Tipos de procesos de manucatura ( Actib¿vidad 1 Unidad 6) PDF

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Tipos de procesos de manufactura ( Procesos convencionales y no convencionales ) Actividad 1 Unidad 6...

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30/11/2021 PROCESOS DE MANUFACTURA

UNIDAD 6 ACTIVIDAD 1 PROCESOS DE MANUFACTURA

¿Qué es un proceso de manufactura? Podemos definirlo como el conjunto de actividades que de manera precisa son efectuadas para que se lleve a cabo la transformación de las características originales de una materia prima y obtener así el producto final. Estas modificaciones van desde la consistencia, dimensiones, firmeza, estructura y hasta temas estéticos que lo beneficien. Aunque es más conocido como proceso de manufactura, se le llama de igual forma como proceso de producción, proceso de fabricación o proceso industrial. Este procedimiento comenzó a funcionar de forma totalmente manual, pues en los tiempos pasados no se incorporaban las maquinarias. Posteriormente se implementarian para agilizar las labores y reducir los costos, al principio siendo un sistema híbrido en donde el factor humano y la maquinaria trabajaba en conjunto, pero con los resultados que iban mostrando fueron automatizando los procesos cada vez más hasta, en algunos casos, de no necesitar la intervención humana. Procesos de manufactura no convenconales Existen numerosos casos en los que los procesos tradicionales no son satisfactorios o simplemente no son posibles por alguna de las siguientes razones: La pieza es demasiado flexible o resulta difícil sujetar las partes La forma de la pieza es compleja El acabado de la pieza y la tolerancia dimensional son muy rigurosas El aumento de la temperatura y los esfuerzos residuales en la pieza no son deseables ni aceptables Por lo cual existen estos procesos de manufactura no convencionales. Los procesos NO CONVENCIONALES de mecanizado dan respuesta a los nuevos problemas planteados en el mecanizado de materiales de baja maquinabilidad y especificaciones extremas de forma, tolerancias y acabados. Elevado consumo de energía para arrancar una cierta cantidad de material. Tasas de arranque (mm3/min) bajas. - Posibilidad de generar geometrías complejas, con tolerancias muy ajustadas y acabados superficiales excelentes. Procesos de mayor interés industrial

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Electroerosion

E-LleCcTtRroOsiSóInÓ(NDPMR):ErOoceTsAdCIÓaNR(HSEqLDuOM)W:éUmnielctrodh“gqabi”psufocrmtenlaspzgficrudoenla zs:Mgytriéldepscnom:grafitcClbhe,LíqmNuidon(léc.trMpa)iysdhezlcArmgbóo:a,Liítq.nsercléduiop.ar sdecg:audesionza. VENTAJAS

Proceso muy popular y conocido, independiente de la dureza del material, posibilidad de geometrías muy complejas, elevada precisión, excelente rugosidad. APLICACIONES Estampas de forja, moldes de inyección, elementos de troqueles, útiles y herramientas en general.

Mecanizado por ultrasonidos (USM)

Interacción entre una herramienta (sonotrodo) que vibra a frecuencias

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muy elevadas (en el rango de ultrasonidos, 20KHz) y una pasta de agua y abrasivo.

VENTAJAS: No se producen alteraciones térmicas ni químicas de la superficie de la pieza, proceso independiente de la conductividad de la pieza.

APLICACIONES: Agujeros y cavidades de forma en materiales frágiles, operaciones de pulido.

Mecanizado por chorro de agua (WJM)

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Mecanizado por chorro de agua abrasivo (AWJM)

- M eca niza do p or c hor ro d e ag ua abra sivo (AWJ M)

AP LICA CIO NES : Co rte de m eta les, com pos ites , vid rio, etc. en e spe sor has ta 20 0m m, t alad rado de ma teria les duro s, m eca niza do d e c avid ade s, lim pie za d e pi ezas en gen eral.

Sist em a de cor te q ue u tiliz a un fin o ch orro de agu a a alta pres ión (ha sta 6 00M Pa!! ) y alta velo cid ad (9 00m /s) com bin ado con par tícu las a bra sivas .

VE NTAJ AS: N o se pr odu cen alte raci one s tér mic as n i qu ímic as e n la pie za.

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- Mecanizado electroquímico (ECM) Arranque de material mediante efecto electrolítico. Se hace pasar a través de un electrolito líquido una elevada intensidad de corriente continua (hasta 40.000 A) a bajo voltaje (menos de 20 V) entre un electrodo de forma y la pieza. La tecnología y las máquinas son caras y muy complejas. VENTAJAS No se producen alteraciones térmicas en la pieza, posibilidad de geometrías muy complejas, tolerancias muy ajustadas. APLICACIONES : Mecanizado de materiales conductores muy difíciles de mecanizar por otros medios (industria aeronáutica).

- Mecanizado químico (CM).

Arranque de material por contacto de la pieza a mecanizar con un potente agente químico (por ejemplo, ácido sulfúrico). VENTAJAS No se producen alteraciones térmicas en la pieza, materiales muy difíciles de mecanizar por otros medios. APLICACIONES Industria aeronáutica, instrumentos quirúrgicos, microcomponentes.

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¿Qué son los polímeros? Los polímeros son macromoléculas que surgen de la unión de numerosas moléculas individuales, dando lugar a largas cadenas. Desde tiempos muy antiguos, los seres humanos han aprovechado las propiedades de diversos polímeros naturales con diversos fines, y se puede afirmar que la vida misma de todos los seres depende de la presencia de ciertos polímeros esenciales, como las proteínas o los ácidos nucleicos. Polímeros. Clasificación

Polímeros inorgánicos: no poseen átomos de carbono en su cadena principal. Son derivados de metales y minerales en procesos naturales o en laboratorios.

Polímeros orgánicos: poseen átomos de carbono en su estructura y pueden ser naturales o sintéticos.

Naturales: derivados de moléculas sintetizadas por seres vivos. 

Polipéptidos



Polisacáridos



Hidrocarburos Sintéticos (materiales poliméricos): por polimerización de otros polímeros.



Elastómeros (termoplásticos, termoestables)



Celulosos semisintéticos Polímeros inorgánicos

Los polímeros inorgánicos no contienen moléculas de carbono en su estructura principal.

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Existen 2 tipos: los polímeros inorgánicos derivados de metales o minerales y aquellos creados en laboratorios.

En la vida cotidiana, podemos encontrar muchos polímeros inorgánicos derivados de metales y minerales como lo son, por ejemplo: Vidrio: se encuentra de manera natural y también es producido por el hombre a partir de aplicación de altas temperaturas en mezclas de silicio, aluminio, cal, entre otras materias primas.  Silicona: compuesto hecho principalmente de silicio y oxígeno que se emplea para la fabricación de prótesis y también como adhesivos y aislantes. 

Polímeros orgánicos

Los polímeros orgánicos son aquellos que se generan por moléculas que sintetizan los seres vivos y se agrupan en: naturales y sintéticos.

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Polímeros orgánicos naturales Polipéptidos

Los polipéptidos son cadenas de péptidos y los péptidos son cadenas de aminoácidos. Se identifican 20 tipos de aminoácidos en los organismos vivos, cuyas combinaciones son la base de las proteínas. Algunos ejemplos de polipéptidos son: Globulina: proteína soluble que se encuentra principalmente en la sangre, en los huevos y en la leche.  Insulina: hormona polipéptida producida naturalmente por el páncreas como regulador de los niveles de glucosa en la sangre.  Proteína: cadena de polipéptidos generados a través del proceso de síntesis o traducción de proteínas que, de manera general, se producen en los ribosomas con la información del ADN que transporta el ARN mensajero. 

Polisacáridos

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Los polisacáridos son cadenas de monosacáridos y estas últimas son un tipo de hidratos de carbono. Un ejemplo de monosacárido es la glucosa y ejemplos de polisacáridos tenemos, por ejemplo: Almidón: compuesto por 2 polisacáridos, es la reserva energética propia de las plantas.  Celulosa: su estructura es formada solo por moléculas de glucosa. Se encuentra naturalmente en la membrana celular de hongos y plantas. Vea también Glucosa. 

Hidrocarburos

Los polímeros orgánicos de hidrocarburos solo presentan cadenas de carbono e hidrógeno. Se dividen en alcanos, alquenos y alquinos según el tipo de enlace que unen sus átomos. Los hidrocarburos más utilizados para la creación de polímeros son: Caucho: resina vegetal natural también conocido como látex. Petróleo (crudo): hidrocarburo líquido producto de la acumulación de fósiles en la biomasa terrestre por millones de años.  Gas natural: hidrocarburo en estado gaseoso formado principalmente metano. También se encuentra en la biomasa terrestre producto del combustible fósil. Tanto el petróleo como el gas natural son recursos no renovables.  

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Polímeros orgánicos sintéticos

Los polímeros orgánicos sintéticos se denominan también como materiales poliméricos o materiales compuestos. Se obtienen mediante un proceso conocido como polimerización, que se define como el uso de ciertas reacciones químicas sobre un polímero orgánico o inorgánico para su crecimiento en cadena y en etapas o para agrupar monómeros (por adición o por condensación) y de esta manera formar moléculas de pesos dobles o triples. La teoría de la polimerización fue desarrollada en 1920 por Hermann Staudinger, químico alemán quien fue galardonado con el Premio Nobel de Química de 1953. Los materiales poliméricos son derivados generalmente del plástico pero también de otros polímeros inorgánicos como el vidrio. Los polímeros más utilizados para la creación de este tipo de polímeros son: la celulosa, el caucho, el almidón y el plástico. Los polímeros orgánicos sintéticos se clasifican en los siguientes grupos: Elastómeros

Los elastómeros es la denominación general para la polimerización por crecimiento en cadena y etapas utilizado, por ejemplo, los derivados del petróleo y del gas natural como el neopreno, material del cual se hacen los trajes de buceo.

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Elastómeros termoplásticos

Los elastómeros termoplásticos (TPE) se caracterizan por ser los únicos elastómeros reciclables. Son productos de la polimerización del petróleo (derivados del plástico) y el caucho, generando, por ejemplo, el poliuretano (TPU) presente en aislantes térmicos y el copoliéster (COPE) usado en la industria textil. Elastrómeros termoestables

Los elastómeros termoestables se pueden reconocer por ser plásticos rígidos como, por ejemplo, la fibra de vidrio y la fibra de carbono.

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Celulósicos

Los polímeros celulósicos son productos de la de la celulosa, modificada naturalmente o en laboratorio. Para su uso industrial, se suele combinar con madera o con algodón. Ejemplos de polímeros celulósicos son el celofán y el rayón .

Bio-Polímeros En los últimos 50 años, la producción de polímeros ha aumentado más de 20 veces, superando ya los 300 millones de toneladas anuales (1). Los plásticos son materiales importantes que contribuyen significativamente a la protección del medio ambiente. Cuando se comparan con alternativas en aplicaciones típicas, pueden: 

reducir los costos energéticos hasta en un 40%

  

reducir los residuos en un 75 – 80% reducir las emisiones en un 70% reducir la contaminación del agua hasta en un 90% (2)

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Sin embargo, debido a las preocupaciones recientes sobre el agotamiento de los recursos fósiles y la contaminación ambiental, se han realizado esfuerzos para reemplazar los plásticos convencionales a base de petróleo y gas con otros basados en hidrocarburos derivados de recursos renovables como la biomasa. Degradabilidad, Biodegradabilidad y Degradabilidad en Composta Un plástico se puede describir como degradable cuando experimenta un cambio significativo en las propiedades iniciales debido a la ruptura química de las macromoléculas que forman una pieza de plástico, independientemente del mecanismo de ruptura de las cadenas, es decir, no hay ningún requisito para que los plásticos se degraden debido a la acción natural de microorganismos. Ejemplos de plásticos degradables son los oxo-degradables y fotodegradables que se descomponen cuando se exponen a oxígeno o luz y son principalmente están basados en aceites. Biodegradabilidad La biodegradabilidad puede describirse como «la degradación de una pieza plástica debido, al menos en parte, a fenómenos en las células. Como resultado de la acción de microorganismos, el material es transformado finalmente en agua, dióxido de carbono, biomasa y posiblemente metano». La capacidad de un polímero para biodegradarse es independiente del origen de su materia prima. En su lugar, depende fuertemente de la estructura del polímero. Por ejemplo, aunque algunos plásticos biobasados pueden ser biodegradables (por ejemplo, los polihidroxialcanoatos) otros no lo son (por ejemplo, polietileno derivado de la caña de azúcar). Algunos polímeros se degradan en sólo unas pocas semanas, mientras que otros toman varios meses.

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Compostabilidad Para que un plástico se considere compostable debe cumplir con los siguientes criterios: Ser biodegradable; descomponerse en dióxido de carbono, agua y biomasa. El 90% de los materiales orgánicos se convierte en CO2 a los 6 meses. Desintegrarse: Después de 3 meses en composta debe pasar a través de un tamiz de 2 mm, en donde no más del 10% de residuo debe permanecer Eco-toxicidad: la biodegradación no produce ningún material tóxico y la composta puede apoyar el crecimiento de las plantas. Por lo tanto, un plástico puede ser degradable pero no biodegradable o puede ser biodegradable pero no compostable (es decir, se descompone demasiado lento o deja residuos tóxicos). En comparación con los polímeros de uso común, los polímeros biodegradables son materiales con un nicho de mercado con aplicaciones enfocadas dentro de una amplia gama de sectores de mercado, incluyendo: Dispositivos médicos: ortopédicos, dentales, liberación de fármacos e ingeniería de tejidos  Agricultura: láminas de mantillo, macetas y encapsulación de fertilizantes para liberación controlada  Empaque: bolsas de transporte, bolsas de residuos y embalaje de alimentos y contenedores 

Además del petróleo crudo, el gas natural y el carbón, los plásticos pueden derivarse de fuentes naturales y renovables como la madera (celulosa), los aceites vegetales, el azúcar y el almidón y pueden

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definirse como «bioplásticos».

plásticos

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«biológicos»,

«biopolímeros»

o

Todos estos términos son ampliamente utilizados pero con cierta confusión. A menudo se usan colectivamente para describir dos conceptos diferentes al mismo tiempo. Los dos conceptos se pueden diferenciar a través de: la fuente de los materiales, es decir, basada en recursos renovables y funcionalidad, ej. biodegradable y/o compostable El uso duplicado de este término es una causa de preocupación, ya que puede ser la fuente de mala información y de confusión para el consumidor. Es importante, especialmente en lo que respecta a la etapa de fin de vida, diferenciar entre plásticos biodegradables y plásticos renovables durables o derivados de la biomasa. Para evitar la ambigüedad, la BPF (British Plastics Federation) está interesada en evitar el uso del término biopolímero o bioplástico, excepto cuando sea necesario. Idealmente, deberían ser sustituidos por equivalentes más precisos e informativos: Polímeros Bio-Basados Naturales Estos polímeros son sintetizados por organismos vivos, esencialmente en la forma en que finalmente se utilizan. Ejemplos de polímeros de base natural y producidos naturalmente incluyen:  

Polisacáridos Celulosa / Almidón

 

Proteínas Poli-hidroxialcanoatos bacterianos



Después de la extracción y purificación, es posible la explotación industrial directa.

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Polímeros Bio-Basados Sintéticos Polímeros cuyos monómeros provienen de recursos renovables pero que requieren una transformación química para la conversión en un polímero. Muchos polímeros convencionales pueden, en principio, ser sintetizados a partir de materias primas renovables. Por ejemplo, el almidón de maíz puede hidrolizarse y utilizarse como materia prima de fermentación para la bio-conversión en ácido láctico a partir del cual se puede producir ácido poliláctico (PLA) mediante tratamiento químico. Aunque es de origen renovable el polímero no se puede considerar «natural» ya que se sintetiza dentro de una planta química.

CONCLUSIONES Los polímeros son sustancia naturales o sintéticas conformadas por la unión de varios monómeros por medio de enlaces covalentes. Los polímeros pueden clasificarse de diferentes maneras: es función de su origen, por comportamiento térmico mecánico, por composición química, según sus aplicaciones y por su mecanismo de polimerización. La estructura molecular y el peso atómico de los polímeros influyen directamente sobre las propiedades y el comportamiento físico, químico y mecánico. Los polímeros presentan un fenómeno llamado heterogeneidad del peso molecular que consiste en que alrededor de un cierto peso molecular varia el tamaño de las cadenas poliméricas.

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Según el comportamiento intermolecular de los polímeros se define sus estados. Los polímeros en estado solidó pueden presentar dos formas una cristalina cuándo sus moléculas se organizan en estructuras regulares (cristales) y en forma amorfa cuando las moléculas no se organizan de forma ordenada y no generan cristales. Los procesos de producción de artículos cuya materia prima sean los polímeros, destacan diferentes formas de moldeado entre ella: modelado por inyección, modelado por extracción, entre otras.

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