TEMA 1TEMA 1INTRODUCCIÓN A LOS INTRODUCCIÓN A LOS

PROCESOS DE PROCESOS DE FABRICACIÓNFABRICACIÓN

Indice

1.- Introducción 2.- Criterio de la producción económica 3.- Procesos de manufactura 4.- Procesos de fabricación: fase, subfase y operación 5.- Tiempo de fabricación 6.- Costes de fabricación

1.-Introducción La tecnología de materiales es la disciplina técnica que trata sobre los

procesos industriales que permiten obtener piezas útiles para conformar máquinas o productos, a partir de las materias primas específicas.

Es decir que la tecnología proporciona a la sociedad aquellos bienes que son necesarios o deseados.

MATERIA PRIMA PROCESO PIEZA PRODUCTO

Precisamente las materias primas elementales son las principales diferenciadoras de los procesos industriales y de los productos resultantes. Una consecuencia son las grandes familias de materiales: metálicos, cerámicos y poliméricos.

1.-Introducción

A.- Proceso industrial de los semiproductos metálicos La obtención de metales se realiza, de forma general, por el proceso de

reducción de minerales ricos en el metal (P.e: la obtención del acero a partir de la reducción de óxidos de hierro en altos hornos con carbono)

El metal fundido se vierte en moldes para obtener la forma deseada. Recordar características de los materiales metálicos (enlace, estructura

cristalina, propiedades …)

También se pueden conformar las piezas metálicas mediante deformación plástica, eliminación o remonición de material…

1.-Introducción

B.-Procesos industriales de las materias primas cerámicas Las primeras materias primas cerámicas fueron las arcillas plásticas

naturales. Proceden de rocas de alúmina, silicatos, sílice libre, cuarzo, mica y feldespato.

El proceso industrial incluye: trituración, molido para transformar en polvo fino y posteriormente compactación y conformación.

Cuarzo

Silicato de sodio

Arena de sílice

1.-Introducción

C.- Procesos industriales de las materias primas poliméricas

La materia prima para obtener monómeros que constituyen la materia básica para la elaboración de los polímeros es la nafta, fracción de la destilación del petróleo crudo. La nafta contiene moléculas de hidrocarburo con cadenas de 4 y 12 átomos de carbono.

Los polímeros pueden ser naturales (plana, seda, celulosa, proteinas, ácidos nucléicos, etc) o sintéticos (polietileno, nylon, pvc, etc).

Los procesos industriales para la fabricación de materiales poliméricos incluyen calentamiento y utilización de moldes para darle forma (inyección, extrusión…)

Petróleo

Estructura del caucho

1.-Introducción

Manufactura Toda nuestra tecnología actual ,ordenadores, teléfonos móviles,

electrodomésticos, automóviles, aviones…, no existiría si no hubiera sido posible producirlos.

La manufactura es el factor esencial que los ha hecho posible gracias a la tecnología.

La palabra manufactura se deriva del latín y se traduce como “hecho a mano”. Gran parte de la manufactura actual se realiza con maquinaria computarizada y automatizada que se supervisa manualmente.

1.- Introducción

Actualmente la manufactura puede definirse de dos maneras: tecnológica y económica.

a.-Tecnológicamente, es la aplicación de procesos químicos y físicos que alteran la geometría, las propiedades o el aspecto de un determinado material. Aunque también incluye el ensamble de partes múltiples para fabricar productos terminados.

b.-Económicamente, es la transformación de materiales en artículos de mayor valor, a través de una o más operaciones de ensamble. (Cuando el hierro se convierte en acero, se le agrega valor, cuando la arena se transforma en vidrio, se le agrega valor….) Es lo que se denomina valor añadido.

Económicamente, la manufactura es un instrumento importante que permite a una nación crear riqueza material.

En la economía internacional una nación necesita una sólida base manufacturera (o recursos naturales importantes) si desea tener una economía fuerte que de lugar a un alto nivel de vida.

1.-Introducción

Industrias manufactureras Son empresas y organizaciones que producen bienes y servicios. Pueden

clasificarse en primarias, secundarias y terciarias.

1.- Industrias primarias: son aquellas que cultivan y explotan los recursos naturales, tales como la agricultura y la minería.

2.- Industrias secundarias: adquieren los productos de las industrias primarias y los convierten en bienes de consumo.

3.- Industrias terciarias: constituyen el sector de servicios de la economía.

1.-Introducción

Primarias Secundarias Terciarias

Agricultura Aeroespacial Banca

Forestal Automotriz Comunicaciones

Pesca Metales básicos Educación

Ganadería Bebidas Transporte

Canteras Electrónica Salud

Minería Materiales construcción

Entretenimiento

Pétroleo (extracción)

Enseres domésticos

etc……

Turismo

Etc….

2.-Criterio de la producción económica

Los tres criterios fundamentales que determinan una producción económica o rentable son:

1.- Un proyecto funcional lo más simple posible y de una calidad estética apropiada.

2.- La selección de un material que presente la mejor combinación entre las propiedades físicas, su aspecto exterior, costo y facilidad para maquinarlo.

3.- La selección de los procesos de manufactura para fabricar el producto debe ser tal que se obtenga con ellos la necesaria exactitud y rugosidad, y a un coste lo más bajo posible.

3.-Procesos de manufactura

Los procesos de manufactura pueden dividirse en dos tipos básicos: 1.-Operaciones de proceso y 2.- Operaciones de ensamble.

1.- Operaciones de proceso: Transforma un material de trabajo de una etapa a otra más avanzada que lo

sitúa cerca del estado final deseado para el producto. Esto le agrega valor al cambiar la geometría, las propiedades o la apariencia del material inicial.

Una operación de proceso utiliza energía: energía mecánica, térmica, eléctrica o química.

La energía se aplica de forma controlada mediante la maquinaria y sus herramientas.

Normalmente se requiere más de una operación de proceso para transformar el material inicial a su forma final.

3.-Procesos de manufactura Se distinguen tres categorías:

A.- Operaciones de formado: la mayoría aplican calor, fuerza mecánica o una combinación de ambas para efectuar un cambio en la geometría del material.

Incluyen los procesos como: 1.-Fundición y moldeo (material inicial en forma líquida o semilíquida. Todos los

metales (fundición) y plásticos y vidrios (moldeo)) 2.-Procesado de partículas (material inicial en forma de partículas o polvo: para

metales y cerámicos) 3.-Proceso de deformación (material inicial sólido: dúctiles, sobre todo metales) 4.-Proceso de eliminación o remonición de material (material inicial sólido:

dúctiles y frágiles)

B.- Operaciones de mejora de propiedades: tratamientos térmicos C.- Operaciones de tratado de superficies: limpieza, deposiciones

3.-Procesos de manufactura

2.- Operaciones de ensamble: Unen dos o más componentes para crear una nueva entidad llamada ensamble,

subensamble.

a.-Los procesos de unión permanente incluyen la soldadura (térmica, blanda, dura y pegado con adhesivos)

b.-Los métodos de ensamble mecánico aseguran dos o más partes en una unión que puede desarmarse cuando convenga (tornillos, tuercas…)

4.- Procesos de fabricación

La organización de los procesos de fabricación se basa en la

subdivisión de éstos en una secuencia lógica y adecuada a los fines

perseguidos.

Es habitual utilizar la siguiente secuencia: Fase, subfase y operación.

4.- Procesos de fabricación

1.-Fase: es un conjunto de transformaciones tecnológicamente afines que se llevan a cabo sobre el producto en la misma máquina, instalación, equipo o puesto de trabajo.

Por ejemplo una fase del proceso podría ser el mecanizado (fresadora, torno..).

2.-Subfase: la distinción, dentro de una fase, de distintas etapas. Por ejemplo para el caso de una misma máquina como el torno puede haber

subfases como el cilindrado, ranurado….

3.-Operación:. Las operaciones constituyen cada una de las tareas realizadas en un puesto de

trabajo y pueden ser productivas (cuando producen transformación en los materiales) o no productivas (cuando no modifican los materiales, como movimientos o cambios de herramientas)

4.- Procesos de fabricación

En los sistemas de producción se distinguen dos categorías:

1.- Instalaciones para la producción

2.- Apoyo a la manufactura (procedimientos de gestión, resolución de

problemas técnicos, recursos humanos, etc…)

Las instalación comprende la planta, el equipo de producción y el

equipo de materiales.

Las instalaciones se disponen para: (a)producción en baja cantidad (de 1 a

100 ud/año), (b)producción en mediana cantidad (de 100 a 10000 ud/año) y

de (c)alta cantidad (10000 a millones)

Tipos de disposición de planta:

a) Disposición fijab) Disposición de procesoc) Disposición celulard) Disposición en línea

5.- Tiempo de fabricación

Tiempo unitario de fabricación: La fabricación involucra una serie de etapas que consumen un determinado

tiempo. El tiempo total para la fabricación de una unidad de producto se denomina

tiempo unitario de fabricación tf.

Para que el precio de un producto sea competitivo es prioritario minimizar en lo posible esta valor.

Podemos distinguir los siguientes componentes: a.-Tiempos productivos: durante los cuales los materiales están sujetos a

procesos de transformación (tt).

b.-Tiempos improductivos: no se produce transformación de los materiales. Se considera por separado el tiempo consumido en preparación de las máquinas (tp) y el tiempo de maniobra (tm), que incluye los tiempos invertidos

en la colocación y cambio de piezas y herramientas.

5.- Tiempo de fabricación

Se puede indicar, por tanto, que el tiempo de fabricación viene representado por:

tf = tp + tm + tt

El tiempo de máquina se conoce como la suma de los tiempos de transformación y de maniobra (tmaq) y representa el tiempo de residencia de la pieza en la máquina; en la operaciones de mecanizado recibe el nombre de tiempo de mecanizado (tmec).

tmaq = tt + tm

6.- Costes de fabricación

El precio de costo Ct, de un producto es el conjunto de gastos en que se

incurrirá hasta tenerlo listo para su venta.

Presupuesto de costes Cuando un cliente encarga la ejecución de un trabajo, solicita un presupuesto para

conocer el precio que se le cobrará por él. El presupuesto le permite además al fabricante estimar cuánto le costará

producir el producto.

6.- Costes de fabricación

Para la estimación del presupuesto se suele recurrir a dos procedimientos:

A.-Cálculo directo: se calculan los costes de fabricación a partir de los tiempos calculados para las operaciones productivas y no productivas.

B.-Cálculo comparativo: se basa en la comparación del trabajo pedido con otros anteriores similares cuyo costo es conocido, introduciendo las correcciones oportunas.

Es habitual en empresas con experiencia utilizar una combinación de cálculos, en cualquier caso al final será una aproximación al precio de costo.

6.- Costes de fabricación Precio de costo Distinguiremos entre: 1.-Costes directos o de fabricación (Cf): incluyen todos los gastos

directos para fabricar un producto.

Se subdividen en: a.- Coste de materia prima b.- Coste de mano de obra directa c.- Coste de amortización de máquinas y equipos d.- Coste de herramientas

2.-Costes indirectos o generales (Cg): son aquellos que no se pueden asignar de forma directa a un producto determinado.

Ct = Cf + Cg

6.- Costes de fabricación

1.-Coste directos: a.-Materia prima: El coste de los materiales para obtener un producto Cm = ΣQipi

Q= cantidad de cada materia prima; p= precio unitario de cada material prima;

b.-Mano de obra directa: gasto de salarios del personal afectado directamente en la producción de ese producto.

Co = Σtoi Si

toi = tiempo en horas empleado por cada operario

Si = coste total de la hora de trabajo de cada operario (incluye todos los gastos)

6.- Costes de fabricación

c.-Amortización de máquinas: es de coste anual, mensual u horario, para afrontar el coste de la inversión a lo largo del número de años de vida.

Ca = tei Ai

tei = tiempo en horas de utilización de cada equipo; Ai = coste horario de amortización del equipo

d.- Coste de las herramientas: se consideran las herramientas fungibles, es decir que se deterioran con el uso y que hay que reponerlas tras periodos cortos.

Ch = ΣNh · hi Nh = thi/Ti Ch = Σ[(thi)/Ti] ·hi

hi=precio de la herramienta; Nh= nº de herramientas utilizadas en cada operación

El número de herramientas utilizadas en cada operación (Nh) viene dado por el cociente:

thi= tiempo de uso de cada herramienta en el proceso; Ti= vida de la herramienta.

6.- Costes de fabricación

Coste de fabricación Sumando todos los costes parciales antes citados, el coste total de fabricación

viene expresado por:

Ct= Cf + Cg

Cf = Cm + Co + Ca + Ch

Ct= (Cm + Co + Ca + Ch) + Cg