Jaime Eduardo Álvarez Barón

Escuela de Ingeniería MecánicaIngeniería de Manufactura

Profesor: Mario Morales

Industria metalmecánicasistema de gestión de manufactura de un

bloque de motor

BLOQUE DE MOTOR

El bloque de cilindros o bloque del motor es una pieza fundida en hierro o aluminio que aloja los cilindros de un motor de combustión interna así como los soportes de apoyo del cigüeñal, los pistones, la biela, los engranajes de distribución, los buzos, las varillas y la red de lubricación. Externamente soporta a la bomba de agua, a la polea, al “cárter” inferior, al sistema de embrague, al filtro de aceite, a la bomba de gasolina, al distribuidor, etc.

FUNCIONES DEL BLOQUE DE MOTOR• Además de alojar los cilindros, donde se mueven los pistones, el bloque del motor

soporta la culata del motor en la parte superior y el cárteren la parte inferior. • En el interior del bloque existen también cavidades tubulares a través de las cuales

circula el agua de enfriamiento, así como el aceite de lubricación cuyo filtro también es generalmente fijo a la estructura.

CARACTERÍSTICASLas más importantes se resumen en: gran rigidez y estabilidad dimensional. •El material del que son construidos los bloques tiene que permitir el moldeado de todas las aperturas y pasajes indispensables, como también soportar las elevadas temperaturas generadas por la deflagración del combustible en el interior del bloque y permitir la rápida disipación del calor.

El material más antiguo para la fabricación de bloques de motor era hierro fundido, el cual tiene una excelente capacidad de amortiguamiento de vibraciones, buena resistencia al desgaste y a la temperatura, es un material fácil de maquinar y de producción económica; sin embargo es relativamente frágil, pesado y propenso a fracturarse.

El hierro fundido se vio desplazado por un material que estaba surgiendo en la fabricación de bloques de motor desde los años 30; las aleaciones de aluminio. Desde sus inicios se vio como una forma de mejorar la relación peso-potencia y aumentar la eficiencia; Aunque su manufactura era más costosa que la de hierro fundido; por fortuna, los costos de dicha manufactura han sido reducidos en las últimas décadas. Las aleaciones de aluminio más utilizadas son: 319 y la A356.

ALUMINIO (Al):-Es un metal ligero-Densidad: 2700kg/m3, un tercio de la del acero.-Punto de fusión bajo: 660 ºC (933K).-Resistencia muy baja a la tracción y una dureza escasa.

Materiales Directos

MAGNESIO (Mg): •-Densidad: 1738kg/m3 -Punto fusión: 650 ºC (923K)•Tf de Aleación de Aluminio: 800º C•En el “Duraluminio”, el aluminio adquiere características mecánicas superiores. •El Duraluminio:-Cobre(Cu:3-5%), Magnesio(Mg:0,5-2%),-Manganeso(Mn: 0,25 -1%) yZinc(Zn:3,5 -5%)

Materiales IndirectosEstos materiales resisten el calor del metal fundido pero solo para un vaciado

Arena de Zircón• Es un polvo amorfo, negro-azulado, o un

metal brillante blanco-grisáceo. El zirconio se encuentran en la India, Ucrania, Malasia, Australia, EUA, etc.

• La arena de Zirconio presenta excelentes propiedades refractarias, abrasivas, baja dilatación térmica y elevada conductividad térmica.

• Su composición es Silicato de circonio (ZrSiO4) y tiene una densidad aparente aproximada de 2,7 gr/c.c. Su temperatura de fusión es 2420ºC.

Cola• La cola es el primer elemento que se

combina con la arena de zircón para que esta adquiera forma del molde maestro, dicho pegamento esta diseñado para unir los corazones de arena y afianzarlos dentro del molde.

Endurecedor • El endurecedor se emplea para solidificar la

mezcla, para ello se emplea un gas que lo va a activar para que pueda endurecer el molde.

Polvo de Talco• El polvo de talco es empleado para evitar que

las partículas de arena se peguen al aluminio o al molde final.

PROCESO DE PRODUCCIÓNTIPOS DE FUNDICIÓN• Fundición a presión: En el proceso por fundición a presión, el metal fundido es

obligado a fluir hacia arriba por presión de gas en un molde y es mantenida hasta que el metal se haya solidificado totalmente dentro del molde.

Este procedimiento es utilizado para fundiciones de alta calidad.

DIAGRAMA DE FLUJO

Mezcla de Arena y cola

Elaboracion del nucleo base

Elaboracion del nucleo de cilindros

Introduccion de camisas de hierro

Union de nucleos

Ensamble del molde de arena

Fundicion de la aleación de aluminio

Calentamiento e insercion de camisas

Enfriamiento y mecanizado

Inspeccion y control de calidad

Transporte hacia la línea de ensamblaje

OPERACIONES DE CORTE Y MECANIZADO

Las principales estaciones que se pueden encontrar en la línea son, por tipo:

• Centros de mecanizado: de 4 ejes, de husillo simple y doble, destinados a mecanizado en desbaste, semiacabado y acabado de caras del bloque, taladrado, mandrinado, etc.

• Taladradoras: para agujeros profundos y operaciones de carácter crítico, principalmente agujeros de engrase.

• Brochadoras: para bancada de bloque, línea de cigüeñal.

FRESADOEl fresado consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza con una herramienta rotativa de varios filos, que se llaman dientes, labios o plaquitas de metal duro, que ejecuta movimientos de avance programados de la mesa de trabajo en casi cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puede desplazar la mesa donde va fijada la pieza que se mecaniza

Los principales tipos de operación de fresado que se llevarán a cabo en el bloque de motor serán los siguientes: • Planeado de superficies principales, desbaste y

acabado, caras de culata, cárter, trasera, frontal, derecha e izquierda.

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN• Alexómetros para verificación de interioresSe emplearán para verificación de los cilindros. El alexómetro es un instrumento de medición de diámetros interiores

• PlanitudLa distorsión del bloque de cilindros se verifica utilizando una regla o patrón y un calibrador de hojas.

CAPACIDAD DE PRODUCCIÓNESTUDIO DE TIEMPOS. TIEMPO CICLO DE LÍNEA.

El tiempo que se tarda en completar todas las operaciones de las estación de trabajo que más tiempo requiere se denomina tiempo de ciclo de la línea. En el presente proyecto, dado que se conoce los requerimientos productivos, se puede calcular directamente el tiempo ciclo:

Realizando un sencillo cálculo se obtiene:

COSTOS DE FABRICACIÓN

Materiales Directos Descripción Unidades Cantidad Costo Unitario TotalMateriales Directos

Aleación de Aluminio y Magnesio Kg 3.190 $ 2.221 $ 7084990

Camisas de Hierro Unidades 95 $ 9.373 $ 890435

Mano de Obra Directa Descripción Unidades Cantidad Costo Unitario TotalMano de Obra Directa

Personal de Fundición 2 $ 600.000 $ 1.200.000

Costos Indirectos de FabricaciónDescripción Unidades Cantidad Costo Unitario Total

Arena de Zircón Kg 15.750 $ 76 $ 1´197.000

Polvo de talco Kg 40 $ 1.041 $ 41.640

Depreciación de Equipos $ 590.200

Energía Eléctrica Kwh 350 $ 527 $ 184.450

Agua m3 95 $ 1.062 $ 100.890

Cola L 50 $ 1.805 $ 90.250

Endurecedor Kg 30 $ 2.152 $ 64.560

Gas para activar endurecedor L 18 $ 2.985 $ 53730

Mantenimiento $ 210.000

Supervisor de planta 1 $ 750.000 $ 750.000

Operarios 4 $ 600.000 $ 2’400.000

Depreciación de fábrica $ 150,000

Costos Variables de Operación de la

Maquinaria

CALIDADEl proceso de calidad en la ingeniería de manufactura de las autopartes se estandarizó gracias a los sistemas de calidad como el ISO900 y TS16949, o en sistemas administrativos ERP que permiten tener la información en línea para la toma de decisiones. Cuenta, además, con diferentes ramas de especialización como el área de manufactura, empresarial y de diseño.

ISO/TS 16949 Fue desarrollado por los principales fabricantes de automóviles del mundo. Se basa en la norma ISO 9001 y normas nacionales de calidad dentro la industria automotriz. El propósito de la especificación técnica ISO/TS 16949 es el desarrollo de un sistema de gestión de calidad con el objetivo de una mejora continua enfatizando en la prevención de errores y en la reducción de deshechos de la fase de producción.TS 16949 se aplica en las fases de diseño/desarrollo de un nuevo producto, producción y, cuando sea relevante, instalación y servicio de productos relacionados con el mundo de la automoción.

Mejora de los procesos y la calidad del producto.

Reducción de la necesidad de varias auditorias de segunda y tercera parte.

Aumento en la confianza al hacer una oferta para contratos de suministro globales.

Credibilidad asegurada en licitación de contratos de suministros globales o expansión de los negocios a nivel local.

Reducción de las variaciones de la producción y la mejora en la eficiencia de fabricación, impactando los resultados de la línea de fondo de manera positiva.

BENEFICIOS DE LA NORMA ISO/TS 16949

DESPERDICIO DE MATERIALES

El desperdicio disminuyó de 13.7 dólares a 0.29 centavos de dólar (mejora de 98% en 3 años)sistema de producción basado en el sistema ToyotaPosteriormente entre 2000 y 2006 el desperdicio de material pasa de 0.20 a 0.01 centavo de dólar por pieza producida mejorando el desempeño 95%. Si bien esta diferencia parece muy pequeña, involucró una gran cantidad de trabajo en capacitación y rediseño del proceso de producción.

SISTEMA DE GESTÓN MEDIOAMBIENTAL

La gestión ambiental hace referencia a todas las actuaciones que contribuyen a cumplir los requisitos de la legislación medioambiental vigente, a mejorar la protección ambiental y a reducir los impactos de la empresa sobre el medio ambiente, al controlar los procesos y actividades que los generan. Todas estas actividades, de forma conjunta, planificadas y organizadas dentro de una empresa, conforman el SGA, que proporciona un proceso estructurado para la mejora continua. De aquí que para lograr el mejoramiento continuo del desempeño ambiental de una organización es necesario contar con un Sistema de Gestión Ambiental, acorde con los requisitos de la ISO 14001:2004 (2001).

La gran ventaja que ofrece esta herramienta de gestión es que proporciona un proceso sistemático y cíclico, basado en los principios del ‘’Ciclo de Mejora de Deming’’, equivalente a Planificar, Ejecutar, Comprobar y Ajustar la gestión ambiental de forma permanente y asegurar con ello niveles de comportamiento ambiental cada vez más elevados.Los principios fundamentales de una empresa, que quiere implantar un SGMA, deben de basarse en el siguiente modelo:

BLOQUE DE MOTOR BIMETÁLICO EN MAGNESIO/ALUMINIO DE BMW

EJEMPLO DE ESTE PROCESO