Taller de máquinas

Los primeros talleres mecánicos comenzaron a aparecer en el siglo XIX, cuando la Revolución Industrial ya estaba en pleno apogeo. Antes de la Revolución Industrial, las piezas y herramientas se producían en talleres de pueblos y ciudades, a pequeña escala y a menudo para el mercado local. La primera maquinaria que hizo posible la Revolución Industrial también se desarrolló en talleres similares .

Las primeras fábricas construyeron sus máquinas de producción in situ, donde cada pieza se fabricaba individualmente para su correcto ajuste. Tiempo después, estas fábricas comenzaron a desarrollar sus propios talleres, donde se reparaban o modificaban las piezas de la maquinaria existente. En aquella época, la industria textil era la predominante, y estas industrias empezaron a desarrollar sus propias máquinas herramienta.

El desarrollo, a principios del siglo XIX, de las máquinas herramienta y de métodos más económicos para la producción de acero en Inglaterra , Alemania y Escocia , como el acero Bessemer , impulsó la Segunda Revolución Industrial , que culminó con la electrificación temprana de las fábricas, la producción en masa y la cadena de montaje. Surgió así el taller mecánico, como lo denominó Burghardt, «un lugar donde las piezas metálicas se cortan al tamaño requerido y se ensamblan para formar unidades mecánicas o máquinas, las cuales se utilizan directa o indirectamente en la producción de los bienes de primera necesidad y los lujos de la civilización». ^{[ 1 ]}

El auge de los talleres mecánicos y sus problemas específicos de fabricación y organización impulsaron a los primeros pioneros de la gestión de talleres , cuyas teorías se conocieron como gestión científica . Una de las primeras publicaciones en este campo fue Horace Lucian Arnold , quien en 1896 escribió una primera serie de artículos sobre "Economía moderna de los talleres mecánicos". ^{[ 2 ]} Este trabajo abarcó desde la tecnología de producción, los métodos de producción y la disposición de la fábrica hasta los estudios de tiempos, la planificación de la producción y la gestión de talleres mecánicos. Le seguirían varias publicaciones sobre estos temas. En 1899, Joshua Rose publicó el libro Práctica moderna de los talleres mecánicos, sobre el funcionamiento, la construcción y los principios de la maquinaria de taller, las máquinas de vapor y la maquinaria eléctrica.

En 1903 se publicó la Cyclopedia of Modern Shop Practice, con Howard Monroe Raymond como editor jefe, y ese mismo año Frederick Winslow Taylor publicó su obra Shop management; un trabajo que se presentó ante la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos de Nueva York. Taylor había comenzado su carrera como obrero en el taller de maquinaria de Midvale Steel Works en 1878, y fue ascendiendo hasta convertirse en capataz del taller, director de investigación y, finalmente, ingeniero jefe de la planta. Como ingeniero consultor independiente, una de sus primeras tareas importantes, en 1898 en Bethlehem Steel, fue resolver un costoso problema de capacidad del taller de maquinaria.

En 1906, Oscar E. Perrigo publicó el popular libro Taller de maquinaria moderno: construcción, equipamiento y gestión de talleres de maquinaria. En la primera parte de Taller de maquinaria moderno, Perrigo (1906) se centró en la construcción física del edificio y presentó un modelo de taller de maquinaria. Con este modelo, Perrigo exploró la forma en que se podía organizar el espacio en las fábricas. ^{[ 3 ]} Esto no era infrecuente en su época. Muchos ingenieros industriales , como Alexander Hamilton Church , J. Slater Lewis , Hugo Diemer , etc., publicaron planos para algún nuevo complejo industrial.

Estas obras, entre otras, culminaron en el movimiento de administración científica sobre el cual Taylor escribió en 1911 su célebre obra Los principios de la administración científica , un texto fundamental de la organización moderna y la teoría de la toma de decisiones , con una parte significativa dedicada a la organización de talleres mecánicos. ^{[ 4 ]} La introducción de nuevos materiales de corte, como el acero de alta velocidad , y una mejor organización de la producción mediante la implementación de nuevos métodos de administración científica , como los tableros de planificación (véase la imagen), mejoraron significativamente la productividad y la eficiencia de los talleres mecánicos. A lo largo del siglo XX, estas aumentaron aún más con el desarrollo de la tecnología.

A principios del siglo XX, la energía para las máquinas herramienta todavía se suministraba mediante una correa mecánica , impulsada por una máquina de vapor central. En el transcurso del siglo XX, los motores eléctricos se hicieron cargo del suministro de energía de las máquinas herramienta.

A medida que los materiales y las sustancias químicas, incluido el aceite de corte, se volvieron más sofisticados, la conciencia sobre su impacto en el medio ambiente creció gradualmente. Paralelamente al reconocimiento de la realidad siempre presente de los accidentes y las posibles lesiones laborales, la clasificación de materiales de desecho para su reciclaje y la eliminación de residuos evolucionaron en un ámbito relacionado con el medio ambiente, la seguridad y la salud. En los talleres mecánicos regulados, esto se convertiría en una práctica constante respaldada por lo que sería una disciplina conocida como EHS (por medio ambiente, salud y seguridad), o de un nombre similar, como HQSE, que incluiría el aseguramiento de la calidad .

En la segunda mitad del siglo XX, la automatización comenzó con la automatización por control numérico (CNC) y el control numérico computarizado (CNC).

Los instrumentos digitales para el control de calidad y la inspección se generalizaron, y la utilización de láseres para mediciones de precisión se hizo más común en los talleres más grandes que podían permitirse el equipo.

La mayor integración de la tecnología de la información en las máquinas herramienta dio lugar al inicio de la fabricación integrada por ordenador . El diseño y la producción se integraron en el CAD/CAM , y el control de la producción se integró en la planificación de recursos empresariales .

A finales del siglo XX, la introducción de robots industriales aumentó aún más la automatización de las fábricas. Las aplicaciones típicas de los robots incluyen soldadura, pintura, ensamblaje, recogida y colocación (como embalaje, paletización y SMT), inspección de productos y pruebas. Como resultado de esta introducción, el taller de maquinaria también se ha modernizado hasta el punto de que se han incorporado la robótica y los controles electrónicos al funcionamiento y control de las máquinas. ^{[ 5 ]} Sin embargo, para los talleres de maquinaria pequeños, tener robots es más bien una excepción.

Una máquina es una herramienta que contiene una o más partes y que utiliza energía para realizar una acción determinada. Las máquinas suelen funcionar mediante medios mecánicos, químicos, térmicos o eléctricos, y a menudo están motorizadas . Históricamente, una herramienta eléctrica también requería partes móviles para ser considerada una máquina. Sin embargo, el auge de la electrónica ha propiciado el desarrollo de herramientas eléctricas sin partes móviles que se consideran máquinas. ^{[ 6 ]}

El mecanizado es cualquiera de los diversos procesos en los que una pieza de materia prima se corta hasta obtener la forma y el tamaño finales deseados mediante un proceso controlado de remoción de material. Los numerosos procesos que comparten esta característica común, la remoción controlada de material, se conocen hoy en día como fabricación sustractiva, a diferencia de los procesos de adición controlada de material, que se conocen como fabricación aditiva. El significado exacto del término "controlado" puede variar, pero casi siempre implica el uso de máquinas herramienta (además de herramientas eléctricas y manuales).

Aunque no todos los talleres mecánicos dispongan de un centro de fresado CNC , es habitual que tengan acceso a una fresadora manual.

Una máquina herramienta es un aparato para dar forma o mecanizar metales u otros materiales rígidos, generalmente mediante corte, mandrinado, rectificado , cizallamiento u otras formas de deformación. Las máquinas herramienta emplean algún tipo de herramienta que realiza el corte o la conformación. Todas las máquinas herramienta utilizan algún medio para sujetar la pieza de trabajo y proporcionan un movimiento guiado de las partes de la máquina. De este modo, el movimiento relativo entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte está controlado o restringido por la máquina, al menos en cierta medida, en lugar de ser completamente libre.

Herramientas de corte

La gestión profesional del inventario de herramientas de corte se da principalmente en operaciones de mayor envergadura. Los talleres mecánicos más pequeños pueden tener un surtido más limitado de fresas, chaveteros, plaquitas y otras herramientas de corte. La elección del nivel de sofisticación del diseño de la herramienta de corte, incluyendo el material y el acabado, suele depender del trabajo a realizar y del precio de la herramienta. En algunos casos, el coste de las herramientas a medida podría resultar prohibitivo para un taller pequeño.

Dependiendo del sector y de las exigencias del trabajo, una herramienta de corte solo puede utilizarse en un determinado tipo de material; es decir, una herramienta de corte no puede entrar en contacto con otra pieza de trabajo fabricada con una composición química diferente .

No todos los talleres mecánicos están equipados con una fresadora, ni todos están diseñados para realizar trabajos de fresado .

Algunos talleres mecánicos están mejor organizados que otros, y algunos se mantienen más limpios que otros establecimientos. En algunos casos, el taller se barre minutos antes de que termine cada turno, y en otros, no hay un horario ni una rutina, o el ciclo de barrido y limpieza es más relajado.

En lo que respecta a las máquinas, en algunos lugares el cuidado y el mantenimiento del equipo son primordiales, y las virutas (comúnmente conocidas como astillas) que se producen después de que las piezas se han mecanizado se retiran diariamente, y luego la máquina se limpia con aire comprimido; mientras que en otros talleres, las virutas se dejan en las máquinas hasta que es absolutamente necesario retirarlas; este último caso no es recomendable.

Ver categoría: Instrumentos de medición para el trabajo del metal

Los términos control de calidad , garantía de calidad e inspección se utilizan comúnmente de forma indistinta. La exactitud y precisión requeridas dependen de diversos factores. Dado que no todas las máquinas ofrecen el mismo nivel de fiabilidad y capacidad para obtener resultados finales predecibles dentro de ciertas tolerancias , ni todos los procesos de fabricación alcanzan el mismo grado de precisión, el taller mecánico se ve limitado por su propia fiabilidad para lograr los resultados deseados. Por consiguiente, y en función del rigor exigido por el cliente, es posible que se requiera que el taller mecánico se someta a una verificación y validación incluso antes de la emisión y confirmación del pedido.

El taller mecánico puede tener un área específica destinada a la medición e inspección de las piezas para verificar su conformidad, mientras que otros talleres solo se basan en las inspecciones realizadas por los maquinistas y fabricantes. Por ejemplo, en algunos talleres, una placa de superficie calibrada de granito puede ser compartida por diferentes departamentos, y en otros, los tornos, las fresadoras, etc., pueden tener la suya propia o no tener ninguna.

Calibración

Los estándares seguidos, el sector al que se presta servicio, el control de calidad y, principalmente, las prácticas del taller mecánico, determinarán la utilización de instrumentos de inspección de precisión y la exactitud de la metrología empleada. Esto significa que no todos los talleres mecánicos realizan calibraciones periódicas de sus instrumentos de medición. Tampoco todos cuentan con el mismo tipo de instrumentos, aunque es común encontrar micrómetros , calibradores Vernier y placas de superficie de granito, entre otros.

La frecuencia y precisión para la calibración de instrumentos de metrología pueden variar y, en ocasiones, requerir la contratación de los servicios de un tercero especializado. Asimismo, en algunos casos, mantener calibrados todos los instrumentos del taller puede ser un requisito para cumplir con la normativa.

La ubicación y orientación de las máquinas son importantes. Preferiblemente, se ha considerado previamente la disposición del equipo; probablemente no con la misma meticulosidad que en un estudio de distribución de planta , pero se tienen en cuenta la proximidad de las máquinas, los tipos de máquinas, el lugar donde se recibe y almacena la materia prima, así como otros factores, incluida la ventilación, para establecer la distribución inicial del taller. Un diagrama de flujo y las operaciones diarias pueden determinar la necesidad de reorganizar el espacio.

La rentabilidad suele ser un factor determinante para maximizar la producción y, por lo tanto, para optimizar la disposición de las máquinas; sin embargo, deben considerarse otros factores críticos, como el mantenimiento preventivo del equipo y la seguridad en el lugar de trabajo. Por ejemplo, es importante dejar espacio para que un técnico pueda maniobrar detrás del centro de mecanizado e inspeccionar las conexiones, y evitar colocar la máquina donde obstruya la salida de emergencia.

Algunos talleres cuentan con jaulas o cuartos dedicados a guardar ciertas herramientas o suministros; por ejemplo, un cuarto puede estar reservado exclusivamente para materiales de soldadura, tanques de gas, etc.; o donde se almacenan artículos de limpieza u otros consumibles, como discos de amolar. Dependiendo del tamaño de la operación, la administración y los controles, estas áreas pueden estar restringidas y cerradas con llave, o bien, estar atendidas por un empleado, como un encargado de almacén de herramientas; en otros casos, los almacenes o jaulas son accesibles para todo el personal. Sin embargo, no todos los talleres disponen de un almacén de herramientas, y en muchos casos, un armario grande es suficiente.

Asimismo, la forma en que se almacenan y se ponen a disposición de los operarios las herramientas manuales depende del funcionamiento o la gestión del taller. En muchos casos, las herramientas manuales comunes están a la vista en el área de trabajo y al alcance de todos. En muchos casos, los trabajadores no necesitan traer sus propias herramientas, ya que las herramientas de uso diario están disponibles y se les proporcionan, pero en muchos otros casos, los trabajadores traen sus propias herramientas y cajas de herramientas a su lugar de trabajo.

La seguridad es un aspecto que debe observarse y aplicarse de forma diaria y constante; sin embargo, un taller puede variar con respecto a otros en cuanto al rigor y la minuciosidad de las prácticas, las políticas implementadas y la seriedad general que le atribuyen el personal y la gerencia. Con el fin de estandarizar algunas directrices comunes, en Estados Unidos, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional ( OSHA ) emite material didáctico y hace cumplir las precauciones con el objetivo de prevenir accidentes.

En un taller mecánico, generalmente existen numerosas prácticas conocidas relacionadas con el trabajo seguro con máquinas. Algunas de las prácticas comunes incluyen:

• Utilice el equipo de protección personal ( EPP ) adecuado, como gafas de seguridad .
• Utilice la vestimenta y el calzado adecuados, como botas con puntera de acero y mangas cortas, cuando trabaje con máquinas que tengan una función de rotación motorizada, como un torno .
• No uses joyas, incluidos anillos.
• No lleves el pelo largo y suelto.
• Consulte los manuales de operación y servicio de las máquinas.
• Bloqueo y etiquetado ( LOTO ).
• Uso correcto del extintor ; tipos de incendios e inspecciones periódicas.
• Ergonomía . Alfombrillas de goma para mayor soporte en los puestos de trabajo.
• Las vías de evacuación deben estar libres de obstáculos y las salidas de emergencia no deben estar bloqueadas.
• Otro.

Las medidas de seguridad en un taller mecánico tienen como objetivo evitar lesiones y tragedias, por ejemplo, eliminar la posibilidad de que un trabajador sufra daños mortales al quedar atrapado en un torno.

Muchas máquinas incorporan medidas de seguridad como parte integral de su diseño; por ejemplo, para que funcione la prensa o la perforadora, el operario debe pulsar dos botones que están fuera del alcance de la mano, evitando así que se le pillen las manos.