Tecnología Mecánica I - Tema 1 PDF

Tecnología Mecánica I Tema 1 INTRODUCCIÓN A LA FABRICACIÓN Bibliografía recomendada: Groover, M. P., Fundamentos de manufactura moderna (3ª ed.), McGraw-Hill. Kalpakjian, S. y S. R. Schmid, Manufactura, ingeniería y tecnología (5ª e...

Tecnología Mecánica I Tema 1 INTRODUCCIÓN A LA FABRICACIÓN Bibliografía recomendada: Groover, M. P., Fundamentos de manufactura moderna (3ª ed.), McGraw-Hill. Kalpakjian, S. y S. R. Schmid, Manufactura, ingeniería y tecnología (5ª ed.), Pearson Educación. Schey, J. A., Procesos de manufactura (3ª ed.), McGraw-Hill. Tema 1. Introducción a la fabricación 1. Introducción 2. Perspectiva histórica 3. Perspectiva económica 4. Perspectiva tecnológica 5. Definiciones y terminología 6. Diseño e ingeniería concurrente 7. Procesos de fabricación  TECNOLOGÍA: conjunto de conocimientos que permiten 1. INTRODUCCIÓN diseñar y crear bienes o servicios que satisfagan las necesidades esenciales y los deseos de la humanidad. La tecnología influye de muchas formas en nuestra vida diaria. Los siguientes ejemplos representan distintas tecnologías que nos ayudan a vivir mejor.  Introducción Todos ellos tienen en común que han sido fabricados. La fabricación es el factor esencial que hace posible la tecnología.  Introducción Los objetos y productos que nos rodean en algún otro momento tenían otra forma diferente. En la naturaleza no los encontramos con su forma actual A partir de diversas materias primas, han sido transformados y ensamblados hasta llegar a la forma que vemos ahora. Hay objetos en una sola pieza (clavos, tornillos, tenedor, etc.) pero la mayor parte de los objetos y productos (motores, bolígrafos, máquinas, etc.) están construidos mediante el ensamblaje de diferentes piezas de diferentes materiales.  Introducción Los objetos y productos que nos rodean en algún otro momento tenían otra forma diferente. En la naturaleza no los encontramos con su forma actual A partir de diversas materias primas, han sido transformados y ensamblados hasta llegar a la forma que vemos ahora. Hay objetos en una sola pieza (clavos, tornillos, tenedor, etc.) pero la mayor parte de los objetos y productos (motores, bolígrafos, máquinas, etc.) están construidos mediante el ensamblaje de diferentes piezas de diferentes materiales. Estos productos fueron construidos mediante la utilización de diferentes procesos, a los que llamamos procesos de fabricación o manufactura. Materias primas Procesos de fabricación Productos  Introducción Estos productos fueron construidos mediante la utilización de diferentes procesos, a los que llamamos procesos de fabricación o manufactura. Materias primas Procesos de fabricación Productos Productos Procesos de fabricación Materias primas  Introducción Estos productos fueron construidos mediante la utilización de diferentes procesos, a los que llamamos procesos de fabricación o manufactura. Materias primas Procesos de fabricación Productos Objetivo de la asignatura: conocer los diferentes procesos tecnológicos utilizados en la fabricación de elementos, piezas, componentes y sistemas mecánicos: - Tecnología, máquinas y herramientas - Operaciones y variables del proceso - Tipos de productos que se pueden obtener  Introducción La fabricación es importante desde tres puntos de vista: HISTÓRICO ECONÓMICO TECNOLÓGICO 2. PERSPECTIVA HISTÓRICA Ø La importancia de la fabricación en el desarrollo de la civilización está subestimada. Ø Las culturas que han destacado a la hora de fabricar objetos han tenido más éxito.  Perspectiva histórica Ø La importancia de la fabricación en el desarrollo de la civilización está subestimada. Ø Las culturas que han destacado a la hora de fabricar objetos han tenido más éxito.  Perspectiva histórica Ø La importancia de la fabricación en el desarrollo de la civilización está subestimada. Ø Las culturas que han destacado a la hora de fabricar objetos han tenido más éxito. Ø La fabricación de mejores herramientas hizo posible que dispusieran de mejores destrezas y armas. Ø Las mejores destrezas les permitieron vivir mejor. Con armas mejores pudieron conquistar a otras culturas en épocas de conflicto.  Perspectiva histórica La fabricación se originó entre los años 5000 y 4000 a. C. Es más antigua que la historia registrada. La realización de los dibujos encontrados en cuevas y rocas primitivas requería del uso de algún tipo de pincel o brocha y de la “pintura” o “material” necesario para grabar en la roca.  Perspectiva histórica Madera, piedra, metal (Au, Cu, Fe…., Ag, Pb, Sn, bronce) Principio de la división del trabajo. Producción de acero (entre los años 600 y 800 d. C.) La Revolución Industrial (Inglaterra ~ 1750) – Máquina de vapor de Watt / Máquinas herramienta / Telar mecánico / Sistema fabril (división del trabajo en grandes números) Piezas intercambiables (Eli Whitney, EEUU ~ 1800) (fabricación de armas de fuego) (crear piezas idénticas para usarlas en producción en cadena) La Segunda Revolución Industrial (mediados s. XX). Movimiento científico – Dispositivos electrónicos de estado sólido (a partir del transistor) / Microchip / Ordenadores / Automatización de la fabricación  Perspectiva histórica Edad media Rueda hidráulica  Perspectiva histórica Máquina de vapor 1º rev. industrial Motor eléctrico 2º rev. industrial Control numérico  Perspectiva histórica Inteligencia artificial  Perspectiva económica 3. PERSPECTIVA ECONÓMICA No existen indicadores universales para medir la calidad de vida. Puede tomarse el producto interior bruto (PIB, la suma del valor de todos los bienes y servicios que se producen en una economía nacional) como un indicador del bienestar material. En los países industrialmente desarrollados, la agricultura y la minería representan entre un 3 y un 8% del PIB; la contribución de la fabricación al PIB se sitúa entre un 20 y un 30%; el resto del PIB se debe al sector de servicios. Tabla 1 – Estructura de la producción en la economía española (Datos en porcentaje) Fuente: INE (2017) Agricultura Industria Construcción Servicios y pesca energía 1970 11,0% 34,0% 8,8% 46,2% 1980 7,0% 28,6% 7,9% 56,5% 1990 5,5% 25,1% 8,8% 60,6% 2000 4,1% 20,6% 10,1% 65,2% 2005 3,0% 18,8% 11,6% 66,6% 2010 2,6% 17,2% 8,8% 71,4% 2012 2,5% 17,2% 6,3% 74,0% 2013 2,8% 17,1% 5,6% 74,5% 2014 2,5% 17,1% 5,4% 75,0% 2015 2,5% 17,1% 5,5% 74,9% 2016 2,6% 17,8% 5,6% 74,1% A menos que un país sea muy rico en recursos naturales, un sector de servicios fuerte sólo puede existir si hay uno de fabricación igualmente fuerte. 4. PERSPECTIVA TECNOLÓGICA Tecnología: – Conjunto de teorías y de técnicas que permiten el aprovechamiento práctico del conocimiento científico. (RAE, Diccionario de la lengua española) – Aplicación de la ciencia para proporcionar a la sociedad y a sus miembros aquellos objetos que necesitan o desean. (Groover, Fundamentos de manufactura moderna) La fabricación es el factor esencial que hace posible la tecnología.  Perspectiva tecnológica Turborreactor Motor de reacción de doble flujo (Turbofan) Hubo que desarrollar nuevos materiales y tecnologías para fabricar los álabes del compresor. El desarrollo de las superaleaciones permitió un incremento gradual de la temperatura de operación. Se dio un gran salto al enfriar los álabes con el paso de aire sin quemar procedente del compresor a través de pequeños agujeros practicados en ellos. Fue necesario encontrar técnicas para hacer orificios muy delgados y profundos en materiales muy duros. 5. DEFINICIONES Y TERMINOLOGÍA Todos los objetos que nos rodean son consecuencia de la transformación de un material de partida (materia prima) en una forma final (producto) con unas propiedades determinadas. Definición de fabricación (desde un punto de vista técnico): Aplicación de procesos físicos y químicos para modificar la geometría, las propiedades y la apariencia de un material de partida para generar piezas o productos.  Definiciones y terminología Todos los objetos que nos rodean son consecuencia de la transformación de un material de partida (materia prima) en una forma final (producto) con unas propiedades determinadas. Definición de fabricación (desde un punto de vista económico): Transformación de materiales en productos con mayor valor.  Definiciones y terminología Todos los objetos que nos rodean son consecuencia de la transformación de un material de partida (materia prima) en una forma final (producto) con unas propiedades determinadas. Producción: elaboración de Fabricación: elaboración de conjuntos de componentes componentes aislados (piezas) ensamblados (productos)  Definiciones y terminología Todos los objetos que nos rodean son consecuencia de la transformación de un material de partida (materia prima) en una forma final (producto) con unas propiedades determinadas. Fabricación de productos continuos: Fabricación de productos discretos: fabricación con un flujo continuo de fabricación de piezas o productos material (petróleo, plásticos, acero, individuales (coches, ordenadores, cemento, etc.) aviones, máquinas-herramienta, etc.)  Definiciones y terminología Tecnología de fabricación: Conjunto de conocimientos referentes a los procedimientos, procesos y medios empleados en la transformación de un material de partida en un producto, de manera eficiente y de acuerdo a unas especificaciones establecidas. El conocimiento de los procesos aplicables a un material en bruto (materia prima) para transformarlo en un producto acabado de acuerdo a unas especificaciones, mediante la utilización óptima de los procedimientos y recursos disponibles (diseño, planificación, maquinaria, herramientas, utillaje, verificación, calidad, etc.). 6. DISEÑO E INGENIERÍA CONCURRENTE Actividades involucradas en el diseño y fabricación de un producto: Diseño del producto Realización de prototipos El 70 - 80% del costo final del Planificación de la producción producto queda determinado por Procesos de fabricación y equipos las etapas iniciales del diseño Control de calidad Marketing, distribución y venta Ingeniería secuencial Ingeniería concurrente  Diseño e ingeniería concurrente Diferencia entre Ingeniería Concurrente o simultánea e Ingeniería Secuencial: Ingeniería Secuencial (convencional) La ingeniería convencional utiliza un desarrollo de producto conocido como “Comunicación sobre el muro”. Cada área de la empresa, después de ejecutar la parte que le corresponde, transfiere su resultado al sector siguiente. Quien recibe esta etapa indudablemente encontrará fallos según la perspectiva de su propia especialidad y la devolverá al sector de origen para los ajustes correspondientes. Las actividades se realizan consecutivamente. Escasa interrelación entre los responsables de las tareas (distintos departamentos). Cualquier desajuste en la secuencia penaliza mucho el coste final del producto. Apropiada para la fabricación de productos muy conocidos, sobre los que se prevé unas escasas modificaciones en diseño o innovación  Diseño e ingeniería concurrente Diferencia entre Ingeniería Concurrente o simultánea e Ingeniería Secuencial: Ingeniería Concurrente o Simultánea La ingeniería concurrente se basa en el trabajo convergente de las diferentes etapas y exige que se invierta más tiempo en la definición detallada del producto y en la planificación. Así las modificaciones se hacen en la fase del diseño mucho antes de que salga el prototipo o las muestras de producción, lo cual conlleva a una reducción considerable de costo. Aunque bajo este enfoque en las primeras etapas el tiempo se incrementa, es claro también que el tiempo total de ciclo se reduce sustancialmente. Las actividades se realizan de manera La tarea de diseño es más costosa en tiempo y simultánea, en la medida de lo posible. dinero, pero el producto sale antes al Total interrelación entre los responsables de las mercado y con un coste inferior. tareas (distintos departamentos). Apropiada para el diseño de nuevos El diseño debe ser un proceso iterativo. Se productos. requiere el conocimiento de los materiales, los El proceso de diseño tiene una gran procesos de fabricación, exigencias del repercusión en la fabricación y en el coste final mercado, etc. del producto (70-80%).  Diseño e ingeniería concurrente Comparación entre a) ciclo tradicional o secuencial de creación de productos y b) creación de productos usando ingeniería concurrente  Diseño e ingeniería concurrente La ingeniería secuencial conduce al aislamiento de actividades; los problemas que se originan en la producción fuerzan cambios costosos en el diseño y en el proceso. La ingeniería concurrente considera todos los aspectos desde el principio. El producto llega antes al mercado y a un coste más bajo. 7. PROCESOS DE FABRICACIÓN Conjunto de actividades que posibilitan la alteración de las propiedades mecánicas, físicas o químicas, o de los atributos geométricos de un objeto o material de trabajo Propiedades mecánicas: Resistencia, ductilidad, tenacidad, dureza, etc. Propiedades químicas: Operaciones Resistencia a la corrosión, etc. de proceso Propiedades físicas: Densidad, propiedades eléctricas, térmicas, magnéticas, ópticas, tribológicas, etc. Atributos geométricos: Forma, dimensión, acabado superficial 7. PROCESOS DE FABRICACIÓN Conjunto de actividades que posibilitan la alteración de las propiedades mecánicas, físicas o químicas, o de los atributos geométricos de un objeto o material de trabajo 7. PROCESOS DE FABRICACIÓN Conjunto de actividades que posibilitan la alteración de las propiedades mecánicas, físicas o químicas, o de los atributos geométricos de un objeto o material de trabajo 7. PROCESOS DE FABRICACIÓN Conjunto de actividades que posibilitan la alteración de las propiedades mecánicas, físicas o químicas, o de los atributos geométricos de un objeto o material de trabajo Propiedades mecánicas: Resistencia, ductilidad, tenacidad, dureza, etc. Propiedades químicas: Resistencia a la corrosión, etc. Propiedades físicas: Densidad, propiedades eléctricas, térmicas, magnéticas, ópticas, tribológicas, etc. Atributos geométricos: Forma, dimensión, acabado superficial  Procesos de fabricación Los procesos de conformado tienen por finalidad convertir un material en una pieza tecnológica de uso industrial. (moldeo, forja, laminación, soldadura…) Los metales deben ser conformados en la zona de comportamiento plástico. El material es sometido a esfuerzos superiores a sus límites elásticos para que la deformación sea permanente. Curva de Esfuerzo vs Deformación  Procesos de fabricación Tecnología Mecánica I Tecnología Mecánica II