Tema A5 Educación en Ingeniería...
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MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO
R E S U M E N
El presente trabajo describe una propuesta de plan de estudios a nivel licenciatura en diseño y mantenimiento de
moldes y troqueles aplicable en primera instancia al modelo por competencias profesionales bajo el cual se rigen las
Universidades Tecnológicas del país. La propuesta del plan de estudios es el resultado del trabajo conjunto de
profesores de las carreras de mecatrónica, mantenimiento y sistemas productivos de la Universidad Tecn ológica del
Valle de Toluca, en el marco del primer curso de profesionalización “Tecnologías de frontera para la industria
automotriz” impartido por la UNAM. El plan de estudios propuesto surge como una respuesta en el mediano plazo a
las necesidades de la industria automotriz a nivel local y nacional, ya que dicha industria representa el sector con
mayor demanda en el Valle de Toluca y actualmente son pocos las instituciones o centros de formación que ofrecen este
tipo de capacitación en México. A lo largo de este documento se encuentran la justificación, contenidos, infraestructura
y factores de éxito que influirán en la implementación del programa de estudios propuesto.
Palabras Clave: Programa de Estudios, Troquel, Matriceria, Industria Automotriz
A B S T R A C T
The present work describes a proposal of undergraduate program in design and maintenance of molds and dies applied
to professional competences model of the Technological Universities of the country. The proposal of the program is the
result of the work of professors of the mechatronics, maintenance and production systems programs of the Universidad
Tecnológica del Valle de Toluca, within the framework of the first professionalization course "Border technologies for
the automotive industry" by UNAM. The proposed program is a response in the medium term to the needs of the
automotive industry at the local and national level, since this industry has the greatest demand in the Toluca´s Valley
and currently few institutions and centers offer this type of training in Mexico. Throughout this document the
justification, content, infrastructure and success factors that will influence the implementation of the program are
described.
Keywords: Thin films, Undergraduate program, Mold, Die, Automotive Industry
Tema A5 Educación en Ingeniería Mecánica
“Propuesta de plan de estudios en: Diseño y mantenimiento de moldes y troqueles”
Alva Rodrigoa *, Flores Franciscoa , Nava Francisca a , Baltazar Gustavoa
a Univesidad Tecnógica del Valle de Toluca, Carretera del Departemento del DF km 7.5 Santa María Atarasquillo , Lerma, CP 52044, México
ISSN 2448-5551 EM 94 Derechos Reservados © 2018, SOMIM
MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO
1. Introducción
En la actualidad es importante destacar el gran avance y
crecimiento que ha tenido el mundo globalizado gracias al
desarrollo de nuevas tecnologías, las cuales han provocado
grandes cambios en el manejo de la información, el
desarrollo del ser humano e innovación tecnológica. Como
consecuencia, los métodos de enseñanza-aprendizaje se
ven afectados por las actualizaciones de los programas de
estudio y la manera de ser evaluados.
A través del curso Tecnologías de Frontera para la
Industria Automotriz [1] se identificaron las necesidades
del contexto laboral más importantes de la Industria
Automotriz y su cadena de valor. Una de ellas es el
requerimiento de capital humano especializado en el diseño
y mantenimiento de moldes de inyección y de troqueles.
Para formar personal con los conocimientos, competencias
y habilidades necesarias que satisfagan esta demanda a
continuación se propone un plan de estudios para la
Carrera de Ingeniería en Diseño y Mantenimiento de
Moldes y Troqueles
2. Justificación de la creación del programa
Las necesidades del mercado industrial en México son
heterogéneas y muchas veces nuestro país no puede cubrir
la demanda de productos en las distintas ramas de la
industria, es por eso la importancia de desarrollar
empresas enfocadas a la producción de herramentales en
los distintos sectores industriales con mayor demanda, que
mantengan altos índices de competitiv idad y mejora
continua. En la producción de vehículos se utilizan los
troqueles, herramientas y moldes para producir una gran
variedad de estampados, moldes para productos de plástico
y para p iezas fundidas. La importancia del desarrollo de
troqueles y moldes radica en que la mayoría de ellos son
importados, esto se debe a una falta de capacidad nacional,
técnica y tecnológica en el sector [2], dicha situación
genera el aumento en costos de producción. Los moldes y
troqueles que se demandan son muy especializados y se
requiere de la v inculación entre la inversión y trasferencia
de conocimientos para poder desarrollarlos. Para lograr
este grado de especialización en nuestro país, se debe
primero consolidar la creación de un clúster de la industria
metalmecánica y así poder tener una infraestructura
adecuada para que cada empresa que desee especializarse
tenga a la mano una institución que le de servicios de
laboratorios especializados y capacitación para el diseño,
fabricación y mantenimiento de moldes y troqueles.
La figura 1 está basada en el documento “estudio de
prospectivas tecnológicas para la manufactura de troqueles
y su aplicación en el contexto nacional” [3] y muestra un
diagrama de las etapas de diseño de troqueles. Mediante las
asignaturas propuestas para el plan de estudios se pretende
cubrir las competencias necesarias para lograr de manera
óptima cada uno de los pasos necesarios en la manufactura
de moldes y troqueles y potenciar su mantenimiento.
Figura 1.- Modelo diseño de troqueles
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3. Competencia en mantenimiento
“Mantener en óptimas condiciones la maquinaria, equipo y
herramental utilizado para la fabricación de p iezas plásticas
y metálicas, empleando técnicas de Mantenimiento
Productivo Total, TPM y Mantenimiento Centrado en la
Confiab ilidad, RCM, para satisfacer las demandas del
sector automotriz”.
Esta competencia se enfoca primordialmente en asignaturas
que argumentan las razones de la aplicación de ciertas
técnicas del mantenimiento, el grado de confiabilidad de
éstas y las observaciones especiales o cuidados que se debe
de tener al hacer uso de ellas en el área de moldes troqueles
durante su labor como profesional. El enfoque sugerido
requiere que las actividades promuevan el desarrollo de
habilidades en procesos intelectuales como el análisis con
la intención de generar una actividad intelectual compleja.
Para lograr esta competencia se proponen las asignaturas
mostradas en la siguiente tabla, tomando como referencia
planes de estudio de otras instituciones como Facultad de
Ingeniería, UNAM, Instituto Politécnico Nacional y la
Coordinación General de Universidades Tecnológicas [4-
6].
Tabla 1 – Contenido de las asignaturas relacionadas al área
manteniemitno.
Asignatura Contenido
Introducción al
Mantenimiento
Evolución del mantenimiento.
Clasificación del mantenimiento.
Tipos de procesos en las organizaciones productivas.
Principios de manufactura esbelta.
Técnicas TPM y RCM Pérdidas en los procesos productivos
Herramientas para la reducción de pérdidas en los
procesos productivos
Filosofía del TPM
Técnicas de RCM y AMEF
Gestión del
Mantenimiento
Plan maestro de mantenimiento
TPM y RCM
Control del Mantenimiento
Calidad en el
Mantenimiento
Gestión de la Calidad
Estadística y probabilidad
Herramientas estadísticas para la calidad
Herramientas de Confiabilidad
Tribología Impacto de la Tribología en los costos de manufactura y
medio ambiente
Sistema Tribológico y los tipos de fricción
Fallas de los elementos mecánicos por desgaste
Lubricación
Análisis de aceite
Mantenimiento
Predictivo Mecánico
Clasificación de las vibraciones mecánicas
Medición, diagnóstico y fallas de vibraciones
Mantenimiento predictivo sobre vibraciones
Ensayos no
Destructivos
Inspección visual (IV)
Líquidos penetrantes (LP)
Partículas magnéticas (PM)
Emisión acústica (EA)
Ultrasonido (UT)
Radiografía "X" (RX)
Deterioro de
Materiales
Microestructura de aceros al carbono
Microestructura de aceros inoxidables
Microestructura de Fundiciones Ferrosas.
Microestructura de materiales no ferrosos tales como
aluminio y cobre
Identificar datos generados en el material por: corrosión
y fatiga, corrosión bajo tensión y creep
Conocer las diferentes microestructuras presentes en
una unión soldada tales como: en la zona de fusión,
zona térmicamente afectada, zona subcrítica y zona
intercrítica
Soldadura Medidas de seguridad
Máquinas de soldar
Tipos de juntas
Soldadura por arco eléctrico con electrodo recubierto
Soldadura autógena y oxicorte
Soldadura de resistencia
Soldaduras especiales
Soldadura en aleaciones para reconstrucción y
recubrimiento duro
Fenómenos térmicos en la soldadura
Con la finalidad de cubrir los contenidos de las asignaturas
asignadas resulta necesario contar con infraestructura, y
equipamiento especializados además de personal y
docentes calificados. Los laboratorios y equipamiento
propuestos se enlistan a continuación.
Tabla 2 – Infraestructura sugerida para el área mantenimiento
Asignatura Laboratorio Equipamiento
Introducción al
Mantenimiento
NA NA
Técnicas TPM y
RCM
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Gestión del
Mantenimiento INFORMÁTICA
Computadora personal
Regulador Electrónico Trifásico
Mesas para computadora Sillas
Pantalla
Proyector Soporte para proyector
P izarrón
Licencias educativas
TPM MP9
Calidad en el
Mantenimiento
Tribología
ENSAYOS NO
DESTRUCTIVOS
Analizador de aceites Cámara termográfica
Ultrasonido
Analizador de vibraciones Mantenimiento
Predictivo Mecánico
Ensayos no
Destructivos
Deterioro de
Materiales METALOGRAFÍA
Microscopio Metalográfico Lijadoras
Maquina para montaje de
muestras
Barras de materiales metálicos
Soldadura SOLDADURA
Máquina para soldar AC
Máquina para soldar DC
Maquina para soldar MIG
Equipo para soldadura oxi-acetileno
Punteadora
Esmeril de banco
Tornillo de banco Equipo de seguridad
4. Competencia en diseño
“Desarrollar maquinaria, equipo y herramental de alta
tecnología para la fabricación de piezas plásticas y
metálicas, aplicando tecnología y técnicas de vanguardia,
para satisfacer las demandas del sector automotriz.”
El enfoque de esta competencia es desarrollar prácticas
acerca del d iseño de dispositivos y herramentales, con el
conocimiento y manejo de programas de diseño. También
deberá adquirir los conocimientos sobre materiales y
componentes en especial en troqueles y moldes para
fundición, todo esto particularmente aplicado al sector
automotriz para lograr un mayor progreso e innovación
tecnológica.
Para lograr esta competencia se proponen las asignaturas
mostradas en la siguiente tabla.
Tabla 3– Contenido de las asignaturas relacionadas al área diseño
Asignatura Contenido
Diseño Asistido por
Computadora
Diseño asistido por computadora
Manipuladores industriales
Tecnología de grupos
P laneación de la producción asistida por
computadora
Sistemas de administración de la producción
integrados por computadora
Control por computadora
Diseño de
Herramentales
Diseño de herramental para medición y verificación
Diseño de herramientas de corte
Diseño de dispositivos de sujeción
Diseño de troqueles
Diseño de troqueles especiales
Diseño de matrices para estampado
Diseño de herramental para uniones atornilladas,
remachadas y soldadas
Diseño de moldes para fundición a presión
Diseño para moldes para inyección de plásticos
Manufactura Asistida
por Computadora
Principios de los procesos de corte de materiales,
maquinabilidad,
fuerzas y potencia de corte
Tecnología de las herramientas de corte
Procesos convencionales de maquinado y máquinas
herramienta
Maquinado con materiales abrasivos
Aspectos económicos del maquinado.
Introducción a la Manufactura Asistida por
Computadora
Programación de Control Numérico Computarizado
Manufactura Automática
Procesos de corte de
materiales
Rectificado químico y electroquímico
Erosionado y electroerosionado
Maquinado y Corte con rayo láser
Corte con haz de electrones
Corte y Soldadura con arco de plasma
Corte con chorro de agua y chorro abrasivo
Maquinado de materiales cerámicos
Matricería
Herramientas del matricero
Aparatos de Medida
Limado y aserrado
Trazado y graneteado
Taladro y retaladro
Escariado y roscado
Ajustes y tolerancias
Elementos mecánicos
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Ingeniería de
Superf icies
Aplicación tecnológica del efecto térmico en las
transformaciones del estado sólido en
aleaciones ferrosas y no ferrosas.
Técnicas de preparación y caracterización de
superficies
Recubrimientos electrolíticos y químicos
Procesos por inmersión en caliente
Tratamientos termoquímicos
Proyección térmica
Tratamientos superficiales con haces de alta
densidad energética
Procesos de
Conformado de los
Materiales
Introducción a los procesos para cambiar la forma
de los materiales
Proceso de laminado
Proceso de embutido
Proceso de forjado
Proceso de extruido
Proceso de troquelado y estampado.
Al igual que la competencia en mantenimiento se requiere
de cierta infraestructura que facilite la asimilación de
conocimientos. Los laboratorios y equipamientos para el
área diseño se muestran a continuación en la tabla 4.
Tabla 4 – Infraestructura sugerida para el área diseño
Asignatura Laboratorio Equipamiento
Diseño
Asistido por
Computadora DISEÑO
Computadoras Personales
Proyector Digital
P lotter de Impresión
Software de Dibujo: Autocad,
SolidWorks, CATIA
Mesas
Sillas
Escáner 3D
Impresora 3D
Software para modelado 3D y CAM
KIT de piezas mecánicas: LEGO
Educacional
Diseño de
Herramental
Manufactura
Asistida por
Computadora
MÁQUINAS
HERRAMIENTA
CONVENCIONALES
Y CNC
Centro de Maquinado Vertical CNC
Torno CNC
Electroerosionadora de corte por
hilo
Water Jet
Fresadora vertical de torreta
Fresadora universal
Torno universal
Taladro de columna engranado
Rectificadora
Mesa de trabajo pesado
Procesos de
corte de
materiales
Compresor de aire
Autoclé manuales
Matricería
Ingeniería de
Superf icies MATERIALES
Microscopio Óptico
Metalográfico Invertido
Perfilómetro Óptico
Máquina de ensayos universal
Máquina para ensayos de
desgaste en vía seca y húmeda
Equipo para ensayos de
microdureza isostático
Procesos de
Conformado
de los
Materiales
CONFORMADO DE
MATERIALES
Prensa Hidráulica
Laminadora manual
Metalero
Roladora
Cizalla
Dobladora
5. Factores de éxito del plan de estudios
Los Ingenieros en Diseño y Mantenimiento a Moldes y
Troqueles, bajo la concepción de este plan, estarán
capacitados para:
● Interpretar planos, especificaciones y normas
técnicas para moldes, matrices y troqueles.
● Diagnosticar sistemas eléctricos, electrónicos,
mecán icos e hidráulicos de troqueles en forma
visual y con el uso de equipo especializados.
● Efectuar reparaciones, ajustes y modificaciones a
los sistemas electromecánicos de los moldes.
● Reemplazar, reparar y reconstruir las partes y
sistemas de troqueles.
● Dar mantenimiento preventivo y correctivo a
moldes y troqueles
● Dirig ir y supervisar los grupos de trabajo en los
talleres.
● Liderar equipos de trabajo para la organización de
los materiales y equipos.
● Administrar y dar soporte a los programas de
mantenimiento.
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6. Factores de éxito para la puesta en práctica del plan
de estudios
● Aprobación de la Coordinación General de
Universidades Tecnológicas y Politécnicas.
● Apoyo de los directivos de la institución para la
implantación del nuevo plan de estudios.
● Capacitación y actualización de los profesores en
los nuevos conocimientos y competencias a
desarrollar, principalmente en: Diseño de
herramentales, Maquinado de alta precisión,
Metrología de precisión, Ingeniería de materiales
y Análisis de fallas y ensayos.
● Desglosar los conocimientos y competencias del
plan de estudios propuesto en cada uno de las
hojas de asignatura que lo integran
● Adecuación de los laboratorios en cuanto a sus
instalaciones, equipo y herramientas para poder
desarrollar prácticas de acuerdo a los
requerimientos de las materias y las competencias
a desarrollar.
Conclusión
Se propuso un plan de estudios que tiene la atención de
solventar la necesidad de la industria automotriz y en
general las metalmecán icas y de plásticos, el cual cubre
dos áreas con alta demanda de especialización como son
los moldes y troqueles.
Para llevar a cabo la implementación y éxito de este
plan de estudios se requiere la fuerte participación del
sector industrial y el gobierno. Este plan de estudios en su
concepción pretende que los participantes logren un alto
nivel de especialización, donde el saber hacer es el
principal p ilar de la adquisición de conocimiento en el
desarrollo de habilidades y destrezas.
Con el egreso de estos especialistas se logrará eliminar la
dependencia tecnológica extranjera y se tendrá un alto
porcentaje de la captación clientes en el mercado nacional
en el mediano plazo.
Agradecimientos
A la Universidad Tecnológica del Valle de Toluca por el
apoyo otorgado para la publicación de este trabajo. Al
Consejo Mexiquense de Ciencia y Tecnología,
COMECYT, por el apoyo otorgado para la asistencia al
congreso. A los Maestros Arturo Islas Alejandre y Manuel
Neri Gómez. A la Doctora Sara Josefa Ortiz Cantú.
Apéndices
A.1. Asignaturas de ciencias básicas
Asignatura Contenido
Álgebra Lineal
Funciones Matemáticas
Sistemas de Numeración
Álgebra
Ecuaciones e Inecuaciones
Álgebra Lineal
Geometría y trigonometría
Geometría analítica
Funciones
Álgebra vectorial
Física
Química
Cálculo Diferencial
Cálculo Integral
Cálculo Multivariable
Ecuaciones
Diferenciales
Introducción a la Física
Estática
Dinámica y Cinemática
Principios básicos de Química
Nomenclatura de compuestos químicos y
estequiometría
Soluciones y Cinética química
Electroquímica y Termoquímica
Límites y continuidad
La derivada
Optimización
Integral indefinida
Integral definida
Series y sucesiones
Funciones de varias variables.
Derivadas parciales.
Integral múltiple.
Funciones vectoriales.
Conceptos Básicos de las Ecuaciones Diferenciales
Ecuaciones Diferenciales Ordinarias de Primer
Orden
Ecuaciones Diferenciales Ordinarias de Orden
Superior
Transformada de Laplace
Series de Fourier
A.2. Asignaturas genéricas
Asignatura Contenido
Informática
Metrología
Introducción al sistema operativo.
Procesador de texto
Hoja de cálculo.
Base de datos.
Vocabulario de la metrología
Normatividad
Errores y calibración
Sistemas de ajustes y tolerancias
Medición de masa
Medición de temperatura
Medición de presión
Medición de flujo y volumen
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Introducción a la normalización normas internacionales
ISO e IEC
Normalización en México; Norma Oficial Mexicana
(NOM)
Metrología electromecánica.
Instrumentación básica.
Metrología óptica
Diseño en Ingeniería de Precisión
Medición sin contacto, ingeniería inversa y fabricación
aditiva
Verificación de sistemas productivos
Medición por coordenadas
Análisis de la
Problemática Socio-
Ambiental
y Redacción de
Informes Técnicos
Normatividad
Industrial
Desarrollo de herramentales. Habilidades para la
comunicación
Razonamiento verbal
Análisis de textos
La comunicación efectiva en las organizaciones
Redacción de documentos ejecutivos y técnicos American
Society for Testing and Materials (ASTM)
Organización internacional de Normalización (ISO)
Society of Automotive Engineers ( SAE )
Comisión Electrónica Internacional (CEI)
International Automotive Task Force (IATF 16949: 2016)
A.3. Asignaturas transversales
Asignatura Contenido
Máquinas y
Mecanismos
Sistemas Hidráulicos y
Neumáticos
Carga, esfuerzo y deformación.
Introducción a los sistemas mecánicos
Trasmisiones mecánicas
Uniones, árboles y ejes
Lubricación y lubricantes
Cojinetes y rodamientos
Fallas en máquinas y mecanismos
Principios de neumática
Compresores
Preparación y distribución de aire comprimido
Circuitos neumáticos
Circuitos Electro neumáticos
Mecánica de Fluidos y
Máquinas Hidráulicas
Dibujo Mecánico
Principios de la hidráulica
Bombas hidráulicas
Circuitos hidráulicos
Circuitos electrohidráulicos
Metrología
Dibujo técnico a mano alzada
Software para dibujo asistido por computadora
Dibujo de ensamble y detalle
Mecánica de Materiales
Propiedades mecánicas de materiales metálicos polímeros y
cerámicos
Caso paradigmático de ensayos mecánicos: El ensayo de
tracción.
Tenacidad.
Ensayos de Fatiga. Propagación de grietas. Consideraciones
a las estructuras soldadas.
Efecto de la dirección de ensayo en las propiedades
mecánicas. Anisotropía.
Ensayos de dureza.
Técnicas de simulación/modelización.
Normalización.
Introducción a los mecanismos de rotura.
REFERENCIAS
[1] CCADET, UNAM. (s.f.). Curso: tecnologías de
frontera para la industria automotriz. Recuperado el 09
de 2017, de
http://www.ccadet.com.mx/tecnologiasautomotriz/ [2] Pineda, M. (2017). La industria automotriz mexicana
y sus desafíos para el 2017. Modern Machine Shop, 54-60.
[3] Gobierno de la Republica. (s.f.). Estudio de prospectivas tecnológicas para la manufactura de troqueles y su aplicación en el contexto nacional. México.
[4] Facu ltad de Ingeniería, UNAM. (2010). Mapa Curricular. Ingeniería Mecánica. México
[5] Coordinación General de Universidades Tecnológicas
y Politécnicas. (2015). Plan de estudios. Técnico Superior Universitario en Mecatrónica Área Sistemas de Manufactura Flexible. México.
[6] Coordinación General de Universidades Tecnológicas
y Politécnicas. (2015). Plan de estudios. Técnico Superior Universitario en Mantenimiento Área Industrial. México.
ISSN 2448-5551 EM 100 Derechos Reservados © 2018, SOMIM