I UNIDAD

Procesos de manufactura

¿De qué tratan los procesosy por qué su clasificación?

Los procesos son la forma de transformar en el mundo toda la materia prima que hallamos por vastos rumbos sean fincas, sean minas, etc. todos estos son recursos que en el mundo predominan.

¿Y para qué transformarlos?Para que su uso sea práctico y en nuestra sociedad disfrutemos la vida con mayor comodidad. Son muchos y son variados y para poder estudiarles hemos de clasificarlos con cierto grado de detalle.

Existen varios niveles para su clasificación y estos, básicamente, siguen la evolución del material en forma simple hasta llegado el momento en que el producto completo se envía a distribución.

Tenemos procesos Procesos de Extracción de Minerales Procesos de moldeo y fundiciónProcesos de remoción de material,Procesos de deformación de metal,Procesos de unión,Procesos de terminado;

En cada etapa de producción verificamos los resultados con los procesos de inspección y control de calidad.

¿Qué haremos en el mundo cuando los recursos se acaben?

Ciertamente hay que pensar en ello y no esperar el momento en que ocurra el incidente, y quedarnos de repente en un limbo obsoleto. Es por ello que actualmente existen varios planes de aprovechar los recursos. Uno de estos es reciclaje, pero éste no es el único: tenemos además diseño para desmontaje y diseño consciente del ambiente. Pues el mundo es de todos y no es razonable que los subdesarrollados sufran siempre a expensas de aquellos que dominan con su imperio de riquezas.

Solo aquellas industrias que incluyan en sus planes aspectos de la importancia del ambiente son las que  tienen un futuro promisorio.

INTRODUCCION.

La manufactura es una actividad importante desde el punto de vista tecnológico, económico e histórico. Se puede definir a la tecnología como una aplicación de la ciencia que proporciona a la sociedad y a sus miembros aquellos bienes que son necesarios o deseados. Existen numerosos ejemplos de tecnologías que afectan directa o indirectamente nuestra vida diaria.

Tecnológicamente es la aplicación de procesos químicos y físicos que alteran la geometría, las propiedades, o el aspecto de un determinado material para elaborar partes o productos terminados; la manufactura incluye también el ensamble de partes múltiples para fabricar productos terminados. Los procesos para realizar la manufactura involucran una combinación de máquinas, herramientas, energía y trabajo manual.La manufactura se realiza casi siempre como una sucesión de operaciones. Cada una de ellas lleva al material cada ves más cerca del estado final deseado.

Económicamente la manufactura es un instrumento importante que permite a una nación crear riqueza material. Los recursos naturales de un país, tales como tierras de cultivo, depósitos de minerales y reservas de petróleo también crean riqueza.

. En la moderna economía internacional, una nación necesita una sólida base manufacturera (o recursos naturales importantes) si desea tener una economía fuerte con la cual brindar a su pueblo un alto nivel de vida. Por lo tanto el punto clave es que la manufactura agrega valor al material original, cambiando su forma y propiedades, o al combinarlo con otros materiales que han sido alterados en forma similar.

El material original se vuelve más valioso mediante las operaciones de manufactura que se ejecutan sobre él; por ejemplo el mineral de hierro se convierte en acero, se le ha agregado valor a el, así mismo, cuando la arena se transforma en vidrio, se le da valor, entre otros muchos ejemplos.

La manufactura es la columna vertebral de una nación industrializada, esta relacionada con una economía saludable por lo que, mientras más elevado es el nivel de la actividad manufacturera de un país, más alto es el nivel de vida de la población.

La manufactura también involucra actividades en que el producto manufacturado mismo se utiliza para fabricar otros productos. Ejemplo. Prensa para conformar lamina parta las carrocerías de los automóviles: la maquinaria para fabricar pernos y tuercas , maquinas de cocer, etc.

Concepto de manufactura    

La palabra manufactura se deriva del latín manu factus que significa hecha a mano.

Se pueden dar dos definiciones:

1. Manufactura. "Obra hecha a mano o con el auxilio de máquina.

1.1. Lugar donde se fabrica"

2. Manufactura. Conjunto de actividades organizadas y programadas para la transformación de materiales, objetos o servicios en artículos o servicios útiles para la sociedad.

La palabra manufactura apareció por primera vez en 1567 y la palabra manufacturar en 1683

Manufactura en su sentido más simple es el proceso de convertir la materia prima en producto. Incluye:

Diseño del producto Selección de la materia prima

Secuencia de procesos. (hasta obtener el producto)

Un aspecto Igualmente importante de las actividades de manufactura es el servicio y el mantenimiento de dicha maquinaria durante su vida útil.

En el sentido moderno, la manufactura involucra la fabricación de productos a partir de materias primas mediante varios procesos, maquinarias y operaciones, a través de un plan bien organizado para cada actividad requerida. La palabra producto significa algo producido, las palabras producto y producción aparecieron por primera vez durante el siglo XV

la manufactura es una actividad compleja que involucra una amplia variedad de recursos y actividades, como lo siguiente

Diseño del producto Maquinaria y herramientas

Planeación de procesos

Materiales

Compras

Manufactura

Control de producción

Servicios de apoyo

Marketing

Ventas

Embarques

Servicios al cliente

Las actividades de manufactura deben responder a varias exigencias y tendencias:

1. Un producto debe llenar completamente los requerimientos de diseño y las especificaciones y estándares del producto

2. La calidad debe ser incorporada en el producto en cada etapa, desde el diseño hasta el ensamble, en vez de ser probada después de que se haya fabricado el producto.

3. Los métodos de producción deben ser lo suficientemente flexibles para responder a los cambios en la demanda del mercado

4. En una organización de manufactura deben evaluarse de manera constante los nuevos desarrollos en materiales, métodos de producción e integración por computadora, tanto de las actividades tecnológicas como administrativas.

5. Una organización de manufactura debe tratar de alcanzar constantemente los más altos niveles de calidad y productividad (uso óptimo de de los recursos: materiales, materiales, energía, capital, mano de obra y tecnología). Debe maximizarse la producción por empleado y por hora en todas las fases

Concepto de proceso

"Proceso es el conjunto de actividades relacionadas y ordenadas con las que se consigue un objetivo determinado"

Se debe considerar a los procesos como una herramienta para:

El diseño y definición de planes, programas y proyectos El diseño, integración, organización, dirección y control de

sistemas   La optimización del trabajo La evaluación de resultados   Establecimiento de normas de calidad   El aumento y control de la eficiencia  

Clasificación de los procesos de manufactura    

De manera general los procesos de manufactura se clasifican en cinco grupos:

Procesos que cambian la forma del material

Metalurgia extractiva

Fundición

Formado en frío y caliente

Metalurgia de polvos

Moldeo de plástico

Procesos que provocan desprendimiento de viruta por medio de máquinas

Métodos de maquinado convencional

Métodos de maquinado especial

Procesos que cambian las superficies

Con desprendimiento de viruta

Por pulido

Por recubrimiento

Procesos para el ensamblado de materiales Uniones permanentes

Uniones temporales

Procesos para cambiar las propiedades físicas

Temple de piezas

Temple superficial

Para que estos procesos sean de utilidad se deben considerar los siguientes temas:

Criterios para la producción económica con finalidad de beneficio económica.

Criterios de producción económica con finalidad de efectividad.

Criterios de la producción con fines de beneficio económico

Costos Aceptables

Competitivos

Rentabilidad Ganancias superiores a las que proporciona el banco

Calidad Sólo la necesaria (no inversiones que no sean necesarias)

Criterios de la producción con fines de la efectividad

Proyecto Diseños funcionales que permitan la manufactura calculada y controlada.

Materiales Selección de los materiales adecuados y económicamente aceptables.

Procesos de manufactura

Sistemas para la transformación de los materiales con la calidad adecuada, considerando las necesidades del cliente, de manera eficiente y económica.

Factor humano Motivación Trato Facilidad Capacitación

Seguridad

Proceso administrativo

Planeación Integración Organización Dirección

Control

Las industrias básicas y su clasificación    

Existen diferentes métodos para clasificar a las industrias básicas, los más comunes son los siguientes:

Por los sectores económicos de un país:

Sector primario. Las que cultivan o explotan recursos naturales (Campo. Minería, Petróleo.)

Sector secundario. Utilizan el producto de la primaria y los transforman en bienes para el consumidor o de capital. (Industria productiva)

Sector terciario. Constituyen el sector de servicio de la economía.

PRIMARIAS SECUNDARIAS TERCIARIAS (SERVICIOS)

AgriculturaForestalPescaGanaderíaCanterasMineríaPetróleo (extracción)

AerospacialBisutería y accesoriosAutomotrizMetales básicosBebidasMateriales para la construcciónProductos químicosComputadorasEnseres domésticosElectrónicaEquipoMetales habilitadosProcesamiento de alimentos

BancaComunicacionesEducaciónEntretenimientoServicios financierosGobiernoSalud y servicios médicosHoteleríaInformaciónSegurosServicios legalesBienes raícesReparación y mantenimiento

Vidrio y cerámicoMaquinaria pesadaPapelRefinación de petróleoProductos farmacéuticosPlásticos (formado)Instalaciones de generación de energíaPublicidadTextilesLlantas y productos de huleMadera y muebles

RestaurantesComercio al detalleTurismoTransporteComercio al mayoreo

Por el tamaño de la industria (clasificación totalmente subjetiva):

Industria de producción masiva. más de 10,000 unidades anuales Industria de producción moderada. 100-10,000 unidades anuales

Industria de producción limitada. 1-100 unidades anuales

Esta clasificación influye en las decisiones sobre la selección del equipo y proceso para producir un producto.

Clasificación de la industria por el tipo de producto:

1. Alimenticia y procesado de alimentos 2. Manufacturas eléctricas y electrónicas

3. Automotriz y de transporte

4. Accesorios metálicos, plomería, acondicionamiento y refrigeración

5. Construcción

6. Mobiliarios y trabajo de la madera

7. Productos de piedra, cristal, arcilla

8. Industria extractiva.

Productos manufacturados.Se pueden dividir en dos grupos:

Los que son adquiridos directamente por los consumidores. Ejemplos: autos, computadoras, guitarras, entre otros

Bienes capitales: los que son adquiridos por otras compañías para proveer servicios o producir productos: ejemplos: aviones, computadoras, equipo de construcción

Sistemas de producción.Consisten en los recursos humanos, equipos y los procedimientos diseñados para la combinación de los materiales y procesos que constituyen las  operaciones de la firma.

Tendencias de la manufactura    

A partir de 1820 las máquinas herramienta y los sistemas productivos han tenido una constante evolución que han permitido aumentar la producción y mejorar las calidades y precisiones de sus productos. También con el descubrimiento y uso de nuevos materiales se ha logrado aumentar notablemente la disponibilidad de materiales y posibilidades de fabricación y producción.

En todos los sistemas productivos existen dos factores que han generado la modernización o actualización.

1. La industria de la guerra 2. La libre competencia

La tendencia de la mayoría de los sistemas productivos es la automatización total.

En estos sistemas el hombre únicamente participa en:

El diseño de los sistemas operativos. La construcción de la maquinaria

En la supervisión de los sistemas En el mantenimiento o reparación de las máquinas

 La generalidad de un proceso y su presentación    

Los procesos en general requieren de un conjunto de documentos que permiten su manejo de manera efectiva. Algunos de estos documentos son los siguientes:

1. Diagramas de flujo2. Planos de taller (lay out)3. Método de trabajo4. Manuales de proceso5. Ordenes de producción6. Manuales de operación y mantenimiento.7. Software de control y seguimiento (MRP, SAP/R3)8. Manuales de calidad9. Manuales de organización

Selección de materiales

Actualmente existen una gran variedad de materiales, cada uno con sus propias características, aplicaciones, ventajas y limitaciones. En forma general los tipos de materiales utilizados hoy en día en la manufactura, ya sea de manera individual o en combinación son los siguientes

• Metales ferrosos: aceros al carbono y aleados, acero inoxidable, y aceros grado herramientas, y los hierros grises y aleados

• Metales no ferrosos: Aluminio, magnesio, cobre, níquel, titanio, superaleaciones, metales refractarios, berilio, circonio, aleaciones de bajo punto de fusión y metales preciosos.

• Plásticos: termoplásticos, termoestables y elastómeros.

• Cerámicos, cerámicas vitrificadas, vidrios, grafitos, y diamante

• Materiales compositos: plásticos reforzados, matrices de metal y matrices de cerámica. Estos también se conocen como materiales de ingeniería.

• Nanomateriales, aleaciones con memoria de forma, aleaciones amorfas, superconductores y otros materiales diversos con propiedades únicas.

Conforme se van desarrollando nuevos materiales, la selección de materiales apropiados se convierte cada vez más en un reto. Las estructuras aerospaciales y los productos deportivos han ocupado la primera línea en la aplicación de los nuevos materiales.

Para las estructuras de las aeronaves comerciales la tendencia es utilizar más titanio y compositos, con una reducción gradual en el uso de aluminio y acero. En todos los productos se observan tendencias en continuo movimiento en el uso de materiales, tendencias impulsadas principalmente por consideraciones económicas, pero también por otras consideraciones.

Propiedades de los materiales

Al seleccionar los materiales para los productos, primero consideraremos sus propiedades mecánicas:

resistencia,

tenacidad,

ductilidad,

dureza,

elasticidad,

fatiga

cadencia

Las relaciones resistencia a peso y rigidez a peso también son importantes, particularmente en aplicaciones aerospaciales y automotrices. El aluminio, titanio y los plásticos reforzados, por ejemplo, tienen relaciones de este tipo más elevadas que los aceros y hierros fundidos.

Las propiedades mecánicas especificadas para un producto y sus componentes deberán ser apropiados a las condiciones bajo la cuales se espera el producto funcione.

Las propiedades físicas de los materiales: densidad, calor específico, dilatación y conductividad térmica, punto de fusión y propiedades eléctricas y magnéticas.

Las propiedades químicas también juegan un papel significativo, tanto en entornos hostiles como normales. La oxidación, corrosión, degradación general de las propiedades, toxicidad, e inflamabilidad de los materiales están entre los factores importantes que deben a considerar.

En algunos desastres de aerolíneas comerciales, por ejemplo, muchas muertes han sido causadas por los humos tóxicos provenientes de materiales no metálicos en combustión dentro de la cabina de pasajeros de la aeronave.

Las propiedades de manufactura de los materiales determinan si pueden ser fundidos, formados, maquinados, soldados o sujetos a tratamiento térmico con relativa facilidad (tabla 1.3). Los métodos utilizados para procesar los materiales hasta la forma deseada pueden afectar de manera adversa las propiedades finales, vida de servicio y costo del producto.

TABLA 1.3

Características generales de manufactura de diversas aleaciones

Aleación Capacidad de fundición Capacidad de soldadura Maquinabilidad

Aluminio E F G -E

Cobre F-G F F- G

Fundición gris E D G

Fundición blanca G VP VP

Níquel F F F

Aceros F E F

Zinc E E D

Nota: E, excelente; G, bueno; F, aceptable; D, difícil; VP, muy pobre.

Selección de los procesos de manufactura

Se utilizan muchos procesos para producir componentes y formas, y por lo general existe más de un método para la manufactura de una pieza a partir de un material dado. Algunos ejemplos son:

La selección de un proceso de manufactura en particular, o de una secuencia de procesos en particular, depende no solo de la forma a producirse sino de muchos factores correspondientes a las propiedades del material.

Los materiales duros y frágiles no pueden ser formados fácilmente, sin embargo pueden ser fundidos o maquinados fácilmente mediante el uso de varios métodos. El proceso de manufactura por lo general altera las propiedades de los materiales. Los metales que se forman a temperatura ambiente, por ejemplo, se hacen más resistentes, más duros y menos dúctiles de lo que eran antes de su procesamiento.

La fig. 1.10