Tema 1 - Procesos Mecánicos 9597 - PDF

Tema 1 Departamento de Ingeniería Mecánica 9597 Procesos Mecánicos Parte I Fundamentos y normalización Introducción General 1...

Tema 1 Departamento de Ingeniería Mecánica 9597 Procesos Mecánicos Parte I Fundamentos y normalización Introducción General 1 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 1 Objetvos de aprendizaje Recordar conceptos de Procesos y Manufactura Conocer algunas propiedades de los materiales y conceptos de metrología 9597 Procesos Mecánicos Contenidos de específicos Procesos y Manufactura Propiedades físicas Metrología 2 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  PROCESOS Y MANUFACTURA Tema 1 PROCESO Conjunto de actividades relacionadas y ordenadas con las que se consigue un objetivo determinado. En ingeniería el concepto de proceso adquiere gran importancia, debido a que se requiere: PLANEAR, INTEGRAR, ORGANIZAR, DIRIGIR Y CONTROLAR. Estas actividades permiten al 9597 Procesos Mecánicos Ingeniero lograr los objetivos de su profesión. Los procesos de producción son 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. 3 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  PROCESOS Y MANUFACTURA Tema 1 MANUFACTURA Según la real academia “Obra hecha a mano o con el auxilio de máquina.// 2. Lugar donde se fabrica”. 9597 Procesos Mecánicos La manufactura se observa como un mecanismo para la transformación de materiales en artículos útiles para la sociedad. También es considerada como la estructuración y organización de acciones que permiten a un sistema lograr una tarea determinada. Conjunto de actividades organizadas y programadas para la transformación de materiales, objetos o servicios en artículos o servicios útiles para la sociedad. 4 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Proceso de Producción Tema 1 Materias primas, maquinarias, 9597 Procesos Mecánicos materiales de operación, productos Generación Bien/Servicios semi - terminados, de Valor edificios, energía y mano de obra Entrada Transformación Salida Retroalimentación 5 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  PROCESO ADMINISTRATIVO Y PROCESO DE MANUFACTURA Tema 1 Criterios para la producción económica con finalidad de beneficio económico. Aceptables 9597 Procesos Mecánicos Costos Competitivos Ganancias superiores a las Rentabilidad que proporciona el banco Sólo la necesaria (no Calidad inversiones que no sean necesarias) Criterios con finalidad de orden económico 6 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  PROCESO ADMINISTRATIVO Y PROCESO DE MANUFACTURA Tema 1 Criterios de la producción con fines de la efectividad. Diseños funcionales que permitan la manufactura calculada y Proyecto controlada. Materiales Selección de los materiales adecuados y económicamente aceptables. Sistemas para la transformación de los materiales con la calidad 9597 Procesos Mecánicos Procesos de manufactura adecuada, considerando las necesidades del cliente, de manera eficiente y económica. Motivación Trato Factor humano Facilidad Capacitación Seguridad 1. Planificación 2. Integración Proceso administrativo 3. Organización 4. Dirección 5. Control Criterios con finalidad de efectividad productiva 7 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Confluencia de proceso administrativo, servicios y transformación en Tema 1 planta Proceso administra4vo Planeación Integración Objetivo Organización 9597 Procesos Mecánicos Dirección Control Eficiencia Transformación Servicios Suficiencia o manufactura Oportunidad Acciones para lograr los Plano de taller Diagrama de flujo objetivos y sus anexos Plan de trabajo 8 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Clasificación de los procesos de manufactura Tema 1 PROCESOS DE MANUFACTURA Primera Conformado por Conformación forzada Complementarios categoría desprendimiento 9597 Procesos Mecánicos de material Segunda Maquinado Conformado Conformado Materiales Dureza Acabados Ensambles categoría Plástico Térmico Sintéticos Proceso Laminado Fundición Extrusión Tratamientos Superficies Armados Forjado Soldadura Soplado térmicos Extrusión Inyección Trefilado Embutido 9 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Generalidades relacionadas a los procesos de manufactura Tema 1 En un proceso de diseño y manufactura de sistemas mecánicos y/o elementos de máquinas, se debe elegir adecuadamente materiales que cumplan con el desempeño de una determinada tarea. Para ello se debe tenerse en cuenta lo siguiente: 9597 Procesos Mecánicos Propiedades físicas y mecánicas (dureza, densidad, conductividad, etc.) y sus cualidades estéticas (color, textura, etc.) deben ser adecuadas para la aplicación seleccionada. Se debe disponer de suficientes conocimientos técnicos en la materia y sobre las herramientas necesarias, su manipulación y transporte. El material debe de estar disponible en el mercado. El impacto medio ambiental durante la fabricación, uso y desechos. 10 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Propiedades mecánicas más relevantes Tema 1 La ductilidad Es un determinado tipo de plasticidad. Un material es dúctil cuando es fácilmente deformable en forma de hilos sin romperse. Un material dúctil es el cobre, que lo podemos transformar fácilmente en hilos muy delgados, su deformación se debe a la aplicación de una fuerza de tracción. 9597 Procesos Mecánicos La maleabilidad Es otro tipo de plasticidad. Un material es maleable cuando es fácilmente deformable en forma de láminas sin romperse. El oro es un material muy maleable, con el que podemos fabricar láminas de tan solo una micra de grosor (pan de oro), su deformación se debe a. la aplicación de una fuerza de compresión. Resistencia a la tracción Un cuerpo es sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre este actúan dos fuerzas iguales, de sentido contrario y como saliendo del elemento. Un cuerpo sometido a tracción se deforma alargándose y adelgazandose, esto es, las caras paralelas al esfuerzo tienden a unirse, mientras que las perpendiculares tienden a separarse; los materiales resistentes al esfuerzo de tracción se emplearán en el diseño de piezas que tengan que soportar pesos colgados, en cables de puentes y ascensores, cadenas, etc. 11 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Propiedades mecánicas más relevantes Tema 1 Resistencia a la compresión Un cuerpo es sometido a compresión, cuando sobre él actúan dos fuerzas iguales, de sentido contrario y hacia el interior del cuerpo. Un cuerpo sometido a compresión se deforma acortándose y ensanchándose, esto es, las caras paralelas al esfuerzo tienden a separarse. 9597 Procesos Mecánicos Resistencia a la torsión Un cuerpo está sometido a torsión cuando se intentan girar sus extremos en sentidos opuestos. Sus secciones tienden a tomar movimientos de rotación en sentidos opuestos. Si la fuerza es suficiente, también se produce el desgarro o cortadura; se encuentran sometidos a torsión todos los ejes que transmiten movimientos de giro: los destornilladores, las llaves de una cerradura, cardanes vehiculares, etc. La rigidez La rigidez es la resistencia que opone un cuerpo a deformarse cuando es sometido a un esfuerzo de flexión o torsión, es decir, es lo contrario de flexibilidad; la rigidez teóricamente significa que en un elemento de cualquier material su deformación debe ser cero; es aplicable a elementos de máquinas y a los materiales tales como de una llave inglesa o una llave fija, vigas de puentes, etc. 12 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Propiedades mecánicas más relevantes Tema 1 La tenacidad La tenacidad es la capacidad que tiene un material para absorber energía sin romperse; todos los materiales tienen grietas internas que se propagan más rápido mientras menos tenaz sea el material; cuando el material se deforma con facilidad, es decir, es blando, la porción del material que rodea la grieta se deforma. Este proceso consume energía, lo que retarda la propagación de la grieta y consigue que el material sea tenaz. 9597 Procesos Mecánicos La fragilidad Fragilidad es justamente lo contrario de tenacidad. Un material es frágil cuando se rompe fácilmente, por la acción de un choque, sin deformarse previamente. Los materiales frágiles tienen las fases elásticas y plásticas muy reducidas. La fragilidad es una propiedad pocas veces deseada y suele venir impuesta por materiales que tienen propiedades que se pueden aprovechar. Por ejemplo, el vidrío de un auto debe ser frágil para que, en caso de accidente, se pueda romper con un pequeño golpe. 13 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Propiedades mecánicas más relevantes Tema 1 Dureza La dureza mide el grado de oposición de un material a ser penetrado (rayado) o a desgastarse. Un material es más duro que otro si no puede ser rayado por él. Existen distintos procedimientos para determinar la dureza de un material, como el ensayo de Martens, que determina la dureza por el ancho de la raya que un diamante de 9597 Procesos Mecánicos forma piramidal produce al rayar un material con una fuerza determinada. Si se utiliza un lápiz como indentador; este penetra sin dificultad a la plastilina, demostrando que es más duro que la plastilina. Los materiales duros se emplean en herramientas de corte o en piezas que sufren grandes desgastes, como el cilindro y los pistones de un motor de combustión. La dureza suele ir unida a la fragilidad, cuando más duro es un material, más frágil, por lo tanto, solo se da dureza a un material cuando es estrictamente necesario. La dureza se relaciona también con la capacidad que tiene un material de soportar esfuerzos sin deformarse permanentemente. 14 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Wilson José Silva Vásquez Propiedades mecánicas más relevantes Tema 1 Fatiga FATIGA MECÁNICA Se puede definir como una fractura progresiva; se produce cuando una pieza está sometida a un esfuerzo cíclico (repetitivo), como una vibración; que, La fatiga es el fenómeno gene- aunque el material no supere el límite elástico, puede ral de falla del material tras va- romperse en poco tiempo. 9597 Procesos Mecánicos rios ciclos de aplicación de una tensión menor a la de rotura. Durante un movimiento cíclico, no se observa La rotura por fatiga se da como deformación aparente,consecuencia pero se van produciendo de esfuerzos repe- pequeñas grietas que disminuyen la sección tidos y variables debiéndose a resistente, hasta que la unpieza no puede deslizamiento de soportar el la estructu- esfuerzo y se rompe; es importante ra cristalina, emplear con el consiguiente materiales resistentes deslizamiento a la fatiga enprogresivo aquellas piezas de los que tienen que aguantar vibraciones, como son cristales, con producción de ca- los amortiguadores, o las piezas de lor, aspecto delasmotores de piezas rotas combustión; tal es elpor caso, cuando cortamos un fatiga: alambre flexionándolo de forma repetitiva, la rotura se produce por fatiga. - Una zona lisa, de estructura finísima y brillante: la rotura por fatiga se da después de un periodo relativamente largo. 15 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 - Una zona de cristales grandes, o de estructura fibrosa: cuando la rotura por fatiga se da instantáneamente debido a la disminución de sección, ver figura adjunta. Tema 1 METROLOGÍA Es la ciencia que tiene por objetivo el estudio de las mediciones y deriva de las 9597 Procesos Mecánicos palabras griegas “METRÓN” que significa medida y “LOGOS” estudio tratado o conocimiento. 16 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 1 METROLOGÍA CIENTÍFICA Se dedica a materializar y conservar las 9597 Procesos Mecánicos Unidades de cada magnitud. La materialización se lleva a cabo, mediante experimentos físicos basados en fenómenos naturales. Permite diseminar las Unidades a través de patrones primarios de reconocimiento internacional. 17 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 1 METROLOGÍA INDUSTRIAL Se caracteriza por la diseminación de cada Unidad a través de patrones de referencia y de trabajo. Ello se logra a través de sucesivas calibraciones y verificaciones, abarcando desde los patrones primarios hasta los instrumentos de la 9597 Procesos Mecánicos industria. Aquí se desenvuelven los laboratorios de calibración y de ensayo. Ellos evidencian su trabajo a través de certificados de calibración y de los informes de resultados de diversas inter-comparaciones. Su organización se basa en sistemas de certificación y de acreditación por parte de organismos privados y/o autoridades nacionales. Las empresas desarrollan sus sistemas de confirmación metrológica. 18 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 1 METROLOGÍA LEGAL Se refiere a la protección de los derechos del consumidor y de los intereses del productor, en el sentido de proveer los mecanismos para evaluar la calidad y cantidad de los bienes y la adecuación de sus precios. Incluye, desde hace algunos años, aspectos de protección a la salud, seguridad industrial y la conservación del medio ambiente. 9597 Procesos Mecánicos Considera actividades de control, homologación y verificación periódica de las exigencias técnicas y jurídicas de métodos e instrumentos de medición. 19 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 1 Calibración Conjunto de operaciones que establecen, en condiciones especificadas, la relación entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento de medición, o por un sistema de medición, o los valores representados por una medida Que materializada o por un material de referencia, y los valores errores ? correspondientes de esa magnitud materializados por patrones. El resultado de una medición permite atribuir a las 9597 Procesos Mecánicos indicaciones, los valores correspondientes del mensurando o determinar las correcciones que deben aplicar a las indicaciones. El resultado es el informe o certificado de calibración. + - 20 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 1 Verificación Conjunto de operaciones llevadas a cabo por un organismo oficial (o bien por otro organismo legalmente autorizado) y que tiene como finalidad constatar o afirmar 9597 Procesos Mecánicos que el instrumento satisface plenamente las exigencias de los reglamentos Cumple + PASA - No cumple 21 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 1 INCERTIDUMBRE Parámetro asociado al resultado de una medición que caracteriza la dispersión de los valores que podrían razonablemente ser atribuidos al mensurando. TRAZABILIDAD 9597 Procesos Mecánicos Propiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón, tal que pueda relacionarse con referencias establecidas, generalmente patrones nacionales o internacionales, a través de una cadena interrumpida de comparaciones, todas ellas con incertidumbres determinadas. El establecimiento de la trazabilidad es fundamental para que los resultados de mediciones sean comparables constituyéndose en una fuerte base de apoyo a las transacciones comerciales, manteniendo una relación entre los resultados de mediciones y los valores de patrones de valor metrológico claramente definidos dentro de criterios aceptados internacionalmente. 22 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 1 Sistema Internacional de Unidades (SI) El 20 de Mayo de 1875, hace ya más de 100 años, diecisiete estados suscribieron en París, la Convención del Metro, a raíz de la cual se adoptó el “Sistema Métrico de Unidades”. 9597 Procesos Mecánicos Se inició así una etapa de racionalización en materia de medidas, tendiente a mejorar la comunicación humana en el campo del conocimiento y del comercio. 23 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 1 El Sistema Internacional de Unidades fue creado el año 1960 en la 11a. Conferencia General de Pesas y Medidas –CGPM- Los participantes de la Conferencia decidieron basar el sistema en siete claramente 9597 Procesos Mecánicos definidas y distintas Unidades Básicas. NOMBRE SIMBOLO CANTIDAD metro m longitud segundo s tiempo kilogramo kg masa kelvin K Temperatura termodinámica ampere A Corriente eléctrica mol mol Cantidad de sustancia candela cd intensidad lumínica 24 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 1 Unidades Derivadas (SI) Algunas unidades derivadas de las unidades básicas, kilogramo. 9597 Procesos Mecánicos Nombre Símbolo Cantidad Expresión (SI) kilogramo por metro ρ densidad kg/m3 cúbico pascal Pa presión kg/(m*s2) watt W potencia (kg*m2)/ s3 newton N fuerza (kg*m)/s2 joule J Energía, trabajo (kg*m2)/s2 ohm Ω Resistencia eléctrica (kg*m2)/(s3*A2) 25 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 1 Prefijos (SI) Cuando se usa coherentemente las unidades hay grandes y pequeños valores numéricos en la descripción de las cantidades. Con el objetivo de mantener un orden de magnitud razonable de las cantidades se creó los prefijos. Múltiplos y sub-múltiplos del metro. 9597 Procesos Mecánicos Prefijos Símbolo Factor SI prefijo giga G 109 1 000 000 000 mega M 106 1 000 000 kilo k 103 1000 hecto h 102 100 deca da 101 10 - - 100 metro m 1 deci d 10-1 decímetro dm 0,1 centi c 10-2 centímetro cm 0,01 mili m 10-3 milímetro mm 0,001 micro µ 10-6 micrómetro µm 0,000 001 nano n 10-9 nanómetro nm 0,000 000 001 26 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Normas de Gestión Tema 1 ISO 9000 es un conjunto de normas sobre calidad y gestión continua de calidad, establecidas por la Organización Internacional de Normalización (ISO). Se pueden aplicar en cualquier tipo de organización o actividad orientada a la producción de bienes o servicios. El ISO 9000 especifica la manera en que una organización ,opera sus estándares de calidad, tiempos de 9597 Procesos Mecánicos entrega y niveles de servicio. Existen más de 20 elementos en los estándares de este ISO que se relacionan con la manera en que los sistemas operan. Su implantación, aunque supone un duro trabajo, ofrece numerosas ventajas para las empresas, entre las que se cuentan con: Estandarizar las actividades del personal que trabaja dentro de la organización por medio de la documentación Incrementar la satisfacción del cliente Medir y monitorizar el desempeño de los procesos Disminuir re-procesos Incrementar la eficacia y/o eficiencia de la organización en el logro de sus objetivos Mejorar continuamente en los procesos, productos, eficacia, etc. Reducir las incidencias de producción o prestación de servicios 27 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2