Principios Esenciales de Producción, Calidad y Metrología Industrial

Principios Fundamentales de la Producción Industrial

En el ámbito de la producción industrial, se observan constantes interrelaciones y compromisos:

• Mayor producción implica a menudo mayor incertidumbre, menor coste y menor plazo.
• La búsqueda de mayor calidad se asocia con una menor tolerancia admisible y, paradójicamente, puede introducir mayor incertidumbre si los procesos no están rigurosamente controlados.

Relación entre Tolerancia e Incertidumbre

La relación crítica entre la tolerancia (T) y la incertidumbre (U) en los procesos de fabricación se define por la expresión: 3 ≤ T / (2U) ≤ 10.

Flexibilidad en la Producción

La flexibilidad es un factor determinante en la elección del método de producción, adaptándose a las variaciones de demanda y especificaciones del producto.

Clasificación de Maquinaria y Procesos de Fabricación

Coste Unitario y Tipo de Máquina

El coste unitario de producción varía significativamente en función del número de piezas y el tipo de maquinaria utilizada:

• Máquinas tradicionales: Adecuadas para volúmenes bajos a medios.
• Máquinas de centro numérico (CNC): Ofrecen mayor precisión y automatización, ideales para volúmenes medios y alta complejidad.
• Máquinas especiales o de transferencia: Diseñadas para alta producción y tareas específicas, optimizando el coste unitario en grandes volúmenes.

Procesos de Moldeo

El moldeo es un proceso fundamental en la fabricación, clasificándose principalmente por el método de llenado y el tipo de molde:

Moldeo por Gravedad

• Arena:
  • Modelo permanente, molde permanente.
• Cáscara (Shell Molding):
  • Modelo permanente, molde permanente.
• Terraja (Sweep Molding):
  • Sin modelo, molde permanente.
• Cera Perdida (Lost-Wax Casting):
  • Modelo no permanente, molde permanente.
• Mercast:
  • Modelo no permanente.
• Coquillas (Permanent Mold Casting):
  • Molde no permanente.

Moldeo por Presión

• Inyección
• Centrifugado

Tipos de Hornos Industriales

Los hornos son equipos esenciales en diversos procesos metalúrgicos y de tratamiento térmico:

• Horno de cubilete: Caracterizado por su cuba cilíndrica.
• Horno eléctrico: Utiliza energía eléctrica para generar calor.
• Horno de reverbero: Dispone de una parrilla para la combustión.

Deformación de Materiales

El comportamiento de los materiales bajo carga se divide en distintas zonas:

• Zona elástica: Presenta una dependencia lineal entre tensión y deformación.
• Zona plástica: La dependencia entre tensión y deformación no es lineal; el material sufre deformación permanente.
• Zona de rotura: El material comienza a fracturarse.

Corte por Punzonado

El proceso de corte por punzonado en frío implica tres fases principales:

1. Deformación
2. Penetración
3. Fractura

Caso Práctico: Fabricación de un Pistón

La fabricación de un pistón requiere una secuencia precisa de operaciones de mecanizado para lograr las superficies y tolerancias deseadas:

1. Superficie Cilíndrica (Ø82):
   • Proceso: Rectificado, concéntrico.
   • Máquina: Torno CNC.
   • Pasadas: 1.5 mm de desbaste y 0.5 mm de acabado.
2. Superficie Esférica (Ø421.25):
   • Proceso: Acabado.
   • Máquina: Torno CNC.
   • Pasadas: 1.5 mm y 0.5 mm.
3. Superficie Cilíndrica (Ø2x1):
   • Proceso: Acabado, concéntrico, con 3 ranuras.
   • Máquina: Torno CNC (Ranurado).
4. Superficie Cilíndrica (Ø21):
   • Proceso: Rectificado, perpendicular.
   • Máquina: Ranurado cilíndrico y Fresadora CNC.
5. Superficie Cilíndrica (Ø23):
   • Proceso: Acabado, perpendicular.
   • Máquina: Desbaste y acabado con Fresadora CNC.

Maquinaria de Mecanizado Clave

• Torno universal: Permite tornear el diámetro requerido por la pieza.
• Fresadora universal: Capaz de realizar trabajos robustos, multiplicando su capacidad de arranque de viruta.

Sujeción de la Pieza (Amarre)

La correcta sujeción de la pieza es crucial para la precisión y seguridad del mecanizado:

• Por superficie interior: No recomendado.
• Por superficie exterior: Sí, girando la pieza y haciendo tope en la superficie 2.

Control de Producción y Metrología

Control de Producción

El control de producción implica el seguimiento y la evaluación del estado de las piezas fabricadas, clasificándolas en:

• Correctas: Cumplen con las especificaciones.
• Corregibles: Requieren reprocesado para cumplir las especificaciones.
• Desechables: No cumplen y no pueden ser corregidas.

Un principio fundamental es que cuanto mayor sea la precisión de la medida, menor será la incertidumbre.

Control de Calidad

El control de calidad asegura que los productos cumplan con los estándares establecidos a través de diversos procesos:

• Medida: Determinación de un valor.
• Inspección: Examen visual o instrumental.
• Ensayo: Operaciones destinadas a establecer parámetros y características (estructurales, funcionales).
• Verificación: Proceso de "pasa/no pasa" para confirmar el cumplimiento.

Pilares de la Calidad

La calidad en la industria se sustenta en cuatro pilares fundamentales:

1. Metrología
2. Normalización
3. Certificación
4. Acreditación

Medición e Incertidumbre

La medición es la combinación de las medidas obtenidas y la incertidumbre asociada a estas.

Organización de la Función Metrológica: Las 5M

Para una gestión metrológica eficaz, se consideran cinco elementos clave, conocidos como las 5M:

1. Método: Procedimientos y técnicas de medición.
2. Medio: Instrumentos y equipos de medición.
3. Medio (entorno): Condiciones ambientales que afectan la medición.
4. Material: Objeto o pieza a medir.
5. Mano de obra: Personal cualificado que realiza las mediciones.