La manufactura transforma las materias primas en productos terminados a través de la combinación de maquinaria, herramientas, energía y trabajo manual. Representa aproximadamente el 20-30% del valor de todos los bienes y servicios producidos y es fundamental para las naciones industrializadas. La capacidad de manufactura incluye factores como los procesos disponibles, el tamaño y peso de los productos, y la tasa máxima de producción. El diseño de productos sigue un proceso que involucra a varias áreas de la empresa y la ingeniería concurrente bus

1. INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS DE MANUFACTURA
PRESENTADO POR
FABIAN ADOLFO GARCIA RIVERA
COD. 13744854
PRESENTADO A:
ALBERTO MARIO PERNETT
GRUPO 332571_13
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS DE TECNOLOGIA E INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA INDUSTRIAL
2014

2. Parte I
Consultar dentro del vínculo Entorno de conocimiento en la bibliografía de
la unidad 1 que aparece en este espacio, los siguientes temas:
Definición de manufactura: la palabra manufactura se deriva del latín manu
factus, que significa hecho a mano.
Es un producto industrial, es decir, es la transformación de las materias primas en
un producto totalmente terminado que ya está en condiciones de ser destinado a
la venta. También es considerada como la estructuración y organización de
acciones que permiten a un sistema lograr una tarea determinada. La distribución
de las manufacturas está a cargo del área de despachos de la empresa. Conocida
además como industria secundaria, la manufactura engloba a una variedad
enorme, artesanía, alta tecnología, entre otros, aunque generalmente al término se
lo aplica para referirse a la producción industrial que transforma las materias
primas en bienes terminados.
La manufactura es la columna vertebral de cualquier nación industrializada. Su
importancia queda enfatizada por el hecho que, como una actividad económica,
comprende aproximadamente de 20 a 30 % del valor de todos los bienes y
servicios producidos. La manufactura también involucra actividades en que el
producto manufacturado mismo se utiliza para fabricar otros productos.
 Capacidad de manufactura:
La planta de manufactura consiste en un conjunto de procesos y sistemas (y
desde luego Trabajadores) diseñados para transformar una cierta clase limitada
de materiales en productos con valor agregado. Estos tres pilares-materiales,
procesos y sistemas-contribuyen la esencia de la manufactura moderna. Existe
una gran independencia entre estos factores. Una empresa dedicada a la
manufactura no lo puede hacer todo; sin embargo tiene que realizar solo ciertas
cosas y debe hacerlas bien. La eficacia de la manufactura se refiere a las
limitaciones físicas y técnicas de la empresa manufacturera y de cada una de sus
plantas. Podemos identificar varias dimensiones de esta capacidad y aptitud:
capacidad y aptitud tecnológica de proceso, 2 tamaño físico y peso del producto y
3, capacidad de producción.

3. Esta se refiere a las limitaciones técnicas y físicas de una empresa de
manufactura, en esta se identifican varias dimensiones como:
Capacidad tecnológica de proceso:
Es el conjunto de procesos de manufactura con que dispone. La característica que
distingue a estas plantas son los procesos que pueden ejecutar. La capacidad
tecnológica se relaciona de cerca con el tipo de material. Al especializarse en
determinado procesos o grupo de procesos, la planta se especializa de forma
simultánea en ciertos tipos de materiales. Esta capacidad no solo incluye procesos
físicos, sino también la experiencia que tiene el personal en dichas tecnologías.
Las compañías deben concentrarse en el diseño y manufactura de productos que
son compatibles con su capacidad tecnología de proceso.
Tamaño físico y peso del producto:
Una planta con un conjunto dado de procesos está limitada en los términos de
tamaño y el peso de los productos que pueden alojarse. Dicha limitación también
extiende la capacidad física del equipo de manufactura. El conjunto de equipo de
producción, manejo de materiales, capacidad de almacenamiento y tamaño de la
planta, debe planearse para los productos que están dentro de cierto rango y
tamaño.
Capacidad de producción:
Se define como la tasa máxima de producción que una planta puede alcanzar en
condiciones dadas de operaciones
 El proceso de diseño y la ingeniería concurrente:
El proceso de diseño industrial conlleva la realización de un conjunto complejo de
actividades, que varían según el proyecto concreto al que nos debamos enfrentar
y en función del tipo de innovación que se requiera, en ellas intervienen la mayoría
de los elementos de la organización empresarial y afecta a todo el proceso
productivo
El proceso de diseño se suele dividir en cinco fases:
Identificación de oportunidades o necesidades
Evaluación y selección de ideas.
Desarrollo e ingeniería del producto y del proceso.
Pruebas y evaluación (prototipos).

4. Comienzo de la producción.
1. Identificación de oportunidades o necesidades
Se obtiene información sobre las necesidades que tienen la sociedad o que
tipo de producto reclama, tras lo que se decide: crear un producto innovador,
introducir cambios significativos en un producto que ya existe, o introducir
ligeras modificaciones en un producto existente.
Durante esta fase se fija el diseño del concepto, se seleccionan los mercados
a los que se va a dirigir el producto, el nivel de rendimiento, los recursos
necesarios y el previsible impacto financiero del nuevo producto.
Las principales fuentes de ideas para este proceso son:
Clientes, la opinión de los potenciales clientes es básica en el proceso de
diseño y desarrollo de los nuevos productos.
Ingenieros y diseñadores, el personal del departamento de I+D+I aportará los
últimos avances tecnológicos que pueden dar lugar a nuevos productos
innovadores.
Competidores, mejorando el producto de la competencia pero basándose en
su diseño inicial.
Alta dirección y empleados de la empresa, ya que son los que mejor conocen
los procesos productivos existentes y las características reales de los
productos fabricados.
Universidades y centros públicos de investigación, se debe aprovechar la
capacidad investigadora de estas instituciones para conseguir nuevos
desarrollos tecnológicos.
2. Evaluación y selección de ideas
Se seleccionan las ideas con más posibilidades de éxito, lo que conlleva un
análisis de la viabilidad del producto desde distintos puntos de vista:
Viabilidad comercial, se debe analizar si existe un mercado para ese producto.
Viabilidad económica, se realiza un análisis coste-beneficio que nos permita
estimar si el producto proporcionará un beneficio adecuado.
Viabilidad técnica, se comprueba que la empresa dispone de la capacidad
técnica y tecnológica para la fabricación en serie del producto.
Valoración de las reacciones de la competencia, se debe tener en cuenta la
posible reacción de la competencia ante nuestro lanzamiento.

5. Ajuste a los objetivos de la organización, los nuevos productos deben
contribuir a alcanzar los objetivos establecidos por la empresa.
3. Desarrollo e ingeniería del producto y del proceso
En esta fase se llevan a cabo la mayoría de las actividades de diseño de
detalle y de desarrollo del producto, así como de los procesos productivos
necesarios para la fabricación y posterior lanzamiento al mercado.
4. Pruebas y evaluación (prototipos)
Se realizan las pruebas y se evalúan los diseños realizados, para lo se
procede a la fabricación de prototipos y se simula el proceso de fabricación,
tratando de detectar todas las posibles deficiencias, tanto del nuevo producto
como del proceso de fabricación.
Simultáneamente se realizan pruebas de mercado para simular las
condiciones reales a las que debe enfrentarse el nuevo producto, se pueden
realizar hipotéticamente en un laboratorio, o en una zona del mercado, que
resulte representativa, donde se va a dirigir el producto, para seleccionar la
estrategia de lanzamiento más adecuada y poder prever la cifra de ventas.
5. Comienzo de la producción
Si los resultados de la evaluación y pruebas son propicios se culmina el
proceso con la fabricación a gran escala del producto, se inicia el proceso de
lanzamiento del nuevo producto, su distribución inicial y todas las operaciones
necesarias para apoyar su irrupción en el mercado.
El proceso se realiza de forma iterativa hasta conseguir el diseño más
adecuado a las exigencias de los consumidores. A este proceso iterativo se le
conoce como Ciclo de diseño-fabricación-prueba.
 la ingeniería concurrente:
La ingeniería concurrente es un esfuerzo sistemático para un diseño integrado,
concurrente del producto y de su correspondiente proceso de fabricación y de
servicio. Pretende que los desarrolladores, desde un principio, tengan en cuenta
todos los elementos del ciclo de vida del producto, desde el diseño conceptual,
hasta su disponibilidad incluyendo calidad, costo y necesidades de los clientes.
Persigue un estudio sistemático, simultáneo, en el momento del desarrollo del
producto, de las necesidades de mercado que va a cubrir, de los requisitos de
calidad y costos, de los medios y métodos de fabricación, venta y servicio
necesarios para garantizar la satisfacción del cliente.

6. Involucra el trabajo coordinado y simultáneo de los diversos departamentos de la
empresa: Marketing, Ingeniería del Producto, Ingeniería del Proceso, Producción,
Calidad, Ventas, Mantenimiento, Costos, etc.
La ingeniería concurrente sustituye el típico entorno de trabajo en el desarrollo y
fabricación del producto basado en un diagrama secuencial de actuación de los
distintos departamentos, por un trabajo concurrente, simultáneo, en equipo, de
todos a partir del mismo momento en que se inicia el proceso.
 Los materiales en la manufactura:
La mayoría de los materiales de ingeniería pueden clasificarse en: metales y no
metales dentro de la categoría de los no metálicos se tiene a: los cerámicos y
polímeros; entre los metales los cerámicos y los polímetros se forma un grupo de
tres materiales básicos utilizados en la manufactura. Tanto sus características
químicas como sus propiedades físicas y mecánicas son diferentes; estas
diferencias afectan los procesos de manufactura. Además de estas tres categorías
básicas existe otra: los materiales compuestos, los cuales son mezclas no
homogéneas de los otros tres tipos básicos de materiales.

7.  Clasificación de los procesos de manufactura:
De manera general los procesos de manufactura se clasifican en cinco grupos:
1. Procesos que cambian la forma del material
Metalurgia extractiva
Fundición
Formado en frío y en caliente
Metalúrgica de los polvos
Moldeo de plásticos
2. Procesos que provocan desprendimiento de viruta para obtener la forma,
Terminado y tolerancias de las piezas deseadas.
Maquinado con arranque de viruta convencional
Torno
Fresado
Cepillado
Taladrado
Brochado
Rimado
3. Procesos para acabar superficies
Por desprendimiento de viruta
Por pulido
Por recubrimiento
4. Procesos para el ensamble de materiales
Ensambles temporales
Ensambles permanentes
5. Procesos para cambiar las propiedades físicas de los materiales.
Tratamientos térmicos
Tratamientos químicos
 Sistemas de producción:
Un sistema en sí puede ser definido como un conjunto de partes interrelacionadas
que existen para alcanzar un determinado objetivo. Donde cada parte del sistema
puede ser un departamento un organismo o un subsistema. De esta manera una
empresa puede ser vista como un sistema con sus departamentos como
subsistemas.
Un sistema puede ser abierto o cerrado. Los sistemas cerrados (o mecánicos)
funcionan de acuerdo con predeterminadas relaciones de causa y efecto y

8. mantienen un intercambio predeterminado también con el ambiente, donde
determinadas entradas producen determinadas salidas. En cambio un sistema
abierto (u orgánico) funciona dentro de relaciones causa-efecto desconocida e
indeterminada y mantienen un intercambio intenso con el ambiente.
En realidad las empresas son sistemas completamente abiertos con sus
respectivas dificultades. Las empresas importan recursos a través de sus
entradas, procesan y transforman esos recursos y exportan el resultado de ese
procesamiento y transformación de regreso al ambiente a través de sus salidas.
La relación entradas/salidas indica la eficiencia del sistema.
Un sistema de producción es entonces la manera en que se lleva a cabo la
entrada de las materias primas (que pueden ser materiales, información, etc.) así
como el proceso dentro de la empresa para transformar los materiales y así
obtener un producto terminado para la entrega de los mismos a los clientes o
consumidores, teniendo en cuenta un control adecuado del mismo.

9. RESUMEN
La manufactura es un producto industrial, que transforma las materias primas en
un producto totalmente terminado que ya está en condiciones de ser destinado a
la venta. En es este proceso involucra la combinación de máquinas, herramientas,
energía y trabajo manual.
La manufactura es la columna vertebral de cualquier nación industrializada. Su
importancia queda enfatizada por el hecho que, como una actividad económica,
comprende aproximadamente de 20 a 30 % del valor de todos los bienes y
servicios producidos. La manufactura también involucra actividades en que el
producto manufacturado mismo se utiliza para fabricar otros productos.
La capacidad de manufactura se refiere a las limitaciones técnicas y físicas de
una empresa de manufactura, en esta se identifican varias dimensiones como:
Capacidad tecnológica de proceso que es el conjunto de procesos de manufactura
con que dispone.
Tamaño físico y peso del producto: Una planta con un conjunto dado de procesos
está limitada en los términos de tamaño y el peso de los productos que pueden
alojarse.
Capacidad de producción: La planta de manufactura consiste en un conjunto de
procesos y sistemas (y desde luego Trabajadores) diseñados para transformar
una cierta clase limitada de materiales en productos con valor agregado. Estos
tres pilares-materiales, procesos y sistemas-contribuyen la esencia de la
manufactura moderna. Existe una gran independencia entre estos factores. Una
empresa dedicada a la manufactura no lo puede hacer todo; sin embargo tiene
que realizar solo ciertas cosas y debe hacerlas bien.
Se define como la tasa máxima de producción que una planta puede alcanzar en
condiciones dadas de operaciones
E l proceso de diseño industrial conlleva la realización de un conjunto complejo de
actividades, que varían según el proyecto concreto al que nos debamos enfrentar
y en función del tipo de innovación que se requiera, en ellas intervienen la mayoría
de los elementos de la organización empresarial y afecta a todo el proceso
productivo.
La ingeniería concurrente es un esfuerzo sistemático para un diseño integrado,
concurrente del producto y de su correspondiente proceso de fabricación y de

10. servicio. Pretende que los desarrolladores, desde un principio, tengan en cuenta
todos los elementos del ciclo de vida del producto, desde el diseño conceptual,
hasta su disponibilidad incluyendo calidad, costo y necesidades de los clientes.
Persigue un estudio sistemático, simultáneo, en el momento del desarrollo del
producto, de las necesidades de mercado que va a cubrir, de los requisitos de
calidad y costos, de los medios y métodos de fabricación, venta y servicio
necesarios para garantizar la satisfacción del cliente.
Involucra el trabajo coordinado y simultáneo de los diversos departamentos de la
empresa: Marketing, Ingeniería del Producto, Ingeniería del Proceso, Producción,
Calidad, Ventas, Mantenimiento, Costos, etc.
La ingeniería concurrente sustituye el típico entorno de trabajo en el desarrollo y
fabricación del producto basado en un diagrama secuencial de actuación de los
distintos departamentos, por un trabajo concurrente, simultáneo, en equipo, de
todos a partir del mismo momento en que se inicia el proceso.
La mayoría de los materiales de ingeniería pueden clasificarse en: metales y no
metales dentro de la categoría de los no metálicos se tiene a: los cerámicos y
polímeros; entre los metales los cerámicos y los polímetros se forma un grupo de
tres materiales básicos utilizados en la manufactura. Tanto sus características
químicas como sus propiedades físicas y mecánicas son diferentes; estas
diferencias afectan los procesos de manufactura. Además de estas tres categorías
básicas existe otra: los materiales compuestos, los cuales son mezclas no
homogéneas de los otros tres tipos básicos de materiales.
Los procesos de manufactura de clasifican en cinco grupos
1. Procesos que cambian la forma del material Metalurgia extractiva, Fundición,
Formado en frío y en caliente, Metalúrgica de los polvos, Moldeo de plásticos
2. Procesos que provocan desprendimiento de viruta para obtener la forma,
Terminado y tolerancias de las piezas deseadas. Maquinado con arranque de
viruta convencional, Torno, Fresado, Cepillado, Taladrado, Brochado, Rimado.
3. Procesos para acabar superficies por desprendimiento de viruta, por pulido, por
recubrimiento
4. Procesos para el ensamble de materiales, Ensambles temporales, Ensambles
permanentes
5. Procesos para cambiar las propiedades físicas de los materiales. Tratamientos
térmicos, tratamientos químicos.

11. Sistemas de producción; Un sistema en sí puede ser definido como un conjunto de
partes interrelacionadas que existen para alcanzar un determinado objetivo.
Donde cada parte del sistema puede ser un departamento un organismo o un
subsistema. Un sistema de producción es entonces la manera en que se lleva a
cabo la entrada de las materias primas (que pueden ser materiales, información,
etc.) así como el proceso dentro de la empresa para transformar los materiales y
así obtener un producto terminado para la entrega de los mismos a los clientes o
consumidores, teniendo en cuenta un control adecuado del mismo.

12. Parte II
Consultar dentro del vínculo Entorno de conocimiento en la bibliografía de la
unidad 1 que aparece en este espacio, los siguientes temas:
 Competitividad global
 Diseño y manufactura ambiental con conciencia global
 Manufactura de clase mundial
 Manufactura esbelta
 Automatización de los procesos de manufactura
 Manufactura integrada por computador (CIM)
Realizar un ensayo de máximo tres páginas sobre la manufactura en ambiente
competitivo.
 Competitividad global:
La economía de la manufactura siempre ha resultado un factor principal, y
todavía más conforme la competencia internacional (competitividad global)
para todos de alta calidad (manufactura de clase mundial) y los precios
bajos se han convertido en un hecho simple en los mercados mundiales.
A partir de la década de 1960; se han desarrollado las tendencias
siguientes, que han tenido un importante impacto sobre la manufactura:
La competencia global se ha incrementado tapidamente, y los mercados se
convirtieron en multinacionales y dinámicos.
Las condiciones del mercado fluctuaron de una manera amplia.
Los clientes demandaban alta calidad, productos de bajo costo y entregas a
tiempo.
La variedad de los productos se incremento substancialmente y se hicieron
técnicamente complejos.
Los ciclos de la vida de los productos se hizo más corta.
Hacer frente a esas necesidades y al mismo tiempo mantener bajos los
costos resulta un reto constante para las compañías de manufactura y es
un problema vital para su propia supervivencia.

13. Habitualmente, los costos de manufactura representan aproximadamente un
cuarenta por ciento del precio de venta de un producto. Reducir este precio
conlleva, por tanto, una serie de principio de diseño para la producción económica.
Los que se están siguiendo recientemente son los siguientes:
El diseño debe hacer que el producto sea tan simple como sea posible en
su manufactura, ensamblaje, des ensamblaje y reciclaje.
Los materiales deben seleccionarse en función de sus características
apropiadas de manufactura.
La precisión dimensional y el acabado superficial deben especificarse tan
ampliamente como sea posible, para minimizar los costes de manufactura.
Las operaciones secundarias y de acabado de las piezas deben evitarse o
minimizarse, porque aumentan los costos de forma significativa.
 Diseño y manufactura ambiental con conciencia global
En Estados Unidos solamente, todos los años se descartan nueve millones de
automóviles y 285 millones de llantas; aproximadamente 100 millones de dichas
llantas se reutilizan de diversas maneras. Todos los años se desechan unos cinco
mil millones de kilogramos de productos plásticos. Cada tres meses, las industrias
y los consumidores desechan suficiente aluminio como para reconstruir la flota
aérea comercial de todo el país. En Alemania, todos los años se desechan
800.000 toneladas de televisores, radios y aparatos de computación.
Se están produciendo muchos avances en relación con todo esto, y en la industria
ha comenzado a emplearse el término diseño y manufactura con conciencia
ambiental, lo que indica el amplio alcance del problema. Se está haciendo especial
énfasis en el diseño para el entorno (DFE) o diseño verde. Este procedimiento
anticipa el impacto ambiental negativo posible de materiales, productos y
procesos, para que puedan tomarse en consideración desde las primeras etapas
del diseño de la producción. Los objetivos principales son evitar la contaminación
en la fuente y promover el reciclaje y reutilización en vez de la eliminación. Estas
metas han llevado al concepto de Diseño para el reciclaje.
Muchos subproductos provenientes de las plantas de manufactura se han
descartado durante el transcurso de los años. Arena que contiene aditivos
utilizados los procesos de fundición de metal; agua, aceite y otros fluidos de
instalaciones de tratamiento térmico y de operaciones de electro depositó;
escorias de la fundiciones y de operaciones como el formato de laminas, la
fundición y el moldeo.
Los adversos efectos presentes y futuros de estas actividades, su daño a nuestro
entorno y al ecosistema de la tierra y de manera ultima su efecto en la calidad de
la vida humana está ahora bien reconocida por el público, así como por los

14. gobiernos locales y federales. Piense en los efectos de la contaminación del agua
y del aire, de la lluvia acida, de la desaparición del ozono, del efecto invernadero,
de los desperdicios peligrosos, d las infiltraciones d tierra de relleno y del
calentamiento global.
En respuesta a estas preocupaciones de importancia, se han promulgado muchas
y diversas leyes y reglamentaciones por gobiernos locales, estatales y federales,
así como por organizaciones profesionales, tanto de estados unidos como de otros
países. Estas reglamentaciones por lo general son severas y su implementación
tiene impacto de importancia en la operación económica y en la salud financiera
de las organizaciones industriales.
Se puede ganar mucho mediante un análisis cuidadoso de los productos, su
diseño, los materiales que se utilizan en los mismos y los procesos y prácticas de
manufactura que se emplean en su fabricación. En este análisis se pueden seguir
ciertas guías de acción.
 Reducir el desperdicio de materiales en su fuente, mediante
refinamientos en el diseño del producto y reduciendo la cantidad de
materiales utilizados.
 Llevando a cabo investigación y desarrollo en productos
ambientalmente seguros y en tecnologías de manufactura.
 Reducir el uso de materiales riesgosos en productos y procesos.
 Asegurar un manejo y disposición apropiada de todo el desperdicio
 Efectuar mejorías en el reciclaje; en el tratamiento del desperdicio y en la
reutilización de los materiales.
Está ocurriendo muchos desarrollos en relación con todos asuntos, y el término
diseño y manufactura con conciencia ambiental se ha hecho ahora de uso en la
industria, lo que es un desarrollo que dicha un alcance amplio del problema. Un
énfasis de importancia se encuentra en el diseño para el entorno (DFE) o diseño
verde. Este procedimiento anticipa el impacto ambiental negativo posible de
materiales, productos y procesos, para que puedan ser tomadas en consideración
en las primerísimas etapas del diseño de la producción. Los objetivos principales
ahora son evitar la contaminación en la fuente y promover el reciclaje y
reutilización en vez de la eliminación. Estas metas han llevado el concepto del
diseño para el reciclaje (DFR)

15.  Manufactura de clase mundial
Este concepto se refiere al hecho de estar aprovechando todos los avances que
van apareciendo en el campo de la manufactura, para lograr competitividad a nivel
global mundial en: costo, calidad, entrega a tiempo. Se encuentra integrada por
cinco estrategias básicas que son: 1.-administración de la calidad total ( TQM)=
cero defectos en el producto, 2.- justo a tiempo (JIT) = cero inventarios
innecesarios, 3.- mantenimiento productivo total (MPT)= cero fallas de equipo
productivo, 4.-procesos de mejoramiento continuo (PMC). 5.- manufactura esbelta
(lean) = cero despilfarros o desperdicios por lo tanto reducción de costos.
La producción o manufactura es la creación de bienes y servicios. Buscaremos
ejemplificar mediante el giro de servicios la manufactura de clase mundial. Una
función de clase mundial es aquella que obtiene mejoras continuas para satisfacer
los requerimientos del cliente.
"Dentro de los procesos de de manufactura se tienen objetivos tanto primarios,
como secundarios. Los primarios se refieren a características del producto
requeridos, mientras que el secundario habla de la eficacia óptima de los recursos
empleados para obtener los productos y a su vez lograr la exactitud de la pieza,
economía, y rapidez en la ejecución de las actividades, así como obtener la
facilidad de fabricación y el menor costo de producción" (Render; Heizer, 1994).
Tenemos que el camino a seguir para alcanzar la manufactura de clase mundial
está formado por cinco estrategias básicas como lo son: (González, 1994).
1. Administración de la calidad total (TQM)=Cero defectos: Aquí cada persona
se encuentra identificada con la empresa. Lo que se busca es hacer partícipe
al empleado de la filosofía de la organización. Para ello existen tres conceptos
básicos dentro de la manufactura de clase mundial (Koening, 1997) que son
los siguientes:
Involucrar al empleado. Esta práctica se da mediante la participación activa del
empleado dentro de las actividades de la organización. Existen diferentes comités
en los cuales el empleado puede participar y expresar sus ideas, así mismo se
cuenta con una política de puerta abierta con la cual se hacer saber al empleado
que su opinión es importante y que de no encontrar solución a su problema, puede
acudir a personal de mayor rango para exponer su problema.
Benchmarking.- Seleccionando un estándar de desempeño. Existen diferentes
porcentajes para medir el trabajo del personal, así mismo se proporcionan dichos
estándares a la persona y en base a ellos se realiza en trabajo, si alguno de ellos

16. logra reducir el porcentaje, este se tomaría como nuevo determinador y base para
el trabajo posterior. Siempre buscando mejorar el trabajo desempeñado
anteriormente.
Conocimiento de las herramientas de TQM: Podemos decir que de lo mas utilizado
son las gráficas de flujo de proceso, diagrama de causa-efecto, y control
estadístico de procesos, actividades para lograr el aseguramiento de la calidad.
2. Justo a Tiempo (JIT)= Cero inventarios: "El JIT es una estrategia para mejorar
de manera permanente la calidad y productividad basada en el potencial de las
personas, y en el logro de mayor velocidad en todos los procesos de trabajo"
(Zalatán, 1994).
En base a la definición anterior y desglosándola un poco tenemos que la
productividad se basa en las personas. El factor humano es de lo mas
importante en este giro, ya que son ellos los que hacen posible la manufactura
de servicios. Es el personal quien maneja las maquinas y realiza los procesos
para a final de cuentas brindar un servicio de calidad.
3. Mantenimiento Productivo Total (MPT) =Cero fallas: El MPT es el
mantenimiento que implica una participación total de los integrantes de la
empresa para maximizar la efectividad del equipo (González, 1994). Cada
miembro de la organización está consciente de que debe dar su máximo
esfuerzo en el trabajo que realiza. El concepto calidad está presente en cada
momento de la operación, ya que es bien sabido que si el trabajo que se
realiza en esta etapa del proceso falla, las repercusiones posteriores harán
perder dinero a la empresa.
4. Procesos de Mejoramiento Continuo (PMC). "PMC es un conjunto de
actividades en la empresa orientada a generar mayores beneficios y a hacer
más competitiva la organización" (González, 1994). Además del trabajo que
realizan los planeadores de rayados se cuenta con un departamento de checa
dores que dan el último toque al rayado. Con esto se busca perfeccionar o
detallar el trabajo previamente realizado, además de cerciorarse de que se
enmienden posibles errores cometidos.
5. Manufactura esbelta (Lean).- Lean es básicamente todo lo concerniente a
obtener las cosas correctas en el lugar correcto, al momento correcto, la
cantidad correcta, minimizando el despilfarro, siendo flexible y estando abierto
al cambio. El cumplir con la filosofía lean, invariablemente nos lleva a una
reducción en el costo de producción y por lo tanto en el costo del producto al
cliente final. La reducción del costo conlleva a un crecimiento en la demanda
del producto y por lo tanto en un crecimiento de nuestro sistema de
manufactura.

17. Las empresas, para establecer los niveles de desempeño de la manufactura de
Clase Mundial, deben incorporar los últimos avances en sistemas de
producción y tecnología.
Existen tres puntos importantes dentro de la productividad que cabe destacar
también son indispensables dentro de la manufactura:
Mano de obra.- La mejora en la contribución de la mano de obra a la
productividad es el resultado de una fuerza laboral más sana, mejor educada, y
mejor fomentada. Desde el momento de la contratación se busca personal con
perfil acorde a los requerimientos de la organización. Todo esto con el fin de
lograr el mejor desempeño de la persona dentro de sus funciones, y poder
seguir capacitándole dentro de su área.
Capital.- Es importante porque los seres humanos utilizan herramientas que se
proveen mediante la inversión de capital. Este desembolso de capital se ve
reflejado en el material de operación necesario para el buen desempeño de las
actividades de la organización. Maquinaria, herramientas de trabajo, sistemas
de redes, etc.
Arte y Ciencia de la Administración.- Las artes y ciencias de la administración
proporcionan la mejor oportunidad para el crecimiento en la productividad.
Mediante una buena administración se pueden lograr alcanzaron los objetivos
previamente establecidos. Son la guía para el buen funcionamiento de la
empresa.
Un país no puede ser competidor de clase mundial con insumos de segunda
calidad. Si se tiene personal poco capacitado, con tecnología inadecuada,
faltos de capital, y una mala administración es poco probable que se pueda
sobresalir dentro del ámbito laboral, y mucho menos considerarse una
empresa de clase mundial. Para tener alta productividad y producto final de
alta calidad es necesario contar primero con insumos de alta calidad.

18.  Manufactura esbelta:
Manufactura Esbelta son varias herramientas que le ayudará a eliminar todas
las operaciones que no le agregan valor al producto, servicio y a los procesos,
aumentando el valor de cada actividad realizada y eliminando lo que no se
requiere. Reducir desperdicios y mejorar las operaciones, basándose siempre en
el respeto al trabajador. La Manufactura Esbelta nació en Japón y fue concebida
por los grandes gurús del Sistema de Producción Toyota: William Edward Deming,
Taiichi Ohno, Shigeo Shingo, Eijy Toyoda entre algunos.
El sistema de Manufactura Flexible o Manufactura Esbelta ha sido definida como
una filosofía de excelencia de manufactura, basada en:
La eliminación planeada de todo tipo de desperdicio
El respeto por el trabajador: Kaizen
La mejora consistente de Productividad y Calidad
Los principales objetivos de la Manufactura Esbelta es implantar una filosofía de
Mejora Continua que le permita a las compañías reducir sus costos, mejorar los
procesos y eliminar los desperdicios para aumentar la satisfacción de los clientes y
mantener el margen de utilidad.
Manufactura Esbelta proporciona a las compañías herramientas para sobrevivir en
un mercado global que exige calidad más alta, entrega más rápida a más
bajo precio y en la cantidad requerida. Específicamente, Manufactura Esbelta:
Reduce la cadena de desperdicios dramáticamente
Reduce el inventario y el espacio en el piso de producción
Crea sistemas de producción más robustos
Crea sistemas de entrega de materiales apropiados
Mejora las distribuciones de planta para aumentar la flexibilidad Beneficios
La implantación de Manufactura Esbelta es importante en diferentes áreas, ya que
se emplean diferentes herramientas, por lo que beneficia a la empresa y sus
empleados. Algunos de los beneficios que genera son:
Reducción de 50% en costos de producción
Reducción de inventarios
Reducción del tiempo de entrega (lead time)
Mejor Calidad
Menos mano de obra
Mayor eficiencia de equipo
Disminución de los desperdicios
- Sobreproducción
- Tiempo de espera (los retrasos)
- Transporte

19. - El proceso
- Inventarios
- Movimientos
- Mala calidad
 Automatización de los procesos de manufactura:
Antiguamente para aumentar la producción, era necesario idear la manera
más efectiva de evitar los ―tiempos muertos‖ en la producción. Esto dio
lugar al proceso de ―Producción Continua‖ con cadenas de montaje para la
fabricación de piezas en serie.
La automatización libera al ser humano no solo del trabajo físico, sino
también, y cada vez en mayor medida, de la actividad intelectual; por lo que
las personas se ven obligadas a adoptar nuevas conductas y formas de
pensar frente a los autómatas.
La producción automatizada desplaza el trabajo humano hacia tareas de
supervisión y decisión. La racionalización de la empresa libera sobre todo a
los operarios menos calificados, mientras que la organización del trabajo
tecnifica cada vez más la planificación, normalización y gestión del proceso
del trabajo.
La Automatización es la ejecución automática y coordinada de las tareas
necesarias para operar el proceso en forma óptima, ajustando su
desempeño a los lineamientos establecidos por los organismos de
dirección. La automatización se aplica desde el trabajo manual hasta los
sistemas CIM.
Tecnologías básicas para Automatizar
 Neumática: movimientos lineales y rápidos.
 Hidráulica: movimientos de alta potencia.
 Mecánica: mecanismos y accionamientos.
 Electricidad: motores y herramientas.
 Electrónica: control y comunicaciones

20. Componentes de la Automatización de los procesos manufacturados
son:
 Controladores
 Actuadores
 Sensores
 Software
 Redes
 Manufactura integrada por computador (CIM):
Las metas principales de la automatización en instalaciones de manufactura es
integrar diversas operaciones de forma que se mejore la productividad, se
incremente la calidad y la uniformidad del producto, se minimicen los tiempos del
ciclo y se reduzcan los costes de mano de obra.
Pocos desarrollos en la historia de la manufactura han tenido un impacto tan
significativo como las computadoras, que se emplean ahora en una amplia gama
de aplicaciones que incluyen el control y la optimización de los procesos de
manufactura, manejo de materiales, ensamblaje, inspección y prueba
automatizada de los productos, control de inventarios y numerosas actividades
administrativas. El uso de las computadoras se ha extendido a la llamada
manufactura integrada por computadora (CIM). Las principales aplicaciones de las
computadoras en la manufactura son, en resumen, las siguientes:
Control numérico por computadora (CNC). Se trata de un método para
controlar los movimientos de los componentes de las máquinas mediante la
inserción directa de instrucciones codificadas en forma de datos numéricos.
El control numérico fue implementado por vez primera en la década de los
cincuenta, constituyendo un adelanto de importancia en la automatización
de las máquinas.
Control adaptativo (AC). Los parámetros en un proceso de manufactura se
ajustan de manera automática para optimizar la tasa de producción y la
calidad del producto y minimizar el costo. Los parámetros como fuerza,
temperaturas, acabado superficial y dimensiones de la pieza se vigilan de
manera constante. Si se mueven fuera del rango aceptable, el sistema
ajusta las variables del proceso hasta que los parámetros quedan de nuevo
dentro del rango de valores determinado.
Robots industriales. Introducidos a comienzos de la década de los sesenta,
los robots industriales han venido reemplazando a los seres humanos en
toda una serie de operaciones. Se están desarrollando robots con
capacidades de percepción sensorial (robots inteligentes), con movimientos
que simulan los de los seres humanos.

21. Manejo automatizado de los materiales, tanto en las diversas etapas de
fabricación como en el movimiento de almacenes y de unas máquinas a
otras, así como en los puntos de inspección de inventarios y embarques.
Sistemas de ensambles automatizados y robóticos. Los productos tienden a
ser diseñados de forma que puedan ensamblarse más fácilmente a
máquina.
Planificación de procesos asistida por computadora (CAPP). Esta
herramienta permite mejorar la productividad en una planta al optimizar los
planes de proceso, reducir los costos de planificación y mejorar la
consistencia de la calidad y la fiabilidad del producto. Al sistema pueden
incorporarse también funciones tales como la estimación de los costos y la
vigilancia de los estándares de trabajo.
Tecnología de grupo (GT). Las piezas se pueden agrupar y producir
clasificándolas en familias, de acuerdo con similitudes de diseño y
similitudes en los procesos de manufactura empleados para su producción.
Así pueden estandarizarse los diseños de las piezas y los planes de
proceso, y las familias de partes similares pueden producirse de manera
eficiente y económica.
Producción justo a tiempo ( jit). Los suministros se entregan justo a tiempo
para subensamblarlos y ensamblarlos, los productos se terminan justo a
tiempo para ser entregados al cliente. Lo esencial es que los costos de
inventario se reduzcan, los defectos de las piezas se detecten de inmediato,
se incremente la productividad y se fabriquen productos de alta calidad a
bajo costo.
Manufactura celular. Consiste en la utilización de estaciones de trabajo
_celdas de manufactura_, que por lo general contienen varias máquinas
controladas por un robot central, cada una de las cuales ejecuta una operación
diferente sobre la pieza.

22. Ensayo
En la economía de la manufactura siempre ha resultado un factor principal, y
todavía más conforme la competencia internacional para todos de alta calidad y
los precios bajos se ha convertido en un hecho simple en los mercados mundiales.
Además han desarrollado las tendencias que han tenido un importante impacto
sobre la manufactura, como lo es la competencia global se ha incrementado
rápidamente, y los mercados se convirtieron en multinacionales y dinámicos, las
condiciones del mercado fluctuaron de una manera amplia. Los clientes
demandaban alta calidad, productos de bajo costo y entregas a tiempo. La
variedad de los productos se incremento substancialmente y se hicieron
técnicamente complejos. Los ciclos de la vida de los productos se hicieron más
corta. Hacer frente a esas necesidades y al mismo tiempo mantener bajos los
costos resulta un reto constante para las compañías de manufactura y es un
problema vital para su propia supervivencia.
Es importante destacar que el diseño y manufactura ambiental con conciencia
global, esta para brindar soluciones para cuidar el medio ambiente y no seguir
contaminando a costa de hacer dinero y seguir produciendo cada vez mas
desechos contaminantes sin darles un nuevo uso. Sin pensar en el futuro de las
generaciones presentes y las que están por venir.
Debido a este problema se están produciendo muchos avances en relación con
todo esto, y en la industria ha comenzado a emplearse el término diseño y
manufactura con conciencia ambiental, lo que indica el amplio alcance del
problema. Se está haciendo especial énfasis en el diseño para el entorno (DFE) o
diseño verde. Este procedimiento anticipa el impacto ambiental negativo posible
de materiales, productos y procesos, para que puedan tomarse en consideración
desde las primeras etapas del diseño de la producción. Los objetivos principales
son evitar la contaminación en la fuente y promover el reciclaje y reutilización en
vez de la eliminación. Estas metas han llevado al concepto de Diseño para el
reciclaje
Manufactura de clase mundial, se refiere al hecho de estar aprovechando todos
los avances que van apareciendo en el campo de la manufactura, para lograr
competitividad a nivel global mundial en: costo, calidad, entrega a tiempo. Se
encuentra integrada por cinco estrategias básicas que son: 1.-administración de la
calidad total ( TQM)= cero defectos en el producto, 2.- justo a tiempo (JIT) = cero
inventarios innecesarios, 3.- mantenimiento productivo total (MPT)= cero fallas de
equipo productivo, 4.-procesos de mejoramiento continuo (PMC). 5.- manufactura
esbelta (lean) = cero despilfarros o desperdicios por lo tanto reducción de costos.
La producción o manufactura es la creación de bienes y servicios. Buscaremos
ejemplificar mediante el giro de servicios la manufactura de clase mundial. Una
función de clase mundial es aquella que obtiene mejoras continuas para satisfacer
los requerimientos del cliente.

23. Manufactura Esbelta son varias herramientas que le ayudará a eliminar todas
las operaciones que no le agregan valor al producto, servicio y a los procesos,
aumentando el valor de cada actividad realizada y eliminando lo que no se
requiere. Reducir desperdicios y mejorar las operaciones, basándose siempre en
el respeto al trabajador. La Manufactura Esbelta nació en Japón y fue concebida
por los grandes gurús del Sistema de Producción Toyota: William Edward Deming,
Taiichi Ohno, Shigeo Shingo, Eijy Toyoda entre algunos.
La Automatización de los procesos de manufactura, es la llegada de las maquinas,
tecnología desplazando cada día mas al ser humano. Ya que con esta tecnología
el trabajo se hace más rápido a menor costo. Antiguamente para aumentar la
producción, era necesario idear la manera más efectiva de evitar los ―tiempos
muertos‖ en la producción. Esto dio lugar al proceso de ―Producción Continua‖ con
cadenas de montaje para la fabricación de piezas en serie.
La automatización libera al ser humano no solo del trabajo físico, sino también, y
cada vez en mayor medida, de la actividad intelectual; por lo que las personas se
ven obligadas a adoptar nuevas conductas y formas de pensar frente a los
autómatas. La producción automatizada desplaza el trabajo humano hacia tareas
de supervisión y decisión. La racionalización de la empresa libera sobre todo a los
operarios menos calificados, mientras que la organización del trabajo tecnifica
cada vez más la planificación, normalización y gestión del proceso del trabajo.
Las metas principales de la automatización en instalaciones de manufactura es
integrar diversas operaciones de forma que se mejore la productividad, se
incremente la calidad y la uniformidad del producto, se minimicen los tiempos del
ciclo y se reduzcan los costes de mano de obra. Pocos desarrollos en la historia
de la manufactura han tenido un impacto tan significativo como las computadoras,
que se emplean ahora en una amplia gama de aplicaciones que incluyen el control
y la optimización de los procesos de manufactura, manejo de materiales,
ensamblaje, inspección y prueba automatizada de los productos, control de
inventarios y numerosas actividades administrativas. El uso de las computadoras
se ha extendido a la llamada manufactura integrada por computadora (CIM). Las
principales aplicaciones de las computadoras en la manufactura son, en resumen,
las siguientes: 1. Control numérico por computadora (CNC). Se trata de un método
para controlar los movimientos de los componentes de las máquinas mediante la
inserción directa de instrucciones codificadas en forma de datos numéricos. El
control adaptativo (AC). Los parámetros en un proceso de manufactura se ajustan
de manera automática para optimizar la tasa de producción y la calidad del
producto y minimizar el costo. 3. Los robots industriales. Introducidos a comienzos
de la década de los sesenta, los robots industriales han venido reemplazando a
los seres humanos en toda una serie de operaciones. Se están desarrollando
robots con capacidades de percepción sensorial (robots inteligentes), con
movimientos que simulan los de los seres humanos. 4. El manejo automatizado
de los materiales, tanto en las diversas etapas de fabricación como en el
movimiento de almacenes y de unas máquinas a otras, así como en los puntos de

24. inspección de inventarios y embarques. 5. Sistemas de ensambles automatizados
y robóticos. Los productos tienden a ser diseñados de forma que puedan
ensamblarse más fácilmente a máquina. 6. Planificación de procesos asistida por
computadora (CAPP). Esta herramienta permite mejorar la productividad en una
planta al optimizar los planes de proceso, reducir los costos de planificación y
mejorar la consistencia de la calidad y la fiabilidad del producto. Al sistema pueden
incorporarse también funciones tales como la estimación de los costos y la
vigilancia de los estándares de trabajo. 7. Tecnología de grupo (GT). Las piezas
se pueden agrupar y producir clasificándolas en familias, de acuerdo con
similitudes de diseño y similitudes en los procesos de manufactura empleados
para su producción. Así pueden estandarizarse los diseños de las piezas y los
planes de proceso, y las familias de partes similares pueden producirse de manera
eficiente y económica. 8. Producción justo a tiempo (JIT). Los suministros se
entregan justo a tiempo para subensamblarlos y ensamblarlos, los productos se
terminan justo a tiempo para ser entregados al cliente. Lo esencial es que los
costos de inventario se reduzcan, los defectos de las piezas se detecten de
inmediato, se incremente la productividad y se fabriquen productos de alta calidad
a bajo costo. 9. Manufactura celular. Consiste en la utilización de estaciones de
trabajo_celdas de manufactura_, que por lo general contienen varias máquinas
controladas por un robot central, cada una de las cuales ejecuta una operación
diferente sobre la pieza.

25. Parte III
Consultar dentro del vínculo Entorno de conocimiento en la bibliografía de la unidad 1
que aparece en este espacio, los siguientes temas:
 La estructura atómica y los elementos
 Estructuras cristalinas
 Estructuras no cristalinas
 Granos y fronteras de grano
 Recuperación, recristalización y crecimiento de grano
 Trabajo en frio y trabajo en caliente
 Materiales de ingeniería
 Propiedades físicas de los materiales
 Comportamiento mecánico, prueba y propiedades de manufactura de los materiales
 Metales
 Materiales cerámicos
 Polímeros
 Materiales compuestos
Buscar en el mercado (ferreterías, almacenes especializados) tres productos, tomarle una
foto a cada uno, colocarlas en un documento, en donde además deben identificar para cada
producto, el material o materiales de fabricación del mismo y describir las propiedades de
cada uno.
 La estructura atómica y los elementos
La unidad estructural básica de la materia es el átomo. Cada átomo está
compuesto de un núcleo cargado positivamente rodeado de un número suficiente
de electrones cargados negativamente, de manera que sus cargas se equilibren.
El número de electrones indica el número de atómico y el elemento que se trata.
Existen más de 100 elementos (sin contar algunos extras que ha sido sintetizados
artificialmente), y estos son los constituyentes químico de toda la materia.
Así como hay diferencias entre los elementos, también existen similitudes. Los
elementos pueden agruparsen en familias y establecer relaciones entre y dentro
de dichas familias, por medio de la tabla periódica que se muestra en la figura 2.1.
Existen ciertas repeticiones o periodicidades en dirección horizontal del arreglo de
los elementos. Los elementos metálicos ocupan la porción izquierda y central, los
no metálicos se sitúan hacia la derecha. Entre los dos grupos existe una zona de
transición, una banda diagonal donde se encuentran los elementos llamados
metaloides o semimetales. En principio, cada elemento puede existir como solido,
liquido o gas, dependiendo de la temperatura y la presión. Cada uno tiene su fase
natural a la temperatura ambiente y a la presión atmosférica; por ejemplo, el hierro
(fe) es un sólido, el mercurio (Hg) es un líquido y el nitrógeno (N) es un gas.

26.  Estructuras cristalina
Cuando los metales se solidifican a partir de un líquido, los átomos se reorganizan
en varias configuraciones ordenadas, llamados cristales. Este arreglo de los
átomos en el cristal se conoce como estructura cristalina. El grupo más pequeño
de átomos que muestra la estructura de red característica de un metal particular
se conoce como celda unitaria. Es el bloque constructivo de un cristal, y un mono
cristal puede tener muchas celdas unitarias.
A continuación aparecen tres arreglos atómicos básicos y algunos de los metales
que utilizan cada de ellos:
1. Cubico centrado en el cuerpo (bcc) hierro alfa, cromo, molibdeno,
tantalio, tungsteno, y vanadio.
2. Cubico centrado en la cara (fcc) hierro gama, aluminio, cobre, níquel,
plomo, plata, oro, platino.
3. Hexagonal compacto (hcp) berilio, cadmio, cobalto, magnesio, titanio
alfa, zinc y circonio.
Cada esfera en esas ilustraciones representan un átomo. El orden de magnitud de
la distancia entres átomos en estas estructuras cristalinas es de 0.1 manómetros
los modelos se conocen como modelos de esferas duras o de bolas
duras; se pueden comprar a pelotas de tenis organizadas en varias
configuraciones dentro de una caja. La forma en que estos átomos se organizan
determina las propiedades de un metal particular. Podemos modificar estos

27. arreglos agregando átomos de algún otro metal o metales, conocidos como
aleante, a menudo ello mejora las propiedades del metal.
La presencia de más de un tipo de cristalina se conoce como alotropismo o
polimorfismo (que significa ―muchas formas‖). Dado que las propiedades y el
comportamiento del metal depende de manera importante de su estructura
cristalina, el alotropismo es un factor importante en el tratamiento térmico de los
metales en operaciones de trabajo de metal y de soldadura.
 Estructuras no cristalinas:
Las estructuras no cristalinas son aquellas que no se componen de
unidades tridimensionales repetitivas de átomos que mantienen un cierto
orden local, ya sea en forma de poliedros de coordinación regulares o de
moléculas de cadena larga, careciendo de un orden de largo alcance propio
de los cristales ya que sus subunidades están empaquetadas al azar.
En un principio se les denominaba estructuras amorfas, pero con la
utilización de la difracción de rayos x se mostró que poseían orden de corto
alcance, es decir, en la escala del tamaño de la subunidad.
Las estructuras no cristalinas tienen muchas características comunes,
desde el punto de vista químico. En efecto sus energías son tan bajas como
las de las ordenaciones cristalinas de las mismas moléculas o átomos; su
respuesta a los cambios de temperatura es similar, pues no presentan un
punto de fusión definido sino que se ablanda paulatinamente cuando la
temperatura aumenta y se endurecen conforme la temperatura disminuye.
Con mucha frecuencia tienen propiedades físicas y mecánicas semejantes
cuando se les mide a una temperatura comparable, con respecto a sus
energías de ligadura.

28.  Granos y fronteras de granos:
Los metales comúnmente utilizados para la manufactura de varios
productos consisten en muchos cristales individuales orientados al azar
(granos). Estamos por tanto tratando con estructuras metálicas que no son
monocristales, sino que son policristales (―muchos cristales‖).
Cuando una masa de metal fundido empieza a solidificarse, comienzan a
formarse cristales de manera independiente uno del otro, en varios sitios
dentro de la masa liquida; tienen orientaciones aleatorias y no relacionadas.
Cada uno de estos cristales crece formando una estructura cristalina es
decir un grano.
El numero y tamaño de los granos desarrollados en la unidad de volumen
de metal depende de la tasa a la cual ocurre la nucleacion ( la etapa inicial
de formación de los cristales). El numero de sitios diferentes en el cual se
empieza a formar los mono cristales y a la velocidad a la cual cresen estos
cristales influencian de forma importante el tamaño medio de lo granos que
se desarrollan.
Si la rapidez de nucleacion del cristal es elevada, será grande el numero de
granos por unidad de volumen de metal; en consecuencia, el tamaño del
grano será pequeño. Por lo mismo, si la velocidad de crecimiento de los
cristales es elevado (comparando con su rapidez de nucleacion), habrá
menos granos por unidad de volumen y su tamaño serás mas grande. Por
lo general el enfriamiento rápido produce granos más pequeños, en tanto
que un enfriamiento lento produce granos más grandes.
La forma en que los granos en crecimiento finalmente interfieren entre si y
se estorban. Las superficies que separan estos individuales se conocen
como fronteras de grano. Cada grano está formado, ya sea por un
monocristal (para metales puros) o en un agregado poli cristalino (para
aleaciones).

29.  Recuperación, recristalizacion y crecimiento de grano:
Hemos mostrado que la deformación plástica a temperatura ambiente
causa la deformación de los granos y de las fronteras de los granos, un
incremento general en resistencia, y una reducción en ductilidad causa a su
vez un comportamiento anisotropico. Estos efectos pueden ser invertidos, y
las propiedades del metal pueden ser devueltas a sus niveles originales,
calentando la pieza en un rango especifico de temperatura durante un
periodo de tiempo. Este proceso por lo general se conoce como recocido.
El rango de temperatura y cantidad de tiempo depende del material y de
otros factores. Estos eventos ocurren consecutivamente durante el proceso
de calentamiento:
1. Recuperación. Durante la recuperación, que ocurre a un cierto nivel de
temperatura por debajo de la temperatura de recristalizacion del metal,
se eliminan los esfuerzos en las regiones altamente deformadas. Se
empiezan a formar fronteras de subgrano (proceso conocido como
poligonizacion), sin ningún cambio apreciable en las propiedades
mecánicas como dureza y resistencia.
2. Recristalizacion. El proceso, identificando como recristalizacion, en el
cual, a cierto rango de temperatura, se formas nuevos granos
equiaxiales y libres de deformación, reemplazando los granos antiguos.
La temperatura para la recristalizacion va entre aproximadamente o.37m
y 0.57m. siendo Tm el punto de fusión del metal en la escala absoluta.
La temperatura de recristalizacion se define generalmente como la
temperatura a la cual ocurre la recristalizacion completa en
aproximadamente una hora.
La recristalizacion depende del grado de trabajo en frio anterior
(endurecimiento por trabajo): mientras más trabajo en frio, menor será la
temperatura requerida para que ocurra la recristalizacion. Las razones es
que conforme se incrementa el trabajo en frio, también se incrementan el
número de dislocaciones y la cantidad de energía almacenada en dichas
dislocaciones (energía almacenada). Esta energía suministra el trabajo
requerido para la recristalizacion. La recristalizacion es una función del
tiempo, ya que involucra la difusión, ósea, movimiento e intercambio de
átomos a través de las fronteras de grano.
Los efectos sobre la recristalizacion de la temperatura, del tiempo y de la
reducción en el espesor o la altura de la pieza de trabajo mediante el
trabajo en frio son como sigue:

30. a. Para una cantidad constante de deformación por trabajo en frio, el
tiempo requerido para recristalizacion se reduce con una mayor
temperatura.
b. B. mientras mayor sea el trabajo en frio anterior, menor será la
temperatura requerida para la recristalizacion.
c. Mientras mayor sea la cantidad de deformación, menor será el tamaño
del grano después de la recristalizacion, este efecto es un método
común de convertir una estructura de grano grande a una con un grano
más fino y por lo tanto, con mejores propiedades.
d. La anisotropía debida a la orientación preferida por lo general persiste
después de la recristalizacion. Para restaurar la isotropía, pudiera ser
necesaria una temperatura más elevada que la requerida para la
recristalizacion.
Crecimiento del grano. Si seguimos incrementando la temperatura del
metal, los gramos empiezan a crecer y su tamaño puede eventualmente
exceder el tamaño del grano original. Este fenómeno se conoce como
crecimiento del grano, y efectúa las propiedades mecánicas. Los granos
grandes producen una apariencia superficial áspera en los metales
laminados, conocido como cascara de naranja. Cuando son estirados para
formar una pieza, o cuando la pieza de metal es sujeta a compresión (como
en operaciones de forja).
 Trabajo en frio y trabajo en caliente:
El trabajo en frio se refiere a la deformación plástica que se lleva a cabo
normal, aunque no necesariamente, a la temperatura ambiente. Cuando la
deformación se efectúa por encima de la temperatura de recristalizacion, se
conoce como trabajo en caliente. ―frio‖ y ―caliente‖ son términos relativos,
como podemos ver del hecho de que la deformación del plomo a la
temperatura ambiente es un proceso de trabajo en caliente, dado que su
temperatura de recristalizacion es de aproximadamente la temperatura
ambiente. Como el nombre. El trabajo en tibio se lleva a cabo a
temperaturas intermedias. Por lo que el trabajo en templado es un punto
intermedio entre el trabajo en frio y el trabajo en caliente.

31.  Materiales de ingeniería:
En esta sección se resume la interrelación de la estructura atómica, los
enlaces y la estructura cristalina (o su ausencia) con los tipos de materiales
de ingeniería: metales, cerámicos y polímeros.
Metales los metales tienen casi sin excepción estructuras cristalinas en su
estado sólido. La celda unitaria de estas estructuras cristalina es casi
siempre BCC, FCC, o HCP. Los átomos de los metales se mantienen
unidos por enlaces metálicos, esto significa que sus electrones de valencia
pueden cambiar de sitio con relevancia facilidad (comparada con los otros
tipos de enlaces atómicos y moleculares).
Cerámicos los materiales cerámicos tiene moléculas que se caracterizan
por sus enlaces iónicos, covalentes, o por ambos. Los átomos metálicos
ceden o comparten sus electrones externos con otros átomos no metálicos,
esto origina una poderosa fuerza de atracción dentro de las moléculas. Ente
las propiedades generales que resultan de estos mecanismos de enlace se
pueden mencionar: su alta dureza y rigidez (incluso a temperaturas
elevadas), su fragilidad (no ductilidad), son aislantes eléctricos (no
conductividad), refracciones (térmicamente resistentes) y químicamente
inertes.
Estos materiales pueden presentar una estructura cristalina o no cristalina;
la mayoría de ellos tienen una estructura cristalina, mientras que los vidrios
hechos a base de sílice (SiO2) son amorco; por ejemplo, la sílice se
encuentra en la naturaleza en forma de cuarzo cristalino pero cuando se
funde y se deja enfriar solidificad para formar sílice fundida que prensa una
estructura no cristalina.
Polímeros, una molécula de polímero consta de muchas moléculas que se
repiten para formar una más larga, unidad por medio de enlaces
covalentes. Los elementos que componen los polímeros son por lo general
el carbono, y algunos otros como el hidrogeno, el nitrógeno, el oxigeno y el
cloro. Los enlaces secundarios (de Van der Walls) mantienen unidas a las
moléculas dentro del material agregado. Los polímeros pueden presentar
una estructura vítrea o una mezcla de estructura vítrea y cristalina. Existen
diferenticias entre los tres tipos de polímeros. En los polímeros
termoplásticos están constituidos por largas cadena moleculares de
estructura lineal, estos materiales pueden calentarse o enfriarse sin que se

32. altere sustancialmente su estructura. En los polímeros termo fijos las
moléculas adoptan una rígida tridimensional cuando se les deja enfriar
después de haber estado en una condición plástica por calentamiento. Si
estos materiales se vuelven a calentar experimentan una degradación
química en lugar d derretirse. Los elastómeros poseen grandes moléculas
con una estructura espiral que se enrolla y desarrolla cuando se sujeta a
esfuerzos cíclicos, impartiendo al material sus propiedades elásticas
características.
La estructura molecular y los enlaces de los polímeros imparten a estos
materiales las propiedades típicas siguientes: baja densidad, alta
resistencia eléctrica (algunos polímeros se usan como material aislante) y
baja conductividad térmica. La resistencia y rigidez de los polímeros varían
ampliamente. Algunos son fuertes y rígidos (aun cuando no igualan la
resistencia y rigidez de los metales y de los materiales cerámicos) mientras
que otros exhiben un comportamiento altamente elástico.
 Propiedades físicas de los materiales:
Las propiedades de interés particular son la densidad. El punto de fusión, el
calor especifico, la conductividad y dilatación térmica, las propiedades
eléctricas y magnéticas, y la resistencia a la oxidación y a la corrosión.
Cada propiedad física se representa desde el punto de vista de la selección
del material y de la manufactura, y de su importancia respecto a la vida de
servicio del componente.
La densidad de un material es la masa por unidad de volumen. Otra manera de
expresar la densidad de un material es en relación con la del agua; esta cantidad
se conoce como gravedad especifica, y no tiene unidades.
En las tablas 3.1 y 3.2 aparece el rango de densidad para una variedad de
materiales a temperatura ambiente, además de otras propiedades.
El ahorro en peso es de particular importancia para estructuras de aeronaves y
naves espaciales, para carrocerías automotrices y sus componentes, y para otros
productos donde la mayor preocupación es los consumos de energía y las
limitaciones de las mismas. La sustitución del material en fusión del ahorro en
peso y en la economía es un factor importante en el diseño, tanto de equipo y
maquinaria avanzada como en productos de consumo como los automóviles.

33. La densidad juega un papel significativo en la resistencia especifica (relación de
resistencia a peso) y en la rigidez especifica (relación de rigidez a peso) de
materiales y estructuras. La tabla a continuación muestra la relación del esfuerzo
de cadencia máxima a densidad para una diversidad de aleaciones metálicas.
Nótese que el titanio y el aluminio están en la parte superior de la lista; en
consecuencia; los metales de uso más común para aplicaciones en aeronaves y
en naves espaciales.

34. Punto de fusión, de un metal depende de la energía requerida para separa
sus átomos. La temperatura de fusión de una aleación puede tener amplia
gama, a diferencia de un metal puro, que tiene un punto de fusión definido.
Los puntos de fusión de las aleaciones dependen de su composición
particular. El punto de fusión de un metal tiene un número de efectos
indirectos en operaciones de manufactura aplicaciones de alta temperatura.
La elección del material para aplicaciones de alta temperatura es el efecto
más obvio, en aplicaciones como motores a chorro y hornos, donde ocurre
o se genera calor. Debido a que la temperatura de recristalizacion de un
metal está relacionada con sus puntos de fusión, las operaciones como el
recocido, el tratamiento térmico y el trabajo en caliente requieren conocer
los puntos de fusión de los materiales involucrados.
El calor especifico, de un material es la energía requerida para elevar la
temperatura de una unidad de masa en un grado. Los elementos de
aleación tienen un efecto relativamente menor en el calor especifico de los
materiales.
La conductividad térmica, indica la tasa a la cual el calor fluye dentro y
atreves del material. Los materiales con enlace metálico (metales)
generalmente tienen una elevada conductividad térmica, en tanto que los
materiales con enlace iónico o covalente (cerámicos y plásticos) tienen
mala conductividad.
La dilatación térmica, de los materiales puede tener varios efectos
significativos. Por lo general el coeficiente de dilatación térmica es
inversamente proporcional al punto de fusión del material. Los elementos
de aleación tiene un efecto relativamente menor en la dilatación térmica de
los metales.
Los ajustes por contracción utilizan la dilatación y concentración térmica.
Una pieza con una perforación, como por ejemplo, una brida o brazo de
palanca, que debe ser montada sobre una flecha, es calentada y después

35. se le desliza la flecha o husillo fríos. Cuando posteriormente se deja
enfriarse, la pieza se encoge y el ensamble se hace efectivamente integral.
Propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas. La conductividad eléctrica
y las propiedades dieléctricas de los materiales son de gran importancia no
solo en equipo y maquinaria, sino también en procesos de manufactura,
tales como el formado por pulsos magnéticos de metales laminados y en el
maquinado por electroerosión y esmerilado electroquímico de materiales
duros y frágiles. Las unidades de conductividad eléctrica son el mho/metro
o el mho/pie, donde el mho es la inversa de ohm, la unidad de resistencia
eléctrica.
En si las propiedades físicas y químicas de los materiales tienen varios
efectos importantes en la manufactura y vida de servicio. Estas
propiedades y características deben ser consideradas durante la selección
del material, ya que afecta al diseño, a los requerimientos de servicio y a la
compatibilidad con otros materiales, incluyendo herramientas, dados y
piezas de trabajo.
 Polímeros:
La palabra polímero se utilizó por primera vez en 1866. Los primeros polímeros se
fabricaron con materiales orgánicos naturales provenientes de productos animales
y vegetales; el ejemplo más común es la celulosa. Mediante varias reacciones
químicas, se modifica la celulosa convirtiéndose en acetato de celulosa, que se
utiliza para fabricar películas fotográficas (celuloide), hojas para empaquetar
y fibras textiles; en nitrato de celulosa para plásticos y explosivos; en rayón (una
fibra textil de celulosa) y en barnices. El primer polímero sintético fue un fenol
formal de hído, un termoestable desarrollado en 1906 denominado baquelita
(nombre comercial según L.H. Bäckeland, 1863_1944).
El desarrollo de la tecnología de los plásticos modernos comenzó en la década de
1920, cuando se empezaron a extraer las materias primas necesarias para la
fabricación de los polímeros del carbón y de los productos del petróleo. El etileno
fue el primer ejemplo de materia prima y se convirtió en el bloque constructivo
para el polietileno. El etileno es el producto de la reacción entre el acetileno y el
hidrógeno; el acetileno es el producto de la reacción entre el coque y el metano.

36. Los polímeros comerciales, incluyendo el polipropileno, el cloruro de polivinilo
(pvc), polimetilmetacrilato, el policarbonato y otros son todos ellos fabricados de
una manera similar; estos materiales se conocen como polímeros orgánicos
sintéticos.
 Comportamiento mecánico, prueba y propiedades de manufactura de
los materiales:
En las de manufactura se forman muchas partes a varias configuraciones al
aplicarles fuerzas externas a las piezas de trabajo mediante herramientas y dados.
Las operaciones típicas son el forjado de un disco de turbina, la extrusión de
diversas piezas para una escalera de aluminio, el laminado de una hoja plana para
ser procesada en una carrocería de automóvil. Debido a que en estos procesos la
deformación se efectúa mediante medios mecánicos, es importante comprender el
comportamiento de los materiales en respuesta a las fuerzas aplicadas
externamente. Las operaciones de formando puede llevarse a cabo a temperatura
ambiente o a temperaturas elevadas y a velocidades de deformación altas o bajas.
El comportamiento de una pieza manufacturada durante su vida esperada de
servicio es una consideración importante.
Tensión
La prueba de tensión es la prueba más común para determinar las propiedades
mecánicas de los materiales como resistencia, ductividad, tenacidad, modulo

37. elástico y endurecimiento por deformación. el ensayo primero requiere la
preparación de un espécimen de prueba. En estados unidos, el espécimen se
prepara de acuerdo con las especificaciones ASTM (por sus siglas en ingles,
americana society for teting of materiales); a pesar que la mayor parte de los
especímenes de prueba a la tensión son sólidos y redondos, algunos son de hoja
plana o tubular.
Comúnmente, el espécimen tiene una longitud calibrada original, lo por lo general
de 50 milímetros (2 pulgadas), y un área transversal Ao con un diámetro de 12.5
milímetros (0.5 pulgadas). E espécimen se monta entre las mordazas de una
maquina de ensayo a la tensión. Estas maquinas están equipadas con varios
controles, de manera que el espécimen puede ser ensayado a velocidades
diferentes de deformación y temperatura.
Curvas de esfuerzo – deformación
Una secuencia típica de deformación del espécimen de ensayo a la tensión
aparece en la fig 2.2. Cuando se aplica la carga, al principio el espécimen se
alarga en proporción con la carga. Este efecto se conoce como comportamiento
elástico lineal. Si se retira la carga, el espécimen regresa a su longitud y forma
original, en un proceso elástico similar al estiramiento de una banda de hule y su
liberación.

38. El esfuerzo ingenieril, o esfuerzo nominal se define como la relación de la carga
aplicada P con el área transversal A del espécimen:
Conforme se incrementa la carga, el espécimen empieza, a cierto nivel de
esfuerzo, a sufrir una deformación permanente o plástica. Mas allá de ese nivel, es
esfuerzo y deformación ya no son proporcionales, como lo eran en la región
elástica. El esfuerzo al cual ocurre este fenómeno se conoce como el esfuerzo de
cedencia, Y, del material. El termino limite proporcional también es utilizado para
especificar el punto donde el esfuerzo y la deformación dejan de ser
proporcionales, en la tabla 2.2 aparecen los esfuerzos de cedencia otras
propiedades de varios materiales metálicos y no metálicos.

39. Para materiales blandos y dúctiles, quizá no sea fácil determinar el punto exacto
en la curva esfuerzo deformación donde inicie la cedencia, por que la pendiente de
la porción recta (elástica) de la curva empieza a disminuir lentamente. Por lo tanto,
definimos Y como el punto de la curva esfuerzo-deformación que está
compensada por una deformación de 0.002, es decir, por una elongación del
0.2%. Este simple procedimiento aparece en el lado izquierdo de la fig. 2.2
Conforme, bajo una carga creciente, sigue el espécimen alargándose más allá de
Y, su área transversal se reduce de manera permanente y uniforme en toda la
longitud de calibración. Si el espécimen es descargado de un nivel de esfuerzo
más elevado que el nivel de cedencia, la curva sigue una línea recta hacia abajo y
paralela a la pendiente original.

40. Ductilidad
Un comportamiento importante observado durante una prueba a la tensión es la
ductilidad, esto es, la cantidad de deformación plástica que sufre el material antes
de su fractura. Existen dos medidas comunes de ductilidad. La primera es la
elongación total del espécimen.
Donde I,y lo se miden según se observa en la fig. 2. l a. observe que la
elongación se basa en la longitud calibrada original del espécimen y que se
calcula como un porcentaje.
Donde Ao y A1 son las ateas transversales origina y final (factura)
respectivamente, del espécimen de ensayo. La reducción del área y la elongación
por lo general están interrelacionados.
Por lo que la ductividad de una pieza de gis es cero, porque no se estira de
ninguna manera ni se reduce en su sección transversal; en comparación, un
espécimen dúctil, como una pieza de arcilla o de goma de mascar, se estira y se
forma un cuello considerable antes que falle.
Esfuerzo real y deformación real
Hemos visto que el esfuerzo ingenieril se basa en el área transversal original Ao
del espécimen. Sabemos, sin embargo, que el área transversal instantánea del
espécimen se hace más pequeña conforme se alarga, igual que el área en una
banda de hule. Por lo tanto que el esfuerzo ingenieril no representa el esfuerzo
real al cual está sujeto el espécimen.

41. El esfuerzo real se define como le relación de la carga P al área transversal real
(instantánea) por tanto verdadera A del espécimen:
Para le deformación real, primero consideremos le elongación del espécimen en
incrementos de cambios instantáneos en la longitud. Después, utilizando el
cálculo, podemos demostrar la deformación real (la deformación natural o
logarítmica) se calcula de la forma:
Elaboración de curvas esfuerzo-deformación
El procedimiento para la elaboración de una curva esfuerzo-deformación ingenieril,
es tomar la curva de carga-elongación y entonces dividir la carga (eje vertical)
entre el área transversal original, y la elongación (eje horizontal) entre la
longitud calibrada original, dado que estas dos cantidades se dividen por
constantes, la curva de esfuerzo-deformación ingenieril obtenida (mostrada en la
fig. 2.5b) tiene la misma forma que la curva de carga elongación que aparece en
la fig 2.5 a. (en este ejemplo, =0.056 pulgadas. Y =0.016 pulgadas.)

42. Deformación en el cuello en un ensayo a la tensión
Como hemos observado, el inicio de la formación del cuello del espécimen en un
ensayo a la tensión corresponde a la resistencia a la tención máxima del material.
Nótese que la pendiente de la curva de carga-elongación en este punto es cero, y
que en este punto el espécimen empieza a generar un cuello. El espécimen no
puede soportar la carga, por que el área transversal de cuello se está haciendo
más pequeña a una tasa que es más alta que la tasa a la cual el material se hace
más resistente (endurecimiento por deformación).

43. La deformación real al inicio de la formación del cuello es numéricamente igual al
exponente de endurecimiento por deformación n, del material. Por lo que mientras
más elevado sea el valor de n, mayor será la deformación que puede experimentar
una pieza de material, uniformemente en toda su extensión, antes de que se
empiece a formar el cuello. Esta observación es importante, particularmente en
relación con las operaciones de formado de laminas de metal que involucran el
estiramiento del material de las piezas de trabajo.
Efecto de la temperatura
El incremento de la temperatura generalmente tiene los siguientes efectos en las
curvas de esfuerzo deformación.
a. Eleva la ductilidad y la tenacidad, y
b. Reduce el esfuerzo de credencia y el modulo de elasticidad
La temperatura también afecta el exponente de endurecimiento por deformación
de la mayor parte de los metales, en el hecho de que n se reduce al aumentar la
temperatura. La influencia de la temperatura, queda sin embargo, mejor descrita
en conjunto con la velocidad de deformación.
Efectos de la rapidez de deformación
De la misma manera que podemos inflar un globo o estirar una banda de hule a
velocidades diferentes, podemos conformar una pieza de material en un proceso
de manufactura a velocidades diferentes. Algunas maquinas, como las prensas
hidráulicas, conforman los materiales a baja velocidad; otras como las prensas
mecánicas, lo hacen a alta velocidad. A fin de simular astas diferencias, el
espécimen se puede deformar a una velocidad que corresponda a la que va
experimentar en el proceso real de manufactura.
La rapidez de deformación se define como la velocidad a la cual el ensayo de la
tensión se efectúa, en unidades de digamos m/s o pies/min. La velocidad de
deformación, por otra parte, es función de la longitud de espécimen. Un
espécimen corto se alarga proporcionalmente más durante el mismo periodo de
tiempo que un espécimen largo.
Efectos de la presión hidrostática
Se han llevado a cabo varias pruebas bajo presión hidrostática para determinar el
efecto de la presión hidrostática en las propiedades mecánicas de los materiales.

44. Los resultados de ensayo a presiones de hasta 3.5 Goa (500psi), indica que el
incremento de la presión hidrostática aumenta la deformación a la fractura de una
manera sustancial, tanto para materiales dúctiles como para frágiles.
Efectos de la radiación
En vista del uso de muchos metales y aleaciones en aplicaciones nucleares, se
han llevado a cabo extensos estudios sobre los efectos de la radiación en las
propiedades mecánicas. Los cambios típicos en las propiedades de los aceros y
otros metales expuestos a radiaciones de alta energía son el incremento del
esfuerzo para decencia, resistencia a la tensión y dureza, así como una reducción
en ductilidad y tenacidad. La radiación tiene un efecto nocivo similar sobre el
comportamiento de los plásticos.
Compresion
Muchas operaciones en la manufactura, particularmente procesos como la forja, el
laminado y la extrusion se llevan a cabo sujetando a la pieza de trabajo a fuerzas
de compresion. La prueba de compresion o ensayo de compresion, en el cual el
especimen queda sujeto a una carga de compresion, nos da informacion util para
estos procesos.
Este ensayo por lo general se lleva a cabo comprimiendo un especimen cilindrico
solido entre dos dedos planos (platinas). Debido a la friccion entre el especimen y
ls platinas, la superficie cilindrica del especimen se abomba, este efecto se conoce
como barrilado. La friccion impide que las superficies superior e inferior se
expandan con libertad.
Dado que el area transversal del especimen cambia ahora a lo largo de su altura,
con una maxima en la parte media, resulta dificil la obtencion de curvas de
esfuerzo deformacion a la compresion. Ademas la friccion disipa energia, por lo
que la fuerza de compresion es mas elevada de lo que por otra parte tendria que
ser, a fin de suministrar el trabajo requerido para vencer la friccion. Con una
lubricacion efectiva se puede minimizar la friccion, y es posible mantener un area
transversal razonablemente constante durante el ensayo.
Torcion
Ademas de la tencion y la compresion, una pieza de trabajo puede quedar sujeta a
deformaciones cortantes. Como el punzanado de orificios en metales laminados y
en el corte de metales. El metodo de un ensayo utilizado generalmente para la
determinacion de las propiedades de los materiales por constante es el ensayo de
torsion. A fin de obtener una distribucion de esfuerzo y deformacion

45. aproximadamente uniforme a lo largo de la seccion transversal, esta prueba por lo
general se lleva a cabo en un especimen tabular delgado.
El especimen de torsion por lo general tiene una seccion transversal reducidad, a
fin de confinar la deformacion a una angosta. El esfuerzo cortante se puede
calcular a partir de la formula
Doblado (flexion)
La preparacion de especimenes a partir de materiales fragiles, como los ceramicos
y los carburos, es dificil en razon de los problemas involucrados en el formado y
maquinado de los mismos a las dimensiones correctas. Ademas debido a su
sensibilidad a defectos y muescas superficiales, es dificil la sujeccion de
especimenes de ensayo fragiles para su prueba. Una alineacion inadecuada del
especimen de prueba puede resultar en una distribucion de esfuerzos no uniforme
a lo largo de la seccion transversal del especimen.
Un metodo de ensayo comunmente utilizando para los materiales fragiles es el
ensayo de flexion.
Dureza
La dureza es una propiedad usada comunmente; da una indicacion general de la
resistencia del material y de su resistencia al rayado y al desgaste. De manera
mas especifica, la dureza por lo general se especifica como la resistencia a la
indentacion o impresión permanente. Por lo que, por ejemplo, el acero es mas
duro que el aluminio, y el aluminio es mas duro que el plomo. La dureza no es, sin
embargo, una propiedad fundamentada, dado que la resistencia a la indentacion
depende de la forma del indentador y de la carga aplicada.
Dureza y resistencia
Dado que la dureza es la resistencia contra una identacion permanente, podemos
asimilarlo con llevar a cabo un ensayo a compresion en un pequeño volumen de
un bloque de material. Los estudios han demostrado que, en las mismas unidades,

46. la dureza de un metal trabajado en frio, es aproximadamente 3 veces su esfuerzo
a la cedencia, Y ; para metales recocidos, es de aproximadamente 5 veces Y.
Se ha establecido una relacion entre resistencia tensil maxima (UTS) y la dureza
brinell (hb) para los aceros. En unidades Si, la relacion es
Procedimiento de ensayo de dureza
Para que un ensayo sea significativo y confiable, debe permitirse que la zona de
deformación bajo el indentador se desarrolle con libertad. En consecuencia, la
localización del indentador (respecto a los bordes del espécimen a probar) y el
espesor del espécimen, son consideraciones de importancia. Comúnmente, la
localización debe quedar alejando a por lo menos 2 diámetros del indentador del
borde del espécimen, y el espesor del espécimen debe ser por lo menos 10 veces
la profundidad de la penetración del indentador. Indentaciones sucesivas sobre la
mismos superficie de la pieza de trabajo, deben estar separadas lo suficiente para
que no interfieran entre sí.
Fatiga
Diversas estructuras y componentes en las operaciones de manufactura, como las
herramientas, dados, engranes, leves, flechas y resortes, están sujetos a cargas
en rápida fluctuación (cíclicas o periódicas), además de cargas estáticas. Los
esfuerzos cíclicos pueden ser causados por cargas mecánicas en fluctuación,
como los causados sobre los dientes de los engranes, o por esfuerzos térmicos,
como en un dado frio en repetido contacto con piezas de trabajo calientes. Bajo
estas condiciones, la pieza falla a un nivel de esfuerzo por debajo del cual fallaría
bajo una carga estática. Este fenómeno se conoce como falla por fatiga, y es
responsable de la mayor parte de las fallas de los componentes mecánicos.
Los métodos de ensayo a la fatiga involucran la prueba de especímenes bajo
varios estados de esfuerzo, por lo general en una combinación de tención y
comprensión en torsión.

47. Cedencia
La cedencia es la elongación permanente de un componente bajo una carga
estática mantenida durante un cierto periodo de tiempo. Es un fenómeno de los
metales y de ciertos materiales no metálicos, como los termoplásticos y los hules,
y puede ocurrir a cualquier temperatura.
Impacto
En muchas operaciones de manufactura, así como durante la vida de servicio de
los componentes, los materiales están sujetos a cargas por impacto (o cargas
dinámicas), por ejemplo, en operaciones de conformado de metal de alta
velocidad como la forja de caída libre o por proyección. Un ensayo de impacto
típico consiste en colocar un espécimen con muesca en un probador de impacto, y
romperlo con un péndulo en oscilación.
Las pruebas de impacto son particularmente útiles en la determinación de la
temperatura de transición dúctil frágil de los materiales. Los materiales que tienen
una elevada resistencia de impacto son comúnmente aquellos que tienen una
elevada resistencia y ductilidad, y por lo tanto, una elevada tenacidad. La
sensibilidad a los defectos superficiales (sensibilidad a las muescas) es
importante; reduce de manera significativa la tenacidad al impacto.
Falla y fractura de los materiales
En la manufactura y en el servicio
La falla es uno de los aspectos de mayor importancia del comportamiento de los
materiales, ya que influye de manera directa en la selección de un cierta
aplicación, los métodos de manufacturada y la vida de servicio del componente.
Debido a los muchos factores involucrados, la falla y fractura de los materiales es
un área

49. De estudio compleja; esta sección se enfoca únicamente en aquellos aspectos de
la falla que tienen un significado particular para la selección y procesamiento de
los materiales. Existen dos tipos generales de falla:
1. Fractura y separación del material, debido ya sea a grietas internas o
externas, la fractura se su clasifica aun mas en dos categorías generales,
dúctil y frágil
2. Pandeado
Aunque la falla de los materiales por lo general se considera como no deseable,
algunos productos se diseñan de manera que la falla sea esencial en su función.
Los ejemplos típicos son, los recipientes (a) de alimentos y refrescos, con cejas o
tapas completas que son retiradas al desgarrar la lámina de metal a lo largo de
unas trayectorias prescrita, y (b) los tapones de rosca para las botellas.

50. Fractura dúctil
La fractura dúctil se caracteriza por la deformación plástica que antecede a la falla
de la pieza. En un ensayo a tensión, en materiales altamente dúctiles como el oro
y el plomo se puede formar el cuello hasta un punto antes de fallar. En la mayor
parte de los metales y aleaciones, sin embargo, se forma un cuello a un área finita
y después falla. La fractura dúctil por lo general ocurre a lo largo de planos en los
cuales el esfuerzo cortante es máximo. En torsión, por ejemplo, un metal dúctil se
fractura a lo largo de un plano perpendicular al eje de torsión; esto es, el plano en
el cual el esfuerzo cortante es máximo. La fractura por corte, en contraste, es un
resultado de un deslizamiento excesivo entre los planos de deslizamiento entre
granos.
Fractura frágil
La fractura frágil ocurre con muy poca o ninguna deformación. A la tensión, la
fractura ocurre a lo largo de un plano cristalográfico (plano de separación) en el
esfuerzo normal a la tensión es máximo. Los metales cúbicos centrados en la cara
por lo general no fallan por fractura frágil, en tanto que los metales cúbicos
centrados en el cuerpo (y alguno hexagonales compactos) si falla por clivaje. En
general, las bajas temperaturas y una alta velocidad de deformación promueven la
factura frágil.
En un metal poli cristalino bajo tensión, la superficie de fractura tiene una
apariencia granular brillante debido a los cambios en dirección de los planos de
separación conforme se propaga la grieta de un grano a otro. La fractura frágil de
un espécimen a comprensión es más complejo; incluso puede seguir una
trayectorias teóricamente a un ángulo de 45º relativo al eje de torsión, esto es a lo
largo de un plano en el cual el esfuerzo tensil es un máximo.
Esfuerzos residuales
Cuando las piezas de trabajo se sujetan a una deformación no uniforme a lo largo
de la pieza, desarrollan esfuerzo residual. Se trata de esfuerzos que quedan
dentro de la pieza una vez formada y eliminadas todas las fuerzas exteriores.
El momento de flexión primero produce una distribución de esfuerzo lineal elástica.
Conforme se incrementa el momento exterior, la fibras exteriores de la pieza
llegan a un nivel de esfuerzo lo suficientemente elevado para causar cedencia.

51. Trabajo, calor y temperatura
Prácticamente todo el trabajo mecánico de deformación en el plástico se convierte
en calor. Esta conversión no es completa, porque una porción de este trabajo
queda almacenado dentro del material deformado como energía elástica. Ese
trabajo residual se conoce como energía almacenada y representa comúnmente 5
o 10% de la energía total de entrada; en algunas aleaciones, sin embargo, puede
ser tan alto como 30%.
Donde u es la energía especifica (trabajo de deformación por unidad de volumen),
p es la densidad, y c es el calor especifico del material. Se puede observar que
están asociadas las temperaturas más elevadas con grandes áreas bajo la curva
de esfuerzo-deformación y con valores más pequeños de calor especifico. Debe
observase que estas propiedades como calor especifico y conductividad térmica
también dependen de la temperatura, y deben ser tomadas en consideración en
los cálculos.
Resumen
Muchos procesos de manufactura involucran el formado de materiales
mediante la deformación plástica; son por tanto factores importantes
propiedades tales como la resistencia (cedencia, resistencia Y, y
resistencia tensil máxima, UTS), modulo de elasticidad (E), ductilidad
(elongación total y reducción del área), dureza y energía requerida para la
deformación plástica. Estas propiedades a su vez dependen del material
en particular y de su estado, temperatura, velocidad de deformación,
estado superficial y entorno.
Para determinar las propiedades mecánicas se utilizan comúnmente
ensayos de tensión; de estos, se desarrollan curvas de esfuerzo real-
deformación real que son importantes en la determinación del coeficiente
de resistencia (K), el exponente de endurecimiento por deformación (n), el

52. exponente de sensibilidad a la velocidad de deformación (m) y la tenacidad
de los materiales.
Los ensayos de compresión sufren de inexactitud debido a la presencia de
la fabricación y al abarrilamiento resultante en el espécimen. Lo ensayos de
torsión se llevan a cabo especímenes tubulares sujetos a torcedura. Los
ensayos de flexión o doblez se utilizan comúnmente para materiales
frágiles, para determinar el modulo de ruptura o la resistencia a la ruptura
transversal.
Se utiliza una diversidad de ensayos de dureza para determinar la
resistencia de un material en contra la indentación o rayaduras
permanentes. La dureza está relacionada con la resistencia mecánica y la
resistencia al desgaste, pero no es, por si misma, propiedad fundamental
de un material.
Los ensayo de fatiga indican limites de resistencia a la fatiga o limites de
fatiga de los materiales, esto es, el esfuerzo máximo al cual se puede
sujetar un material sin que exista falla por fatiga, independientes
dientemente del número de ciclos.
La cedencia es la elongación permanente de un bajo una carga estática
mantenida durante un cierto periodo de tiempo. El espécimen finalmente
falla por ruptura (formación de cuello y de fractura), como ocurre en un
ensayo a la tensión.
Los ensayos por impacto determinan la energía requerida para la ruptura
(romper completamente el espécimen); esta energía se conoce como la
tenacidad al impacto del material. Los ensayos por impacto también son
útiles para determinar la temperatura de transición dúctil a frágil de los
materiales.
Los esfuerzos residuales son aquellos que quedan en una pieza de trabajo
una vez que se ha deformado plásticamente y se han retirado todas las
fuerzas externas. Los esfuerzos residuales superficiales a tensión son
generalmente no deseables; se pueden reducir o eliminar mediante
recocido de alivio de esfuerzos, mediante una deformación plástica
adicional, o mediante relajación a lo largo del tiempo.
La falla y fractura es un aspecto importante del comportamiento de un
material cuando está sujeto a deformación en las operaciones de
manufactura. La fractura dúctil se caracteriza por la deformación plástica
antes de la fractura, y requiere de considerable energía. La fractura frágil
puede ser catastrófica, porque no está precedida por una deformación
plástica; requiere mucho menos energía que la fractura dúctil. Las
impurezas y las inclusiones juegan un papel de importancia en la fractura
de los metales y de las aleaciones.

53.  Metales: los metales usados en la manufactura son comúnmente aleaciones,
las cuales están compuestas de dos o más elementos, donde por lo menos
uno es metálico. Los metales pueden dividiesen en dos grupos: 1. Ferrosos 2
no ferrosos.
Metales ferrosos, los metales ferrosos se basan en el hierro, el grupo incluye
acero y hierro colado. Estos constituyen el grupo de materiales más importante y
comprende mas las tres cuartas partes del tonelaje de metal que se utiliza en todo
el mundo.
Metales no ferrosos lo metales no ferrosos comprenden los otros elementos
metálicos y sus aleaciones. En casi todos los casos, las aleaciones son más
importantes que los metales puros comercialmente hablando.
 Materiales cerámicos: se entiende por material cerámico el producto de
diversas materias primas, especialmente arcillas, que se fabrican en forma de
polvo o pasta (para poder darles forma de una manera sencilla) y que al
someterlo a cocción sufre procesos físico-químicos por los que adquiere
consistencia pétrea. Dicho de otro modo más sencillo, son materiales sólidos
inorgánicos no metálicos producidos mediante tratamiento térmico. Todos
ellos se obtienen al hornear materiales naturales, como la arcilla o el caolín,
junto con una serie de aditivos, como colorantes, desengrasantes, etc., todo
ello mezclado y cocido en un horno sucesivas veces.
Propiedades generales de los materiales cerámicos
Comparados con los metales y plásticos son duros, no combustibles y no
oxidables.
Su gran dureza los hace un material ampliamente utilizado como abrasivo y
como puntas cortantes de herramientas.
Gran resistencia a altas temperaturas, con gran poder de aislamiento
térmico y, también, eléctrico.
Gran resistencia a la corrosión y a los efectos de la erosión que causan los
agentes atmosféricos.
Alta resistencia a casi todos los agentes químicos.
Una característica fundamental es que pueden fabricarse en formas con
dimensiones determinadas
Los materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos. Casi
siempre se fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca
elasticidad.

54. Dependiendo de la naturaleza y tratamiento de alas materias primas y del proceso
de cocción, se distinguen dos grandes grupos de materiales cerámicos:
las cerámicas gruesas y las cerámicas finas.
Materiales cerámicos porosos o gruesos. No han sufrido vitrificación, es
decir, no se llega a fundir el cuarzo con la arena debido a que la
temperatura del horno es baja. Su fractura (al romperse) es terrosa, siendo
totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas. Los más importantes:
Arcilla cocida: de color rojiza debido al óxido de hierro de las arcillas
empleadas. La temperatura de cocción es de unos 800ºC. A veces, la pieza
se recubre con esmalte de color blanco (óxido de estaño) y se denomina
loza estannífera. Con ella se fabrican: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones,
cazuelas, etc.
Loza italiana: Se fabrica con arcilla entre amarilla-rojiza mezclada con
arena, pudiendo recubrirse de barniz transparente. La temperatura de
cocción ronda los1000ºC. Se emplea para fabricar vajillas baratas, adornos,
tiestos....
Loza inglesa: Fabricada de arcilla arenosa a la cual se le ha eliminado el
óxido de hierro y se le ha añadido sílex, yeso, feldespato (bajando el punto
de fusión de la mezcla) y caolín para mejorar la blancura de la pasta. Se
emplea para vajilla y objetos de decoración. La cocción se realiza en dos
fases:
1. Se cuece a unos 1100ºC. tras lo cual se saca del horno
y
2. se recubre con esmalte.
Se introduce de nuevo en el horno a la misma temperatura
Refractarios: Se fabrican a partir de arcillas mezcladas con óxidos de
aluminio, torio, berilio y circonio. La cocción se efectúa entre los 1.300 y los
1.600 °C, seguidos de enfriamientos muy lentos para evitar agrietamientos
y tensiones internas. Se obtienen productos que pueden resistir
temperaturas de hasta 3.000 °C. Las aplicaciones más usuales son:
ladrillos refractarios (que deben soportar altas temperaturas en los hornos)
y electro cerámicas (usados en automoción, aviación....
Materiales cerámicos impermeables o finos: en los que se someten a
temperaturas suficientemente altas como para vitrificar completamente la
arena de cuarzo. Así, se obtienen productos impermeables y más duros.
Los más importantes son:
Gres cerámico común: obtenido a partir de arcillas ordinarias, sometidas a
temperaturas de unos 1.300 °C. Es muy empleado en pavimentos y
paredes.
Gres cerámico fino: Obtenido a partir de arcillas conteniendo óxidos
metálicos a las que se le añade un fundente (feldespato) para bajar el punto

55. de fusión. Más tarde se introducen en un horno a unos 1.300 °C. Cuando
está a punto de finalizar la cocción, se impregnan los objetos de sal marina
que reacciona con la arcilla formando una fina capa de silicoalunminato
alcalino vitrificado que confiere al gres su vidriado característico. Se emplea
para vajillas, azulejos...
Porcelana: obtenido a partir de una arcilla muy pura, caolín, mezclada con
fundente (feldespato) y un desengrasante (cuarzo o sílex). Su cocción se
realiza en dos fases: una a una temperatura de entre 1.000 y 1.300 °C y,
tras aplicarle un esmalte otra a más alta temperatura pudiendo llegar a los
1.800 °C. Teniendo multitud de aplicaciones en el hogar (pilas de cocina,
vajillas, tazas de café, etc.) y en la industria (toberas de reactores, aislantes
en transformadores, etc.).
 Materiales compuestos
Un material compuesto es solido heterogéneo formado por dos o más
componentes que se unen entre ellos por procedimientos mecánicos o
metalúrgicos. Los distintos componentes retienen toda su identidad, con su
estructura y propiedades características, dentro del compuesto. Sin embargo, la
combinación de los componentes comunica al compuesto unas propiedades
características.
Son numerosos los tipos de materiales compuestos y hay varias clasificaciones de
los mismos; una de ellas se basa en la geometría. Se nos presentan tres familias:
compuestos laminares, o estratificados, compuestos particulados y compuestos
reforzados con fibra. Las propiedades de cada material dependerá así de 1 las
propiedades particulares de cada componente, 2 las proporciones relativas de
estos, 3 su tamaño, forma y distribución, 4 el grado de trabazón entre ellos y 5 su
orientación relativa. Existe, pues, una libertad considerable para elaborar los
materiales compuestos de modo que posean un conjunto de propiedades
prefijadas.
Los compuestos laminares se consiguen disponiendo capas alternativas de
sustancias unidades unas con otras por algún procedimiento. El contra placado
sea, probablemente, el más conocido de los materiales industriales que caiga en
esta categoría. En este caso, se agrupan capas de madera con las vetas
orientadas diferentemente unas con relación a otras. Con ello aumenta la
resistencia mecánica y a la factura y el producto presenta unas tendencias
mínimas a hincharse y contraerse. Las tiras bimetálicas se componen de dos
metales de coeficientes de dilatación térmica diferentes adheridos uno a otro.
Entonces los cambios de temperatura producen la flexión o curvatura de la tira, la
cual puede emplearse en un termostato y otros dispositivos de detección térmica.

56. Buscar en el mercado (ferreterías, almacenes especializados) tres productos, tomarle
una foto a cada uno, colocarlas en un documento, en donde además deben
identificar para cada producto, el material o materiales de fabricación del mismo y
describir las propiedades de cada uno
Rodillo
Materiales de fabricación y sus propiedades:
 Aluminio:
Ligero, resistente y de larga duración
El aluminio es un metal muy ligero con un peso específico de 2,7 g/cm3, un
tercio el peso del acero. Su resistencia puede adaptarse a la aplicación que
se desee modificando la composición de su aleación.
Muy resistente a la corrosión
El aluminio genera de forma natural una capa de óxido que lo hace muy
resistente a la corrosión. Los diferentes tipos de tratamiento de superficie
pueden mejorar aún más esta propiedad. Resulta especialmente útil para
aquellos productos que requieren de protección y conservación.
Excelente conductor de la electricidad

57. El aluminio es un excelente conductor del calor y la electricidad y, en
relación con su peso, es casi dos veces mejor conductor que el cobre.
Buenas propiedades de reflexión
El aluminio es un buen reflector tanto de la luz como del calor. Esta
característica, junto con su bajo peso, hace de él el material ideal para
reflectores, por ejemplo, en la instalación de tubos fluorescentes, bombillas
o mantas de rescate.
Muy dúctil
El aluminio es dúctil y tiene una densidad y un punto de fusión bajos. En
situación de fundido, puede procesarse de diferentes maneras. Su
ductilidad permite que los productos de aluminio se fabriquen en una fase
muy próxima al diseño final del producto.
Completamente impermeable e inodoro
La hoja de aluminio, incluso cuando se lamina a un grosor de 0,007 mm.,
sigue siendo completamente impermeable y no permite que las sustancias
pierdan ni el más mínimo aroma o sabor. Además, el metal no es tóxico, ni
desprende olor o sabor.
Totalmente reciclable
El aluminio es cien por cien reciclable sin merma de sus cualidades. La
recuperación del aluminio al final de su vida útil necesita poca energía. El
proceso de reciclado requiere sólo un cinco por ciento de la energía que fue
necesaria para producir el metal inicial. Con el aluminio reciclado podemos
volver a fabricar los mismos productos de los que procede
 Plástico:
Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominadas polímeros, de
estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y
cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes
agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado
polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades
que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto
agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica.
De hecho, plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los
polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales
sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material se
encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos
mecánicos. Este estado se alcanza cuando el material en estado sólido se
transforma en estado plástico generalmente por calentamiento, y es ideal para los
diferentes procesos productivos ya que en este estado es cuando el material

58. puede manipularse de las distintas formas que existen en la actualidad. Así que la
palabra plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de
entrar en un estado plástico, pero plástico no es necesariamente el grupo de
materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra.
Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no
siempre se cumplen en determinados plásticos especiales) son estas:
fáciles de trabajar y moldear,
tienen un bajo costo de producción,
poseen baja densidad,
suelen ser impermeables,
buenos aislantes eléctricos,
aceptables aislantes acústicos,
buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy
elevadas,
resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos;
algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son
muy contaminantes.
 Felpa
BREVE DESCRIPCIÓN
La felpa o fieltro industrial es un producto compuesto por fibras de lana o
combinaciones de fibras, físicamente entrelazadas por medio de las
propiedades propias del "enfieltramiento" de lana. Este enfieltramiento se
obtiene por medio de un proceso conocido en física como: efecto
direccional de fricción, obteniendo de este modo una compactación de las
fibras que así alcanzan la densidad y la dureza deseadas.
El fieltro industrial de lana posee propiedades especiales e insustituibles a
pesar del rápido crecimiento de la industria de los fieltros industriales
sintéticos, mantienen las mismas posiciones en la industria
electromecánica, aeronáutica, electrodoméstica, electrónica, automotriz,
metalurgia, solo para mencionar unas cuantas.
RESISTENCIAS DEL FIELTRO DE LANA Y POLIESTER:
Envejecimiento: El fieltro industrial o felpa no se deteriora con la edad su
elasticidad, resistencia y demás características se conserva por años.
Desgaste, deterioro y huso: La lana está compuesta principalmente por la

59. queratina, sustancia que a su vez forma parte de los compuestos de uñas,
cuernos y pezuñas de los animales esta sustancias da al fieltro sus
resistencias a la abrasión.
Temperatura: La flexibilidad, elasticidad y resistencia del fieltro le permiten
un rango de resistencia al calor que va desde 20º a 80º C pudiendo llegar a
10º.
Químicos: El fieltro industrial o felpa resiste sustancias acidas y se dañan
con las alcalinas no se dañan con los hidrocarburos y otros químicos.
Compresión: El fieltro industrial o felpa puede estar prensado por periodos
muy largos de tiempo y al soltársele regresara a su forma normal en un
lapso de tiempo muy corto.
Tensión: El fieltro industrial o felpa mantendrá sus dimensiones a pesar de
ser tensado al máximo de su resistencia y solo sufriría elongaciones al esta
tensión es continuada y por periodos muy largos.
Martillo
Materiales de fabricación y sus propiedades:
 Acero:

60. Propiedades físicas ymecánicas
Las adiciones de aleación aumentan su resistencia mecánica básica. Las
propiedades físicas y mecánicas (dureza, resistencia y ductilidad), la facilidad de
fabricación (en especial la facilidad de formación), la enorme resistencia a la fatiga
y la capacidad de absorción de energía son algunos de los rasgos del acero
inoxidable. Estas cualidades garantizan la idoneidad del material producido, y los
ingenieros los utilizan para calcular la seguridad de las cargas de trabajo o
presiones.
 Madera:
La madera posee una serie de propiedades características que
hacen de ella un material peculiar. Su utilización es muy amplia. La
madera posee ventajas, entre otras su docilidad de labra, su escasa
densidad, su belleza, su calidad, su resistencia mecánica y
propiedades térmicas y acústicas. Aunque presenta también
inconvenientes como su combustibilidad, su inestabilidad volumétrica
y su putrefacción. - Anisotropía. Es un material anisótropo, es decir
no se comporta igual en todas las direcciones de las fibras. Es más
fácil cepillar longitudinalmente al sentido de las fibras que
transversalmente, y ocurre a la inversa con el aserrar. - Resistencia.
La madera es uno de los materiales más idóneos para su trabajo a
tracción, por su especial estructura direccional, su resistencia será
máxima cuando la solicitación sea paralela a la fibra y cuando sea
perpendicular su resistencia disminuirá. En esta solicitación juegan
un papel importante las fibras cortas o interrumpidas y los nudos,
que minoran la resistencia. El esfuerzo de flexión, origina uno de
tracción y otro de compresión separados por una zona neutra, por lo
cual la resistencia a flexión será máxima cuando la fuerza actuante
sea perpendicular al hilo y mínima cuando ambos sean paralelos. -
Flexibilidad. La madera puede ser curvada o doblada por medio de
calor, humedad, o presión. Se dobla con más facilidad la madera
joven que la vieja, la madera verde que la seca. Las maderas duras
son menos flexibles que las blandas. - Dureza. Está relacionada
directamente con la densidad, a mayor densidad mayor dureza. Al
estar relacionada con la densidad, la zona central de un tronco es la
que posee mayor dureza, pues es la más compacta La humedad
influye de manera cuadrática en la dureza. Si la humedad es elevada
la dureza disminuye enormemente. Por el contrario si la madera se
reseca, carece de humedad y se vuelve muy frágil. - Peso específico
o densidad. Depende como es lógico de su contenido de agua. Se

61. puede hablar de una densidad absoluta y de una densidad aparente.
La densidad absoluta viene determinada por la celulosa y sus
derivados. Su valor oscila alrededor de 1550 kg/m3, apenas varía de
unas maderas a otras. La densidad aparente viene determinada por
los poros que tiene la madera, ya que dependiendo de si están más
o menos carentes de agua crece o disminuye la densidad. Depende
pues del grado de humedad, de la época de apeo, de la zona
vegetal, etc. La madera es un material blando cuya dureza es
proporcional al cuadrado de la densidad, decayendo en proporción
inversa con el grado de humedad. Ambas densidades unidas dan la
densidad real de la madera. – Conductividad térmica. La madera
seca contiene células diminutas de burbujas de aire, por lo que se
comporta como aislante calorífico; el coeficiente l vale 0,03 en
sentido perpendicular a la fibra y vale 0.01 en sentido paralelo a la
fibra. Lo cual quiere decir que su capacidad aislante es mayor en
este último sentido.
Bicicleta
Materiales de fabricación y sus propiedades:

62.  Acero:
Propiedades físicas ymecánicas
Las adiciones de aleación aumentan su resistencia mecánica básica. Las
propiedades físicas y mecánicas (dureza, resistencia y ductilidad), la facilidad de
fabricación (en especial la facilidad de formación), la enorme resistencia a la fatiga
y la capacidad de absorción de energía son algunos de los rasgos del acero
inoxidable. Estas cualidades garantizan la idoneidad del material producido, y los
ingenieros los utilizan para calcular la seguridad de las cargas de trabajo o
presiones.
 Aluminio:
Propiedades físicas delaluminio
El aluminio tiene un color blanco plateado. Se derrite a los 1.220,576 Fahrenheit
(660,32 Celcius) y hierve a los 4.472,33 (2.466,85 Celcius). El aluminio tiene un
peso atómico de 26,98154 y un radio atómico de 143,1 pm. Es uno de los metales
más dúctiles y maleables. No es magnético.
Propiedades químicas del aluminio
Cuando entra en contacto con el oxígeno, el aluminio forma una capa de óxido
que se conoce como óxido de aluminio. Esta capa lo ayuda a protegerlo de la
corrosión. El aluminio en polvo se prende fuego con facilidad si se lo expone a una
llama. También reacciona tanto con los ácidos como con los álcalis.
 Titanio:
Los metales de transición, también llamados elementos de transición es el grupo
al que pertenece el titanio. En este grupo de elementos químicos al que pertenece
el titanio, se encuentran aquellos situados en la parte central de la tabla periódica,
concretamente en el bloque d. Entre las características que tiene el titanio, así
como las del resto de metales de tansición se encuentra la de incluir en su
configuración electrónica el orbital d, parcialmente lleno de electrones.
Propiedades de este tipo de metales, entre los que se encuentra el titanio son su
elevada dureza, el tener puntos de ebullición y fusión elevados y ser buenos
conductores de la electricidad y el calor.
El estado del titanio en su forma natural es sólido. El titanio es un elmento químico
de aspecto plateado y pertenece al grupo de los metales de transición. El número
atómico del titanio es 22. El símbolo químico del titanio es Ti. El punto de fusión
del titanio es de 19,1 grados Kelvin o de 1667,85 grados celsius o grados

63. centígrados. El punto de ebullición del titanio es de 35,0 grados Kelvin o de
3286,85 grados celsius o grados centígrados.
 Fibra de carbono:
Es una fibra sintética constituida por finos filamentos de 5–10 μm de
diámetro y compuesto principalmente porcarbono. Cada filamento de
carbono es la unión de muchas miles de fibras de carbono. Se trata de
una fibra sintética porque se fabrica a partir del poliacrilonitrilo. Tiene
propiedades mecánicas similares al acero y es tan ligera como
la madera o el plástico. Por su dureza tiene mayor resistencia al impacto
que el acero.
La principal aplicación es la fabricación de «composites» o materiales
compuestos, en la mayoría de los casos —aproximadamente un 75%—
con polímeros termoestables. El polímero es habitualmente resina epoxi,
de tipo termoestable aunque también puede asociarse a otros
polímeros, como el poliéster o el viniléster.
Las propiedades principales de este material compuesto son:
Muy elevada resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado.
Baja densidad, en comparación con otros elementos como por ejemplo
el acero.
Elevado precio de producción.
Resistencia a agentes externos.
Gran capacidad de aislamiento térmico.
Resistencia a las variaciones de temperatura, conservando su forma, sólo si se
utiliza matriz termoestable.
Las razones del elevado precio de los materiales realizados con fibra de carbono
se deben a varios factores:
El refuerzo, fibra, es un polímero sintético que requiere un caro y largo proceso
de producción. Este proceso se realiza a alta temperatura -entre 1100 y
2500 °C- en atmósfera de hidrógeno durante semanas o incluso meses
dependiendo de la calidad que se desee obtener, ya que pueden realizarse
procesos para mejorar algunas de sus características una vez se ha obtenido
la fibra.
El uso de materiales termoestables dificulta el proceso de creación de la pieza
final, ya que se requiere de un complejo utillaje especializado, como el
horno autoclave.

64. Tiene muchas aplicaciones en la industria aeronáutica y automovilística, al igual
que en barcos y en bicicletas, donde sus propiedades mecánicas y ligereza son
muy importantes. También se está haciendo cada vez más común en otros
artículos de consumo como patines en línea, raquetas de tenis, edificios,
ordenadores portátiles, trípodes y cañas de pesca e incluso en joyería .
 Caucho:
Sustancia natural o sintética que se caracteriza por su elasticidad, repelencia al
agua y resistencia eléctrica. El caucho natural se obtiene de un líquido lechoso de
color blanco llamado látex, que se encuentra en numerosas plantas. El caucho
sintético se prepara a partir de hidrocarburos insaturados.
En estado natural, el caucho aparece en forma de suspensión coloidal en el látex
de plantas productoras de caucho. Una de estas plantas es el árbol de la especie
Hevea Brasiliensis, de la familia de las Euforbiáceas, originario del Amazonas.
Otra planta productora de caucho es el árbol del hule, Castilloa elástica, originario
de México(de ahí el nombre de hule), muy utilizado desde la época prehispánica
para la fabricación de pelotas, instrumento primordial del juego de pelota, deporte
religioso y simbólico que practicaban los antiguos mayas. Indonesia, Malaysia,
Tailandia, China y la India producen actualmente alrededor del 90% del caucho
natural
El caucho o goma es el látex desecado de diversas plantas tropicales que
suministran por incisión en su corteza un líquido elástico, siendo el de mayor
calidad el llamado "caucho".
Por los cortes realizados se obtiene un líquido lechoso que contiene el caucho en
suspensión y dividido en pequeñas gotitas de aspecto emulsionado. Como la
secreción es relativamente abundante, la misma se recoge en recipientes
especiales en forma de pequeños baldes que se cuelgan al término de las
incisiones. Luego el jugo recolectado es sometido a un tratamiento para
solidificarlo por evaporación o coagulación.
El caucho es el cuerpo sólido que tiene mayor coeficiente de dilatación conocido y
que aumenta considerablemente, con la vulcanización. Un corte reciente de
caucho crudo, o sea sin vulcanizar, se puede volver a unir sol dándose entre sí
con sólo presionar uno contra otro. Una vez vulcanizado pierde esta propiedad,
pero adquiere una mayor elasticidad, pudiendo alargarse hasta seis veces su
longitud primitiva. El alargamiento del caucho vulcanizado es acompañado de una
elevación de temperatura y en cambio se produce un enfriamiento cuando retorna
a su estado normal.
Propiedades físicas

65. • A bajas temperaturas, se vuelve rígido, y cuando se congela en estado de
extensión adquiere estructura fibrosa.
• Calentando a más de 100 ºC., se ablanda y sufre alteraciones permanentes.
• El caucho bruto adquiere gran deformación permanente debido a su naturaleza
plástica.
• La plasticidad del caucho varía de un árbol a otro y también depende de la
cantidad de trabajo dedo al caucho desde el estado látex, de las bacterias que lo
acompañan e influyen en su oxidación y de otros factores. La plasticidad puede
modificarse dentro de ciertos límites por la acción de productos químicos.
• La densidad del caucho a 0 ºC. es de 0.950 a 20 ºC. es de 0.934. El caucho
bruto deshelado después de la masticación por cilindros fríos no varía de
densidad.
• Cuando el caucho bruto ha sido estirado y deformado durante algún tiempo, no
vuelve completamente a su estado original.
• Si se calienta, la recuperación es mayor que a la temperatura ordinaria. Este
fenómeno se denomina deformación residual o estiramiento permanente y es
propio del caucho.
• El caucho bruto absorbe agua. Los coagulantes usados en el látex al preparar el
caucho afectan al grado de absorción de agua; usando ácido clorhídrico, sulfúrico
o alumbre se obtienen cauchos con poder de absorción relativamente elevado. El
poder de absorción de agua del caucho purificado es muy bajo.
• Gran variedad de sustancias son solubles o pueden dispersarse en caucho bruto,
tales como el azufre, colorantes, ácido esteárico, N-fenil-2-naftilamina, pigmentos,
aceites, resinas, ceras, negro de carbono y otras.
• El efecto deteriorante de luz y el calor sobre el caucho se reconoció largo antes
del descubrimiento de la vulcanización.
Propiedades químicas
• La solubilidad del caucho bruto en sus disolventes más comunes no es muy
elevada. Para hacer una solución de 10% es necesaria cierta disociación, ya por
medios químicos, empleando un oxidante, ya por medio físicos, utilizando un
molino.
• Los disolventes más usados son el benceno y la nafta. Otros buenos disolventes
son el tricloroetileno, tetracloroetano, pentacloroetano, tetracloruro de carbono,
cloroformo, tolueno, xileno, keroseno y éter. El caucho se hincha primero poco a
poco hasta las consistencias de gel y después éste se dispersa formando una
solución. El caucho bruto aumenta de 10 a 40 veces su propio peso en disolventes
que a la temperatura ordinaria forman gel con el caucho.
• La viscosidad de la solución del caucho bruto es grande.
• El caucho bruto calentado hasta 200 ºC. se ablanda y sus soluciones tienen

66. menor viscosidad, pero el número de dobles enlaces se conserva sin alteración.
• Cuando la temperatura se eleva hasta 250 ºC., los enlaces dobles se separan y
tiene lugar la formación de anillos. El cambio a caucho cíclico eleva la densidad y
la solubilidad, el producto obtenido es una dura y frágil resina.
 Pintura spray:
La pintura en aerosol tiene aplicaciones específicas diferentes al de
otros productos de su clase.
La pintura en aerosol tiene aplicaciones específicas diferentes al de
otros productos de su clase; se emplea para el sector industrial,
automotriz, también se puede usar de manera general, por ejemplo,
para pintar parte de paredes u objetos como muebles o una bicicleta.
También se ocupa en el modelismo y el graffity.
La pintura envasada en este sistema ofrece varias ventajas en
comparación a otras presentaciones, entre las que destacan un tiempo
de secado al tacto estimado en 10 minutos, siendo que el esmalte
tradicional tarda cerca de cuatro horas.
Calidad en el acabado al conseguir una excelente nivelación, mientras
que en otra presentación deja rastro de brocha. Espesor seco de 1.6
milésimas contra 2.1 milésimas. Además es mucho más limpio y más
barato, ya que el esmalte común necesita la compra adicional de otros
utensilios para su aplicación.
Del mismo modo su fabricación tiene sus principios básicos a
considerar. Cabe mencionar que la pintura en aerosol ocupa 40% de
resina, 28% de pigmentos, 25% de solventes y 7% de aditivos.
Antes de crear una formulación para este producto se aconseja hacer un
estudio de mercado para conocer las preferencias de color, desempeño,
precios y condiciones ecológicas y de sustentabilidad que hoy día son
factores fundamentales para el posicionamiento entre los consumidores.
Además, este estudio dará la pauta para la posibilidad de innovar,
siempre y cuando el mercado lo permita.
Es importante mencionar que México es uno de los principales países
fabricantes de pintura en aerosol, ya que en el 2010 produjo un poco
más de 35 millones de unidades, representando el 9.82% de la
producción de aerosoles nacional.
Características esperadas

67. Una buena pintura en aerosol es estable, por lo que es importante
enfatizar en esta característica. En la formulación tenemos resina,
solvente y propelente; este último no es un buen solvente por lo que hay
que manejarlo a cierta proporción para que no afecte la solubilidad de la
resina y el material se precipite. Un producto mal acabado tiene una
gran presencia de sólidos no redispersables. También debe haber
ausencia de gelado.
Otra cualidad esperada de una pintura en aerosol es que el bote se
evacúe por completo, por lo que no debe haber bloqueos en la válvula.
En consecuencia se aconseja analizar muy bien el diámetro de la misma
y su desempeño con la pintura. En muchas ocasiones cuando surgen
bloqueos se debe más a malos cálculos en la formulación y no a la
válvula.
Hay estupendas válvulas para diferentes productos, sin embargo el
problema surge cuando el contenido no está bien dispersado o si el
tamaño del pigmento es mayor al diámetro de la válvula, entonces se da
la obstrucción por una mala formulación.
Un elemento que da mayor valor a la pintura en aerosol es el poder
cubriente, así como un tiempo de secado de diez minutos, un brillo
mayor al 86% en un ángulo de 60°, una dureza de 2H y completa
ausencia de escurrimientos.
En lo concerniente al patrón de espreado es necesario trabajar con la
viscosidad, para ello se hacen pruebas con la relación concentrado-
propelente, que si bien es limitada, se hacen ciertas variaciones para
medir la cantidad de flujo. Además, el aerosol no debe presentar
microfugas, para conservar la presión de diseño.
Muchas veces las descargas de poco volumen ayudan a evitar
escurrimientos, pero también no proporcionan el suficiente poder
cubriente, por lo que se ve la pintura transparente. Por el contario, un
mayor volumen de descarga cubre muy bien la superficie a pintar, pero
se debe tener cuidado con la reología de la pintura, esto es, evitar
escurrimientos.
Componentes
Los componentes fundamentales de una pintura en aerosol son:
pigmentos, resina, solventes, aditivos y propelente.
Los pigmentos más empleados son los óxidos, titanio, ftalos, cromat,
bronces, aluminios, micas y flourecentes. En resinas existen las
alquidálicas y acrílicas que son las más comunes y se emplean para uso

68. general. Las acrílicas constan de monómeros funcionales y cuenta su
peso molecular.
Los poliuretanos, siliconadas y epóxicas se utilizan para usos
especiales. Por ejemplo, los poliuretanos (Modificados secados por la
humedad) tienen una resistencia prolongada al exterior y mecánica
sobresaliente. Las siliconadas, cumaronas y las epóxicas soportan
temperaturas de hasta 400ºC; ambientes químicos extremos e
inmersión moderada o temporal.
Los poliuretanos (Uretano secado por humedad) sirven para fabricar
barnices con alta resistencia al rayado por lo que tienen amplias
aplicaciones para el exterior.
Entre los solventes se encuentran los aromáticos, los alifáticos, clorados
y cetonas. Los aditivos son los humectantes, modificadores reológicos,
tensoactivos, antisedimentantes, modificadores de superficie; etc.
En lo que se refiere al propelente se emplean mezclas de hidrocarburos
con una presión de 70-90 Psig., con una relación de volumen-
concentrado 55/45.
Alquidálicas y acrílicas
Las resinas se utilizan como matriz, por eso el tema es más complicado
y largo para extenderse en él; pero es recomendable analizar algunos
detalles importantes al momento de seleccionarla.
Es necesario tener en cuenta el porcentaje de sodio que tienen. Algunas
son solventes en agua, en aromáticos o alifáticos. En caso de las
alquidales, es básico saber qué tipo de aceite tienen para determinar su
tiempo de secado.
También habrá que analizar qué tan fácil esa resinas acepta un
pigmento para conseguir un producto continuo.
Como ya se dijo, las resinas más empleadas son las aquidales y las
acrílicas. El término alquidal fue originalmente utilizado para describir los
productos de reacción entre polioles y ácidos polibásicos, y estas
resinas son más de mayor uso. Existen cortas, medias y largas, debido
a la cantidad de aceite que tienen, y que es la parte que reacciona con
el oxígeno para el secado. Una resina corta se seca más rápido, siendo
que la media y larga tardan un poco más.
Las propiedades de las resinas alquidálicas dependen en gran medida
de la naturaleza y cantidad del aceite o ácido graso incorporado.

69. Las resinas cortas tienen ciertas desventajas en comparación a una
media que nivela mucho mejor; por eso se recomienda equilibrar para
que el producto tenga un óptimo desempeño.
Las acrílicas se dividen en termoplásticas y termofijas.
Las primeras son resinas de polímeros lineales y son las más utilizadas
en el caso del aerosol. Se distinguen por su buena flexibilidad y dureza;
además de su resistencia química y al amarillamiento. Necesitan un
activador para formar las cadenas.
Se catalogan en duras, medias y suaves. Esto es por la dureza que
puedan tener y la flexibilidad que dan como acabado, aunque las
preferidas por los formuladores son las intermedias.
Las temofijas son materiales con cadenas poliméricas entrecruzadas
cuando curan. Las uniones cruzadas se pueden obtener mediante
agentes que las provoquen, como en el caso de la producción de las
resinas epóxicas o amínicas.
Pigmentos
Los pigmentos son una parte muy importante del desarrollo porque es lo
que dará el color a la pintura, pero hay que comprender que entre ellos
existen diferencias, por lo que la formulación y el proceso no pueden
darse igual para todos los colores.
Por ejemplo, el tamaño de la partícula es muy diferente entre cada
pigmento, así también su absorción del aceite es distinta. Cada uno
moja diferente y su dureza es diversa, por lo mismo su molienda se da
con tiempos y condiciones distintas. Por lógica, cada color es un
producto y una formulación diferente, así en el proceso se integra una
cantidad específica de dispersantes, emulsificantes y aditivos a cada
tipo de pigmento.
Cuando se trata de pigmentos en general es recomendable analizar el
tamaño de la partícula, la absorción del aceite, su resistencia al exterior
y la luz, así como la dosificación adecuada de humectantes,
dispersantes y modificadores reológicos.
Los pigmentos metálicos requieren una fuerte agitación; su tamaño de
partícula es de 5-4,5000nm; por lo mismo necesitan de una cuidadosa
selección del solvente para controlar su viscosidad. De acuerdo al

70. tamaño de la partícula se consiguen mayor brillo, claridad y una buena
distinción de la imagen, aunque el poder cubriente sea menor.
Los pigmentos fluorescentes y las micas tienden a ser resistentes al
solvente, su agitación es lenta. Se aconseja el empleo de dispersantes
bentonas para evitar sedimentaciones.
 Plástico:
Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominadas polímeros, de
estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y
cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes
agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado
polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades
que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto
agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica.
De hecho, plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los
polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales
sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material se
encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos
mecánicos. Este estado se alcanza cuando el material en estado sólido se
transforma en estado plástico generalmente por calentamiento, y es ideal para los
diferentes procesos productivos ya que en este estado es cuando el material
puede manipularse de las distintas formas que existen en la actualidad. Así que la
palabra plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de
entrar en un estado plástico, pero plástico no es necesariamente el grupo de
materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra.
Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no
siempre se cumplen en determinados plásticos especiales) son estas:
fáciles de trabajar y moldear,
tienen un bajo costo de producción,
poseen baja densidad,
suelen ser impermeables,
buenos aislantes eléctricos,
aceptables aislantes acústicos,
buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy
elevadas,
resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos; algunos no
son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son
muy contaminantes.

71.  Espuma de poliuretano:
La espuma de poliuretano (espuma PU) es un material plástico poroso formado
por una agregación de burbujas, conocido también por los nombres coloquiales
de gomaespuma en España o gomapluma en algunos países sudamericanos, Se
forma básicamente por lareacción química de dos compuestos, un poliol y
un isocianato, aunque su formulación necesita y admite múltiples variantes y
aditivos. Dicha reacción libera dióxido de carbono, gas que va formando las
burbujas.
Básicamente, y según el sistema de fabricación, se pueden dividir los tipos de
espumas de poliuretano en dos tipos:
Espumas en caliente: son las espumas que liberan calor durante su reacción,
fabricadas en piezas de gran tamaño, destinadas a ser cortadas
posteriormente. Se fabrican en un proceso continuo, mediante un dispositivo
llamado espumadora, que básicamente es la unión de varias máquinas, de las
cuales la primera es un mezclador, que aporta y mezcla los diferentes
compuestos de la mezcla; la segunda es un sistema de cintas sin fin, que
arrastra la espuma durante su crecimiento, limitando su crecimiento para darle
al bloque la forma deseada; y la parte final de la espumadora es un dispositivo
de corte, para cortar el bloque a la longitud deseada. Generalmente son las
más baratas, las más utilizadas y conocidas por el público.
Espumas en frío: son aquellas que apenas liberan calor en la reacción, se
utilizan para crear piezas a partir de moldes; como rellenos de otros artículos;
como aislantes, etc. Se fabrican mediante una espumadora sencilla, que
consiste en un dispositivo mezclador. Normalmente suelen ser de mayor
calidad y duración que las espumas en caliente, aunque su coste es bastante
mayor.
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