3.4 Materiales

3.4 MATERIAL

Una de las primeras cuestiones que un ingeniero debe tomar en cuenta cuando está en proceso de diseñar

un nuevo producto es qué material debe utilizar. Debido a que la elección del material correcto

puede ser compleja en razón de la gran variedad de productos disponibles, a menudo es más práctico

incorporar un material mejor y más económico en un diseño existente.

Los analistas de métodos deben considerar las posibilidades que se presentan a continuación

para obtener los materiales directos o indirectos que utilizarán en un proceso:

1. Buscar un material más ligero y menos costoso.

2. Buscar materiales que sean fáciles de procesar.

3. Utilizar materiales de manera más económica.

4. Utilizar materiales recuperables.

5. Utilizar materiales y herramientas de manera más económica.

6. Estandarizar materiales.

7. Buscar al mejor proveedor desde el punto de vista del precio y de la disponibilidad.

BÚSQUEDA DE UN MATERIAL MÁS LIGERO Y MÁS BARATO

La industria desarrolla de manera continua procesos para producir y refi nar materiales. Las publicaciones

mensuales muestran el costo aproximado por peso (kg) de hojas de acero, barras y placas, así

como el costo del hierro fundido, el acero fundido, al aluminio fundido, el bronce fundido, de las resinas

termoplásticos y termoformados y de otros materiales básicos. Dichos costos pueden utilizarse

como base a partir de la cual juzgar la aplicación de nuevos materiales. Un material cuyo precio que

no era competitivo el día de ayer, puede ser competitivo en la actualidad.

Una compañía utilizó las barras espaciadoras Micarta entre los devanados de las bobinas de

transformadores. La separación de los devanados permitió la circulación de aire entre los devanados.

Una investigación reveló que el tubo de vidrio podía ser sustituido por las barras Micarta con el subsecuente

ahorro de dinero. Los tubos de vidrio eran más baratos y satisfacían mejor las necesidades

de servicio debido a que el vidrio podía soportar temperaturas más elevadas. Además, los tubos ahuecados

permitieron una mayor circulación de aire que las barras sólidas Micarta.

Otra compañía utilizó un material más barato que aún satisfacía los requisitos de servicio de

la producción y distribución de transformadores. Originalmente, una placa de porcelana separaba y

mantenía las puntas del alambre que salían de los transformadores. La compañía descubrió que una

placa resistía aun cuando el transformador estaba en operación, pero era signifi cativamente más barata.

En la actualidad, uno de los muchos tipos de plástico disponibles brinda soluciones más baratas.

Otra preocupación de los fabricantes, especialmente en la actualidad, debido a los elevados

costos de transporte consecuencia de los aumentos continuos del precio del petróleo crudo, es el peso

del producto en sí. Encontrar un material más ligero o reducir la cantidad de materia prima que se

utiliza es la preocupación principal. Un buen ejemplo se puede encontrar en la naturaleza cambiante

de las latas de bebidas (vea la fi gura 3.5). A principio de los años setenta, todas las latas de acero

pesaban 1.94 onzas (55 gramos) (vea la fi gura 3.5a). Mediante el reemplazo de la tapa superior y la

inferior con discos de aluminio se pueden lograr ahorros en peso de aproximadamente 0.25 onzas (7

gramos) (vea la fi gura 3.5b). Fabricar toda la lata de aluminio puede reducir el peso total a 0.6 onzas

(17 gramos), lo cual representa ahorros muy signifi cativos en cuanto a peso (vea la fi gura 3.5c). Sin

embargo, las paredes de la lata se hacen tan delgadas que pueden deformarse muy fácilmente. Este

punto se resolvió mediante la creación de soportes en las paredes (vea fi gura 3.5d).

Los analistas de métodos deben recordar que, por lo general, artículos tales como válvulas, relevadores,

cilindros de aire, transformadores, partes de las tuberías, cojinetes, acopladores, cadenas,

bisagras, hardware y motores pueden comprarse a un menor costo del que pueden ser fabricados.

3.4 Material 65

66 CAPÍTULO 3 Análisis de operaciones

BÚSQUEDA DE UN MATERIAL QUE SEA FÁCIL

DE PROCESAR

En general, algunos materiales se procesan más fácilmente que otros. Remitirse a los datos de manuales

acerca de las propiedades físicas generalmente representa una ayuda para los analistas porque con

base en ellos pueden discernir qué material reaccionará más favorablemente a los procesos a los que

deberán sujetarse en su transformación de materia prima en productos terminados. Por ejemplo, el

maquinado varía en proporción inversa con la dureza y ésta generalmente varía en proporción inversa

con la resistencia.

En la actualidad, el material más versátil son los compuestos reforzados. El moldeado de

transferencia de resinas puede producir partes más complejas, lo cual representa una ventaja desde

el punto de vista de la calidad y cantidad de producción respecto a la mayoría de los demás procedimientos

de formado de plástico y metal. Por lo tanto, si especifi ca un plástico elaborado con fi bras

de carbón reforzado y epóxico, el analista puede sustituir un material compuesto por una parte

metálica, con ventaja en cuanto a calidad y costo. Este paso también incluye el desperdicio o muda

que representa un procesamiento inapropiado.

USO MÁS ECONÓMICO DE MATERIALES

La posibilidad de usar materiales de una manera más económica representa un campo fértil para el

análisis. Si la relación entre el material de desecho y el que en realidad conforma el producto es alta,

se debe buscar una mejor utilización del material. Por ejemplo, si el material que se coloca en un

molde de compresión de plástico se pesa con antelación, es factible utilizar sólo la cantidad exacta

que se requiera para llenar la cavidad y también eliminar la rebaba excesiva.

En otro ejemplo, en la producción de estampados a partir de hojas metálicas se deben utilizar

múltiples troqueles dispuestos con mucho cuidado con el fi n de garantizar el uso más efi ciente del

material. Debido a la materia prima sólida y los troqueles de tamaño estándar, por lo general esta

tarea se hace mediante una distribución asistida por CAD, que proporciona efi ciencias superiores a

95% (es decir, menos de 5% en desechos). Se utilizan métodos similares en

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