barra, el
material cercano a su eje sufre alternativamente esfuerzos de
traccin y compresin que lo fatigan y provocan la formacin de una
fisura central. Una lanza provista de una punta de acero especial
es ensartada en la barra a travs de esta fisura, generando el
perforado. La fisura se abre y se conforma el dimetro interno
mediante la punta de perforacin de forma ojival.
2.5 Laminador contino
Luego del proceso de perforacin se pasa por el laminador
continuo para reducir espesor y estirarlo, obteniendo otro
semielaborado llamado "esbozado". La laminacin es un proceso en el
que se hace pasar al semi-producto entre dos rodillos o cilindros,
que giran a la misma velocidad y en sentidos contrarios, reduciendo
su seccin transversal gracias a la presin ejercida por stos. En
este proceso se aprovecha la ductilidad del acero, es decir, su
capacidad de deformarse, tanto mayor cuanto mayor es su
temperatura.
2. 6 Horno de barras mviles
A esta altura del proceso, el esbozado perdi temperatura, por lo
que se vuelve a pasar por un horma que lo calienta hasta una
temperatura aproximada de 900C. Generalmente estos hornos son de
gas y en ellos se distingues tres zonas: de precalentamiento, de
calentamiento y de homogeneizacin.
2.7 Desescamado
Se vuelve a quitar el xido superficialque se les forma durante
elrecalentamiento al acero.
2.8 Laminador reductor estirador (LRE)
El esbozado entra en el LRE donde se reduce el dimetro y se
alarga su cuerpo. El producto que se obtiene se le llama
semielaborado. El ltimo paso de laminacin es el laminador reductor
estirador, en el cual se alcanzan las dimensiones finales de
dimetro y espesor del tubo. Para lograr que reducir el dimetro y la
longitud deseada, se hace a travs de un sistema compuesto por una
PC y dos PLCs que controlan el paso de los tubos de acero en
caliente por el laminador, controlando velocidades y corrientes de
los motores en tiempo real, almacenando dichas variables y
representndolas en grficos tridimensionales en funcin del tiempo y
del espacio.
Ya por ltimo se enfra el semielaborado es enfriado por conveccin
natural y se corta en tramos de acuerdo a la medida requerida con
una sierra de haces.
3. Proceso de trefilado en fro de los tubos de acero sin
costura
Lo primero que se hace es preparar qumicamente la superficie de
los tubos para forma una capa lubricante que reduce la friccin y
hace posible la deformacin en frio. Luego se hace el apuntado, en
donde se reduce el dimetro en uno de los extremos del tubo para
permitir su posterior enhebrado en una matriz de trefilado. Dentro
del trefilado en fro se modifica el dimetro y espesor del tubo
llevndolo a las dimensiones requeridas por el cliente.
Se lleva luego a lo que es el tratamiento trmico, que consiste
en calentar el material para darle las propiedades mecnicas
requeridas, tales como dureza o traccin. El siguiente proceso es el
de enderezado, pues como el tubo ha sufrido distorsiones debidas a
los procesos anteriores, en este proceso se endereza.Los tubos son
inspeccionados por control no destructivo (CND) en donde se
controla las diversas caractersticas del tubo, tales como dimetro
externo, existencia de fisuras y caractersticas del acero. Por
ltimo, se corta el tubo a la longitud solicitada por el cliente y
se inspeccionan las tolerancias especificadas.
Ya una vez inspeccionados, los tubos son roscados para ser
despachados al cliente final.
Precio de los tubos sin costura a nivel internacional
US $ 3000/Tonelada
Ejemplo de una planta que fabrique tubos sin costura con
aplicaciones petroleras
1. SIDOR y CVG:Capacidad instalada para producir: unas 60.000
toneladas anuales. Sin embargo, para sus etapas iniciales, se prev
que produzca un promedio de 1.600 toneladas mensuales.
CLCULOS
A. Clculo de tubos requeridos para el proyecto:Tubos de 3,5
pulgTubos de 4,5 pulgTubos por pozoCantidad de tubos para el
proyecto
5831337166780
Tabla 1.- Clculo de la cantidad de tubos para el proyecto
B. Clculo de costo total
Peso de Tubos de 3,5 pulg (kg)Peso de Tubos de 4,5 pulg (kg)Peso
total (Tn)Costo internacional de la tonelada ($)Costo total del
proyecto (MM$)
205,484267,05417191,07532300051,57322596
Tabla 2.- Clculo del costo total del proyecto
C. Clculo del tiempo de fabricacin de los tubos:Se tomar como
ejemplo a las empresas SIDOR y CVG en las cuales se prev que se
produzca, en sus etapas iniciales, 1.600 toneladas cada treinta
das.SIDOR y CVG
Produccin en toneladas mensuales (30 das)Tiempo estimado para
producir la cantidad requerida de tubos (hrs)
160042,75
Tabla 3.- Clculo del tiempo estimado para producir los tubos
D. Definicin del experimento diseado:El experimento diseado fue
el siguiente: Por operador: Se tomaron la cantidad de ochos tubos.
Dichos productos fueron debidamente pesados y pasados por una
mquina que determin si su acabado superficial cumpla o no con las
especificaciones de la planta. La data fue recopilada
posteriormente y estudiada mediante un diagrama de puntos, y una
estadstica descriptiva que permiti obtener la media y la desviacin
estndar del proceso. Dicha media fue posteriormente comparada con
el valor terico del peso de la tubera que se encuentra en las
tablas para el tubo S135 y con dicho valor se calcul un error
relativo. Finalmente se cont el nmero de tubos que no cumpli con el
acabado superficial y se sac cual es la probabilidad de que los
tubos no cumplan con el acabado superficial. El operador a estudiar
fue el nmero uno, del grupo nmero uno, de la lnea de produccin
nmero uno, de la planta que operaba en el turno de 7:00 am 8:00 am.
Se escogi ese periodo de tiempo para acotar el problema.
Por grupo: Se recopilaron los cuatro operadores, que operaban en
sus turnos respectivos, y con ellos se obtuvo la data de cuantos
tubos produjeron, con qu pesos finales fueron elaborados, y si el
acabado superficial cumpla o no con las exigencias. La data
anteriormente mencionada fue analizada mediante un histograma, un
diagrama de tallo y una estadstica descriptiva que permiti obtener
la media y la desviacin estndar del proceso de produccin de ese
grupo. como en la etapa anterior, se tom el valor de la media
obtenido y con eso se determin el error relativo respecto al valor
terico. En esta etapa tambin se calcul la desviacin estndar y la
probabilidad de que los tubos no cumplieran con el acabado
superficial. El grupo a estudiar fue el nmero uno de la lnea de
produccin nmero uno, de la planta.
Por lnea de produccin: Se extrajo los tubos producidos de los 3
grupos que conforman la lnea de produccin uno, se agruparon, y se
orden la produccin, nuevamente, por turnos de operacin. Se recogi
la data referente al peso y acabado superficial de los tubos, y por
medio de las misma herramientas matemticas utilizadas en el anlisis
del grupo se puedo cuantificar la media, la desviacin estndar, y la
probabilidad de que el acabado superficial no cumpliera con las
exigencias requeridas. Con la media y el valor terico se pudo
cuantificar el error relativo. La lnea a estudiar fue la lnea de
produccin nmero uno de la planta.
Por planta: similar a las dos etapas anteriores, se recopilo la
data de produccin de las dos lneas de produccin, se organizaron por
turnos de operacin y dicha data fue analizada por las mismas
herramientas y grficos que en la etapa de grupo y de lneas de
produccin. Se cuantific la media, el error relativo, la desviacin
estndar, y la probabilidad de que la produccin completa no
cumpliera con el acabado superficial deseado.CAPITULO I
Por operador (Operador uno):
Operador O1G1L1Turno 7:00 a 8:00
TuboKgA.S
1266,580
2268,420
3267,990
4271,010
5266,681
6268,090
7269,400
8267,150
Tabla 4.- Data recopilada del operador nmero, del grupo nmero
uno, uno de la lnea de produccin nmero uno
Grfico 1.- Diagrama de punto de los pesos (Kg) de los tubos de
la produccin del operador nmero, del grupo nmero uno, uno de la
lnea de produccin nmero unoEstadstica Descriptiva del O1G1L1
Media268,165
Error tpico0,525564323
Mediana268,04
Moda#N/A
Desviacin estndar1,486520386
Varianza de la muestra2,209742857
Curtosis0,722843365
Coeficiente de asimetra0,963717401
Rango4,43
Mnimo266,58
Mximo271,01
Suma2145,32
Cuenta8
Nivel de confianza (95,0%)1,242762143
Tabla 5.- Tabla de la estadstica descriptiva de la data
recopilada de la produccin del operador nmero, del grupo nmero uno,
de la lnea de produccin nmero uno
Valor promedio (Kg)Valor terico (Kg)Error relativo
(%)Probabilidad de A.S (%)
268,165267,0540,4160207312,5
Tabla 6.- Tabla Error Relativo y Probabilidad del no
cumplimiento del acabado superficial.
Por grupo (Grupo uno):Grupo 1 Turno 7:00 a 8:00 Turno 8:00 a
9:00 Turno 9:00 a 10:00 Turno 10:00 a 11:00
Op1Op2Op3Op4
TubosKgA.SKgA.SKgA.SKgA.S
1266,580267,621268,090266,30
2268,420267,150267,430265,360
3267,990266,960266,020266,210
4271,010266,110265,930265,080
5266,681266,550269,50268,460
6268,090268,560265,270268,370
7269,400269,030269,220267,240
8267,150269,030
Tabla 7.- Data recopilada del grupo nmero uno, uno de la lnea de
produccin nmero uno
TalloHojasFrecuencia
26 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9
29
27 1 1
Diagrama 1.- Diagrama de Tallo y Hoja del grupo nmero uno, uno
de la lnea de produccin nmero uno
ClaseFrecuencia% acumulado
26400,00%
26500,00%
266413,33%
267840,00%
268660,00%
269680,00%
270596,67%
271096,67%
2721100,00%
Tabla 8.- Tabla de Frecuencia del grupo nmero uno, uno de la
lnea de produccin nmero uno
Grfico 2.- Histograma del peso (Kg) de los tubos producidos en
el grupo nmero uno, uno de la lnea de produccin nmero uno.
Histograma realizado por el estudiante Manuel Salazar el 28 de
noviembre del 2014Estadstica Descriptiva del Grupo 1
Media267,4936667
Error tpico0,263266607
Mediana267,335
Moda268,09
Desviacin estndar1,441970594
Varianza de la muestra2,079279195
Curtosis-0,331194173
Coeficiente de asimetra0,30017373
Rango5,93
Mnimo265,08
Mximo271,01
Suma8024,81
Cuenta30
Nivel de confianza (95,0%)0,538440669
Tabla 9.- Tabla de la estadstica descriptiva de la data
recopilada de la produccin del grupo nmero uno, de la lnea de
produccin nmero uno
Valor promedio (Kg)Valor terico (Kg)Error relativo
(%)Probabilidad de A.S (%)
267,4936667267,0540,1646358666,666666667
Tabla 10.- Tabla Error Relativo y Probabilidad del no
cumplimiento del acabado superficial.
Por lnea de produccin (Lnea uno):
Lnea 1Turno 7:00 a 8:00Turno 8:00 a 9:00Turno 9:00 a 10:00Turno
10:00 a 11:00
TuboKgA.SKgA.SKgA.SKgA.S
1266,580267,621268,090266,30
2268,420267,150267,430265,360
3267,990266,960266,020266,210
4271,010266,110265,930265,080
5266,681266,550269,50268,460
6268,090268,560265,270268,370
7269,40269,030269,220267,240
8267,150266,30269,030267,990
9266,870268,840267,90266,580
10267,90267,620265,240267,830
11272,131266,490268,460265,640
12269,590268,650265,230266,110
13267,340267,430268,650266,40
14267,150265,361267,051267,520
15267,341268,370267,340266,210
16266,580269,580267,340266,680
17266,680266,020267,430267,91
18271,750266,580269,780268,370
19267,241265,460267,520264,611
20266,770265,971269,030266,30
21266,110264,051266,40267,810
22267,710266,870267,620
23268,840266,020
Tabla 11.- Data recopilada de la lnea de produccin nmero uno
TalloHojasFrecuencia
26 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 8
8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 86
27 1 1 2 3
Diagrama 2.- Diagrama de Tallo y Hoja de la lnea de produccin
nmero uno
ClaseFrecuencia% acumulado
26400,00%
26522,25%
2661013,48%
2672642,70%
2682671,91%
2691386,52%
270996,63%
271096,63%
272298,88%
2731100,00%
Tabla 12.- Tabla de Frecuencia de la lnea de produccin nmero
uno
Grfico 3.- Histograma del peso (Kg) de los tubos producidos en
la lnea de produccin nmero uno. Histograma realizado por el
estudiante Manuel Salazar el 28 de noviembre del 2014.
Estadstica Descriptiva de la lnea de produccin uno
Media267,3635955
Error tpico0,156184005
Mediana267,34
Moda266,58
Desviacin estndar1,473436959
Varianza de la muestra2,171016471
Curtosis1,029597459
Coeficiente de asimetra0,651408507
Rango8,08
Mnimo264,05
Mximo272,13
Suma23795,36
Cuenta89
Nivel de confianza (95,0%)0,310382891
Tabla 13.- Tabla de la estadstica descriptiva de la data
recopilada de la produccin de la lnea de produccin nmero uno
Valor promedio (Kg)Valor terico (Kg)Error relativo
(%)Probabilidad de A.S (%)
267,34267,0540,10709444512,3595
Tabla 14.- Tabla Error Relativo y Probabilidad del no
cumplimiento del acabado superficial.
Por Planta (FTUCVP1):Lnea 1 Turno 7:00 a 8:00 Turno 8:00 a 9:00
Turno 9:00 a 10:00 Turno 10:00 a 11:00
TuboKgA.SKgA.SKgA.SKgA.S
1266,580267,621268,090266,30
2268,420267,150267,430265,360
3267,990266,960266,020266,210
4271,010266,110265,930265,080
5266,681266,550269,50268,460
6268,090268,560265,270268,370
7269,40269,030269,220267,240
8267,150266,30269,030267,990
9266,870268,840267,90266,580
10267,90267,620265,240267,830
11272,131266,490268,460265,640
12269,590268,650265,230266,110
13267,340267,430268,650266,40
14267,150265,361267,051267,520
15267,341268,370267,340266,210
16266,580269,580267,340266,680
17266,680266,020267,430267,91
18271,750266,580269,780268,370
19267,241265,460267,520264,611
20266,770265,971269,030266,30
21266,110264,051266,40267,810
22267,710264,230266,870267,620
23268,840265,830266,020268,930
24269,120267,810270,530268,460
25266,680268,280265,930267,050
26269,031268,560265,640265,890
27266,40268,840267,710267,710
28266,41269,970265,640267,240
29267,521267,710266,580268,561
30269,51269,220266,210266,490
31270,630265,990268,650268,240
32265,550269,310266,210268,090
33268,180268,180269,870266,770
34265,010269,40267,520269,310
35264,380267,990269,870268,750
36265,1712711267,810265,170
37266,30265,360267,620265,550
38266,770269,690266,680265,080
39266,490265,740267,050266,960
40267,240269,120266,870268,091
41266,490265,460269,780267,050
42267,240267,90266,960265,350
43269,590266,871265,10265,270
44265,40265,740268,180265,550
45265,930265,830266,481269,970
46265,830266,580266,960
47267,580267,810268,930
48268,750267,90266,770
49265,870268,280269,691
50265,460268,750265,740
51267,051268,930
52268,281266,870
53267,240
Tabla 15.- Data recopilada de la planta FTPUCVP1
TalloHojasFrecuencia
264 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
7 7 7 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
8 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9194
270 0 1 1 1 26
Diagrama 3.- Diagrama de Tallo y Hoja de la lnea de la planta
FTPUCVP1.
ClaseFrecuencia% acumulado
26400,00%
26522,25%
2661013,48%
2672642,70%
2682671,91%
2691386,52%
270996,63%
271096,63%
272298,88%
2731100,00%
Tabla 16.- Tabla de Frecuencia de la lnea de produccin de la
planta FTPUCVP1
Grfico 4.- Histograma del peso (Kg) de los tubos producidos en
la planta FTPUCVP1. Histograma realizado por el estudiante Manuel
Salazar el 28 de noviembre del 2014.
Estadstica Descriptiva de la planta FTPUCVP1
Media267,3605
Error tpico0,106737756
Mediana267,24
Moda266,58
Desviacin estndar1,509499817
Varianza de la muestra2,278589698
Curtosis-0,098693278
Coeficiente de asimetra0,392457336
Rango8,08
Mnimo264,05
Mximo272,13
Suma53472,1
Cuenta200
Nivel de confianza (95,0%)0,210482216
Tabla 17.- Tabla de la estadstica descriptiva de la data
recopilada de la produccin la planta FTPUCVP1Valor promedio
(Kg)Valor terico (Kg)Error relativo (%)Probabilidad de A.S (%)
267,3605267,0540,11477079512
Tabla 18.- Tabla Error Relativo y Probabilidad del no
cumplimiento del acabado superficial.
CONCLUSIN
Entre los resultados obtenidos se puede sealar lo siguiente: La
etapa que presenta el mayor error, es el operador uno. Es
importante resaltar que esta tambin posee la segunda mayor
desviacin estndar. La etapa que presenta la mayor desviacin
estndar, es la planta. Pero la planta es la que posee el segundo
error relativo ms bajo.Se concluye que la etapa a la cual se le
tiene que prestar mayor atencin, con la finalidad de mejorar la
calidad del producto presentado es la del operador uno.Es
importante destacar el comentario de que no solo se debe estudiar
la media de una produccin, sino tambin la desviacin estndar, ya que
puede poseer una media muy cercana al valor terico que yo deseo,
pro una gran desviacin estndar (lo que quiere decir que los valores
varan demasiado con respecto a la media), lo cual o es anda
favorable.Este estudio no nos permite saber con exactitud porque
est ocurriendo esta variabilidad, o que procesos especifico de la
produccin es el que hace mayor contribucin esta variabilidad. Si
supiramos dicha informacin seria an ms fcil atacar al problema para
disminuirla. Sin embargo, con la data que se recopilo, es posible
establecer unos determinados lmites de control. Dichos lmites de
control me permite controlar la variabilidad y llevar al proceso
productivo a una produccin ptima y deseada (que aun poseer
variabilidad, pero dentro de unos lmites que son derivados
estadsticamente). El esquema seria el siguiente: Proceso Productivo
tiene un problema: El informe me permite determinar en que etapa
del proceso se est generando el problema (operador, grupo, lnea o
planta) Establezco unos lmites de control que me permitirn
modificar la produccin de tubos En la etapa donde se identific el
problema se modificara los procesos de pertinente (sangrado del
horno, laminacin, remocin de escoria, etc) para llevar a la
produccin dentro de esos lmites de control previamente establecidos
Por ltimo, se recopila nueva data para verificar si el proceso se
comporta de manera adecuada: Si cumplen, el proceso se llev a los
valores deseados Si no cumple, se empieza nuevamente desde la
identificacin del problema.Anlisis final:Se realiz un estudio
enumerativo de peso y acabado superficial, dicho estudio permitir
inferir cmo ser el peso y el acabado superficial de los tubos a
partir de una muestra. Si se observa la media y la desviacin
estndar del operador uno, grupo uno, lnea de produccin uno y de la
planta podremos observar que no varan mucho:La media se encuentra
entre 267,36 Kg y 268,16 Kg; y la desviacin estndar se encuentra
entre 1,44 y 1,509. Esto quiere decir que la produccin de tubos se
est llevando de manera adecuada ya que cada una de las etapas de la
planta est operando correctamente. Sin embargo cabe resaltar que si
un operador, grupo o lnea de produccin falla se pueden llevar acabo
las siguientes acciones: Se puede sacar la etapa, de la produccin,
y de esta manera mi produccin total no se ver afectada. Esto se
realiza con la finalidad de cumplir con las especificaciones del
cliente y para efectos del fabricante esta es la mejor. Se pueden
aplicar mtodos correctivos para esa etapa en partculas, ejemplo:
Revisar los equipos, observar al personal, etcSe concluye que la
empresa si puede cumplir con el pedido de los tubos.Resultado final
de la produccin de este lote (etiqueta que se le ser presentada a
los clientes): Caractersticas de la produccin del 28-11-2014 de la
FTPUCVP1
Peso de los tubos (Kg)267,3605
Desviacin estndar1,509499817
Error (%)0,114770795
Probabilidad de que se cumpla el acabado superficial (%)12
. Tabla 19.- Resultado Final
CAPITULO IILa siguiente tabla presenta un resumen del anlisis
realizado a una poblacin de 200 tubos para determinar el grado con
que satisfacen ciertos requerimientos de fabricacin.
PRODUCCION LP1+LP2Cumple con el peso en Kg/m
sino
Cumple con el acabado superficialsi1706176
no20424
19010200
SeanA: el evento donde el tubo cumple con los requerimientos del
peso en kg. 265 < Kg < 270
B: el evento donde el tubo cumple con los requerimientos del
acabado superficial
Determine el nmero de tubos en los siguientes eventos
A190A'10B176B'24
(A U B)196(A B )170,000(A' U B)180(A B' )20
(A' B )6(A' B' )4,000(A' U B')30(A U B')194
Determine las siguientes probabilidades
P(A)=0,95P(A')=0,05P(B) =0,88P(B')=0,12
P (A U B) =0,98P (A B ) =0,850P (A' U B) =0,9P (A B' ) =0,1
P(A|B) =0,965909P(A|B') =0,833P(B|A') =0,6P(A'|B) =0,034091
1. Si se toma un tubo al azar, Cul es la probabilidad de que
cumpla con los requerimientos de acabado superficial? R=88% ;
0,882. Cul es la probabilidad de que un tubo cumpla con los
requisitos de acabado o con el peso en kg/m? R=98% ; 0,983. Cul es
la probabilidad de que un tubo cumpla con los requisitos de acabado
o que no cumpla con los de peso en kg/m.? R=90% ; 0,94. Cul es la
probabilidad de que un tubo cumpla con los requisitos de acabado y
peso? R=85% ; 0,855. Si se sabe que el tubo cumple con el peso, cul
es la probabilidad de que cumpla con el acabado superficial? R=
89,4736% ; 0,8947366. Si se sabe que el tubo no cumple con el peso,
cul es la probabilidad de que cumpla con el acabado superficial?
R=60% ; 0,6
Adicionalmente, los tubos han sido clasificados de acuerdo a la
lnea de produccin donde fueron fabricados
LP1Cumple con el peso en kg
sino
Cumple con el acabado superficialsi76278
no8311
84589
LP2Cumple con el peso en kg
sino
Cumple con el acabado superficialsi94498
no12113
1065111
1. Si se toma un tubo al azar, cul es la probabilidad de que
cumpla con los requerimientos de acabado o con los de peso, o que
haya sido fabricada en la LP 1? R=99,5% ; 0,9952. Si se toma un
tubo al azar, cul es la probabilidad de que cumpla con los
requerimientos de acabado o no cumpla los de peso, o que haya sido
fabricada en la LP 2? R=96% ; 0,96Un estudio histrico determina que
durante la prueba de calidad, el porcentaje de falla de los tubos
vara de acuerdo a la lnea de produccin (LP) donde se ensambla, de
tal modo que del total de tubos que fallan, el 4% proviene de la
LP1, el 6% proviene de la LP2. Adems, el 60% de la produccin se
realiza en la LP11. Cul es la probabilidad de que una bomba falle
durante la prueba de calidad? R=4,8%; 0,0482. Si una bomba falla
durante la prueba, cul es la probabilidad que haya sido fabricada
en la LP2? R=50% ; 0,5
CAPITULO IIILa siguiente tabla de datos corresponde a los
resultados de la produccin durante un da en una fbrica de tubos sin
costura. Para inspeccionar la calidad, considerando como parmetro
el peso en Kg, cada 20 minutos se recogen una muestra de 4 tubos.
Los valores que aparecen en la tabla corresponden a 24 muestras de
4 tubos c-u.TiempoOp 1Op 2Op 3Op 4
(hrs)KgKgKgKg
07:20266,58267,62268,09266,3
07:40268,42267,15267,43265,36
08:00267,99266,96266,02266,21
08:20271,01266,11265,93265,08
08:40266,68266,3269,5268,46
09:00268,09266,55265,27268,37
09:20269,4268,56269,22267,24
09:40266,87268,84267,9267,99
10:00267,9269,03265,24266,58
10:20272,13267,62268,46267,83
10:40269,59266,49265,23265,64
11:00267,34269,58268,65266,11
11:20267,15268,65267,05266,4
11:40267,34268,37267,34267,52
12:00266,68267,43267,34266,21
12:20271,75266,58267,43266,68
12:40267,24266,02269,78267,9
13:00266,77265,36267,52268,37
13:20266,11265,46269,03264,61
13:40267,71265,97266,4266,3
14:00268,84264,05266,87267,81
14:20269,12264,23270,53268,93
14:40266,68265,83265,93268,46
15:00269,03267,81265,64267,05
Tabla 1. Muestreo de la fbrica Capitulo III
1. Pregunta uno: Calcule los lmites de control donde se espera
encontrar la mayora de las mediciones considerando que la media del
proceso es 267,36 y la desviacin estndar es 0,5
n_x (Kg) (Kg) (Kg)K
40,250,5267,363
Tabla 2 Data del proceso del Captulo III
LSC (Kg)LC (Kg)LIC (Kg)
268,11267,36266,61
Tabla 3. Tabla de Lmites de Control del Captulo III
2. Pregunta dos: Realice la carta de control para el operador 2
y concluya sobre el proceso
Grfica 1 Carta de control del operador 2Conclusin: El proceso
est fuera de control ya que 18 puntos se salen de los lmites
superiores e inferiores de control, incumpliendo de esta manera, la
regla nmero uno de la Western Electric. Seis puntos sobrepasan el
lmite superior de control (LSC), y doce puntos estn por debajo del
lmite inferior de control (LIC)3. Pregunta nmero 3: Construya las
cartas,, R, y, S de este proceso.
Carta de control :UCLLCL
269,085373267,377083265,668793
Tabla 4. Tabla de Lmites de Control de la carta de Control del
Captulo III
Grfica 2 Carta de control de del proceso de fabricacin de
tubos
Carta de control R: UCLR*LCL
5,347486672,343333330
Tabla 5. Tabla de Lmites de Control de la carta de Control del
Captulo III
Grfica 3 Carta de control de del proceso de fabricacin de
tubos
Carta de Control S
UCLS*LCL
3,316907061,463637360
Tabla 6. Tabla de Lmites de Control de la carta de Control del
Captulo III
Grfica 4 Carta de control de del proceso de fabricacin de
tubos4. Pregunta nmero cuatro: Explique la condicin de control en
la que se encuentra el proceso.
Desde el punto de vista de la media, el proceso se encuentra en
control segn las reglas establecidas por la Western Electric. En
esta carta de control se aprecia como el proceso oscila con
bastante variabilidad con respecto a la lnea de tendencia central.
De todos los comportamientos que se pueden apreciar de esta carta
de control, el ms destacable pude ser el de los puntos que van
desde el 16 hasta el punto 19, que representan una tendencia
decreciente sostenida, para luego subir en el punto e 20.
Finalmente se concluye que el comportamiento es cclico con respecto
a la tendencia central, por lo que puede significar fatiga del
operador, entrega de materia prima o calentamiento. Desde el punto
de vista del rango, se puede apreciar que todo el proceso est
dentro de los lmites de control. Otro punto a destacar vendra
siendo el gran incremento, o tendencia creciente que se puede
apreciar desde los puntos 20 hasta el 22, ya que la pendiente es
muy pronunciada. Desde el punto de vista de la desviacin, se
concluye que el sistema se encuentra en control ya que cumple con
las reglas establecidas por al Western Electric. Cabe destacar dos
tendencias decrecientes que son observadas en esta carta de
control. Una de las tendencias decrecientes va desde el punto 4
hasta el ocho, para luego subir abruptamente en el punto 8, y
volver a decrecer con una tendencia apreciable desde el punto 10,
hasta el punto 14.
5. Pregunta nmero 5: Estime la desviacin estndar del proceso
mediante las cartas de control 1,58866532
CAPITULO IVDe acuerdo con el del departamento de calidad, se ha
observado que al menos un 30% de los tubos fabricados exceden el
peso mximo requerido por el cliente. Se tom una muestra aleatoria
de 24 tubos con algunas de las caractersticas para realizar un
anlisis de regresin lineal que permita identificar cul de las
variables es la que est afectando directamente esta condicin (causa
asignable). Emita conclusiones sobre los resultados
1. Relacin entre Dimetro (mm) y Peso (Kg)
Existe una relacin lineal entre el Dimetro y el Peso de los
Tubos?P=0,427. La relacin no es estadsticamente significativa El
modelo explica el 2,89% de las variaciones en Dimetro La correlacin
es de 0,17
2. Relacin entre Longitud de tubos (mm) y Peso (Kg)
Existe una relacin lineal entre la Longitud del Tubo y el Peso
de los Tubos?P=0,649. La relacin no es estadsticamente
significativa El modelo explica el 0,96% de las variaciones la
Longitud del Tubo La correlacin es de 0,1
3. Relacin entre Longitud de Acoples (mm) y Peso (Kg)
Existe una relacin lineal entre la Longitud de los Acoples y el
Peso de los Tubos?P0,001. La relacin si es estadsticamente
significativa El modelo explica el 95,50% de las variaciones la
Longitud de los Acoples La correlacin es de positiva e igual a 0,98
(Casi perfecta).Esta correlacin implica que si la longitud del
acole tiene a aumenta, entonces el peso del tubo tambin tendera a
crecer. Estos resultaos si tiene sentido fsico ya que a una mayor
longitud del acople, el acople ser ms pesado y este a ser aadido a
la estructura virgen del tubo, el conjunto adquirir un mayor
peso.
Conclusiones: a) Segn el programa utilizado para la ejecucin de
los clculos, Minitab, el tamao de la muestra no es lo
suficientemente grande para proveer una estimacin muy precisa de la
fuerza de la relacin. las mediciones de las fuerzas de la relacin,
como R cuadrado y R cuadrado ajustado, pueden variar mucho. Para
obtener una estimacin ms precisa, se deben utilizar muestras ms
grandes.b) Se seala que la longitud de los acoples, al ser un
factor muy importante en el peso de los tubos, es un elemento
caracterstico y sumamente importante en los aspectos de calidad del
producto deseados, que ene ste caso son los tubos de perforaron de
pozos petroleros.c) Al ser la longitud de los acoples la variable
que ms influye en el peso de los tubos, se debe decir que se debe
tener une especial cuidado con esta variable dentro del proceso
productivo de los tubos de perforacin de pozo petroleros. Como un
30% de la poblacin de tubos fabricados son rechazados debido a que
no cumplen con las expectativas del clientes, como media para
mejorar el proceso colectivos seria tomar en cuenta la aplicacin de
medidas correctivas en la longitud de los acoples. Como al relacin
entre la variable y el peso de los tubos es creciente, si aumenta
la longitud de los tubos, es porque la longitud de la acople est
por encima de los deseado. si el peso del tubo es bajo, eso quiere
decir la longitud del acople es baja
Valor de la varianza
Intervalo de Confianza (Asumiendo un intervalo de confianza del
95%)
a) B1
b) B0
c) xi Uy/x Uy/x sup Uy/x inf
147267,5423267,8518437267,2327563
150268,835269,1445437268,5254563
144266,2496266,5591437265,9400563
152269,6968270,0063437269,3872563
144266,2496266,5591437265,9400563
140264,526264,8355437264,2164563
145266,6805266,9900437266,3709563
152269,6968270,0063437269,3872563
143265,8187266,1282437265,5091563
145266,6805266,9900437266,3709563
143265,8187266,1282437265,5091563
146267,1114267,4209437266,8018563
151269,2659269,5754437268,9563563
146267,1114267,4209437266,8018563
151269,2659269,5754437268,9563563
152269,6968270,0063437269,3872563
148267,9732268,2827437267,6636563
149268,4041268,7136437268,0945563
146267,1114267,4209437266,8018563
143265,8187266,1282437265,5091563
145266,6805266,9900437266,3709563
142265,3878265,6973437265,0782563
147267,5423267,8518437267,2327563
149268,4041268,7136437268,0945563
Grfica 1 Intervalos de confianza para la media Captulo IV
Intervalo de prediccin (obtenido mediante Minitab)
BIBLIOGRAFA
http://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADahttp://www.tenaris.com/shared/documents/files/CB196.pdfhttp://www.tamsa.com.mx/Argentina/es/perfil/proc_prod_scostura.asphttp://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso1/Temario1_III.htmhttp://www.ipac.es/acero/fabricacion.asphttp://es.made-in-china.com/tag_search_product/S135-Drill-Pipe_ishnunn_1.html