Los Procesos de Manufactura en la Ingeniería Industrial

Conceptos Previos

• Ingeniería: Es el conjunto de conocimientos y técnicas que permite aplicar el saber científico a la utilización de la materia y de las fuentes de energía.
• Ingeniero: El que discurre con ingenio las trazas y modos de conseguir o ejecutar una cosa.
• Ingenio: Facultad del hombre para discurrir o inventar con rapidez y facilidad.

Concepto de Proceso en la Ingeniería

Es el conjunto de actividades relacionadas y ordenadas con las que se consigue un objetivo determinado. En la ingeniería industrial, el concepto de proceso adquiere gran importancia debido a que la práctica de esta carrera requiere planear, integrar, organizar, dirigir y controlar.

Se debe considerar a los procesos de producción como 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.
• El establecimiento de normas de calidad.
• El aumento y control de la eficiencia, etc.

Concepto de Manufactura

Definiciones según la RAE:

• Obra hecha a mano o con el auxilio de máquinas.
• Lugar donde se fabrica.

El concepto de manufactura es el conjunto de actividades organizadas y programadas para la transformación de materiales, objetos o servicios en artículos o servicios útiles para la sociedad.

Clasificación de los Procesos de Manufactura

De manera general, los procesos de manufactura se pueden clasificar en tres grupos:

1. Procesos que cambian la forma del material:
   • Fundición o moldeo.
   • Conformados por deformación en frío y en caliente.
   • Metalurgia de polvos.
2. Procesos que provocan desprendimiento de material:
   • Máquinas de conformado por arranque de viruta.
   • Máquinas no convencionales.
3. Procesos para acabar las superficies:
   • Por desprendimiento de partículas.
   • Por pulido.
   • Por recubrimientos.

Criterios de Utilidad para los Procesos de Manufactura

Para que estos procesos sean de utilidad, se deben considerar los siguientes criterios:

1. Criterio de la producción con fines de beneficio económico:
   • Costos: Aceptables y competitivos.
   • Rentabilidad: Ganancias superiores a las que proporciona el banco.
   • Calidad: Solo la necesaria (inversiones estrictamente necesarias).
2. Criterio de la producción con fines de efectividad:
   • Proyecto: Deben ser diseños funcionales que permitan la manufactura calculada y controlada.
   • Materiales: Selección de los materiales adecuados y económicamente aceptables.
   • Procesos de manufactura: Son los sistemas para la transformación de materiales con la calidad adecuada, considerando las necesidades del cliente de manera eficiente y económica.
   • Factor humano: Comprende la motivación, el trato, la facilidad, la capacitación y la seguridad.
   • Proceso administrativo: Comprende la planificación, integración, organización, dirección y control.

Efectividad y Eficiencia

Efectividad: Es la estimación del cumplimiento de objetivos, fines o funciones de un sistema o proceso, sin que exista evaluación numérica o estándares predeterminados.

Introducción a los Procesos de Fabricación

Fabricación de Productos

El objeto de la fabricación o producción es la obtención de productos o bienes para el consumo. Este proceso está formado por una sucesión de pasos relacionados entre sí por un sistema organizado y coherente que garantice la consecución del objetivo fijado de forma eficiente, económica y segura.

Nos referimos a procesos industriales destinados tanto a la obtención de productos semielaborados, materiales que sirven de materia prima para estos procesos (por ejemplo, laminados metálicos o materiales para realizar recubrimientos superficiales), como a piezas terminadas y los conjuntos formados por estos.

Sistemas Productivos

La fabricación se realiza en el entorno de sistemas productivos de diferentes características que están equipados con un conjunto de elementos interactivos destinados a la obtención del objetivo prefijado. Estos elementos productivos pueden estar agrupados en una única planta (fábrica, factoría…) o departamento de estas, o distribuidos en varias plantas.

Organización de los Sistemas Productivos

Todo sistema productivo está formado por una entrada de materias primas, incluyendo la energía, y una salida de productos. Entre estos dos extremos existen flujos de materiales que van siendo sometidos a una serie de procesos que los van transformando mediante los elementos que integran el sistema (maquinaria, tipo de almacenamiento y transporte) hasta adquirir las propiedades especificadas en el diseño.

Flujo del Proceso

1. Sistemas productivos continuos o de proceso: Son aquellos en los que la ruta que siguen los materiales a lo largo del sistema es invariable. Se utilizan pocas materias primas y los productos obtenidos son pocos o únicos y se contabilizan en peso (toneladas) o en volumen (m³). Son instalaciones de alto coste, rígidas, no admiten variaciones en el proceso y muy automatizadas, características de sistemas de producción de productos semielaborados o commodities. Por ejemplo, la industria siderúrgica, refinado de petróleo, fabricación de cemento, papel, alimentos no elaborados (harina, azúcar…).
2. Sistemas productivos discretos: Son conocidos también como taller y están orientados a la fabricación de una gran variedad de distintos productos, ya que se caracterizan por su flexibilidad, tanto de la maquinaria como de la organización. Se organizan por departamentos (mecanizado, tratamiento térmico, montaje,…) y son procesos difícilmente automatizables. Los productos se contabilizan en piezas o unidades, siendo un número habitualmente bajo. La gran variedad de productos y materia prima utilizados determina uno de los mayores problemas de estos sistemas: la coordinación logística.
3. Sistemas combinados: Aunque en la práctica puedan existir sistemas de taller o continuos puros, la gran mayoría de los sistemas productivos existentes se sitúan entre los dos anteriores.
   • Por un lado, en un extremo cercano a los continuos, están los sistemas de montaje, que suelen utilizarse en la fabricación de automóviles o electrodomésticos; están basados en cadenas de montaje más o menos automatizadas y son sistemas esencialmente rígidos, pero la actual utilización de la informática y la robótica ha permitido ampliar su flexibilidad de un modo notable.
   • Por otra parte, en el extremo más cercano a los procesos de taller, se encuentran los sistemas de fabricación por lotes, es decir, productos que se fabrican en paquetes de un número limitado de unidades y que pueden ir desde algunas decenas (sector aeroespacial o ferroviario) hasta cientos (equipos electrónicos y maquinaria industrial).

La Fabricación Flexible

Es la tendencia actual en la fabricación de bienes de consumo y sustituye progresivamente los conceptos previos de planificación de la producción, entendiéndose como tal, la fabricación basada en la estimación de cifras de venta a largo plazo y de producción en serie en la acepción que se refiere a la fabricación continua de grandes lotes. Se trata de abastecer la demanda mediante la fabricación de lotes lo más pequeños posibles, basados en las ventas realizadas o previsibles a corto plazo (mensual, semanal, diario).

Esto permite ahorros financieros en capital inmovilizado, en materia prima, personal, equipamiento y almacenaje. En estos procesos, los equipos controlados por ordenador, CNC (Control Numérico por Computador) y la organización de la fabricación en células flexibles, han hecho posible conjugar flexibilidad con una buena productividad.

Fase, Subfase y Operación

La organización de los procesos de fabricación se basa en la subdivisión de este en una secuencia lógica y adecuada a los fines perseguidos. Es habitual utilizar la siguiente secuencia:

1. Fase: Conjunto de transformaciones tecnológicamente afines que se llevan a cabo sobre el producto en la misma máquina, instalación, equipo o puesto de trabajo y, a veces, en un conjunto de ellos. Por ejemplo, una fase del proceso podría ser el mecanizado, o si se considera una misma máquina, las fases de torneado, cilindrado o roscado.
2. Subfase: A veces se distinguen dentro de una fase distintas etapas para el caso de una misma máquina (por ejemplo, en la fase torno, podrían ser subfases diferentes dos posiciones de la pieza o diferentes tipos de operaciones).
3. Operación: Se denomina así a cada una de las tareas elementales que se pueden llevar a cabo en una máquina o puesto de trabajo que realiza un proceso determinado.

Las operaciones pueden ser:

• Productivas: Cuando producen efectivamente transformaciones en los materiales (por ejemplo, una embutición o cilindrado en el torno).
• No productivas: Cuando se trata de operaciones necesarias para el proceso, pero que no producen modificaciones en los materiales (por ejemplo, movimientos o cambios de herramientas, operaciones de almacenaje, preparación de máquinas…).

Relación entre el Diseño y la Fabricación

El tiempo que se tarda en resolver el diseño de un producto incide directamente en los costes y, en consecuencia, en la posición de la empresa frente al mercado. En el diseño de un producto deben tenerse en cuenta tanto las necesidades funcionales de calidad, duración o seguridad, como las económicas de mercado, y los métodos y procesos de fabricación que serán necesarios.

Están todos relacionados y deben considerarse en conjunto, por ello, en la actualidad se pone un fuerte acento en minimizar tiempos y costes de diseño, optimizando los recursos disponibles de la manera más eficiente posible y, por tanto, disminuyendo el tiempo de diseño y los costes. Este diseño es conocido como Ingeniería Simultánea o Concurrente.

Costes de Fabricación

El precio de coste de un producto es el conjunto de gastos en que se incurrirá hasta tenerlo listo para su venta, y los diversos aspectos que lo integran constituyen la estructura de costes del producto, que queda definida por los siguientes conceptos:

Diseño del Producto

• Requerimientos funcionales.
• Demanda del mercado.
• Ciclo de vida.
• Previsión de futuras modificaciones.

Selección de Materiales

• Propiedades mecánicas y físicas.
• Propiedades de fabricación y geométricas.
• Fiabilidad del suministro.
• Costes de materiales.

Definición del Proceso

• Posibilidades del proceso.
• Influencia en las propiedades.
• Volumen de producción y nivel de automatización.
• Tipo de montaje.
• Coste final.

Tiempo de Fabricación

La fabricación involucra una serie de etapas que consumen un determinado tiempo. El tiempo total para la fabricación de una unidad o producto se denomina tiempo unitario de fabricación. Para que el precio de un producto sea competitivo es prioritario minimizar en lo posible este valor. Podemos distinguir los siguientes componentes:

• Tiempos productivos: Llamados también tiempos de transformación, son aquellos durante los cuales los materiales están efectivamente sujetos a procesos de transformación.
• Tiempos improductivos: Son tiempos que incurren inevitablemente durante el proceso de fabricación y en ellos no se producen transformaciones de los materiales.

Dada su diferente naturaleza, consideraremos por separado el tiempo consumido en preparación de las máquinas y el de maniobra. Este incluye a su vez los tiempos invertidos en la colocación y cambios de piezas y herramientas. La suma de los tiempos de transformación y de maniobra se conoce como tiempo de máquina y representa el tiempo de residencia de la pieza en la máquina y en las operaciones de mecanizado; se le puede llamar también tiempo de mecanizado.

Metrología

Precisión en la Industria

El gran desarrollo industrial en los dos últimos siglos ha sido posible gracias a la gran cantidad de productos fabricados con una calidad y un precio aceptable. Se ha abandonado totalmente el proceso artesanal, en el cual una persona o muy pocas realizaban un proceso complejo en todos sus aspectos y se ha dado paso a un proceso de fabricación en serie, donde un operario fabrica multitud de piezas.

Esta forma de producción, impuesta por el factor económico, ha creado la necesidad de la intercambiabilidad para que el montaje de un mecanismo complejo pueda realizarse a partir de cualquier conjunto de sus piezas componentes, y pueda sustituirse una o varias de ellas sin fallos en el conjunto.

La consecución de estos objetivos ha obligado a aumentar el control de calidad en la fabricación, pese al elevado coste económico que supone. Un aspecto de este control es la normalización para homogeneizar criterios de diseño, el empleo de tolerancias para seguir los correspondientes ajustes, la verificación sistemática de máquinas, piezas y herramientas mediante el empleo de calibres durante el proceso de fabricación y, por último, la comprobación final de los mecanismos y de los instrumentos de medida para, con todo ello, asegurar que las piezas obtenidas por distintos aparatos son correctas y, por tanto, intercambiables. Además de conseguir la intercambiabilidad, el desarrollo técnico ha conducido a conseguir precisiones cada vez más estrechas. Para estos factores resulta primordial el control de las piezas a través de técnicas de medición, lo cual, cuando se ha llegado al orden de la milésima de milímetro, trae consigo la aplicación de técnicas muy específicas.

En la palabra control se engloba un conjunto amplísimo de operaciones a partir de cuyos resultados se ha de dictaminar sobre la aceptación o rechazo del producto de acuerdo con la calidad exigida. Un grupo de operaciones de importancia primordial en la fabricación es el control metrotécnico, de cuya realización se encarga la metrotecnia, que es la metrología aplicada a la técnica. Pero así como la metrología es especialmente la ciencia de la medida en su más amplio sentido, la metrotecnia se ocupa con preferencia de problemas dimensionales, orientando su tarea en dos vertientes:

• Una en la que se mide, es decir, mediante instrumentos adecuados se obtiene el valor numérico de las cotas.
• La otra, mediante comparadores o calibres, establece comparaciones con prototipos o sistemas que lo representen para comprobar si sus dimensiones están o no en el campo de tolerancias establecido.

Conformación por Moldeo

El moldeo, llamado también fundición o colada, es un proceso de conformación basado en la fusión de los metales. Consiste en una serie de operaciones mediante las cuales se obtiene un hueco o molde de arena, metal o material refractario que reproduce la forma de la pieza que se desea fabricar, en el cual se vierte o cuela el metal fundido, dejándolo enfriar hasta que solidifica completamente. Como proceso tecnológico, su principal ventaja consiste en que con su ayuda se pueden fabricar con facilidad y economía piezas de formas muy complicadas como bloques de cilindros, culatas de motores de explosión, carburadores, bancadas de máquinas herramientas, etc., que son muy difíciles o imposibles de obtener por otros métodos. Permite además el empleo de metales y aleaciones que no son aptos para el conformado por deformación o soldadura como, por ejemplo, la fundición gris.

Operaciones Fundamentales del Moldeo

Para realizar este tipo de conformado son necesarias tres clases de operaciones fundamentales:

1. Operaciones de fusión: La fusión de metales y aleaciones se realiza en distintos tipos de hornos, cada uno de los cuales es adecuado para cada metal o aleación a temperaturas comprendidas entre ciertos límites: mayores que una temperatura mínima para que el metal fundido tenga fluidez y menores que una temperatura máxima para evitar el quemado del metal y la pérdida del mismo por vaporización o por oxidación.

2. Operaciones de moldeo y desmoldeo: Comprende, en primer lugar, la preparación del molde, para lo cual hay que hacer una reproducción de la pieza que se desea fabricar, que se llama modelo. Después se coloca este modelo en una caja de moldeo, se llena de arena y se apisona fuertemente. Se retira el modelo posteriormente y queda el hueco de la pieza a reproducir. En este molde se vierte el metal fundido en una operación que se llama colada y, una vez enfriado el metal, se abre o se rompe el molde y se saca la pieza. Esta operación se llama desmoldeo.

3. Operaciones de acabado: Se procede a limpiar de arena las piezas y a romper los conductos por donde se ha vertido el metal y que han quedado adheridos a la pieza y ya queda o totalmente terminada o lista para un mecanizado posterior.

Los metales y aleaciones aptos para ser conformados por fundición son hierro, cobre, aluminio, magnesio, zinc, sus aleaciones y aleaciones antifricción. Aunque teóricamente se puede moldear cualquier metal, normalmente solo se moldean los más adecuados para ser conformados por este proceso y existen incluso aleaciones concebidas especialmente para ello, como casi todas las de cobre.

Moldeo en Arena

Desde tiempos prehistóricos se han usado moldes de arena o mineral. Las operaciones básicas no han cambiado, simplemente se ha agregado maquinaria para hacer las tareas difíciles y, aunque se automatice el equipo, los conceptos básicos no han cambiado. Además de ser el método más antiguo, es aún el método más usado. En este proceso se llama molde a la cavidad que reproduce la forma exterior de la pieza que se va a fundir. Se obtiene, generalmente, comprimiendo arena de moldeo sobre el modelo, el cual se retira después. Por tanto, si el molde que con él se obtiene se llena de metal fundido, obtendremos una pieza maciza. Si ha de ser hueca, para obtener las cavidades se necesita colocar otras piezas especiales, denominadas machos o noyos, que no son más que bloques macizos de arena u otro material cuyo exterior es la forma interior que queremos reproducir.

Placas Modelo

Por lo general constan de un modelo metálico, de madera, yeso o plástico montados sobre una placa metálica. Los metálicos tienen la ventaja de ser más duraderos, de mayor exactitud y suministran superficies más lisas. Son el elemento fundamental en el moldeo mecánico.

Cajas de Moldear

Son cajas de madera, aluminio, fundición o acero, de formas y dimensiones muy variadas destinadas a contener la arena del molde. Las paredes de estas cajas suelen llevar, sobre todo si son grandes, una serie de agujeros o ranuras para facilitar la salida de gases del molde y además las aligera de peso.

Arenas de Moldeo

Las arenas silico-aluminosas, denominadas tierras de moldeo, son el material que más se emplea para la fabricación de moldes y machos. Están compuestas químicamente por cuarzo, arcilla, cal y feldespatos. Todas las arenas naturales contienen siempre un porcentaje de agua variable y que suele ser generalmente inferior al 10 %, pero lo ideal es que esté comprendido entre el 5 y 7%. Si el porcentaje es menor, la resistencia mecánica de la arena disminuye con peligro de arrastre de porciones del molde y de que forme inclusiones en la pieza fundida. Si el porcentaje es mayor, el volumen de vapor producido dentro del molde aumentaría el riesgo de poros y sopladuras.

Métodos de Moldeo

Una primera clasificación sería por la forma de realizarlo:

1. Moldeo a mano: Como su nombre indica, todas las operaciones son manuales. Requiere personal muy cualificado y solo es adecuado para obtener un número muy reducido de piezas o cuando las piezas son muy complicadas y no se puede utilizar el moldeo mecánico.

2. Moldeo mecánico: En los talleres de fundición de gran producción y producción en serie para la elaboración de moldes y machos, se sustituyen los métodos manuales por el moldeo mecánico, cuyas ventajas son:

   • No necesita personal cualificado.
   • Se puede utilizar de forma más racional al personal especializado ya que se le libera de una serie de operaciones auxiliares.
   • Posibilita que el operario adquiera con rapidez la habilidad de elaborar los moldes a máquina, mientras que el aprendizaje manual es más lento.
   • Es posible obtener piezas de forma complicada con precisión y rapidez.
   • Se pueden obtener piezas con espesores muy pequeños.
   • Los moldes adquieren una resistencia más alta, con lo cual las piezas quedan mejor terminadas.
   • Se facilita la operación de desmoldeo sin deteriorar el molde, con el consiguiente ahorro de gastos de reparación.
   • Se disminuye el número de piezas defectuosas y se mejora la calidad.

3. Moldeo en moldes metálicos:

   • Se logra mayor precisión en las cotas de las piezas que en el moldeo con arena.
   • Las contracciones lineales son menores.
   • Necesita menos espacio y menos manejo de materiales que en el moldeo con arena.
   • Siempre que se deseen fabricar series de más de 1000 piezas resulta más económico que en el moldeo con arena.

   Como inconvenientes tiene el elevado coste de las coquillas y de los accesorios y el tiempo y coste de la puesta a punto de la fabricación de cada pieza.

4. Moldeo en coquilla por presión: Difiere del moldeo en coquilla por gravedad en que el metal en estado líquido o pastoso se introduce en el hueco del molde bajo presión. Esto favorece el rápido llenado del molde y la reproducción fiel de sus más finos detalles. También asegura la eliminación de la porosidad en las secciones macizas de la pieza.

   La presión debe ser tanto más elevada cuanto mayor sea la tendencia de la aleación a presentar sopladuras. Las piezas, después de eliminado el bebedero, quedan completamente terminadas y no necesitan mecanizado posterior. La estructura del metal es de grano fino y las características mecánicas muy elevadas.

Moldeos Especiales

1. Moldeo en cáscara (Shell Molding):

   • Primero calientan la placa modelo a 200ºC.
   • Pulverizan sobre la placa un agente de desmoldeo a base de siliconas para facilitar el desmoldeo.
   • Colocan la placa modelo sobre un dispositivo parcialmente lleno de la mezcla.
   • Se invierte el depósito, cayendo la arena sobre la placa modelo y empieza a formarse la cáscara.
   • Se vuelve a girar el depósito con la placa modelo hasta colocarlo en su posición original, con lo cual, la arena no aglomerada cae otra vez al depósito, quedando en contacto con la placa modelo la cáscara.
   • Se lleva la placa con la cáscara pegada a ella a una estufa donde se termina el endurecimiento de la misma, calentándola a una temperatura entre 350 y 450 ºC durante 2 minutos.

2. Moldeo a la cera perdida (Investment Casting):

   Se hace un modelo en cera del objeto que se ha de moldear. Se recubre este modelo con una gruesa capa de yeso y arena de sílice mezclada. Después de secarse al aire, el modelo de cera con su envoltura se cuece en un horno. La cera entonces se funde y queda el recubrimiento formando el verdadero molde, que reproduce con gran exactitud la superficie exterior del modelo de cera.

   Se emplea mucho este proceso para la fabricación de piezas pequeñas en serie, que se obtienen con un excelente acabado superficial y gran precisión, lo que hace innecesario su mecanizado posterior. Se pueden fabricar fresas y brocas de acero de corte rápido, álabes para turbinas de vapor y de motores de reacción con aceros inoxidables o aleaciones refractarias, tijeras e instrumental quirúrgico con aceros martensíticos, pequeños imanes permanentes de formas complicadas, piezas de maquinaria textil, de máquinas de coser, de armas automáticas, de motores, herramientas calibradas, matrices para estampación, partes de electrodomésticos, etc.

   Las limitaciones de este procedimiento se deben al coste elevado y a la limitación del tamaño de las piezas, que suele ser menor de 500 g. La gran mayoría no sobrepasa los 30 g, pero se han llegado a obtener piezas de hasta 20 kg.

Colabilidad

Aun cuando los conductos del sistema de distribución estén perfectamente diseñados, existe la posibilidad de que el metal comience a solidificar antes de haber llenado por completo el molde, sobre todo en sus partes más delgadas. Para que esto no suceda, la aleación debe tener una colabilidad adecuada, entendiéndose por tal su mayor o menor aptitud para llenar por completo la cavidad del molde. Será función de la cantidad de calor que puede perder el metal antes de solidificar y, en consecuencia, de la temperatura de sobrecalentamiento. Depende también de las condiciones de enfriamiento del metal en el molde y de la velocidad de la colada.

Inspección de las Piezas Fundidas

Los métodos más corrientes son:

1. Examen visual: Se debe realizar inmediatamente después del desmoldeo para evitar gastos de limpieza en piezas con defectos visibles.
2. Control de dimensiones: Con calibres especiales si la serie es grande o en una mesa de trazado si es pequeña.
3. Prueba de sonoridad: Se efectúa golpeando con un mazo de madera la pieza colgada de un gancho y por el sonido que emite se sabe si la pieza está rota o no.
4. Ensayos no destructivos: Se utilizan métodos de partículas magnéticas, líquidos penetrantes, rayos X y ultrasonidos.
5. Examen metalográfico: Para determinar el tamaño del grano y las microporosidades.
6. Ensayos mecánicos: Como pueden ser dureza, flexión, tracción, fatiga, etc.
7. Análisis químico: Para ver si la composición se ha mantenido dentro de los límites deseados.
8. Acabado superficial: Valorando el mismo con un rugosímetro.

Metalurgia de Polvos o Pulvimetalurgia

Se conoce con el nombre de metalurgia de polvos o pulvimetalurgia al proceso empleado en la fabricación de piezas a partir de los polvos metálicos. Estos polvos se prensan dentro de moldes, se extraen de dichos moldes y se calientan a temperaturas inferiores al punto de fusión del metal.

Es un proceso utilizado principalmente para metales difíciles de maquinar y consta, principalmente, de las etapas siguientes:

1. Obtención del polvo.
2. Proporcionarle un tratamiento al polvo.
3. Moldear la masa del polvo mediante prensado.
4. Sinterizar la pieza obtenida por compactación.

Hoy en día este método tiene un gran campo de aplicación, como por ejemplo:

• Piezas de aleaciones de hierro, cobre, etc., para las que factores técnicos y económicos aconsejan este método por la supresión del metal.
• Cojinetes autolubricantes con un 30% de poros en bronce sinterizado, impregnados con aceite o de teflón.
• Pseudoaleaciones de metales con temperaturas de fusión muy dispares, como pueden ser cobre-wolframio, plata-wolframio, etc., y que se emplean en los contactos eléctricos en la zona donde se produce la chispa de ruptura. En este sitio necesitamos la buena conductividad del cobre y de la plata y la buena resistencia al desgaste de wolframio y molibdeno.
• Preparación de metales pesados y pseudoaleaciones con un 85%-95% de wolframio, 3-10% níquel y 2-5% cobre. Estos materiales se caracterizan por tener una altísima densidad y se utilizan para la fabricación de giróscopos, pantallas de rayos X y rayos gamma, apantallamientos de pilas nucleares, etc.
• Fabricación de filtros resistentes a los golpes y a las variaciones bruscas de temperatura, por ejemplo, filtros en metal monel (acero inoxidable y titanio) aceite para válvulas de inyección en los motores diésel, filtros para refrigeradores, etc.
• Preparación de carburos de wolframio, titanio, etc., y pseudoaleaciones de wolframio-acero. Estos compuestos se caracterizan porque tienen una dureza elevada, buena resistencia a la abrasión y alta tenacidad, y que debido a su alto punto de fusión, solo se pueden fabricar por este procedimiento.
• Tratamiento de metales rebeldes a la forja o al moldeo, como puede ser la realización de aleaciones especiales de tipo alnico, que se utilizan mucho para imanes permanentes y para imanes sinterizados de naturaleza cerámica.
• Fabricación de cermets, que son aglomerados obtenidos por sinterización de metal con elevado punto de fusión con óxidos muy refractarios y que se utilizan para la fabricación de turborreactores.

Ventajas de la Pulvimetalurgia

La industria de la pulvimetalurgia es una de las que en las últimas décadas está experimentando un creciente aumento, fundamentalmente por las siguientes razones:

• Reduce al mínimo las pérdidas de materia prima, ya que solo se usa la cantidad de polvo necesaria para alcanzar el producto final.
• Se facilita el control exacto de los límites de la composición.
• Se puede eliminar o reducir al mínimo las operaciones de mecanizado.
• Todas las operaciones son susceptibles de automatización.
• Se logran buenos acabados superficiales sin las señales propias del moldeo.
• Es la única técnica que permite lograr una porosidad controlada y una oxidación interna muy repartida apta para el endurecimiento.

Limitaciones de la Pulvimetalurgia

• Las piezas deben tener una forma que permita extraerlas fácilmente de la matriz, con lo cual se limita bastante las posibilidades de diseño.
• El tamaño de la pieza está limitado por la fuerza de las prensas, que no suele sobrepasar las 500 toneladas.
• Las piezas obtenidas no pueden tener las características mecánicas que tienen las piezas obtenidas por métodos convencionales.
• El factor económico es muy importante en este proceso debido al elevado coste de las matrices de acero aleado o de carburo de wolframio.

La Compactación

Esta operación tiene por objeto conformar el polvo metálico en la forma y dimensiones deseadas, dándole la resistencia y consistencia necesaria para su manipulación cuidadosa hasta el sinterizado.

La cohesión del producto comprimido se puede considerar como una verdadera soldadura en frío de los puntos de los polvos en contacto. La compresión se realiza introduciendo el polvo en una matriz fabricada generalmente de carburo de wolframio. El polvo se somete a una presión que puede variar entre 800 y 20000 Kg/cm³.

Debido a que este proceso debe su rentabilidad a la producción de grandes series, necesita matrices fáciles de fabricar y de gran resistencia al desgaste, por eso se suelen hacer de aceros indeformables y de carburos aglomerados.

Sinterización o Fritado

Es la operación pulvimetalúrgica principal y tiene por objeto dar cohesión y resistencia al producto comprimido. Consiste en dar un calentamiento a la masa de polvo a una temperatura inferior a la temperatura de fusión (temperatura de fritado es del orden de 2/3 a 4/5 de la temperatura de fusión) durante el tiempo suficiente para que las partículas se suelden y el componente resultante, muchas veces poroso, adquiera la suficiente resistencia mecánica. Todo esto realizado en hornos eléctricos en atmósfera protectora para evitar la oxidación y controlar que el compactado pueda pasar parcial, pero nunca totalmente, al estado líquido.

Fabricación por Deformación Plástica

La Forja

Se entiende por forja la deformación por compresión de un material colocado entre matrices. Estas a menudo son componentes de prensas de gran tamaño capaces de ejercer una presión enorme y pueden obtenerse piezas tan complejas como las alas de un avión.

Ciclo Térmico de la Forja

La conformación por forja se realiza en tres fases:

1. Calentamiento. Se ha de realizar teniendo en cuenta que el metal, cuando empiece el proceso de deformación, debe encontrarse a la máxima temperatura posible, pero sin alcanzar el punto de fusión del constituyente que lo tenga más bajo.

2. Deformación. La deformación producida en la forja es debida a esfuerzos de compresión. Esta fuerza, necesaria para la deformación, es denominada carga de forja y se deduce, para un metal particular, de la compresión de probetas cilíndricas entre matrices planas y paralelas bien lubricadas. La deformabilidad también depende del tamaño de los granos. Un tamaño de grano grande es difícil de forjar. En una operación de forja real, la carga y la presión de forja dependen marcadamente de la fricción entre las matrices y la pieza de trabajo, así como del límite de fluencia del metal de la pieza. Bajo condiciones de lubricación perfectas, la presión requerida para forjar una probeta cilíndrica es uniforme e igual al límite de fluencia del material.

3. Enfriamiento. Se produce constantemente desde que sale la pieza del horno para ser forjada. Este enfriamiento no puede ser brusco para evitar grietas por contracciones rápidas. Influye considerablemente el tamaño de la pieza, ya que las piezas grandes se agrietan con más facilidad que las pequeñas a causa de las tensiones que se originan por la desigualdad de enfriamiento entre la periferia y el núcleo. Una vez terminada la forja, el enfriamiento puede hacerse al aire, pero si el material es delicado, como sucede en muchos tipos de aceros, hay que dejar enfriar la pieza en el mismo horno o en un lecho de cenizas para evitar las pérdidas bruscas de calor.

Forja Mecánica

En la actualidad se realiza la forja mecánica, que utiliza fuerza motriz de tipo mecánico, hidráulico, neumático o eléctrico. Esto permite el trabajo de grandes piezas o grandes series de piezas aplicando esfuerzos violentos y bruscos con los martinetes o continuos con las prensas. La utilización de prensa o martinete depende principalmente del peso de la pieza a forjar y de su sección. Se utiliza el martinete para piezas de hasta 5000 Kg y las prensas desde este valor hasta las 100 T.

Estampación, Recalcado y Extrusión

Todas estas operaciones son forjas del tipo que indican siempre que se hagan en caliente. Tienen en común el que se produce fluencia de partículas de material sin perder su cohesión y se obtiene una pieza sólida con una forma determinada.

• En la estampación se somete al material a esfuerzos de compresión, sin dirección determinada, para que fluya entre las dos partes del molde, llamadas matriz y estampa. Se usan mucho para fabricar piezas en serie como pueden ser esferas de acero, ejes, discos, cigüeñales, engranajes, cuchillos, etc.
• El recalcado se utiliza cuando se desea producir acumulación del material en una zona limitada de un producto semielaborado. Para ello se comprime este, generalmente en forma de barra, de modo que el metal fluye en la matriz hasta llenarla en la parte que se desea recalcar. Las piezas obtenidas más típicas son cabezas de tornillos, planchas de blindaje, llantas para ruedas, remaches, clavos, etc.
• En la extrusión se impulsa el metal comprimiéndolo para que fluya a través del orificio de una matriz; la aplicación más directa son cartuchos para balas, piezas huecas, perfiles, tubos, etc.

Estampación

El ciclo de trabajo de este proceso se realiza en cortas etapas a partir de un producto semielaborado, con el que se obtiene una preforma según sea la forma definitiva de la pieza a fabricar. Las medidas alcanzables en este proceso abarcan amplios límites desde 10 g de peso y 10 mm de longitud hasta 2000 Kg y 3,5 m, y utilizando aluminio se forjan piezas de hasta 10 m de longitud, como son las cabeceras de las alas de los aviones.

Las estampas están formadas por dos partes: la superior, que se sujeta al pilón del martinete o a la masa de la prensa, y la inferior, que se fija al yunque o chabota. El hueco para el material está grabado parcialmente en cada una de las estampas.

Recalcado

Consiste en una acumulación o condensación de material en una zona limitada de un producto acabado, generalmente en forma de palanquilla, barra redonda o perfil poligonal. Como se realiza por compresión axial, se produce simultáneamente un acortamiento. Puede realizarse en frío o en caliente, siendo la primera la forma más usada.

La acritud que adquiere el metal y la orientación de la fibra permite obtener una mayor seguridad frente al cizallamiento que en otros procesos de maquinado. Los materiales más idóneos para este proceso son los aceros dulces, así como el cobre, aluminio y sus aleaciones, incluso se pueden utilizar aceros aleados.

Extrusión

Es un proceso realizable en caliente y en frío y en el que mediante un émbolo o punzón se presiona al material obligándole a salir o fluir por el orificio de una matriz, la cual da su forma a la pieza. Como en los anteriores procesos, su aplicación presupone la fabricación de un gran número de piezas. El calor, al facilitar la fluencia y rebajar, por tanto, las presiones de conformación, se utiliza en algunos casos y se llega a sobrepasar la temperatura de recristalización.

En principio, se pueden extruir todos los metales y aleaciones siempre que posean buena capacidad de deformación y presenten, al conformarlos, un bajo grado de acritud. Deben tener un límite elástico bajo, un gran alargamiento y poca dureza. Las principales aplicaciones de la extrusión en frío son:

• Fabricación de pequeños recipientes de paredes flexibles para pasta de dientes, cremas, pegamentos, etc., es decir, tubos.
• También se fabrican vainas para piezas cilíndricas, para munición, condensadores, etc. Las producciones que se alcanzan son muy elevadas y pueden llegar a ser del orden de 3000 piezas por hora.

La extrusión en caliente se emplea para la obtención de gran variedad de perfiles y piezas, cada día más, debido a la sencillez de la operación, a la rapidez, al bajo coste cuando se trata de series de piezas discretas y a las excelentes características del metal extruido, similares a las obtenidas por forja. Se pueden obtener toda clase de perfiles como pueden ser angulares, T, dobles T, tubos redondos, irregulares, con aletas, nervios, molduras en cualquier forma, etc.

Laminación

Es un proceso de conformación plástica en que el material fluye de modo continuo en una dirección preferente, mediante fuerzas de compresión ejercidas al pasar el metal entre dos cilindros. Bajo la acción de estas fuerzas, el metal a laminar experimenta, a través del continuo proceso de recalcado, un alargamiento en sentido longitudinal, así como un ensanchamiento y, con ello, una disminución de sección. Se puede realizar en caliente o en frío, siendo la frontera la temperatura de recristalización.

Se puede realizar en lingotes fundidos de sección cuadrangular, rectangular y oval. Los lingotes en bruto son laminados para hacer semiproductos terminados, como pueden ser la palanquilla o la pletina, o productos terminados como perfiles o carriles.

La temperatura a la que se trabaja es la de forja, por tanto, la deformación no produce acritud y se pueden obtener grandes reducciones de espesor. Los granos cristalinos sufren una deformación y, como durante el paso por entre los cilindros el material recristaliza al salir de ellos, el grano es menor. La fluidez del material por la gran presión crea una estructura fibrosa, eliminándose así las sopladuras y las faltas de homogeneidad con la consiguiente mejora de las características mecánicas. Uno de los inconvenientes es la oxidación superficial que se produce y la inevitable formación de cascarilla, la cual impide operar con pequeñas tolerancias.

La laminación en frío se aplica en aquellos casos en que han de producirse las deformaciones en un pequeño campo de tolerancia y cuando se desean obtener en el metal las características propias de estos tratamientos en frío, así como conseguir un acabado superficial más fino. Siempre se produce acritud con el consiguiente aumento de la resistencia a tracción, rigidez y dureza, a la vez que una disminución de la ductilidad y tenacidad.

Estirado y Trefilado

Son dos procedimientos de conformación de los materiales dúctiles que se realizan estirándolos a través de orificios calibrados, denominados hileras. En estos procesos tiene lugar un desplazamiento permanente del material producido por las fuerzas deformadoras de tracción principalmente, con el consiguiente alargamiento del material. Se opera como fase intermedia o como acabado con perfiles laminados o extruidos y generalmente en frío. Ambos procesos se reducen en realidad a uno solo, ya que su fenomenología es la misma y es el estirado. La diferencia estriba en el fin perseguido y, por tanto, en su tecnología.

• En el estirado se pretende, sobre todo, efectuar reducciones de sección para conseguir formas o calibres determinados.
• En el trefilado el interés se centra en la reducción de sección, por eso requiere más pasadas que el estirado.

Los materiales deberán ser dúctiles y de una resistencia perfectamente conocida, para saber en cada momento el máximo esfuerzo aplicable sin que surja la rotura. Los más idóneos son los aceros, latones, cobre, aluminio, magnesio y sus aleaciones. Las aplicaciones básicas del trefilado son múltiples, ya que es una de las operaciones de más amplia aplicación en la industria debido a la extensa gama de productos derivados del alambre.

Estampación en Frío de la Chapa

Es uno de los procesos que ha adquirido un gran auge en los últimos tiempos debido a la economía cuando se producen grandes series, a la uniformidad de las características mecánicas y al excelente acabado superficial de las piezas. Las condiciones que deben cumplir los metales y aleaciones para estampado en frío son:

• Deben ser de superficie lo más perfecta posible.
• El espesor debe ser uniforme en toda la chapa.
• Las características del metal deben ser también uniformes.
• Se obtendrán mejores resultados cuanto más maleables sean.

Los materiales más utilizados son la chapa de acero dulce, la de aluminio y sus aleaciones y la chapa de latón; y las aplicaciones básicas son la industria carrocera de automóviles y la fabricación de electrodomésticos.

Soldadura

Puede definirse como un proceso de unión, fijo o permanente, entre metales en el que la adherencia se produce con aporte de calor a una temperatura adecuada, con aplicación de presión o sin ella, y con adición de metal o aleación fundida o sin ella. Considerada metalúrgicamente, es un proceso complejo que se produce cuando la distancia entre los átomos de las superficies que se unen es tal, que entre ellos se pueden desarrollar fuerzas interatómicas que originan la adherencia. Las usuales son:

• Soldaduras heterogéneas.
• Soldaduras homogéneas. Son las que, tanto los metales que se sueldan como el metal de aportación, son de la misma naturaleza. Si la soldadura se efectúa sin metal de aportación, se la denomina autógena. Las más usuales son: por forja, aluminotérmica, por gas, ultrasonido, eléctrica y dentro de esta por arco y por resistencia.

Soldadura Blanda

Se realiza uniendo las piezas a soldar, que pueden ser igual o distintos metales, por una aleación metálica de bajo punto de fusión (siempre menor de 500ºC). Es muy fácil de realizar, pero tiene los siguientes inconvenientes:

• Su resistencia mecánica es ligeramente inferior a la de los metales soldados.
• La presencia de metales de distinto potencial galvánico junto con la humedad puede dar lugar a pilas de corrosión, que producen una coloración oscura en la zona de la soldadura y a la larga la destruiría.
• La resistencia mecánica es del orden de 10 a 15 Kg/mm², solo es aconsejable su utilización en piezas de alguna consideración cuando vayan a permanecer perfectamente secas. También se utilizan para asegurar una buena estanqueidad en recipientes que han de contener líquidos o gases no agresivos a presión ordinaria y también para establecer los contactos en las conexiones eléctricas. Se emplean fundamentalmente para soldar piezas de cinc, estaño, hojalata, cobre y sus aleaciones y, a veces, para el aluminio.
• La aleación que más se utiliza es la formada por estaño y plomo.

Soldadura Fuerte o Dura

Es la que emplea como metal de aportación aleaciones de puntos de fusión superior a 500ºC, pero siempre inferior a la de los metales que se unen. En ningún momento debe producirse la fusión de uno de ellos en el curso de la soldadura. Según el metal de aportación se distinguen:

• La soldadura fuerte amarilla, que se realiza a temperaturas comprendidas entre 650 y 950ºC, utiliza como metal de aportación el latón en forma de alambre y se utiliza para la soldadura del hierro, cobre y sus aleaciones y, en general, para metales y aleaciones de temperatura de fusión superior a 900ºC. Se suele alcanzar una resistencia a tracción del orden de 25 a 35 Kg/mm².
• La soldadura fuerte con plata, que se diferencia de la amarilla además del metal de aportación, en la técnica de operación, que es completamente diferente. En la amarilla podría haber holgura entre las superficies a soldar, pero en esta conviene que se ajuste lo máximo posible, pues la máxima resistencia se obtiene cuando la holgura oscila entre 0,03 y 0,05 mm, ya que la aleación de plata debe penetrar por acción capilar. Esta aleación tiene como base la plata con cobre, cinc, y cadmio. La aplicación más extendida es la soldadura de plaquitas de metal duro, como la widia de las herramientas.

Soldadura por Forja

Es el procedimiento tradicional utilizado por los herreros y consiste en calentar las piezas a unir en una fragua hasta una temperatura próxima a la fusión, para así conseguir una plasticidad adecuada y a continuación se forjan puntos. Es preciso que las superficies que se vayan a unir estén totalmente limpias y que el contacto entre ellas sea lo más perfecto posible. Se aplica por lo general a aceros de bajo contenido en carbono y la temperatura de calentamiento es del orden 1300ºC.

Soldadura Aluminotérmica

Llamada también con termita. Esta soldadura aprovecha como metal de aportación y agente calorífico para la unión el hierro líquido sobrecalentado, que se obtiene de la reacción fuertemente exotérmica entre el aluminio y el óxido de hierro, finamente dividido. Como fuente de energía se utiliza la termita, que es mezcla de aluminio y óxido de hierro en proporción 1 a 3, a la que se pueden añadir ferroaleaciones. La reacción tiene lugar a una temperatura aproximada de 3000ºC, suficiente para fundir el hierro que actúa como metal de aportación. Sus aplicaciones principales son:

• La soldadura de secciones muy gruesas sin necesidad de desmontarlas como, por ejemplo, los raíles de ferrocarril, los grandes árboles de transmisión, bastidores de locomotoras, bancadas de grandes motores, etc.
• También se utiliza mucho en la soldadura de conductores eléctricos en las tomas de tierra.

Su ventaja principal sobre otros procedimientos es que se obtiene la soldadura en toda la sección simultáneamente, en lugar de obtenerse en capas sucesivas.

Soldadura por Puntos Ultrasónica

Se realiza sometiendo dos chapas puestas en contacto a presión, entre dos sonotrodos a una vibración ultrasónica que le transmite estos y que provocan un gripado por fricción energética de los cristales de las chapas puestas en contacto y que acaba por soldarlas perfectamente.

Soldadura Oxiacetilénica o por Fricción con Gas

En este proceso el calor necesario para la fusión de los bordes de las piezas que se van a unir y el metal de aportación procede de la combinación de un gas (acetileno, hidrógeno, metano, etano, propano, butano, etc.) con el oxígeno en la boquilla de la tobera de un mechero de soldar, denominado soplete, y cuyo diámetro será tanto mayor cuanto mayor sea el espesor y la conductividad calorífica de las piezas a unir. La combustión del acetileno con el oxígeno da lugar a una llama que suministra las máximas temperaturas que se pueden conseguir por este procedimiento, del orden de 3500ºC. Es la más adecuada para soldar piezas de pequeño espesor y sus aplicaciones están limitadas por la menor temperatura que suministra la llama en comparación con el arco eléctrico, por lo que para soldar piezas de gran espesor hay que precalentar necesariamente las zonas que se van a soldar.

Oxicorte

Es un procedimiento de corte de metales por la combustión localizada y continua de los mismos con un chorro de oxígeno; es una aplicación del soplete oxiacetilénico, aunque también se puede hacer con el arco eléctrico para fundir el metal y un chorro de aire y oxígeno a presión para desalojar el metal fundido. El procedimiento de oxicorte con soplete se basa en calentar previamente el metal al rojo con la llama de un soplete y hacerle arder con un chorro de oxígeno a presión. El equipo consta de los mismos elementos que la soldadura oxiacetilénica y el soplete difiere en que se le ha adicionado un conducto o lanza para el oxígeno del corte. Se utiliza mucho en desguaces y en trabajos bajo el agua y, en este caso, la presión de salida de los gases ha de ser tanto mayor cuanto mayor sea la profundidad a la que se trabaja.

Soldadura por Arco

Es el procedimiento más extendido para unir piezas metálicas. En él se aprovecha el calor concentrado del arco eléctrico para obtener soldaduras por fusión, con o sin metal de aportación. Las condiciones y modalidades del funcionamiento del arco dependen de la naturaleza de los electrodos y de los gases interpuestos en el arco. La energía que produce se distribuye un 43% en el ánodo, un 36% en el cátodo y el resto es de la columna de gases. Por tanto, el calor que se emplea en calentar y fundir el metal es el 60%, el resto se disipa en el ambiente.

Para iniciar el arco o cebado se establece un contacto entre el electrodo y la pieza. Esto origina un cortocircuito que crea una elevada intensidad de corriente, la cual, por efecto Joule, pone incandescente tanto el extremo del electrodo, como la zona de contacto de la pieza. En estas condiciones, se ioniza el gas que está en las proximidades del contacto y, si se separa unos milímetros el electrodo de la pieza, la corriente continúa a través del gas ionizado y origina el arco luminoso o llama de soldar. Cuando se produce el arco, la energía calorífica que desprende hace que se funda tanto el extremo del electrodo como la zona de metal de la pieza situada enfrente y ambas se mezclan íntimamente. La penetración del arco se mide por el espesor del metal que se ha fundido debajo del electrodo y conforme este va consumiéndose debe ir acercándosele a la pieza para mantener constante la longitud del arco, pues si se hace demasiado grande el arco se apaga. La estabilidad de un arco será tanto mayor cuanto más pueda variarse esta distancia sin que se apague. Normalmente el arco de corriente continua es más estable que el de alterna.

Soldadura por Arco en Atmósfera Inerte

Este proceso se basa en aislar el arco y el metal fundido del aire ardiente mediante un gas inerte. Con este fin se emplean los gases nobles, el hidrógeno y el anhídrido carbónico. Los procedimientos más usuales son:

• Soldadura por arco protegido con gas inerte y electrodo refractario (TIG): El arco se hace saltar en una atmósfera neutra de helio o argón entre la pieza y un electrodo de wolframio (Tungsteno). El metal de aportación lo suministra una varilla de soldar sin recubrimiento y de composición similar a la de las piezas que se van a unir.
• Soldadura por arco de hidrógeno atómico. El calentamiento se consigue haciendo saltar el arco entre dos electrodos de wolframio en una atmósfera de hidrógeno.
• Soldadura por arco protegido con gas inerte y electrodo consumible (MIG): En este procedimiento se reemplaza el electrodo de wolframio por un alambre desnudo de metal de aportación, de composición similar a las piezas que se van a unir, haciéndosele llegar automáticamente al porta electrodos con una velocidad igual a la que se consume en el arco en una atmósfera de helio o argón.
• Soldadura por arco en atmósfera de anhídrido carbónico (MAG): Es una variante de la anterior en la que se sustituye el helio o argón por CO₂ seco de una pureza del 99%, porque es mucho más barato.

Soldadura con Calentamiento por Resistencia Eléctrica

Está basada en el efecto Joule y agrupa aquellos procedimientos en los que el calentamiento se produce al pasar una corriente eléctrica a través de las piezas, que oponen una resistencia de contacto. Se emplean en piezas de pequeño espesor. Las más típicas son:

• Soldadura por punto: En ella, las piezas que se van a unir se colocan superpuestas entre dos electrodos que las comprimen y dejan pasar una corriente eléctrica de elevada intensidad y bajo voltaje. Debajo de los electrodos, entre las dos piezas, se desarrolla la máxima cantidad de calor por resistencia obteniendo un punto de soldadura en forma de lenteja. La distancia entre los puntos debe ser superior a un determinado valor que ha de ser tanto mayor cuanto mayor sea la conductividad de los metales que se van a soldar, pues de otro modo la corriente establecería el circuito por la soldadura hecha con anterioridad. Es el tipo de soldadura por resistencia más usado, básicamente, en la industria del automóvil, de la aeronáutica y de los electrodomésticos.

• Soldadura por costura: Es una variante de la anterior y los puntos se forman sin solución de continuidad, dando lugar a una costura continua y estanca. Los electrodos son ahora rodillos giratorios que conducen la corriente hasta las piezas, ejerciendo presión sobre ellas. Se emplea para soldar depósitos estancos de paredes delgadas para aceite, gasolina, agua, etc. También para hacer tubos, cubos, guardabarros de automóviles, etc.

Metalurgia de la Soldadura

Las soldaduras son procesos metalúrgicos complejos que afectan a las características de las piezas soldadas, ya que requieren un calentamiento que puede producir alteraciones en las microestructuras semejantes a las obtenidas en un tratamiento térmico y, además, el metal que se funde en el cordón de soldadura está sujeto a los mismos principios de fusión y solidificación y, por tanto, se pueden producir defectos como la absorción de gases que originen sopladuras, reacciones con los gases de la atmósfera y formación de fases perjudiciales, segregación de los componentes, inclusión de escorias y tensiones internas que pueden originar grietas y deformaciones.

Soldabilidad de los Metales

El concepto de soldabilidad se emplea normalmente para indicar la mayor o menor aptitud de un metal para soldarse con una determinada aleación bajo ciertas condiciones, pero en realidad lo que nos interesa es conocer las precauciones que hay que tomar para obtener un cordón de soldadura exento de defectos y con las características mecánicas necesarias.

Maquinabilidad

La maquinabilidad no responde a una característica individual, sino a un conjunto de características distintas, cada una de las cuales puede variar independientemente de las demás. Esto comporta serias dificultades para preparar los medios y procedimientos adecuados para permitir una precisa y válida medida de esta propiedad.

Se le podría definir como la aptitud de metales y aleaciones para ser conformados por mecanización en máquinas-herramientas, o sea, por arranque de material. En condiciones normalizadas, se mide por medio de ensayos, valorándolos según alguna de las siguientes características:

• Duración del afilado de la herramienta.

Factores que Influyen en la Maquinabilidad

La maquinabilidad no depende solamente de las características intrínsecas del material, ya que las condiciones de corte y las características del tipo de herramienta, pueden determinar notables y profundas variaciones en la maquinabilidad. Además del tipo de herramienta, sobre la maquinabilidad influyen los siguientes factores:

• Composición química del material: Los elementos que más influencia ejercen sobre la maquinabilidad de los aceros son el carbono, manganeso, azufre, fósforo y plomo; el resto de los elementos hasta una proporción superior al 0,5% no afectan a esta.
• Constitución de los materiales: La estructura que más favorece la maquinabilidad de los aceros con el contenido de carbono inferior al 0,3% es la perlita laminar; si el contenido de carbono es del 0,3 al 0,45%, sería la formada por perlita laminada mezclada con cementita globular, siendo esta última la idónea en porcentajes superiores de carbono.
• Inclusiones contenidas: Dependiendo de la naturaleza de las inclusiones, los aceros que los contengan serán más o menos maquinables. Las inclusiones de silicatos y alúminas la disminuyen y los sulfuros en general, simples o complejos, la mejoran.
• Dureza: Si el material es demasiado blando la viruta se desprende con dificultad, y si poseen una dureza superior a los 50 Hc la maquinabilidad va reduciéndose progresivamente hasta llegar a ser imposible mecanizar aceros con durezas superiores a 60 Hc.
• Acritud: Como la acritud va en relación directa con la dureza, a mayor acritud mayor dureza, luego cuanto mayor sea la relación entre el cociente del límite elástico y la resistencia mecánica, mayor será por tanto la maquinabilidad.
• Tamaño de grano: Se admite en general que el aumento del tamaño del grano mejora la maquinabilidad.

Lubricantes para el Mecanizado de Metales

Como una de las causas del prematuro desgaste de las herramientas de corte es la elevación de la temperatura que reblandece los filos, en un principio se pensó refrigerar la herramienta y la pieza empleando para ello chorros de agua saturada de sosa. En la actualidad, la lubricación del corte ha sufrido un gran avance, hasta el punto que existe para cada tipo de operación los lubricantes adecuados.

Las ventajas del empleo de los lubricantes para el mecanizado son:

• Disminución del rozamiento herramienta-pieza, disminuyendo, por tanto, la potencia necesaria para el corte en un 10%.
• Mantiene el filo a temperatura inferior a la de pérdida de sus cualidades de corte y disminuye las dilataciones y contracciones de las piezas.
• Permite aumentar la velocidad de corte hasta un 50% más, obteniendo una mayor producción de viruta por unidad de tiempo.
• Permite aumentar la sección de viruta arrancada cuando no puede aumentarse la velocidad de corte, bien aumentando la profundidad de corte o el avance.
• Protege a la pieza contra la oxidación, limpia la pieza de partículas y arrastran la viruta.

Propiedades de los Lubricantes de Corte

Para obtener estas ventajas los lubricantes deben poseer las siguientes propiedades:

• Propiedades lubricantes: como son viscosidad, untuosidad, etc.
• Propiedades refrigerantes: como elevado calor específico y buena conductividad calorífica.
• Propiedades antioxidantes y anticorrosivas.
• Débil tensión superficial para mojar bien la pieza y la herramienta.

Cálculo de Tiempos de Fabricación

El cálculo de tiempos en la fabricación de una pieza en una máquina herramienta es fundamental, ya que permite:

• Calcular con una base firme el precio de costes de la pieza fabricada.
• Fijar el tiempo mínimo sobre el que se ha de basar los salarios con incentivos.
• Obtener el máximo aprovechamiento de las máquinas y una perfecta ordenación de los trabajos y la previsión de su terminación.

Métodos para Establecer los Tiempos de Fabricación

Los tiempos de fabricación se pueden determinar por 5 métodos diferentes:

1. Método de estimación: Consiste en descomponer la operación en fases cuya duración puede estimarse aproximadamente por la experiencia del técnico; sus resultados no son muy precisos.
2. Métodos de comparación: Es, en realidad, también un método de estimación, pero tienen una base más firme que este, ya que se calculan los tiempos de la operación comparándola con otros de duración conocida ya determinados.
3. Métodos de cronometraje: Consiste en medir los tiempos de la operación o fases que se descompongan con cronómetro. Este procedimiento es muy bueno, pero tiene el inconveniente de resultar muy caro a la hora de realizarlo.
4. Método de suma de tiempos elementales preestablecidos: Consiste en descomponer la ejecución de la pieza en fases elementales cuyos tiempos se pueden valorar perfectamente por estar preestablecidos en tablas.
5. Métodos por tiempos elementales y comprobación cronométrica: Cuando la serie de piezas a fabricar es importante, primeramente se calcula el tiempo de fabricación por el método de la suma de tiempos elementales y seguidamente se comprueban y afinan los datos obtenidos, cronometrando las diferentes fases del trabajo.

Máquinas Herramientas

Se constituyen fundamentalmente dos tipos de máquinas herramientas:

• Máquinas de movimiento de corte rectilíneo.
• Máquinas de movimiento de corte circular.

El corte, tanto en una como en otra, puede considerarse:

• Por el movimiento de la pieza.
• Por el movimiento de la herramienta.

Se clasifican en:

Máquinas por Arranque de Viruta

• Corte por traslación de la pieza: cepilladora.
• Corte por traslación de la herramienta: limadora, mortajadora y brochadora.
• Corte por rotación de la pieza: torno.
• Corte por rotación de la herramienta: taladradora, mandriladora, punteadora y fresadora.

Máquinas por Arranque de Partículas

• Por abrasión mecánica: esmeriladora y rectificadora.
• Por abrasión ultrasónica y por electro-erosión: electrosionadora.

Cepilladora

Es una máquina cuya herramienta fija arranca viruta al moverse la pieza debajo de ella, con movimiento rectilíneo. Los movimientos de trabajo de esta máquina son:

• Movimiento de corte: Por desplazamiento longitudinal de la pieza.
• Movimiento de avance: Por desplazamiento transversal de la pieza.
• Movimiento por profundidad de pasada: Por desplazamiento vertical de la herramienta.

A las cepilladoras se les llama también planeadoras, porque se utilizan básicamente para planear superficies, incluso de varios metros de longitud.

Componentes Principales de las Cepilladoras

Las cepilladoras normales están formadas por una bancada, una mesa o tablero, los montantes, el travesaño o frontón, el puente o carro transversal y el portaherramientas.

• Bancada: Es la parte más robusta de la máquina; soporta todo el conjunto y ha de absorber las vibraciones que se producen en los cambios de sentido de movimiento de la mesa, que se desliza sobre guías.
• Mesa: Es la parte de la máquina sobre la que se fijan las piezas que se han de trabajar; va provista de agujeros o ranuras para enganchar los accesorios de fijación de las piezas que han de ir firmemente sujetas a la mesa.
• Los montantes: Situados uno a cada lado de la bancada, tienen carro portaherramientas.
• Travesaño o frontón: Es la parte superior de la máquina; une los dos montantes y asegura su paralelismo e inmovilidad.
• El puente: El carro portaherramientas se desliza apoyado en el puente que une los dos montantes.

Operaciones que Realizan las Cepilladoras

La principal es el planeado, pero también se labran superficies verticales, ranuras, rebajes, etc. El planeado consiste en mecanizar superficies planas, el rasurado consiste en mecanizar ranuras, el rebajado consiste en bajar la cota de una franja longitudinal de la pieza. En realidad, un rebaje se puede considerar como ranuras más anchas, y de baja profundidad.

La Limadora

Es una máquina cuya herramienta, animada de movimiento rectilíneo, arranca viruta al moverse sobre la pieza fijada sobre la mesa de la máquina. Los movimientos de trabajo de la limadora son:

• Movimiento de corte: Por desplazamiento longitudinal de la herramienta.
• Movimiento de avance: Por desplazamiento transversal de la pieza.
• Movimiento de profundidad de pasada: Por desplazamiento vertical de la herramienta.

Las limadoras se utilizan principalmente para planear superficies de pequeñas dimensiones, pero tienen también una extensa aplicación para el rasurado de ejes, perfilado de punzones, estampas, etc. Las operaciones más frecuentes son el planeado y el labrado de superficies verticales o inclinadas, el rasurado y el perfilado y, como trabajos típicos, están el mecanizado de colas de milano o chaveteros, el labrado de superficies cónicas y el tallado de piñones.

La Mortajadora

También denominada limadora vertical, es una máquina cuya herramienta, animada de movimiento rectilíneo y alternativo vertical o poco inclinado, arranca viruta al moverse sobre piezas fijadas sobre la mesa de la máquina. Los movimientos de trabajo de la mortajadora son:

• Movimiento de corte: Por desplazamiento longitudinal o vertical de la herramienta.
• Movimiento de profundidad: De pasada por desplazamiento longitudinal o axial de la pieza.

Cuando se mecaniza con la mortajadora ranuras con herramientas de la anchura de estas, se considera como movimiento de avance el movimiento transversal o axial de la pieza.

Las mortajadoras, lo mismo que en las cepilladoras y limadoras y, en general, todas las máquinas herramientas de movimiento alternativo, tienen poco rendimiento, pues no pueden emplearse con grandes velocidades de corte, porque las fuerzas de inercia se oponen a los cambios de sentido de marcha. Además de las pérdidas de tiempo de trabajo que suponen los tiempos muertos de las carreras de retroceso.

Operaciones Realizadas con la Mortajadora

Las operaciones que realiza son similares a las que realiza la limadora, pero con mayor potencia de arranque de material, por el mayor apoyo que proporciona la mesa a las piezas sobre las que incide verticalmente la herramienta. Las operaciones son las siguientes:

• Planeado de superficies planas.
• Rasurados interiores y exteriores.
• Estriados.
• Contorneados.
• Perfilados.
• Tallado de dientes rectos.

Se emplea para el desbaste y semiacabado de matrices, mecanizado de grandes piezas.

Brochadora

Es una máquina dotada de una herramienta característica en forma de barra provista de múltiples dientes, que se denomina brocha o aguja de brochar, y que mecaniza superficies paralelas a su generatriz en una sola pasada de movimiento rectilíneo. Los movimientos de trabajo son:

• Movimiento de corte: Por desplazamiento rectilíneo de la herramienta.
• Movimiento de avance: No existe.
• Movimiento de profundidad de pasada: Se produce automáticamente y progresivamente a medida que avanza la brocha y es constante para cada herramienta.

El brochado se emplea principalmente para la realización de formas poligonales partiendo generalmente de agujeros cilíndricos, pero también se emplea para la obtención de ranuras de chaveteros y brochados exteriores. Otra aplicación interesante es la mecanización de superficies helicoidales en un tiempo 20 veces menor que el que precisaba con otros procedimientos, obteniéndose además un trabajo perfecto.

Brochas

La herramienta es la pieza fundamental de la máquina, hasta el punto de que puede considerarse que la máquina no es más que un dispositivo para proporcionar el sencillo movimiento rectilíneo a la brocha, que por sí sola realiza una operación completa de mecanizado.

El Torno

El torno es una máquina-herramienta en la que la pieza que se mecaniza, sometida a un movimiento de rotación, es conformada por la herramienta animada de un movimiento de avance, generalmente paralelo al eje de rotación de la pieza. Los movimientos de trabajo del torno son:

• Movimiento de corte: Por rotación de la pieza.
• Movimiento de avance: Por desplazamiento longitudinal de la herramienta.
• Movimiento de profundidad de pasada: Por desplazamiento radial de la herramienta.

El torno sigue siendo la máquina fundamental de los talleres mecánicos y son aproximadamente el 65% del total de las máquinas herramientas usadas para el conformado por arranque de viruta. Se emplean generalmente para la mecanización de cuerpos de revolución como poleas, manguitos, pernos, etc., pero es una máquina muy versátil y de múltiples aplicaciones.

Operaciones que Realizan los Tornos

• Cilindrado: Consiste en mecanizar un cilindro recto de longitud y diámetro determinado.
• Mandrinado: Consiste en agrandar un agujero.
• Refrentado: Consiste en mecanizar una superficie plana perpendicular al eje de giro, para esto la herramienta no tiene avance sino únicamente profundidad de pasada.
• Roscado: El cilindrado se realiza con una velocidad muy lenta de avance de la herramienta en relación con la velocidad de giro de la pieza, ya que de otro modo quedaría grabados surcos; y el roscado se realiza con velocidad de avance mucho mayor en relación con la velocidad de la pieza, con lo que la herramienta marca una hélice que constituye la rosca.
• Rasurado: Consiste en abrir ranuras en las piezas; si estas son estrechas, se realizan con una herramienta de la misma anchura de la pieza, pero si son anchas habrá que darle a la herramienta un movimiento de avance.
• Moleteado: Consiste en imprimir en la superficie de la pieza un grabado por medio de una herramienta especial, denominada moleta, provista de una rueda que lleva en su superficie el grabado deseado y que se aplica fuertemente sobre la pieza a moletear.
• Tronzado o corte de la pieza: Es el seccionamiento de la barra, más generalmente, de la pieza una vez terminada, utilizando una herramienta especialmente afilada denominada tronzadora.

Taladradora

Es una máquina cuya herramienta, animada de un movimiento de rotación y de avance, perfora la pieza que permanece fija. Movimiento de trabajo:

• Movimiento de corte: De rotación de la herramienta.
• Movimiento de avance: Por desplazamiento axial de la herramienta.
• Movimiento de profundidad de pasada: No existe utilizando brocas cilíndricas, pero con brocas cónicas pueden considerarse que hay un pequeño avance.

Esta es una máquina concebida especialmente para realizar agujeros. Aunque pueden realizarse por otros procedimientos, con ninguno de ellos pueden obtenerse orificios con la precisión, limpieza y profundidad como con el taladro. Las herramientas típicas de las taladradoras son las brocas, las de lanza, que son planas con dos biseles y acabadas en punta, y las brocas en espiral.

Mandrinadora

Es una máquina cuya herramienta, animada de un movimiento de rotación, con avance o sin él, y generalmente en posición horizontal, aumenta de diámetro (mandrina) orificios de piezas que permanecen fijas o avanzan hacia la herramienta. Los movimientos de trabajo son:

• Movimiento de corte: Por rotación de la herramienta.
• Movimiento de avance: Por desplazamiento axial de la herramienta o por desplazamiento longitudinal de la pieza.
• Movimiento de profundidad de pasada: Por desplazamiento radial de la herramienta.

Estos movimientos solo corresponden a la principal aplicación de esta máquina, pues una mandrinadora moderna tiene una gama de movimientos mucho más amplia y sus aplicaciones ordinarias no se reducen solo al torneado interior o mandrinado, sino que realizan operaciones de refrentado, fresado, roscado, torneado, taladrado, etc.

Punteadoras

Son máquinas especiales de muy alta precisión, cuya herramienta, animada de movimiento de rotación, realiza operaciones de taladradora, mandrinado o fresado de piezas que permanecen fijas, se desplazan o giran durante la operación. Además, las punteadoras tienen como característica sobresaliente que las distingue de todas las demás máquinas herramientas, la extraordinaria precisión con que pueden situarse los puntos de mecanizado en la pieza, traduciendo las cotas de los planos con los desplazamientos de los órganos móviles de la máquina, lo que permite mecanizar en puntos exactos sin necesidad de marcarlos previamente. Las máquinas más modernas van provistas de dispositivos de repetición automática de operación o de programación por control numérico, lo que permite la utilización de esta máquina con extraordinario rendimiento para la producción en serie.

Fresadora

Es una máquina dotada de una herramienta característica denominada fresa, que, animada de un movimiento de rotación, mecaniza superficies en piezas que se desplazan con movimiento rectilíneo bajo la herramienta.

Si el eje de la fresa se encuentra dispuesto paralelamente a la superficie a mecanizar, el fresado se denomina cilíndrico. En este caso la fresa puede girar en sentido contrario al avance, denominándose fresado normal, o en el mismo sentido denominándose fresado en concordancia.

Cuando el eje de la fresa es perpendicular a la superficie de la pieza que se mecaniza, el fresado se denomina frontal. Los movimientos de trabajo son:

• Movimiento de corte: Por rotación de la fresa.
• Movimiento de avance: Por desplazamiento rectilíneo de la pieza.
• Movimiento de profundidad de pasada: Por desplazamiento vertical de pasada.

Actualmente la fresadora tiene un campo de aplicación para el mecanizado de piezas pequeñas casi ilimitado y tienen mucho más rendimiento que las demás máquinas para las mismas operaciones, pues como cada diente o arista de la fresa no está en fase de trabajo y, por lo tanto, en contacto con la pieza más que una fracción de tiempo que dura la revolución de la fresa, esta experimenta mucha menos fatiga, tiene menos desgaste y trabaja a una temperatura inferior que las cuchillas de los tornos, sin que pueda considerarse su trabajo intermitente ya que siempre hay una arista de la fresa en fase de trabajo.

Operaciones que Realiza la Fresadora

• Planeado: Se realiza con fresas cilíndricas o frontales.
• Ranurado: Se realiza con fresas de 3 cortes.
• Corte: Se realiza con fresas sierra de forma de disco.
• Perfilado: Se emplean fresas de línea periférica adecuada al perfil que se desea obtener.
• Fresado circular o contorneado: Se utilizan fresas cilíndricas en posición vertical.
• Fresado helicoidal.
• Fresado de engranajes.
• Taladrado.
• Escariado.
• Mandrinado.
• Mortajado.

Máquinas Herramientas por Arranque de Partículas

Abrasivos

Se conoce con el nombre de abrasivos, determinados materiales naturales o artificiales de gran dureza y que, en forma de granos sueltos o aglomerados, se emplean para la limpieza y conformado de toda clase de materiales. Los abrasivos se proyectan o frotan sobre la superficie de la pieza que se desea limpiar y los diminutos cristales que lo forman arrancan parte del material cuando sus aristas agudas se presentan de forma favorable. Las partículas arrancadas no tienen forma definida como las virutas de las máquinas herramientas, además son de un tamaño más pequeño, del orden de la micra. A pesar de esto, se consiguen arranques de material relativamente importantes, pues como se proyectan o frotan granos de abrasivo en gran cantidad se arrancan muchas partículas simultáneamente.

Sin embargo, los abrasivos no se emplean generalmente para arranques importantes de material, sino más bien para limpiezas de acabado y pulimentado.

Clases de Abrasivos

• Artificiales:

  • El corindón artificial o alundum, se obtiene a partir de la bauxita por fusión a 400ºC y contiene del 75-85% de alúmina.
  • El corindón blanco de mayor dureza se obtiene por fusión de la alúmina.
  • El carborundum es el nombre comercial del carburo de silicio y se obtiene fundiendo a 2200ºC, carbón de coque, arena silícea, cloruro sódico y serrín; es el abrasivo más duro que se conoce.

• Naturales: Son el cuarzo, el diamante, el esmeril y el corindón.

  • El cuarzo es anhídrido silícico y se utiliza en forma de arena o en forma de piedra arenosa o asperón.
  • El diamante es carbono puro cristalizado y se utiliza en la fabricación de muelas diamantadas.
  • El esmeril está formado de un 50 a un 65% de alúmina, que es el elemento cortante y el resto son impurezas de óxido de hierro, sílice y cromo; se emplea pulverizado, para la fabricación de lijas.
  • El corindón está compuesto de un 70-75% de alúmina, es más duro que el esmeril de mejor calidad.

Aplicaciones de los Abrasivos

Se aplica básicamente como chorros de arena, lijas y muelas.

• Los chorros de arena: Son aparatos compuestos de un depósito para la arena cuyo fondo cónico está unido a un tubo por el que circula una corriente de aire a presión que arrastra granos de arena del depósito y los proyecta sobre la pieza que se trabaja, conducidos por una banda elástica que termina en una boquilla manejada por el operario. Las arenas son generalmente silíceas pero también se emplean granos de corindón; tiene una gran aplicación industrial para la limpieza y preparación de piezas.

• Las lijas: Son hojas de papel o tela sobre las que se han añadido abrasivos en polvo. Las que están montadas sobre papel se usan para materiales blandos y, según el tamaño de grano, se numeran del 1 al 16, 1 la más basta y 16 la más fina. Las montadas sobre tela, mejor denominadas tela esmeril, se emplean para el lijado de metales con escala de tamaño de grano fino a basto en FF, F, 00, 0, 1, 1.5, 2, 2.5, 3. Las telas con abrasivos de carborundum se numeran con el número de malla por la que pasa el grano en 40, 60, 80, 100, 120.

• Muelas: Son las herramientas de corte formadas por materiales abrasivos cuyos filos son los granos de este y actúan generalmente al girar la muela a gran velocidad. Se utiliza normalmente para rectificar o rebajar piezas en trabajo de poca precisión, afilar herramientas restableciendo sus filos y ángulos de corte, rectificar o afinar piezas de elevado grado de precisión, tronzar materiales duros. Hay muelas naturales que son piedras de arenisca o asperón cortadas en forma de discos y las artificiales, que son las más utilizadas, se fabrican de acuerdo a las necesidades específicas de su aplicación.

Máquinas para el Mecanizado por Abrasivos

• Las esmeriladoras: Son máquinas muy sencillas, compuestas casi exclusivamente por las muelas y un motor que las acciona. Pueden ser fijas y portátiles. Las fijas se emplean para desbarbar y a veces para dar formas rudimentarias para piezas sin precisión. Las portátiles se emplean exclusivamente para desbarbar.

• Las afiladoras: Son similares a las esmeriladoras, pero dotadas de una mesa montada sobre un pedestal y que desliza por unas guías verticales.

• Las rectificadoras: Son máquinas de alta precisión empleadas para rectificar a las medidas exactas piezas mecanizadas con otras máquinas herramientas. Tienen como características especiales, que las diferencian de otras máquinas herramientas, las siguientes:

  • Gran desproporción entre el tamaño de la pieza que se mecaniza y la máquina, debido a la necesidad de evitar totalmente las vibraciones que impedirían obtener la precisión que se exige.
  • Esfuerzos de corte son muy inferiores a otras máquinas y por eso sus órganos de movimiento se calculan para resistir las altas velocidades a que se somete y no a presiones de corte.
  • La muela gira a velocidades muy superiores a las de cualquier otra máquina. Suele superar las 10000 rpm.

Programación y Control Numérico

Producción, Fabricación y Automatización

Desde el punto de vista técnico, se emplean a menudo e indistintamente los términos de fabricación y producción para expresar el objeto producido o la cantidad producida del mismo. Sin embargo, hay que hacer la salvedad de que el término fabricación incluye siempre las actividades que se desarrollan en fábrica para la obtención del producto.

En el comienzo, todos los esfuerzos encaminados a aumentar el rendimiento de una fabricación se dirigieron hacia la MH (Máquina Herramienta) mediante la búsqueda de materiales que permitían disminuir los tiempos de corte, y automatizar la MH con el fin de disminuir los tiempos no productivos.

Se puede ver que de todo el tiempo que la pieza se encuentra en proceso de fabricación, solamente el 5% se encuentra en la MH y el resto del tiempo se emplea en movimientos de la pieza por el taller; además, del 5% de tiempo que la pieza se encuentra sobre la MH, solo el 30% se emplea para mecanizado y el resto para el posicionado de la misma. De esto se deduce la importancia que tienen los automatismos, por lo que hoy en día se están haciendo verdaderos esfuerzos para automatizar todo el proceso de fabricación, hasta tal punto que ya no se habla de la automatización de un sistema de fabricación, entendiéndose como tal al sistema formado por las operaciones que intervienen en el proceso.

Se entiende por automatización, aquella técnica que, aplicada a los sistemas industriales, hace posible que la máquina sea capaz de regularse a sí misma, prescindiendo del hombre tanto en los trabajos físicos como en las funciones de sistematización y ordenación. El rendimiento de una fabricación, al igual que una MH, se puede medir por los costes de fabricación, por la productividad y por los beneficios.

El Control Numérico y su Campo de Aplicación

Según la norma ISO 2382/1 de 1974 se define el Control Numérico (CN) como el control automático de un proceso, ejecutado por un dispositivo que utiliza datos numéricos introducidos usualmente mientras la operación se está realizando.

Puede pensarse que el control numérico es la panacea de las MH, sin embargo, no es así. Si dividiésemos la producción por el tamaño de la misma en grandes, medias y pequeñas series e hiciésemos un estudio de la productividad de diferentes máquinas, observaríamos que las grandes series están reservadas para máquinas poco flexibles, las medias para máquinas de flexibilidad media y las series pequeñas en las que la complejidad de la pieza es grande, para las máquinas de CN.

Ventajas e Inconvenientes del CN

Entre las ventajas podemos enumerar las siguientes:

• Posibilidad de mecanizar de forma automática piezas de forma complicada siempre que sus puntos puedan estar ligados por relaciones matemáticas.
• Ahorro de herramientas como consecuencia de la utilización de herramientas más universales.
• Ahorro de utillaje al realizar en la misma máquina mayor número de operaciones.
• Reglajes más cortos, ya que estos simplemente consisten en la introducción del programa y la colocación de las herramientas pre regladas.
• Mayor productividad como consecuencia de utilizar trayectorias y velocidades más ajustadas que en las máquinas universales.
• Menor espacio para el taller así como de materiales.
• Menor número de operaciones y de menor cualificación.
• Mayor calidad y uniformidad en el mecanizado.
• Reducción del porcentaje de piezas defectuosas.
• Reducción del tiempo de inspección.
• Mayor duración de la herramienta debido a su mejor aprovechamiento.
• Mayor flexibilidad.

Entre los inconvenientes podemos citar:

• Elevada inversión debida, no solo al precio de la MH y del equipo de control, sino también al de los elementos auxiliares.
• Es necesario una fase de programación que en algunos de los casos puede ocupar medios humanos y materiales importantes.
• No es fácil adaptar a los empleados a las nuevas técnicas exigidas por el CN.
• Mayor responsabilidad de los operarios, ya que la máquina que se pone en sus manos es de elevado precio.

Estrategia de Operaciones

Estrategia de Producción

La función de producción en su perspectiva más actual, se constituye en un eslabón clave de la organización para responder de manera efectiva y distintiva al cúmulo creciente de necesidades, deseos y expectativas de los clientes, para lo cual es necesario diseñar, formular y poner en práctica estrategias de producción adecuadas y pertinentes. Así, la producción puede desempeñar diferentes roles estratégicos en la empresa, desde una total neutralidad interna hasta constituirse en su principal fuente generadora de ventajas competitivas distintivas, dependiendo de cómo sea percibida esta función por la alta gerencia.

Importancia y Necesidad de la Estrategia de Producción

El desarrollo ineludible y necesario de estrategias de producción se ha convertido en un verdadero dilema para las empresas manufactureras contemporáneas. Sobre todo por la importante necesidad de contemplar en estas un conjunto de elementos que tradicionalmente han pasado inadvertidos para su función productiva. Aspectos como las prioridades y objetivos competitivos, las decisiones y políticas estratégicas, la focalización de las operaciones, la evaluación de enfoques de mejora, así como el establecimiento de medidas híbridas de funcionamiento, están haciéndose cada vez más cotidianas para el área de producción.

El término estrategia procede de la palabra griega, strategos, formada por stratos, que significa ejército y agein, que significa dirigir. En el campo de la administración, una estrategia es el patrón o plan que integra las principales metas y políticas de una organización y a la vez establece la secuencia coherente de acciones a realizar. También puede significar el arte de crear y proyectar planes para alcanzar una meta concreta. El término estrategia ha sido empleado extensamente en la última década y aunque existen diversas definiciones según el escenario, se han identificado características comunes:

• Comprenden un horizonte de tiempo extenso.
• Tienen un impacto significativo.
• Subyace una concentración de esfuerzos hacia una meta concreta.
• Tienen su origen en un proceso de toma de decisiones.
• Involucran una gama amplia de actividades que van desde la asignación de recursos hasta las operaciones cotidianas.

Todos coinciden en que una estrategia funcional debe derivarse de la estrategia empresarial, siendo coherente con ella. Una definición más pertinente del concepto estrategia de producción, la describe como un plan de acción a largo plazo para la función de producción, en la que se recogen los objetivos deseados, así como los necesarios cursos de acción y la asignación de los recursos, cuyo requisito fundamental es contribuir al logro de los objetivos globales de la empresa en el marco de su estrategia empresarial y corporativa, dando como resultado un patrón consistente para el desarrollo apropiado de las decisiones tácticas y operativas del sistema.

Una definición más enfocada a la competitividad del sistema de producción la definiría como el conjunto de decisiones sobre los objetivos, políticas y programas de acción en producción coherentes con la misión del negocio, a través de las cuales una empresa compite y trata de obtener cierta ventaja sobre la competencia.

La década de los 80 fue testigo de una revolución en las filosofías de dirección y de las tecnologías aplicadas a la producción. Muchos autores se refieren a la producción Justo a Tiempo (JIT), como el mayor adelanto en la filosofía de la fabricación, comparable en su impacto con la cadena de montaje de Henry Ford a inicios del pasado siglo. Al JIT, se unió el control de calidad total (TQC) y juntos, sobre una visión estratégica del área de fabricación, forman la piedra angular de las prácticas industriales de numerosas empresas de excelencia. Por estas fechas, la tecnología acudió también al rescate de la manufactura incorporándose nuevas tecnologías en el funcionamiento de las fábricas que se manifestaron a través de un sinfín de acrónimos de tres letras, cada uno de los cuales prometían espectaculares avances competitivos en la fabricación. Términos como fabricación integrada por computadora (CIM), diseño asistido por computador (CAD), fabricación asistida por computador (CAM), sistemas flexibles de fabricación (FMS), planificación de las necesidades de materiales (MRP), planificación de los recursos de manufactura (MRP II), etc., se han hecho muy conocidos y poco a poco se han convertido en conceptos cotidianos para los fabricantes actuales.

Unidad Estratégica de Fabricación (UEF)

Se puede definir la Unidad Estratégica de Fabricación (UEF) como toda planta o instalación productiva que, además de transformar unos inputs (materiales, seres humanos y medios informáticos) en bienes y servicios, reúnen las siguientes características generales:

• Posee objetivos competitivos claramente identificados.
• Posee una estrategia competitiva y de fabricación definida.
• Fabrica un conjunto de productos o familias de estos con alto grado de completamiento interno.
• Gestiona una cartera propia de clientes muy bien definida.
• Enfrenta la adversidad de un conjunto de competidores directos plenamente identificados.
• Interactúa con unos mercados externos de recursos (proveedores, tecnologías, financieros, laborales, etc.).
• Participa y compite de manera independiente en el mercado o en un segmento bien definido del mismo.

Los Sistemas MRP

Los sistemas MRP I y II (Planeación de Requerimientos Materiales y de Recursos Productivos) surgieron en EE. UU. en la empresa IBM. Este sistema surgió debido a la necesidad de integrar la cantidad de artículos a fabricar con un correcto almacenaje de inventario, ya sea el producto terminado, producto en proceso, materia prima o componentes.

Puede decirse que el MRP es un sistema de control de inventario de programación, que responde a los interrogantes: qué orden fabricar o comprar, cuánta cantidad de la orden y cuándo hacer la orden. Su objetivo es disminuir el volumen de existencias a partir de lanzar la orden de compra o fabricación en el momento adecuado. Su aplicación es útil donde existan algunas de las siguientes condiciones:

• El producto final es complejo y requiere varios niveles de ensamblaje.
• El producto final es costoso.
• El tiempo de procesamiento de la materia prima y componentes sea grande.
• El ciclo de producción del producto final sea largo.

Diseño y Desarrollo de Bienes y Servicios

Bienes de consumo son todos los que llegan al usuario final (alimentos, vehículos, ropa, etc.). Bienes de capital son: materias primas, productos semiterminados para uso en la industria.

Digamos, un proceso así referido a la ropa: el algodón es la materia prima para la hilandería. Esta saca como producto el hilo, el hilo a su vez es materia prima para las empresas textiles. Producto final y de consumo es la tela, pero la tela a su vez es materia prima para las fábricas de ropa que sacan un producto final, producto de consumo, que es la ropa.

Los insumos es lo que consume la fábrica para hacer la ropa, por ejemplo, hilos, botones, etc.

Los bienes y servicios pueden ser de dos tipos:

1. Los libres: Que son los que se encuentran en abundancia sin límites, disponibles para todos, como es el aire.
2. Los económicos: Que son escasos, por lo que poseen un valor o precio, como la vivienda, comida, la ropa, o el servicio técnico necesario para reparar algún electrodoméstico.

Se usa el término bien para referirse a todo objeto tangible o corporal que nos permite satisfacer una necesidad, como el pan (en alimentación), unos zapatos (de abrigo) o un automóvil (de transporte). Los servicios son todas las acciones intangibles que satisfacen una necesidad, por ejemplo, una atención médica (salud) o el ir a clase (educación), etc.

Entre los bienes económicos también se hacen otras diferenciaciones:

• Bienes de producción.
• Bienes de consumo o finales.
• Bienes complementarios.
• Bienes sustitutos.

También se distingue entre bienes y servicios privados, que son los que ofrecen y pertenecen a particulares, y bienes y servicios públicos, que son los que el Estado pone a disposición del ciudadano sin ningún tipo de exclusión. Por ejemplo: la educación y la sanidad.

Los Servicios

Entendemos por servicios a todas aquellas actividades identificables, intangibles, que son el objeto principal de una operación concebida para proporcionar la satisfacción de necesidades de los consumidores. De lo anterior se deduce que las organizaciones de servicios son aquellas que no tienen como meta principal la fabricación de productos tangibles, que los compradores vayan a poseer permanentemente. Por lo tanto, el servicio es el objeto del marketing, es decir, la compañía está vendiendo el servicio como núcleo central de su oferta al mercado.

Otra definición similar es la que plantea que un servicio es todo acto o función que una parte puede ofrecer a otra, que es esencialmente intangible y no da como resultado ninguna propiedad y su producción puede o no vincularse a un producto físico. Sin embargo, una definición universalmente aceptada de los servicios hasta ahora no se ha logrado.

Desde un punto de vista de marketing, tanto bienes como servicios ofrecen beneficios o satisfacciones. Y tanto bienes como servicios son productos. La visión estrecha de un producto nos dice que es un conjunto de atributos tangibles e intangibles, físicos y químicos reunidos de una forma especial. La visión amplia, la del marketing, dice que es un conjunto de atributos, tangibles e intangibles que el comprador puede aceptar para satisfacer sus necesidades y deseos. Así pues, en el sentido más amplio, todo producto tiene elementos intangibles para él, ya que todo el mundo vende intangibles en el mercado independientemente de lo que se produzca en la fábrica.

Resulta útil tener presente, a efectos de segmentar y definir el mercado meta de la empresa de servicios, que este está compuesto por tres grandes tipos o grupos de usuarios, cada uno de los cuales puede ser escogido como el mercado al que la empresa podría dirigir privilegiadamente sus esfuerzos, y luego definir al interior de este grupo, aquellos que satisfacen determinadas características o cargos demográficos, psicográficos, geográficos y/o de beneficio buscado. Estos tres grupos son: personas naturales, personas jurídicas u organizaciones y los hogares. De acuerdo a este enfoque, una empresa de transportes, por ejemplo, podría optar por satisfacer las necesidades de los hogares (mudanzas), de las personas (transportes colectivos, taxis, etc.) o de las organizaciones (carga, personal, etc.) y, subsecuentemente, puede definir más específicamente qué tipo de hogares, personas y organizaciones de manera más claramente la oferta de servicios de transporte a ofrecer para las necesidades del grupo y subgrupo definido.

Personal, Evidencia Física y Procesos

El personal del servicio está compuesto por aquellas personas que prestan los servicios de una organización a los clientes. El personal de servicios es importante en todas las organizaciones, pero es esencialmente importante en aquellas circunstancias en que no existiendo las evidencias de los productos tangibles, el cliente se forma la impresión de la empresa con base en el comportamiento y aptitudes de su personal.

El personal de servicios incluye operarios, empleados de banco, cocineros, recepcionistas, guardias de seguridad, personal de reparaciones, camareros, etc. Esta gente puede desempeñar un papel de producción u operativo, pero también pueden tener una función de contacto con el cliente en las organizaciones de servicios. Su comportamiento puede ser tan importante como para influir en la calidad percibida de un servicio, como el comportamiento de un personal de ventas. Por eso es definitivo que este personal del servicio realice su trabajo efectiva y eficientemente por constituir un importante elemento de marketing de la empresa.

y 15: Selección y Diseño del Proceso

Distribución Física de las Instalaciones

El diseño de nuevos productos es crucial para la supervivencia de la mayoría de las empresas. Aunque existen algunas firmas o empresas que experimentan muy poco cambio en sus productos, la mayoría de las compañías deben revisarlas de forma constante. Una empresa industrial, tiene la alternativa de lanzar al mercado un producto completamente nuevo y original o bien tratar de competir con otras empresas poniendo a la venta un tipo de producto que ya existe adaptando la forma del producto competidor.

Todo producto tiene un ciclo de vida: una etapa de infancia o desarrollo, una fase de juventud o crecimiento en la que los niveles de producción aumentan rápidamente, una etapa de madurez o de estancamiento y finalmente el producto modelo, lo que supone su eliminación del mercado y por tanto el dejar de producirse. A la creación de nuevos productos y a la mejora de los productos existentes se les denomina genéricamente, desarrollo de productos.

Objetivos y Estrategias de la Empresa en el Desarrollo de Nuevos Productos

1. Modificación de la línea de productos de la empresa.
2. Extensión de la línea de productos: Consiste en añadir algún producto nuevo a la línea actual para llegar a nuevos segmentos del mercado.
3. Creación de productos complementarios: Se trata de añadir productos cuyo uso sea complementario a uno de los productos actuales de la empresa.
4. Diversificación global: Consiste en lanzar nuevos productos para atender la demanda de nuevos mercados.

El desarrollo de nuevos productos se ve condicionado por la estrategia de lanzamiento de productos que se siga:

1. Enfoque de mercado.
2. Enfoque tecnológico.
3. Enfoque mixto.

Proceso de Desarrollo de Nuevos Productos

Una empresa puede conseguir productos nuevos por dos procedimientos: bien por medio de la adquisición de una patente o licencia de fabricación, o bien a través de un proyecto de desarrollo de un nuevo producto, llevado a cabo dentro de la propia empresa. El proceso de desarrollo de un nuevo producto sigue una serie de fases:

1. Generación de ideas: Esta etapa es sin duda la más creativa de todo el proceso.
2. Evaluación y selección: Las distintas ideas surgidas en la etapa anterior son sometidas a una serie de pruebas y exámenes a fin de recibir la aprobación necesaria para que se inicie su diseño y desarrollo.
3. Diseño preliminar: En ello, el equipo de diseñadores pasa a definir las prestaciones que tendrá el nuevo producto.
4. Construcción y prueba de prototipos: Planta piloto y realización de pruebas de mercado. Un prototipo pretende recoger las características más importantes que el nuevo producto tendrá en su estado final, por lo que se elabora a partir del concepto de diseño al que se ha llegado en la etapa anterior.
5. Diseño final: Comprende la confección de una serie de documentos con todas las especificaciones necesarias para que el sistema de producción pueda actuar. Estas son:
   • Los planos de ingeniería, donde se muestra las dimensiones, tolerancias, materiales y acabado del componente.
   • La lista de componentes, que es una descripción detallada de la estructura del proceso que lleva a la obtención del producto, indicando los componentes que la integran, las cantidades necesarias de cada uno de ellos y la secuencia en que se combinan para obtener el producto final.

Junto a los documentos anteriores es preciso redactar otros relativos al propio proceso de fabricación y montaje del producto. Estos son:

• Los planos de montaje: Que muestran las ubicaciones relativas de los distintos componentes, que tras ensamblarse darán lugar al producto final.
• El gráfico de montaje: Que ilustra de forma esquemática el proceso de montaje.
• Hoja de ruta: Que es la lista de las operaciones necesarias para fabricar un componente.
• Hoja de instrucciones: Indican con todo detalle cómo desarrollar cada operación o tarea.

Elección de la Configuración Productiva más Adecuada para una Empresa

Para aquellas empresas que fabriquen cantidades no muy grandes de un número elevado de productos, la configuración productiva por talleres es la que parece más aconsejable. Por el contrario, aquellas empresas dedicadas a la fabricación de grandes cantidades de un solo producto o bien de grandes lotes de unos pocos productos diferentes pero técnicamente homogéneos, deberían utilizar una configuración productiva de línea. El tipo de configuración productiva más idónea será aquella que resulte más interesante desde el punto de vista económico.

El coste total de un bien o servicio está integrado por el coste fijo y el coste variable. El coste fijo es aquel que dentro de una determinada estructura productiva permanece invariable respecto al volumen de producción que se obtenga. El coste variable es en cambio, el equivalente monetario de los consumos de factores que varían en función del volumen producido o del tiempo de duración del proceso productivo. La configuración en línea tiene unos costos fijos altos y unos costos variables bajos. La configuración por talleres tiene unos costes fijos bajos y unos costes variables altos.

Análisis del Valor

Existe la necesidad de mejorar constantemente los productos y los servicios que se producen para seguir siendo competitivos. La innovación es una necesidad básica en todo lo que se hace. El análisis del valor o ingeniería de valor proporciona una manera conveniente de organizar la innovación enfocada a mejorar el valor de los productos y de los servicios. El análisis del valor es una filosofía que busca eliminar todo aquello que origine costos y no contribuya al valor ni a la función del producto o del servicio. Su objetivo es satisfacer los requisitos de rendimiento del producto y las necesidades del cliente con el menor costo posible. El análisis del valor también es un enfoque organizable para analizar los productos y servicios en que se utilizan rutinariamente varias etapas y técnicas.

Existe una diferencia importante entre el costo y el valor. El costo es un término absoluto que se expresa en € y que mide los recursos que se utilizan para crear un producto o servicio. Frecuentemente incluye la mano de obra, los materiales y los costos indirectos. El valor, por otro lado, es la percepción que tiene el cliente de la relación de utilidad del producto o servicio con su costo. La utilidad incluye la calidad, confiabilidad y rendimiento de un producto para el uso que se busca dar. El valor es lo que busca el cliente, satisfacer sus necesidades con el menor costo. Por lo tanto, el valor de un producto se puede mejorar incrementando su utilidad con el cliente con el mismo costo o disminuyendo el costo con el mismo grado de utilidad. Esto se hace mediante la eliminación de funciones innecesarias o costosas que no contribuyan al valor.

Gestión de Inventarios

Planificación de las Necesidades de Materiales

Los inventarios o stocks son considerados como una inversión. Es cualquier recurso ocioso almacenado en espera de ser utilizado. ¿Cuáles son las razones por las que las empresas provocan mantenimiento de stocks? ¿Por qué las empresas inmovilizan con frecuencia enormes cantidades de dinero en recursos ociosos? Las razones que justifican la existencia de inventarios son:

1. Hacer frente a la demanda de productos finales. Si la demanda con los clientes fuese conocida con certeza y la producción coincidiese exactamente en fecha y cantidad, no sería necesario almacenar productos finales.
2. Evitar interrupciones en el proceso continuo. Las empresas se protegen de eventuales paradas no deseadas, acumulando una cierta cantidad de inventarios. Estos son: falta de suministro externo, que se puede dar por retrasos en las entregas y en la recepción de pedidos, y falta de suministro interno por averías de equipos, mala calidad de componentes elaborados, etc. Cuando en un determinado momento existe la necesidad de un artículo concreto y este no se encuentra disponible se dice que se ha producido una ruptura de stock. El inventario que se mantiene para hacer frente a dicha eventualidad se denomina stock de seguridad.
3. La naturaleza del proceso de producción. Dado que cualquier etapa del proceso productivo requiere un determinado tiempo para su realización, existirán en permanencia una cierta cantidad de productos en curso. Si todas las fases estuviesen perfectamente sincronizadas, es decir, todos los componentes que salen de una etapa entrasen en la siguiente sin esperas intermedias, el stock se reduciría al mínimo.
4. Niveles de flujo de producción. Cuando nos encontramos con una demanda variable, una posible solución es fabricar por encima de la demanda en épocas bajas y almacenar el exceso de producción para emplearlo en aquellos momentos en los que la demanda supera la capacidad de la firma.
5. Obtener ventajas económicas.
6. Falta de acoplamiento entre producción y consumo. Esta es la causa típica de las empresas agrícolas, en los que la producción se obtiene en un periodo determinado y su consumo se realiza a lo largo del año.
7. Ahorro y especulación. Cuando se prevé un alza en los precios puede ser interesante adquirirlos antes de que este se produzca y almacenarlos hasta el momento de su consumo (ahorro o venta, especulación en un momento posterior a la subida).

Cuestiones Fundamentales para la Planificación de Materiales

Cuándo (en qué momento) deben realizarse los distintos pedidos de material, cuánto debe pedirse de cada material al hacer un pedido o lo que es lo mismo, cuál debe ser el tamaño de los lotes a solicitar. Las respuestas van a depender de los siguientes factores:

1. Características de la demanda. Es la planificación de inventarios de ciclo único o monoperiódico, que se trata de un producto cuya demanda se produce una sola vez y por lo tanto los ítems necesarios para su elaboración se almacenan en un solo periodo. El método de planificación multiperiódica es el método frecuente cuando la demanda se mantiene a lo largo del tiempo, ya sea continua, discontinua, regular o irregular. Tipos de demanda:

   • Demanda independiente: Será aleatoria en función de las condiciones de mercado. No está relacionada directamente con la de otros artículos. Es el caso de los productos terminados, adquiridos por los clientes o piezas de repuestos calculadas por estimación.
   • Demanda dependiente: Dependen de otros artículos almacenados. Es el caso de un automóvil cuyo consumo dependerá del número de unidades a fabricar del producto final. El cálculo de la demanda es directo.

2. Costes relacionados con los inventarios. El hecho de mantener un stock provoca gastos a la empresa, pero en el momento de su falta provocan costes.

3. Tiempo de suministro (TS). Es el intervalo de tiempo que transcurre entre el momento en que se solicita un pedido y el instante de su llegada, entendida esta como el momento en que está disponible para ser utilizada. Este concepto se aplica tanto al suministro externo (SE) como al interno (SI). En el caso de SE la empresa determina el tiempo de suministro en base a la experiencia con el proveedor. Para el caso de SI en el que el pedido solicitado es fabricado por la propia empresa, los tiempos consumidos desde que se detecta la necesidad de aquel hasta que está disponible se encuentran los siguientes componentes:

   1. Tiempo de confección de pedido. Es el necesario para elaborar la documentación y enviarlo al centro de trabajo (CT). Incluye datos como tamaño, ruta, fechas previstas, material…
   2. Tiempo de desplazamiento o transporte. Incluye el traslado de materiales hasta el CT dentro de él y el envío hasta el almacén de pedidos.
   3. Tiempo de cola. Es el tiempo de espera en el CT hasta que otros pedidos de mayor importancia son entregados.
   4. Tiempo de preparación del CT para ejecutar el pedido.
   5. Tiempo de ejecución del pedido.
   6. Tiempo de espera que transcurre desde que se ha finalizado las operaciones hasta que el lote se traslada desde el CT hasta el almacén.
   7. Tiempo de inspección consumido para realizar dicha actividad sobre el lote fabricado.

   La tendencia actual es reducir los TS con el objeto de incrementar la rapidez de respuesta al mercado, disminuir inventarios, etc. Dos vías fundamentales pueden ser simplificar las listas de materiales y eliminar o reducir los componentes del TS que no generan valor añadido.

Sistemas Justo a Tiempo (JIT)

El concepto JIT, fue creado por un ejecutivo de Toyota, un día que visitaba un supermercado en EE. UU. Observó cómo los compradores empujaban sus carros de arriba y abajo entre las filas de los estantes, seleccionando solamente los tipos y cantidades de artículos que precisaban. Este tipo de compras, en el que el usuario final o comprador puede extraer exactamente los tipos y cantidades de productos necesarios de una amplia gama de stocks de los estantes, era aún un sueño para el comprador medio japonés.

El enfoque JIT supone una nueva forma de gestión constituida por un conjunto de técnicas y prácticas de organización de la producción que pretende que el cliente sea servido cuando lo precise (Justo a Tiempo) en la cantidad y calidad requerida. Las dos estrategias básicas de este enfoque consisten en la eliminación de todas las funciones innecesarias en las operaciones industriales (desperdicios) y en producir los distintos productos y componentes en el momento que se necesiten, en la cantidad en que se precise y con la máxima calidad.

Sin embargo, la filosofía JIT no es adecuada para todo tipo de industria. Es aplicable especialmente, a las configuraciones productivas repetitivas de unidades discretas en los que el flujo de trabajo va a ser dirigido por la programación del ritmo de producción de desigual tamaño. Preferiblemente puede aplicarse ante una demanda estable con gama de productos y opciones reducida, rutas de fabricación fijas, proceso de producción simple y rápido y estructuras de productos lo más planas posibles.

Se plantean como objetivos o metas a alcanzar por el JIT los siguientes: cero defectos, cero averías, cero stocks, cero tiempo ocioso y cero burocracia, recogido todo en la denominada, teoría de los 5 ceros de 1984. Para ello, se pretende llegar a eliminar los costes originados por la utilización de los recursos productivos innecesarios y, fundamentalmente, por la existencia de stocks innecesarios de productos terminados y de componentes empleados en el proceso de fabricación que generan unos costes excesivamente elevados.

Estas 5 metas perseguidas por el sistema, puede que siempre no las encontremos en todos los proyectos JIT, dado que en la mayoría de las ocasiones encontraremos aplicaciones parciales. Se debe recalcar que este sistema busca los cero stocks por una razón fundamental: ayuda a la detección de deficiencias e ineficiencias en el sistema productivo y permite a través de su seguimiento desarrollar un proceso de mejora continuo. Para llegar a alcanzar una mejora de la competitividad, el JIT plantea tres vías de actuación: flexibilidad del aparato productivo, mejora de la calidad y minimización del coste.