martes, 1 de junio de 2010

Procesos en los materiales

Procesos de producción

Un proceso de producción es un sistema de acciones que se encuentran interrelacionadas de forma dinámica y que se orientan a la transformación de ciertos elementos. De esta manera, los elementos de entrada (conocidos como factores) pasan a ser elementos de salida (productos), tras un proceso en el que se incrementa su valor.
Cabe destacar que los factores son los bienes que se utilizan con fines productivos (las materias primas). Los productos, en cambio, están destinados a la venta al consumidor o mayorista.
Las acciones productivas son las actividades que se desarrollan en el marco del proceso. Pueden ser acciones inmediatas (que generan servicios que son consumidos por el producto final, cualquiera sea su estado de transformación) o acciones mediatas (que generan servicios que son consumidos por otras acciones o actividades de proceso).
Por otra parte, aunque existen una gran cantidad de topologías de productos, podemos mencionar las principales: los productos finales, que se ofertan en los mercados donde la organización interactúa, y los productos inmediatos, utilizables como factores en otra u otra acciones que componen el mismo proceso de producción.
Los procesos productivos, por su parte pueden clasificarse de distintas formas. Según el tipo de transformación que intentan, pueden ser técnicos (modifican las propiedades intrínsecas de las cosas), de modo (modificaciones de selección, forma o modo de disposición de las cosas), de lugar (desplazamiento de las cosas en el espacio) o de tiempo (conservación en el tiempo).
Según el modo de producción, el proceso puede se simple (cuando la producción tiene por resultado una mercancía o servicio de tipo único) o múltiple (cuando los productos son técnicamente interdependientes).












Producción de los metales
De todos los metales utilizados para la industria el 20% son no ferrosos, estos en diferentes aleaciones cubren los requerimientos de ingeniería y las propiedades químicas necesarias para fabricar artículos útiles para la industria y la sociedad. Las características fundamentales de la aleaciones no ferrosas son la resistencia a la tensión, corrosión, conductividad eléctrica y maquinabilidad.
La selección de una aleación determinada dependerá de los resultados de diferentes pruebas mecánicas, el volumen de producción, el costo de producción y las propiedades estéticas del producto.
A continuación se muestran algunas de las propiedades de los metales. En la tabla se aprecian algunas de las principales diferencias entre metales ferrosos y los que no lo son.

Metal Resistencia a la tensión Temperatura de fusión mPa Dureza Brinell °C Densidad en kg/m3
Aluminio 83-310 660 30-100 2,643
Latón 120-180 870 40-80 8,570
Bronce 130-200 1040 70-130 8,314
Cobre 345-689 1080 50-100 8,906
Hierro 276-345 1360 100-145 7,689
Fundición gris 110-207 1370 100-150 7,209
Acero 276-2070 1425 110-500 7,769
Plomo 18-23 325 3.2-4.5 11,309
Magnesio 83-345 650 30-60 1,746
Níquel 414-1103 1450 90-250 8,730
Zinc 48-90 785 80-100 7,144
Estaño 19-25 390 5-12 7,208
Titanio 552-1034 1800 158-266 4,517


La mayoría de los metales no ferrosos son más resistentes a la corrosión o a la humedad, pueden utilizarse en exteriores sin pinturas o recubrimientos. Sin embargo se debe tener especial cuidado con el manejo de los metales no ferrosos ya que cada uno responde de manera particular a los efectos de la naturaleza; por ejemplo el magnesio resiste muy bien la atmósfera ordinaria, pero se corroe rápidamente con el agua de mar.
Para la producción de los metales no ferrosos se establecen como base los siguientes procesos.
• Extracción
• Refinado o concentrado
• Fusión
• Afinado

Cada uno de estos procesos se da de diferentes maneras en la producción de los metales no ferrosos, incluso en la producción algunos no se dan todos.
Extracción. Los metales no ferrosos provienen de minerales que se pueden encontrar en la superficie de la tierra o bien en yacimientos bajo la superficie. En ambos casos se deben seguir técnicas de explotación eficientes y rentables.










Refinado o concentrado, también conocido como preparación. Los minerales de los que se obtienen los metales no ferrosos nunca se encuentra en estado puro y en cantidades comerciales, por lo que se deben separar y preparar. Entre los procesos de preparación más utilizados está el pulverizar al mineral y luego mezclarlo con agua y un aceite, para que al aplicar una acción violenta se forme espuma en la que los elementos metálicos quedan suspendidos. Posteriormente se retira la espuma y con ella los minerales necesarios para la producción de los metales no ferrosos.

Fusión. Los hornos más utilizados para la fusión de los minerales de metales no ferrosos son los altos hornos (de menor tamaño que los de arrabio) y los hornos de reverbero (aquellos en los que la flama ilumina a la carga). Aunque no todos los metales no ferrosos necesitan ser fundidos primero para ser procesados.
En los hornos para la producción de los metales no ferrosos siempre existen equipos para el control de las emisiones de polvo. Más que una medida de control de la contaminación ambiental es una necesidad, ya que los polvos son valiosos porque tienen el mineral que se está procesando o porque de esos polvos se pueden obtener otros materiales con un valor representativo o rentable.
Afinado. Para lograr las características de calidad y pureza necesarias en los metales no ferrosos se pueden utilizar diferentes procesos como las tinas electrolíticas con las que el mineral adquiere niveles de calidad muy altos.






Producción de los cerámicos
Las fases principales en la fabricación de la cerámica son:
1. Obtención de la materia prima
2. Preparación de la materia prima
3. Modelado de la vasija
4. Tratamientos anteriores a la cocción
5. Secado
6. Cocción
7. Tratamientos posteriores a la cocción
Estos pasos están unidos por complejas interrelaciones debido, por una parte, al carácter de la materia prima y de las herramientas, la habilidad del ceramista y al entorno productivo y, por la otra, al tipo de producto deseado.
Las materias primas esenciales de un producto de cerámica son la arcilla y el agua. Se pueden añadir productos no plásticos (“desgrasantes”) a la mezcla de arcilla y puede que se necesiten engobes, pinturas o barnices para el acabado de las vasijas. Para cocerlas, es preciso disponer de combustible.
ARCILLA
Es un material complejo, pero sus dos características principales son el pequeño tamaño de sus partículas y la elevada proporción de “minerales de arcilla” en la mezcla. El componente mineral de la arcilla deriva de la erosión de las rocas. El tamaño de sus partículas y las características de estos minerales proporcionan a la arcilla las propiedades físicas y químicas que permiten modelarla y cocerla, creando la cerámica. Las arcillas pueden ser de dos clases: estáticas y sedimentarias. Las primeras se forman por la descomposición de rocas en el mismo lugar de su formación y suelen ser más puras, pero menos plásticas; las segundas, se forman mediante procesos sedimentarios por la acción del viento, del agua o de fenómenos periglaciares y suelen ser más finas y plásticas.
AGUA
La mezcla de arcilla y agua da lugar a un medio plástico moldeable, que se puede tornear y cocer. Se incorporan a la arcilla, además, sales solubles disueltas en agua mezclando agua salada con la arcilla antes de moldear la pieza o sumergiendo la vasija ya hecha en agua de mar antes de cocerla.
PREPARACIÓN DE LA ARCILLA
La preparación de la arcilla entra en dos categorías. En primer lugar debemos mencionar la purificación: la extracción de materiales no deseados, como las raíces y otras sustancias orgánicas, o de guijarros grandes. En segundo lugar, puede que sea necesario alterar las propiedades del material. El objetivo es obtener un producto regular y uniforme, un material cuyas propiedades sean predecibles y controlables y las adecuadas para los procesos de formación y cocción que se vayan a emplear. Según la función a que se vayan a dedicar las vasijas se necesitarán distintas mezclas de arcilla para su producción. Se pueden mezclar dos o más tipos de arcilla, añadiendo quizás desgrasantes no plásticos.
MODELADO
Los ceramistas disponen de una amplia gama de técnicas para realizar su obra y pueden combinar varios métodos.
Hay que distinguir bien entre los métodos de modelado primarios, que nos proporcionan la forma básica de la vasija, y los secundarios, que definen los detalles. Se pueden dividir los métodos de modelado primarios en dos, a mano y por rotación, este último con un torno.
TÉCNICAS DE TRABAJO A MANO Y DE MOLDEADO
Las vasijas más sencillas se hacen ahuecando el centro de una bola de arcilla y dándole forma entre el pulgar y los dedos. Esta técnica se suele usar sólo para hacer pequeñas vasijas redondeadas o como técnica secundaria para realizar elementos adicionales que se añaden a la pieza elaborada.
También se pueden juntar tiras planas de arcilla apretando o pinchando los bordes. Aunque es más adecuada para hacer vasijas rectangulares, con esta técnica se pueden fabricar vasijas circulares. También se pueden hacer vasijas uniendo series de rollos como si fuesen anillos o formando una espiral continua.
Una vez la vasija ha alcanzado cierto tamaño es necesario moverla. Se la puede colocar sobre un soporte móvil, como una estera, o una base fija hecha especialmente para la fabricación de cerámica.
A lo largo de muchas épocas ha sido habitual el uso de moldes para hacer cerámica, si bien dentro de esta categoría encontramos una amplia variedad de técnicas. En el caso más sencillo, se puede hacer uso de un objeto hueco, de la base de otra vasija o hasta de un sencillo molde de cuero. Algunos tipos muy interesantes de moldes son los que tienen una decoración incisa o impresa en la cara interior. Cualquier vasija hecha en ellos presentará una superficie decorada en relieve.
La cerámica hecha a mano es la que se hacía en el Neolítico. Posteriormente, ya en la Edad de los Metales, se generalizó la técnica del torneado.
TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE
Las operaciones de desbarbado y raspado sirven para alisar las irregularidades que deja la fabricación con anillos o tiras de barro, así como para unir las distintas partes, pero al mismo tiempo alteran la apariencia de la vasija.
Uno de los tratamientos de la superficie más comunes es el bruñido, que consiste en frotar la vasija con un guijarro liso o con alguna otra herramienta para que la superficie se vuelva compacta y quede una serie de facetas y cierto lustre sobre la superficie. Hay otros tipos de decoración de la superficie. Muchos de ellos implican la necesidad de horadar, comprimir o cortar la superficie de la vasija con una herramienta.
SECADO
Antes de cocerla, hemos de secar la vasija ya acabada, con el fin de eliminar el agua acumulada junto a las partículas de arcilla. Este proceso se puede llevar a cabo al aire libre o en cobertizos calentados especialmente.
Durante el secado la vasija se encogerá, lo que causa una presión que puede acabar en grietas. La forma y posición de estas grietas refleja en cierto modo los procedimientos empleados en la manufactura de la vasija; uno de los ejemplos más frecuentes es la grieta en forma de S en la base de las vasijas hechas a torno.
El proceso de secado concentra también las sales disueltas y las partículas finas de arcilla en la superficie debido al movimiento de del agua a través de la pared. Es importante distinguir esto de los efectos producidos por los engobes, las pinturas y otros tratamientos de la superficie.

COCCIÓN
El propósito de la cocción es transformar los minerales de arcilla en un material nuevo, la cerámica. En algunas arcillas los cambios se producen al alcanzar los 550-600ºC. La cerámica que no alcanza esta temperatura durante la cocción suele desintegrarse cuando se le sumerge en agua.
Podemos reconocer dos modalidades de cocción:
• La cocción abierta, también denominada cocción en montón o en hoguera, en la que las vasijas y el combustible entran en contacto directo y se amontonan sobre el suelo o en un hoyo excavado en el terreno.
• La cocción en horno, en la que la cerámica y el carburante están separados; la vasija suele estar en una cámara calentada por los gases calientes y las llamas del combustible.


Producción de los polímeros
La primera parte de la producción de plásticos consiste en la elaboración de polímeros en la industria química. Hoy en día la recuperación de plásticos post-consumidor es esencial también. Parte de los plásticos terminados por la industria se usan directamente en forma de grano o resina. Más frecuentemente, se utilizan varias formas de moldeo (por inyección, compresión, rotación, inflación, etc.) o la extrusión de perfiles o hilos. Parte del mayor proceso de plásticos se realiza en una máquina horneadora.
















Producción de los materiales compuestos
El proceso de conformado por molde a presión emplea moldes macho y hembra de una
determinada geometría relacionada con la pieza o parte estructural a conformar. Una cantidad adecuada de material compuesto (fibra mas resina) es colocada dentro del molde al cual se le aplica una presión hidráulica relativamente alta y a su vez con el agregado de calor se logra la fluidez de la matriz logrando así la forma requerida de la pieza.
El rol de la temperatura en este proceso es el de suministrarle fluidez a la resina y
permitir las optimas condiciones de curado, en cambio el rol de la presión es la de proveer el conformado de la pieza. Luego del curado se retira la presión hidráulica aplicada y la pieza es removida del molde.
Las operaciones posteriores al conformado son la de suministrarle la terminación final
a la pieza tales como recortado, pintado, etc. Las piezas obtenidas por este método son de simple fabricación. Minimiza los costos de preparado de las piezas, es escaso el material desperdiciado, reduce terminaciones secundarias y requiere mínimo trabajo de elaboración.

Figura 1. Esquematización del proceso de conformado por molde de compresión.
Este proceso puede ser fácilmente automatizado permitiendo un alto volumen de
producción con una buena uniformidad pieza por pieza. La presión es el parámetro mas importante y la mas costoso del proceso. La presión aplicada actúa generalmente en forma vertical acoplada al macho móvil, mientras que la hembra se mantiene fija. Las superficies del molde son pulidas y normalmente cromadas para incrementar la dureza superficial
El rango de presiones de trabajo es de 100 a 4000 Toneladas, produciendo partes que
varían de menos de 1 kilo a 75 kilos Equipo opcional incluye precalentadores y preformadores que permiten un moldeo más rápido y reduce el contenido de aire atrapado en la pieza terminada. El conformado por molde de compresión no permite un gran de contenidos de fibras continuas, es por esto que las partes generadas no son adecuadas para estructuras primarias, aunque son usadas para algunas estructuras secundarias. Los componentes generados por este proceso son utilizados cuando se necesita gran rigidez, diseñando costillas y refuerzos a la pieza.
Por este método se procesan piezas del tipo placa o de volumen. Los compuestos
usualmente utilizados son a base de fibras dispersas, fibras preformadas o, directamente fibras preimpregnadas.


Control de calidad

El control de la calidad son todos los mecanismos, acciones, herramientas que realizamos para detectar la presencia de errores. La función del control de calidad existe primordialmente como una organización de servicio, para conocer las especificaciones establecidas por la ingeniería del producto y proporcionar asistencia al departamento de fabricación, para que la producción alcance estas especificaciones. Como tal, la función consiste en la colección y análisis de grandes cantidades de datos que después se presentan a diferentes departamentos para iniciar una acción correctiva adecuada.
Todo producto que no cumpla las características mínimas para decir que es correcto, será eliminado, sin poderse corregir los posibles defectos de fabricación que podrían evitar esos costos añadidos y desperdicios de material.
Para controlar la calidad de un producto se realizan inspecciones o pruebas de muestreo para verificar que las características del mismo sean óptimas. El único inconveniente de estas pruebas es el gasto que conlleva el control de cada producto fabricado, ya que se eliminan los defectuosos, sin posibilidad de reutilizarlo.
La calidad de un producto se puede ver desde dos enfoques tradicionales que son:
• Perceptiva: Satisfacción de las necesidades del cliente.
• Funcional: Cumplir con las especificaciones requeridas.
Existen Siete Herramientas Básicas que han sido ampliamente adoptadas en las actividades de mejora de la Calidad y utilizadas como soporte para el análisis y solución de problemas operativos en los más distintos contextos de una organización.
El ama de casa posee ciertas herramientas básicas por medio de las cuales puede identificar y resolver problemas de calidad en su hogar, estas pueden ser algunas, tijeras, agujas, corta uñas y otros. Así también para la industria existen controles o registros que podrían llamarse "herramientas para asegurar la calidad de una fábrica", esta son las siguientes:
• Hoja de control (Hoja de recogida de datos)
• Histograma
• Diagrama de pareto
• Diagrama de causa efecto
• Estratificación (Análisis por Estratificación)
• Diagrama de scadter (Diagrama de Dispersión)
• Gráfica de control

Las siete herramientas sirven para:
• Detectar problemas
• Delimitar el área problemática
• Estimar factores que probablemente provoquen el problema
• Determinar si el efecto tomado como problema es verdadero o no
• Prevenir errores debido a omisión, rapidez o descuido
• Confirmar los efectos de mejora
• Detectar desfases
Control de calidad de la producción de metales
Para la producción de los metales no se establecen como base los siguientes procesos.
1. Extracción
2. Refinado o concentrado
3. Fusión
4. Afinado

Cada uno de estos procesos se da de diferentes maneras en la producción de los metales no, incluso en la producción algunos no se dan todos.
Extracción. Los metales no provienen de minerales que se pueden encontrar en la superficie de la tierra o bien en yacimientos bajo la superficie. En ambos casos se deben seguir técnicas de explotación eficientes y rentables.
Refinado o concentrado, también conocido como preparación. Los minerales de los que se obtienen los metales nunca se encuentra en estado puro y en cantidades comerciales, por lo que se deben separar y preparar. Entre los procesos de preparación más utilizados está el pulverizar al mineral y luego mezclarlo con agua y un aceite, para que al aplicar una acción violenta se forme espuma en la que los elementos metálicos quedan suspendidos. Posteriormente se retira la espuma y con ella los minerales necesarios para la producción de los metales no ferrosos.
Fusión. Los hornos más utilizados para la fusión de los minerales de metales no son los altos hornos (de menor tamaño que los de arrabio) y los hornos de reverbero (aquellos en los que la flama ilumina a la carga). Aunque no todos los metales no ferrosos necesitan ser fundidos primero para ser procesados.
En los hornos para la producción de los metales siempre existen equipos para el control de las emisiones de polvo. Más que una medida de control de la contaminación ambiental es una necesidad, ya que los polvos son valiosos porque tienen el mineral que se está procesando o porque de esos polvos se pueden obtener otros materiales con un valor representativo o rentable.
Afinado. Para lograr las características de calidad y pureza necesarias en los metales se pueden utilizar diferentes procesos como las tinas electrolíticas con las que el mineral adquiere niveles de calidad muy altos.






Control de calidad en la producción de polímeros

Organizar, controlar y supervisar las actividades de elaboración y transformación de materias
Poliméricas, para obtener artículos de plástico de calidad prescrita, cumpliendo y haciendo cumplir las prescripciones de prevención de riesgos laborales y medioambientales.

RELACIÓN DE UNIDADES Y ÁMBITOS DE COMPETENCIA

1.- Organizar la producción de plásticos y caucho.
2.- Supervisar el estado y funcionamiento de máquinas e instalaciones y las operaciones
Auxiliares para el proceso de transformación.
3.- Coordinar y controlar la elaboración y transformación de plásticos.
4.- Garantizar la calidad de plásticos y caucho en proceso.


Control de calidad de la producción de materiales compuestos

Un entorno de producción limpio es esencial para la calidad y el acabado del producto. La más diminuta partícula de polvo puede tener consecuencias devastadoras.
Las superficies libres de polvo son fundamentales para conseguir un máximo de adherencia cuando se unen piezas de material compuesto.
Este aspecto es incuestionable a la hora de producir componentes del sector aeronáutico o eólico. Por esta razón, los principales fabricantes de aeronaves o palas de aerogeneradores adquieren equipos Nederman, garantizando así los mejores resultados.











Proceso de prueba

El proceso de desarrollo, la complejidad del proceso de prueba dependerá de las características de la tecnología seleccionada. Se trata de un producto estándar, el proceso de prueba estará virtualmente concluido. Si bien los productos estándar no suelen ser perfectos, al menos es probable que la mayoría de sus limitaciones sean bien conocidas.
El proceso de prueba generalmente implica que el organismo electoral trabaje de manera conjunta con los proveedores para asegurar que los bienes o servicios son los adecuados para los objetivos establecidos.

Entre los pasos que puede comprender la estrategia para probar la nueva tecnología, se pueden considerar los siguientes:

• Asignar la responsabilidad de las pruebas a un comité técnico apropiado.
• Recibir formalmente el sistema prototipo o la versión para producción.
• Instalar el sistema en un espacio para prueba.
• Realizar las pruebas programadas, tomando debida nota si los componentes reúnen o no las especificaciones establecidas.
• Integrar un panel de usuarios para probar el sistema en un ejercicio de simulación.
• De ser el caso, incluir usuarios externos en el proceso de prueba.
• Solicitar a los proveedores que corrijan cualquier problema identificado y lo presenten para una nueva prueba.
• Si la prueba inicial con carga ligera indica que el producto es adecuado, conducir pruebas con carga pesada simulando hasta donde sea posible la carga esperada bajo condiciones reales.
• Contar con auditores independientes que verifiquen la integridad de las fuentes de origen.
• Ofrecer a los comités técnico y de administración un reporte de las pruebas.
• Una vez que el sistema ha aprobado todas las pruebas y la administración ha dado su visto bueno, proceder a la implantación.
• Si las pruebas solo han comprendido prototipos o cantidades limitadas del producto, la versión definitiva necesita ser probada otra vez antes de su instalación, especialmente cuando forma parte de una red o se encuentra geográficamente disperso.
• Una vez que la versión definitiva ha sido entregada y ha aprobado las pruebas, puede iniciarse la fase final de la implantación.