Diseño de un laboratorio de ensayo de materiales y selección del equipo básico

Abstract

[ES] El primer paso de este proyecto es una introducción de los términos de calidad, que deben ser inherentes al producto desde el punto de vista del diseño, fabricación y satisfacción del cliente, con la mención de los diferentes modelos de calidad (Modelo EFQM, DEming Cycle, etc.). Además, otra introducción sobre las definiciones de acreditación y la certificación se lleva a cabo, sobre sus diferentes modelos de los estándares europeos de acreditación, ISO, que se utilizan para el presente proyecto. Se citan los precios aproximados, pero no se genera ampliamente un estudio del costo de la certificación en el laboratorio de pruebas.

La prueba de materiales no es una tecnología nueva, por lo que se describe una breve reseña histórica de diferentes tipos de pruebas y científicos eminentes que han dejado su huella (Galileo, Mohs, Euler, Hook, etc.). Se lleva a cabo un estudio del estado del arte, vinculando laboratorios de prueba con universidades y grandes multinacionales. El laboratorio de pruebas no solo es una entidad que brinda servicios, sino también un lugar para mantener una serie de equipos y un espacio de trabajo ergonómico y seguro.

En las pruebas de materiales para el trabajo de la industria, la gama de materiales y sus propiedades mecánicas definen su producción y uso. Se explica cómo las cargas externas de cualquier tipo y naturaleza desarrollan diferentes reacciones para el comportamiento del material. Además, las probetas de ensayo o las muestras se describen en este punto para conocer las propiedades mecánicas de sus materiales. La muestra de prueba se puede generar como una parte o una pieza del material, prensándolo, fundiéndolo o mecanizándolo.

Se describen diferentes ensayos no destructivos, como un amplio grupo de técnicas de análisis utilizadas en la ciencia y la tecnología. Se usan para evaluar las propiedades de un material, componente o sistema sin causarle daños. El campo de los ensayos no destructivos (END) es muy amplio, pero, por lo general, también se han implementado para evitar ciertos errores en el equipo, en la aplicación errónea de los métodos o en la habilidad y el conocimiento de los inspectores.

Como en la sección anterior, también se describen los ensayos destructivos más utilizados, repitiendo el modelo anterior. Las pruebas se realizan hasta la falla de la muestra, a fin de comprender el rendimiento de una muestra o el comportamiento del material bajo diferentes fuerzas actuantes. Como su nombre indica, los ensayos destructivos (ED) incluyen métodos en los que el material se rompe para determinar las propiedades mecánicas, tales como: prueba de tracción (PT), prueba de dureza (PD), etc.

Finalmente, analizamos un ejemplo de una compañía hipotética para seleccionar la mejor opción de laboratorio. Aquí, una empresa quiere implementar un proceso de calidad en su producción, por lo que quiere un laboratorio de pruebas para realizar este proceso. Dos tipos de laboratorio se pueden escoger: un laboratorio propio de pruebas o subcontratar un servicio de inspección. Por ello, se realiza un análisis de los diferentes procedimientos en los laboratorios de prueba para conocer los costos de las mismas. Al principio, no se ha intentado obtener presupuestos específicos de empresas que prestan estos servicios, por lo que al final se objetivaron los costos obtenidos a partir de los precios oficiales.

Para evaluar los costos del equipo, fue posible obtener un presupuesto de dos compañías. Además de estos dos presupuestos, se utilizaron precios ofrecidos en las páginas web de diferentes fabricantes, lo que condujo a la valoración de dichos equipos. El salario del personal de laboratorio no ha sido olvidado. Para simplificar la visualización de los resultados, se han utilizado diferentes tablas para el proceso de cálculo.

[EN] First step of this project is an introduction of quality terms, which must be inherent to a product from the point of view of design, manufacturing and customer satisfaction, with the mention of the different quality models (EFQM Model, DEming Cycle , etc). In addition, another introduction about accreditation definitions and certification performs, relating their different models to the European standards of accreditation, ISO, which are used for the present project. Approximated prices are quoted but a study of the certification cost in testing laboratory is not widely generated.

Material tests are not a new technology, so it¿s described a brief historical review of different test types and eminent scientists who have left their mark (Galileo, Mohs, Euler, Hook, etc). A study of the state of the art is made, relating testing laboratories with university and large multinationals. The testing laboratory is not only an entity that provides services, but also a place to keep a series of equipment and ergonomic and safe workspace.

In material testing for industry work, the range of material and their mechanical properties of materials defines their production and use. It is explained how external loads of any type and nature develop different reactions for the material behavior. In addition, test specimens or materials samples are described in this point in order to know the mechanical properties of the materials. Test specimen can be generated as a part or a piece of the machined, blank pressing or casting material.

Description of Different non-destructive tests, as a wide group of analysis techniques used in science and technology industry. They are used to evaluate the properties of a material, component or system without causing damage. The field of NDT is a very broad but, usually, they has been also implemented to prevent certain errors in the equipment, the miss-application of the methods or the skill and the knowledge of the inspectors.

As in the previous section, the most used destructive tests are described, repeating the previous system. Tests are performed until the specimen's failure, in order to understand a specimen's performance or material behaviour under different acting forces. As the name suggests, destructive testing (DT) includes methods in which the material is broken in order to determine mechanical properties, such as: Tensile Testing (TT), Hardness Testing (HT), etc.

Finally, we analyze an example of an hypothetical company to select the best choice of laboratory. There, a company wants a quality process in its production, so it wants a test laboratory to perform this process. Two types of laboratory can select: its own testing laboratory or outsource an inspection service. For this, we make an analysis of the different procedures in testing laboratories to know the costs of the tests. In the beginning, it has not tried to obtain budgets of specifically companies that provide these services, so at the end costs were objectify obtained from official prices.

In order to assess the costs of the equipment, here it has been possible to obtain a budget from two companies. In addition to these two budgets, offered prices from the web pages of different manufacturers were used and this led to the valuation of such equipment. The salary of the laboratory personnel has not been forgotten. To simplify the visualization of the results, different tables for the calculation process have been used.