C1 2018

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Procesos de Fabricación I 
Pauta - Certamen 1 
23 de Abril del 2018 
 
Problema 1 (6 ptos). Se debe seleccionar un proceso de fabricación para un pistón de aleación de 
aluminio. Las dimensiones y forma del pistón se muestran en la figura 1. La calidad superficial 
debe rondar ente las 2 a 5 micras. La empresa mandante indica que se requiere fabricar un lote de 
1000 pistones. Sin embargo, en el tiempo quieren proyectar la producción a un lote de 10000. 
¿Qué les propondría usted? (Utilice los gráficos para justificar su respuesta, densidad del aluminio 
2,7 g/cm3) 
 
Restricciones: 
Material: Aleación de aluminio 
Forma: Prismático circular 
Masa: 239 g 
Espesor mínimo: 5 mm 
Rugosidad: 2-5 micras 
Tolerancia: 0,5 mm 
Lote económico caso 1: 1000 unidades 
Lote económico caso 2: 10000 unidades 
 
Aplicando la estrategia sistemática de selección de procesos. 
 
Caso 1: Investment casting 
Low pressure Casting 
Forging 
Conventional Machining 
 
Caso 2: Die Casting 
Low Pressure Casting 
Forging 
Powder methods 
Conventional Machining 
 
Considerando los resultados se le propone a la empresa que utilice el proceso de Low pressure 
casting o Forging, ya que ambos procesos cumplen con las restricciones impuesta incluso con el 
cambio de lote económico. El Maquinado convencional se descarta debido a la perdida de 
material. 
 
Problema 2 (4 ptos). Una empresa del rubro del plástico quiere empezar a fabricar basureros de 
polietileno. Luego de aplicar la estrategia de selección sistemática, les quedan como posibles 
candidatos los procesos de moldeo por inyección y moldeo rotacional. Los empresarios quieren 
que el proceso seleccionado produzca la mayor cantidad de piezas al menor costo posible. 
Utilizando la ecuación de costo por unidad C y los datos de la tabla, determinar el tamaño de lote 
n mínimo para que la pieza n+1 tenga un costo levemente inferior a $1, y así indicar cuál es el 
proceso que necesitan. 
 
 
 
 
 
 ̇ 
 ̇
 
 
PROCESO ̇ $/hr ̇ 
MOLDEO POR INYECCIÓN 0.25 5000 20 120 
MOLDEO ROTACIONAL 0.20 1000 20 40 
 
 
Versión 1 
Proceso 1 
 
 
 
 ̇ 
 ̇
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Proceso 2 
 
 
 
 ̇ 
 ̇
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Haciendo un análisis simple se tiene que el proceso de moldeo rotacional es la mejor opción, ya 
que para que hacer una pieza tenga un costo de 1 se necesitan 3333 unidades, por lo tanto sobre 
ese número el resto de las unidades tendrán un valor inferior. En cambio el proceso de inyección 
requiere 15000 unidades para que el costo sea inferior a 1. 
 
Versión 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resolviendo las cuadráticas para ambos procesos se tiene 
Proceso 1: 71 unidades 
Proceso 2: 32 unidades 
 
El análisis es lo mismo que el anterior. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Problema 3 (4 ptos). Se compara el tiempo total de solidificación de tres formas: una esfera con 
diámetro de 1.0 pulg, un cilindro con diámetro y longitud iguales a 1.0 pulg. y un cubo con 1.0 
pulg. por lado. En los tres casos se usa la misma aleación. Si el K = 18.0 min/pulg2, ¿Cuál de los tres 
elementos geométricos constituye la mejor mazarota tomando en consideración el punto de vista 
de la manufactura de la geometría? Explique su resultado final. 
 
Para la esfera: (
 
 
 
 
)
 
 (
 
 
) 
Para el cilindro: (
 
 
)
 
 (
 
 
)
 
 (
 
 
) 
 
Para el cubo: (
 
 
)
 
 (
 
 
) 
 
 
En este caso todas las geometrías tienen tiempos iguales con un valor de 0.5 minutos. 
Desde el punto de vista de cantidad de material la esfera presenta ventaja ya que ocupa un menor 
volumen, sin embargo desde el punto de vista de la fabricación hacer una mazarota esférica 
dificulta el proceso, por lo tanto lo común es utilizar una mazarota cilíndrica. 
 
Problema 4 (4ptos). Se quiere fabricar por fundición un bloque de fierro fundido de 300mm de 
diámetro x 100mm de altura, utilizando una mazarota cilíndrica central de D =150mm y 
H=200mm. Considerando a la mazarota de bases sin aislar y admitiendo que se cumple la Regla de 
Chvorinov, además K = 6000min/m2. Se pide determinar si la pieza saldrá sana. 
 
 
Si las 2 caras de las mazarota no están aisladas significa que están en contacto con el molde por lo 
tanto esas superficies tiene transferencia de calor con las paredes del molde. 
 
Volumen de la mazarota 
 
 
 
 
Superficie de la mazarota que disipa calor 
 (
 
 
 ) 
Tiempo de solidificación de la mazarota (
 
 
)
 
 
 
Volumen de la Pieza 
 
 
 
 
Superficie de la pieza que disipa calor 
 (
 
 
 ) 
Tiempo de solidificación de la pieza (
 
 
)
 
 
 
Analizando los tiempos se tiene que la pieza demora 1.08 minutos más que la mazarota. Debido 
que la mazarota debe enfriarse más lento que la pieza, se concluye que la pieza saldrá con 
rechupe. 
 
 
 
Problema 5 (2ptos). Deduzca la ecuación de ahusamiento del bebedero e indique cuál es su 
función. 
 
 
 
 
Haciendo Bernoulli entre 0 y 2 se tiene 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Considerando que no hay pérdidas, la velocidad en la parte superior es nula y la presión es 
constante se tiene 
 
 
 
 √ 
 
Haciendo Bernoulli entre 0 y 1, para determinar la velocidad. Considerando que no hay pérdidas y 
la presión es constante se tiene 
 
 
 
 
 √ ( ) 
 
Por conservación de masa entre 0 y 1 se tiene que 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
√ ( )
√ 
 
Finalmente la ecuación de ahusamiento es: 
 
 
 √