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UNIVERSIDAD CATÓLICA BOLIVIANA UNIDAD ACADÉMICA SANTA CRUZ CARRERA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

“INFORME EMPRESA BATEBOL S.A.” ASIGNATURA: Procesos Industriales I INTEGRANTES: Fabiana Sarabia Ramos Nicol Nogales Nuñez DOCENTE: Ing. Victor Hugo Lobo FECHA: 21 de marzo del 2019 Santa Cruz de La Sierra –Bolivia

INDICE I.

INTRODUCCIÓN....................................................................................................................1 1.1 FECHA DE LA VISITA........................................................................................................1 1.2 NOMBRE DE LA EMPRESA VISITADA..........................................................................1 1.3 OBJETIVO DE LA VISITA..................................................................................................1

II.

GENERALIDADES SOBRE EL RUBRO.........................................................................1

2.1 HISTORIA..............................................................................................................................1 2.2 PRODUCTOS.........................................................................................................................3 2.3 PRODUCTOS SUSTITUTOS...............................................................................................4 2.4 MATERIAS PRIMAS............................................................................................................4 2.5 PROCESOS GENERALES Y NUEVOS AVANCES..........................................................5 III.

INDUSTRIA VISITADA.....................................................................................................6

3.1 ANTECEDENTES DE LA EMPRESA................................................................................6 

RAZÓN SOCIAL.............................................................................................................6



UBICACIÓN.....................................................................................................................7



AÑOS DE FUNCIONAMIENTO....................................................................................7



PRODUCTOS Y SUBPRODUCTOS..............................................................................7



MERCADO Y COMERCIALIZACIÓN........................................................................8

3.2 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE PRODUCCIÓN..............................................................9 3.2.1 MATERIA PRIMA E INSUMOS..................................................................................9 

CARACTERÍSTICAS..................................................................................................9



FUENTES...................................................................................................................10



TRANSPORTE...........................................................................................................10



ALMACENAMIENTO..............................................................................................10

3.2.2 PROCESO PRODUCTIVO..........................................................................................10 

DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS.....................................................................10



MÁQUINAS Y EQUIPOS PRINCIPALES..............................................................18



DIAGRAMA DE BLOQUES.....................................................................................21



DIAGRAMA DE FLUJO...........................................................................................22



DISTRIBUCIÓN DE PLANTA Y DIAGRAMA DE RECORRIDO......................24

3.2.3 GESTIÓN DEL PROCESO PRODUCTIVO..............................................................25 

PLANIFICACIÓN DE LA PRODUCCIÓN.............................................................25



CONTROL Y GESTIÓN DE LA CALIDAD...........................................................25



MANTENIMIENTO INDUSTRIAL.........................................................................27



SEGURIDAD INDUSTRIAL....................................................................................28



IMPACTO MEDIO AMBIENTE.............................................................................29

IV.

CONCLUSIÓN...................................................................................................................29



CUMPLIMIENTO DE OBJETIVOS...............................................................................29



OBSERVACIONES PARA MEJORAS Y RECOMENDACIONES.............................29

BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................30

I.

INTRODUCCIÓN

1.1 FECHA DE LA VISITA Se llevó a cabo la visita a la empresa BATEBOL el día viernes 6 de marzo del 2020, en hora 10:10 am. 1.2 NOMBRE DE LA EMPRESA VISITADA La empresa visitada fue la industria de baterías “BATEBOL S.A.” 1.3 OBJETIVO DE LA VISITA Conocer el proceso productivo de las baterías plomo-ácido que fabrica la empresa BATEBOL S.A., a través de un recorrido por las instalaciones de la misma.

II.

GENERALIDADES SOBRE EL RUBRO

2.1 HISTORIA La energía de una batería procede de la tendencia de las cargas eléctricas a pasar de una sustancia a otra cuando se dan ciertas condiciones. Esa era la energía que Alessandro Volta pretendía aprovechar cuando, en el año 1800, construyó la primera pila. Tres años después, en 1803, Johann Wilhelm Ritter construyó su acumulador eléctrico; como muchos otros que le siguieron, era un prototipo teórico y experimental, sin posible aplicación práctica. Otro paso clave en la evolución de la batería fue marcada por el científico francés Gaston Plantè quien en 1859 inventó la batería recargable de plomo-ácido. En 1866, el ingeniero francés Georges-Lionel Leclanché reveló su batería basada en un electrodo negativo de varilla de zinc (ánodo) y una mezcla de óxido de manganeso y carbono como electrodo positivo (cátodo) sumergido en un cloruro de amonio acuoso solución. Acabando el siglo XIX, en 1899, el científico sueco Waldemar Jungner inventó el acumulador de níquel-cadmio (Ni-Cd), una batería recargable que tenía electrodos de níquel y cadmio en una disolución de hidróxido de potasio (potasa cáustica, KOH). Se comercializó en Suecia en 1910 y llegó a Estados Unidos en 1946.

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A mediados del siguiente siglo, en 1960, el ingeniero Lewis Urry, intentando encontrar una manera de aumentar la vida útil de las pilas de cinc-carbono, modificó los electrodos llegando al desarrollo de las conocidas como pilas alcalinas, aunque con una fabricación de mayor coste. La batería de Urry se componía de un cátodo de dióxido de manganeso y un ánodo de cinc en polvo con un electrolito alcalino. Pese a desarrollarse la tecnología de níquel-hidrógeno en los años 1970, para satélites de comunicaciones comerciales, las primeras baterías de níquel metal hidruro (NiMH) no aparecieron en el mercado, para usos corrientes, hasta 1989. En la década de 1980, el químico estadounidense John B. Goodenough dirigió un equipo de investigación de Sony que produciría finalmente la batería de iones de litio, recargable y más estable que la batería de litio puro. En 1996, se lanzó al mercado la batería de polímero de ion de litio, en la que su electrolito se aloja en un polímero sólido compuesto y los electrodos y los separadores se laminan entre sí, lo que permite envolturas flexibles.

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2.2 PRODUCTOS NOMBRE

CARACTERÍSTICA Está constituida por dos electrodos

IMAGEN

de plomo, de manera que, cuando el aparato está descargado, se encuentra Bateria plomo

en forma de sulfato de plomo (II)

- ácido

(PbSO4) incrustado en una matriz de plomo metálico en el elemento metálico (Pb); el electrolito es una disolución de ácido sulfúrico. Es una batería recargable que tiene Óxido de níquel (III)-hidróxido en la

Batería níquel

placas positivas y hierro en las

– hierro

negativas, con un electrolito de hidróxido de potasio. Tolerante al abuso (sobrecarga, cortocircuitos). Utilizan un cátodo de hidróxido de níquel y un ánodo de un compuesto

Batería níquel - cadmio

de cadmio. El electrolito es de hidróxido

de

potasio.

Esta

configuración de materiales permite recargar la batería una vez está agotada, para su reutilización Utilizan un ánodo de hidróxido de níquel y un cátodo de una aleación

Batería níquel – hidruro metálico

de hidruro metálico. Se encuentran menos afectadas por el llamado efecto memoria, pero no admiten bien el frío extremo, reduciendo drásticamente la potencia eficaz que puede entregar.

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Utilizan un ánodo de grafito y un Batería de iones de litio

cátodo de óxido de cobalto, trifilina (LiFePO4) u óxido de manganeso. Permite llegar a altas densidades de capacidad Son pilas recargables (células de

Batería de polímero de litio

secundaria),compuestas células

secundarias

de

varias

idénticas

en

paralelo para aumentar la capacidad de la corriente de descarga

2.3 PRODUCTOS SUSTITUTOS Los productos sustitutos de la batería plomo ácido pueden ser las baterías de iones de litio, las baterías de níquel cadmio y las baterías de níquel hierro. 2.4 MATERIAS PRIMAS Las materias primas varían dependiendo del tipo de batería que se fabrique. En su conjunto, las materias primas son las siguientes: 

Plomo



Ácido sulfúrico



Hidróxido de níquel



Hierro



Hidróxido de potasio



Cadmio



Aleación de hidruro metálico



Grafito



Oxido de cobalto



Oxido de manganeso



Litio 4



Trifilina

2.5 PROCESOS GENERALES Y NUEVOS AVANCES El proceso de fabricación de Batería de plomo acido empieza desde la obtención de la materia prima, pasando por la elaboración de las rejillas de plomo, el “empastado” con una mezcla química de estas rejillas, el proceso de curado de las mismas, el ensobrado y la formación de las celdas generadas de energía, el sellado térmico, la colocación de los bordes, la inyección de ácido, hasta llegar finalmente al proceso de carga. Existen dentro de las baterías de Plomo-Ácido tres tipos de estados del electrolito, el cual es siempre una solución de ácido sulfúrico diluido en agua destilada. El electrolito puede estar en estado: Líquido. Gelificado. Absorbido. 

El electrolito líquido puede tener distintas densidades entre 1.215 gr/cm3. y 1.300 gr/cm3. El valor de densidad está definido por la conjunción de varios factores, pero unos de los más importantes es el volumen del contenedor. Dado que para una cantidad de material activo determinada hace falta una cantidad definida de ácido absoluto, en función del volumen total disponible para el electrolito se definirá la densidad necesaria del mismo. Otros factores que entran en consideración son las temperaturas y el uso.



El electrolito gelificado es uno de los dos sistemas que existen para la fabricación de baterías selladas. Cabe destacar que una batería es sellada, no por 22 el empleo del electrolito gelificado (el que permite que se realice la recombinación gaseosa), sino por el uso de la aleación de Plomo-Calcio, que dado el bajo nivel de gasificación, permite que se pueda realizar dicha recombinación. El gel se logra a través de la mezcla del electrolito con una sílica amorfa dando como resultado un compuesto de la consistencia de un gel. Las celdas de Gel son similares a las de electrolito absorbido, ya que el electrolito también se encuentra suspendido. Sin embargo, en las baterías de electrolito absorbido el electrolito sigue siendo líquido. Por el contrario, el electrolito de una batería de Gel, tiene un aditivo de sílice (desecante) que hace que el electrolito se solidifique. Los voltajes de carga para las baterías de Gel, son algo menores que para el resto de las baterías de plomo-ácido y además son muy sensibles a la sobrecarga. Si no se utiliza el cargador adecuado, la capacidad de 5

la batería se reducirá significativamente y el fallo prematuro está asegurado. Estas baterías son ideales para llegar a una profundidad de descarga muy alta y tienen una duración algo mayor en climas calurosos. 

El electrolito absorbido es el otro sistema existente para la fabricación de las baterías selladas. En este caso, el electrolito esta absorbido por el separador, el cual está compuesto por una fibra de vidrio microporosa que mantiene suspendido el electrolito, y permite la recombinación gaseosa. En realidad, las baterías de electrolito absorbido son una variante de las baterías VRLA selladas (Valve Regulated Lead Acid – plomo ácido regulado por válvula). Se consigue la mayor eficiencia si se carga la batería antes de llegar a una profundidad de descarga del 50%.

III.

INDUSTRIA VISITADA

3.1 ANTECEDENTES DE LA EMPRESA BATEBOL S.A., fabricante de las baterías Toyo, nació en el año 1987, con la finalidad de cubrir la demanda existente en nuestro parque automotor (Bolivia). BATEBOL S.A., fue pionera en el país, en la introducción de innovadores procesos tecnológicos para la fabricación de baterías seco-cargadas. Con el paso del tiempo, la empresa fue creciendo, implementándose nuevas tecnología y maquinarias, que permitieron mejorar los procesos. El 2014, fue un año de innovación para BATEBOL, puesto que, tras años de desarrollo e innovación, presenta al mercado dos nuevos productos: la batería automotriz libre de mantenimiento y la línea de baterías con tecnología AGM VRLA. 

RAZÓN SOCIAL BATEBOL S.A. es una Sociedad Anónima que consiste en una sociedad de capital con carácter mercantil. El capital social se integra por las aportaciones económicas de todos los socios y está dividido en acciones. Los socios no responden personalmente de las deudas sociales.

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

UBICACIÓN La Industria de baterías BATEBOL S.A. está ubicada en la zona del Parque Industrial de la Ciudad Santa Cruz de la Sierra, Manzana PI 4, donde se cuenta con la infraestructura necesaria para su funcionamiento, con red eléctrica de alto voltaje, red de gas natural, red de agua potable, línea telefónica y con vías de acceso pavimentadas.



AÑOS DE FUNCIONAMIENTO La empresa BATEBOL SA este año (2020) cumple 33 años de funcionamiento en Bolivia



PRODUCTOS Y SUBPRODUCTOS -

Baterías plomo-ácido: 34 modelos, para vehículos, automóviles, camiones, camionetas, grúas, tractores y máquinas de distinta fabricación

-

Baterías del tipo SOLAR que son utilizadas en sistemas fotovoltaicos.

-

Conjuntos plásticos de polipropileno (cajas y tapas) para todos los tamaños, colores y modelos de baterías.

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-



Placas empastadas

MERCADO Y COMERCIALIZACIÓN Actualmente BATEBOL abastece su producción para el mercado local, nacional e internacional. Su participación en el mercado Exterior: Paraguay, Brasil, Perú, Argentina, Chile, Uruguay, Ecuador y Haití de los cuales su potencial mercado exterior es ARGENTINA. A nivel local, la empresa BATEBOL S.A. comercializa a: -

Zona Este: Cotoca, Pailón, San Ramón, Concepción, Guarayos, San Ignacio, San Javier, San José de Chiquitos, Roboré, Pto.Suarez, Quijarro y San Matías.

-

Zona Norte: Warnes, Montero, Okinawa,Mineros, Yapacaní, Villa Tunari y Chapare.

-

Zona Oeste: El Torno, Samaipata, Mairana, Vallegrande, Comarapa y otros. Zona Sur: Abapó, Camiri, Charagua, Boyuibe, Monteagudo, Villamontes y Yacuiba.

BATEBOL S.A. también distribuye sus productos a nivel nacional a los diferentes departamentos, con excepción de pando.

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3.2 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE PRODUCCIÓN 3.2.1 MATERIA PRIMA E INSUMOS 

CARACTERÍSTICAS BATEBOL S.A. trabaja reciclando baterías chatarra, para luego ocuparlo como materia prima en la fabricación de baterías. Entre las principales materias primas se encuentra: -

Plomo puro: con un grado mínimo de pureza del 99.98%. Es el material que se ocupa en mayores cantidades en la sección de Molino y este es la materia prima principal que sirve para la preparación de la pasta.

-

Plomo antimonial: Con un grado de 3.8% de pureza. El plomo antimonial se lo utiliza en piezas menores debido a que es más rígido que el plomo, asimismo aumenta la resistencia eléctrica y mejora las propiedades elásticas.

-

Aleación de plomo con antimonio selenio: Sb=1.8% y Se=0.03%. Esta aleación evita la ruptura molecular entre partículas de la aleación resultando ser un material consistente y rígido. Se utiliza en la elaboración de las rejillas.

-

Ácido Sulfúrico: Ácidos fuertes, líquido corrosivo, aceitoso, incoloro.

-

Polipropileno: Se trata de un termoplástico semicristalino que se origina a partir de la polimeración de propileno frente a un catalizador estéreo específico. Es la materia prima utilizada en la sección denominada P&C (plásticos y componentes).

Respecto a los insumos, la empresa BATEBOL S.A. utiliza los siguientes elementos para la fabricación de las baterías: -

Fibra de vidrio: Se utiliza en la elaboración de la masa positiva. Es la única fibra de origen inorgánico, el cual se fabrica moldeando o soplando el vidrio hasta formar hilos.

-

Negro de humo: Se utiliza en la elaboración de la masa negativa. Es insoluble en agua y solventes. Tiene una densidad aparente de 1.8-2.1 g/cm3 y una alta relación superficie-área-volumen.

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-

Dynel: Es una fibra sintética que se utiliza en las rejillas positivas y negativas para que la masa se adhiera mejor a ellas.



Ácido bórico: Se utiliza en la parte del secado al vacío.

FUENTES El plomo y sus diferentes aleaciones proviene de la empresa COMMETAL ubicada en el municipio de Warnes. El polipropileno virgen es importado de Colombia mientras que el polipropileno reciclado lo provee COMMETAL. Respecto al ácido sulfúrico, la empresa BATEBOL S.A. mantiene como confidencial su fuente de adquisición.



TRANSPORTE El plomo y sus distintas aleaciones, materia prima principal para la elaboración de baterías, es trasladada desde la empresa COMMETAL en forma de lingotes de 30 Kg a través de camiones.



ALMACENAMIENTO Las materias primas se almacenan en áreas abiertas de aproximadamente 25 m2, muy cerca de las máquinas que las procesan. Respecto a los insumos, cuentan con un almacén que es un anexo del almacén de productos semi-terminados. Consiste en un área cerrada de aproximadamente 25 m2 donde los insumos se encuentran debidamente separados y etiquetados.

3.2.2 PROCESO PRODUCTIVO 

DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS BATEBOL S.A. tiene un ciclo completo de producción (Fabrica desde el conjunto plástico), con excepción de los separadores de fibra de vidrio, los cuales son importados. Su ciclo de producción cuenta con los siguientes procesos: P&C – Inyección de cajas, tapas, tapones y cuñas Para este proceso se cuenta con: máquinas inyectoras, cuya función es la producción misma de los componentes plásticos de una batería; un puente grúa, que se utiliza para el montaje y desmontaje de moldes en las inyectoras; un molino, para reprocesar los productos no conformes; y finalmente una sierra sin fin, máquina que

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permite cortar algunas piezas de mayor tamaño que no pueden ser procesadas en el molino. Este proceso consiste en que, mediante la acción de inyección, el polipropileno en forma de masa (debido al calentamiento del cañón inyector), es empujado hacia el molde, donde se deposita para formar la pieza. Luego de un tiempo de enfriamiento en el molde, este se abre y deja caer la pieza para que el operario la retire, inspeccione y la almacene para el siguiente proceso.

Fabricación de Piezas menores En este proceso se fabrican las piezas menores que integran las baterías, como ser bornes, conectores, pinos y varillas. Consiste en la fundición de plomo, con material reciclado provisto por COMMETAL. La materia prima para esta sección es el Plomo Antimonial PbSb 3.8 %Sb, ya que se van a fabricar los conectores internos de la batería y necesitan cierta dureza que le da esta concentración de Antimonio.

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Elaboración de las rejillas Para este proceso se utiliza como materia prima al plomo antimonio selenio y el plomo calcio (1.8%), que llegan en lingotes de la empresa COMMETAL. Estos lingotes son introducidos en un crisol de acero prensado para su fundición, cuya temperatura oscila entre los 475 a 490 ºC. El plomo fundido es succionado por un ducto hacia la caneca de la máquina rejilladora; la temperatura de la caneca es de aproximadamente 520°C para que el plomo no cambie de estado (líquido). Luego la caneca se inclina y derrama el plomo fundido hacia el molde, donde se formarán las rejillas. Posteriormente, el molde deja caer el par de rejillas sobre una cintra transportadora y la dirige hacia la cortadora, para cortar la rebaba. Finalmente, el operario retira las rejillas y las apila en pallets para su estabilización (tiempo de reposo para que adquieran la dureza y rigidez necesaria)

Elaboración del óxido de plomo El plomo puro (lingotes) es introducido en un crisol de fundición, cuya temperatura es de 520°C, para la elaboración de pequeñas piezas cilíndricas en un molde giratorio. Posteriormente, estas piezas son trasladadas hacia el molino por un elevador de carillo. En el molino, el plomo (piezas cilíndricas) se pulveriza y se

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produce el óxido de plomo (El plomo puro reacciona con el oxígeno del aire y forma el óxido de plomo). Después, se transporta mediante colchón de aire hacia el ciclón (separador gravimétrico) que selecciona el tamaño de particula, el más pesado se va a la parte baja del ciclón y el polvo más liviano sigue la corriente se aire hacia la cámara de filtrado.

Elaboración de la pasta Este proceso inicia con el transporte del óxido de plomo hacia la balanza. Posteriormente, pasa a la máquina mezcladora de fabricación de pasta en donde se agregan ácido sulfúrico y agua destilada. Además, se utilizan otros insumos como ser: SureCure y Dynel para la pasta positiva; y Expansor y Dynel para la pasta negativa. Después de realizar el batido de la masa (óxido, agua, ácido e insumos), por un tiempo de 45 minutos, se realiza el control de calidad. Pasado un cierto tiempo de reacción, la pasta adquiere ciertas características de densidad, consistencia y penetración. Esta pasta desciende y es depositada en la tolva de la máquina empastadora.

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Empastado de placas (rejilla + pasta) Este proceso consiste en la adhesión de la pasta o masa activa en las rejillas, utilizando una maquina empastadora. Una vez en la tolva de la maquina empastadora, se realiza una revisión en la masa para verificar si la misma está seca y, de ser así, el operario le adiciona una pequeña cantidad de agua. Simultáneamente a estas operaciones, las rejillas son colocadas en una banda transportadora para ser dirigidas a la maquina empastadora. La máquina empastadora posee unos rodillos en su interior, de tal forma que al hacer pasar las rejillas por debajo esta queda totalmente cubierta por la masa y posteriormente pasa por un rodillo que hace que fije la pasta a las paredes de la rejilla. Estas placas luego pasan a través de un túnel de Secado llamado FhashDry, para reducir la humedad entre 6-9 %. Al salir del túnel, las placas (rejillas + pasta), son apiladas por el operario en tarimas para luego ser llevadas hacia las de curado.

Proceso de Curado 14

El proceso se lleva a cabo en las cámaras de curado y consiste en la cementación de la placa, eso quiere decir que la masa debe tener por lo menos el 98% de óxido de plomo, sulfato de plomo y < 1% de humedad. El objetivo de este proceso es que el Pb libre 4.5% de la pasta reaccione con el Oxigeno del Agua y disminuya el porcentaje de plomo < 1%. El tiempo de este proceso es de 72 Horas y alcanza temperaturas hasta de 70°C, al terminar el tiempo las placas salen con una humedad entre 1-3 % y