Definición, diseño y desarrollo de una nueva formulación de cera fría depilatoria, y diseño de una planta de fabricación para su producción en discontinuo

Abstract

La cera fría depilatoria es uno de los productos cosméticos más usado en el campo de la depilación por millones de usuarios en todo el mundo debido a su utilidad, fácil manejo y utilización. Como consecuencia del avance producido por diversos competidores en el desarrollo de ceras frías depilatorias de fácil apertura sin necesidad de calentamiento previo de las bandas de ceras, la Empresa X S.A. se ve en la necesidad de desarrollar nuevas fórmulas de ceras que cumplan este objetivo, y que al mismo tiempo estas bandas de cera no sufran problemas de esparcimiento de la cera más allá del área de dosificado y obtengan una buena puntuación en los test de uso pertinentes. Este proyecto es un avance en el campo de ceras frías depilatorias y permite a la Empresa X S.A. situarse en una buena posición en el mercado para poder competir con el resto de fabricantes mundiales. Por tanto, los objetivos principales que se definen en el presente proyecto son: - Desarrollo de una nueva formulación de cera fría depilatoria de fácil apertura, que permitan a los usuarios abrir sin esfuerzo y con mayor comodidad las bandas de cera, sin verse perjudicado otros aspectos que componen el rendimiento (performance) de la cera. - Diseño de una instalación automatizada para producir la cera desarrollada, o para cualquier otra cera, que permitan al personal de producción una mayor comodidad en el proceso de fabricación. - Conseguir que la cera desarrollada sea un producto de una calidad óptima, que satisfaga las nuevas necesidades que surgen en los consumidores. Para la planificación de la fase de experimentación se desarrolla un diseño estadístico de experimento (DEE) del tipo 22, es decir, dos factores a dos niveles diferentes, y dos puntos más para la representación gráfica de las respuestas que se estudian (seis experimentos). Las materias primas necesarias para la fabricación de esta nueva fórmula de cera fría son dos adhesivos, Colophonium y Glyceryl Rosinate, y dos plastificantes, Paraffinum Liquidum y Polyethylene. Se seleccionan como variables a estudiar en el DEE, el gramaje de cera dosificada sobre las bandas de celulosa (non-woven) y el porcentaje de adhesivo que contienen las fórmulas. Una vez realizada las fabricaciones de los seis puntos que conforman el DEE, se procede a su estudio para conocer el comportamiento de las respuestas que se consideran primordiales en este tipo de productos: - Facilidad de apertura de las bandas de ceras (Peel Force). Este parámetro es medido mediante un método desarrollado en la maquina universal de ensayo que el Área de R&D de la empresa posee. Este método básicamente simula a apertura de una banda a temperatura ambiente (25 °C) y mide la fuerza necesaria para abrirla. - Esparcimiento de las bandas de ceras. Este ensayo consiste en medir el porcentaje de cera que se esparce, cuando las bandas de ceras son sometidas a condiciones desfavorables (alta temperatura). Es un indicativo de la estabilidad que la banda de cera desarrollada poseerá a lo largo de su vida útil. - Single Product Evaluation (test de uso). Se medirán los parámetros Uso y Efectividad que componen el Single Product Evaluation (SPE). Estos dos parámetros del SPE son los que dependen en mayor medida de la fórmula en cuestión y es por ello que son objeto de estudio de este diseño estadístico de experimento. El análisis del DEE y los gráficos de superficie permitirán elegir la versión óptima que cumpla nuestros objetivos iniciales, fácil apertura, buenos resultados en los test de uso y esparcimientos de cera moderada bajo condiciones de test. Así, la versión óptima está formada por un 74 % de adhesivo en su composición, y un gramaje de cera en su dosificado de 3,2 gramos de cera por banda. Finalmente, para terminar el desarrollo de la nueva formulación, se realiza un benchmark (análisis de mercado), entre una marca líder en el sector, que llamaremos Marca Líder Y, y la cera que se ha desarrollado en este Proyecto Fin de Carrera. Este análisis permitirá conocer realmente la posición en la que se encuentra la nueva cera fría desarrollada en un mercado tan competitivo. El presente Proyecto Fin de Carrera también abarca el diseño de una instalación en discontinuo automatizada para producir la cera desarrollada, que servirá a la empresa para ayudar en picos de alta producción así como planta piloto para el desarrollo de formulaciones futuras. Se describen los principales equipos con los que contará la planta, así como se especificarán todos los instrumentos que la componen. Se diseñan el tanque de agitación donde se produce la mezcla de materias primas, los tanques que contendrán las materias primas fundidas necesarias para la fabricación de tres lotes diarios y el tanque de descarga para el producto fabricado. Esta disposición permitirá automatizar la planta, de forma que mediante bombas centrífugas se carguen las materias primas al tanque principal y este mediante una célula de carga indique al control de las cantidades que van entrando de cada materia prima. El control se realizará mediante Labview, y se necesitarán de: electroválvulas a la salida de cada tanque de almacenamiento, una célula de carga en el tanque de agitación, un convertidor analógico, una tarjeta de adquisición de datos y un ordenador. Los tanques de agitación y almacenamiento que lo requieran estarán calefactados por medio de láminas de resistencias eléctricas flexibles, con una potencia determinada. El control de temperatura solo será necesario en el tanque de agitación y este será meramente informativo. El presupuesto total para desarrollar el presente Proyecto Fin de Carrera, teniendo en cuenta todas las partidas, desde la experimentación, caracterización y diseño de la cera fría, hasta el diseño de la instalación suman un total de 43.170,70 €.