Quizás no te des cuenta, pero muchos de los productos que compras en realidad cuestan mucho más que el precio inicial que pagaste por ellos. Por ejemplo, supongamos que pagaste $25,000 por tu vehículo. ¿Cuántos kilómetros recorres y cuántos litros de gasolina consumes cada semana? ¿Con qué frecuencia le cambias el aceite, rotas los neumáticos o le realizas otros servicios de mantenimiento?

En un periodo de 5 años, los gastos necesarios para operar su vehículo pueden fácilmente ascender a $12,000, o aproximadamente la mitad del precio del vehículo. El tiempo que dedica a realizar búsquedas en línea, leer reseñas de autos y ver posibles vehículos de compra también contribuye al costo de ser propietario del vehículo.

Una lógica similar se aplica a la compra de bienes de capital: es fácil añadir costes inesperados a la experiencia de propiedad, tanto antes como después de la compra, si solo se tiene en cuenta el precio de compra inicial.

La solución que parece económica a corto plazo puede resultar más cara a largo plazo. En este artículo, analizaremos cómo se aplica el coste total de propiedad (TCO) a los sistemas de movimiento lineal.

Los sistemas de movimiento lineal, también conocidos como módulos lineales o actuadores electromecánicos, normalmente combinan un mecanismo de accionamiento lineal, como un husillo de bolas de precisión o una correa dentada, con un sistema de guía lineal —a menudo un conjunto de guía de riel de bolas o de rodillo de leva— dentro de una carcasa para crear un único eje lineal.

Hay disponibles muchos tamaños y estilos, lo que facilita combinarlos en sistemas robóticos multieje personalizados para una amplia gama de aplicaciones.

Se pueden combinar sistemas extremadamente pequeños para crear un sistema de dispensación de 3 ejes para la automatización de laboratorios, por ejemplo, o se pueden utilizar sistemas muy grandes para construir un sistema de manipulación de componentes automotrices pesados.

Para un sistema más integrado, se requieren motores, amplificadores de accionamiento y controladores, y para simplificar la especificación y el pedido, algunas empresas de movimiento lineal han comenzado a ofrecer sistemas de movimiento cartesiano completos y preconfigurados.

Las empresas de fabricación y envasado de productos médicos a menudo eligen estos sistemas preconfigurados y preensamblados para eliminar el tiempo y las molestias de montar y alinear múltiples ejes, seleccionar la combinación adecuada de motor y accionamiento y diseñar interfaces de montaje, lo que les permite centrarse en su especialidad: fabricación de dispositivos, cribado de alto rendimiento o envasado.

TCO aplicado al movimiento lineal
El principio del Costo Total de Propiedad se definió por primera vez en la década de 1980 para cuantificar el costo de implementar computadoras personales en el lugar de trabajo.

Desde entonces, la teoría del Costo Total de Propiedad (TCO) se ha aplicado ampliamente en todas las industrias principales, incluida la manufacturera, para analizar los costos a lo largo del tiempo de los activos más importantes. Un robot cartesiano bien implementado u otro sistema de fabricación multieje, por ejemplo, no solo puede reducir el tiempo de producción y aumentar el rendimiento, sino también mejorar la calidad y las ganancias.

Sin embargo, si la implementación es deficiente, esas ganancias pueden desaparecer debido a los costos de retrabajo, rediseño o mantenimiento imprevisto. En nuestro ejemplo del automóvil, evaluamos los costos continuos de operación y mantenimiento del vehículo como consideraciones importantes más allá del precio de compra inicial. Pero ¿qué factores se deben considerar al evaluar los costos de un sistema de movimiento lineal? En este caso, los costos no planificados o que se consideran con poca frecuencia suelen encontrarse en tres fases distintas de la implementación del sistema.

Actividades previas a la compra, como el diseño y la especificación.
Compras, que incluye realizar el pedido, recibir el material, ensamblar el sistema y ponerlo en marcha.
La fase posterior a la compra, que incluye el mantenimiento y la reutilización del sistema.

La fase previa a la compra: El punto de partida crítico
La fase previa a la compra es la más importante para la implementación de un sistema de movimiento lineal. En esta fase, los costos que influyen en el costo total de propiedad (TCO) dependen del tiempo necesario para diseñar, especificar y adquirir el sistema adecuado. Tomar buenas decisiones en esta fase permite ahorrar tiempo en el diseño del sistema y en la búsqueda de componentes. Acertar desde el principio también garantiza una puesta en marcha sin problemas y un funcionamiento impecable. Con una buena planificación, es posible ahorrar dinero en esta etapa sin generar inconvenientes posteriores.

La clave del éxito en esta fase reside en dimensionar y seleccionar el módulo o módulos lineales adecuados para su sistema. Para facilitar este proceso, la mayoría de las empresas de renombre en el sector del movimiento lineal ofrecen numerosos recursos en forma de herramientas web para el dimensionamiento y la selección.

Un sistema cartesiano típico de tres ejes suele requerir al menos 17 horas de ingeniería solo para dimensionarlo y asegurar que se obtengan los módulos adecuados para cumplir con los requisitos de la aplicación, evitando que sean demasiado pequeños o demasiado grandes. Por ejemplo, la automatización de laboratorios a menudo requiere sistemas más pequeños. Si el sistema es más grande de lo necesario, se habrá desperdiciado tanto dinero como espacio.

Las herramientas de dimensionamiento adecuadas guían al usuario a través de los principales factores a considerar y pueden reducir el tiempo a tres horas o menos. Junto con los generadores de planos automatizados, que brindan acceso instantáneo a modelos 2D y 3D incluso para sistemas complejos, el usuario puede ahorrar $1120 o más solo en costos de ingeniería.

El ahorro de costes derivado de una buena planificación va mucho más allá del ahorro de tiempo de ingeniería. Consideremos las consecuencias de un sistema mal diseñado. Un sistema que no sea lo suficientemente robusto para ejecutar la aplicación, si se instala, conlleva un enorme desperdicio debido al bajo rendimiento, la pérdida de productividad y la pérdida de ingresos por la pérdida de oportunidades de lanzamiento al mercado.

Además, tenga en cuenta el coste adicional y las molestias de eliminar el sistema ineficiente, redimensionar la aplicación, volver a pedirla, reinstalarla y poner en marcha un nuevo sistema. El tiempo y el dinero perdidos pueden fácilmente superar los miles de dólares y, si usted es fabricante de maquinaria, podría costarle la pérdida de un cliente.

Una vez seleccionado el sistema de movimiento lineal e integrado en la aplicación, se inicia el proceso de compra. Algunas empresas ofrecen un único número de pieza para un sistema electromecánico multieje completo, lo que simplifica el pedido al reducir 20 o 30 números de pieza a uno solo.

El resultado: Ahorro en el número de proveedores, órdenes de compra y partidas, lo que se traduce en una reducción del tiempo en los procesos de aprobación, adquisición y recepción. Con un coste de procesamiento de 100 $ por orden de compra, el ahorro podría ascender a 2000 $ o más por sistema (véase la tabla 1). Además, si necesita solicitar un sistema duplicado, el ahorro en costes recurrentes ya está contemplado.

Tras recibir el sistema de movimiento lineal, se puede invertir bastante tiempo en su montaje y puesta en marcha. Para reducir costes en esta fase del ciclo de vida del producto, es importante elegir un sistema de fácil instalación que no requiera procedimientos de puesta en marcha complejos.

Los módulos lineales preensamblados y los sistemas cartesianos ofrecen la menor complejidad en este sentido, ya que el 80 por ciento del trabajo de ensamblaje, integración y programación lo realiza el fabricante.

Reconociendo estos ahorros de costes, muchas empresas de integración de sistemas están utilizando sistemas cartesianos preconfigurados para reducir sus costes y plazos de entrega y, como ventaja competitiva, están trasladando esos ahorros a sus usuarios finales.

En combinación con sistemas preensamblados, las interfaces hombre-máquina (HMI) fáciles de usar y los protocolos de programación pueden ahorrar aún más tiempo y dinero al proporcionar a los fabricantes de máquinas y a los usuarios finales opciones de programación sencillas y basadas en código abierto.

La fase posterior a la compra
o ¿Qué significa “lubricado de por vida”?
Una vez puesto en funcionamiento, el mantenimiento del sistema puede incrementar el coste total de propiedad en varios miles de dólares a lo largo de su vida útil. Este es un aspecto clave que a menudo subestiman los diseñadores de maquinaria (y el departamento de compras). Algunos productos lineales se comercializan astutamente como «lubricados de por vida».

Sin embargo, es importante tener en cuenta que la vida útil (número de metros o revoluciones recorridas) suele definirse sin carga aplicada al sistema. Asegúrese de comprender la letra pequeña del fabricante. Al aplicar una carga de tan solo 45 kg (100 libras), la vida útil de estos componentes lubricados de por vida puede reducirse hasta cinco veces; por ejemplo, de 25 000 km a 5000 km.

Para una máquina con una carrera de 1 metro, que se desplaza a 1 m/s durante 16 horas al día, esto equivale a la pérdida de aproximadamente un año completo de vida útil. Si la sustitución programada del sistema de movimiento lineal es cada tres años, entonces la pérdida de un año de vida útil incrementa la frecuencia de sustitución en un 33 %.

Para reducir los costos de mantenimiento o reemplazo, elija un sistema de movimiento lineal con sellos de contacto total, que preservan la lubricación dentro de los componentes móviles e impiden la entrada de contaminantes. El tiempo y el esfuerzo de relubricación también se pueden reducir al elegir un sistema con puertos de lubricación de fácil acceso o con la capacidad de utilizar un sistema de lubricación automática. El personal de mantenimiento agradecerá este diseño.

Además de la lubricación y el mantenimiento preventivo, a veces es necesario reparar o actualizar una máquina para aumentar su rendimiento, lo que suele implicar la modificación o actualización del sistema de movimiento lineal. En muchos casos, no es necesario actualizar ni reemplazar todo el sistema lineal, sino solo uno o dos componentes.

Algunos fabricantes de productos lineales facilitan la sustitución de solo una parte de su sistema ofreciendo componentes intercambiables, como guías perfiladas y bloques de deslizamiento. Esto reduce no solo el coste de las piezas necesarias, sino también el tiempo requerido para realizar las modificaciones en la máquina. Con componentes intercambiables, el coste de sustituir o actualizar un sistema de movimiento lineal puede reducirse hasta un 75 %, por ejemplo, si solo es necesario sustituir el bloque de deslizamiento y no la guía perfilada.

El costo total de propiedad (TCO) contextualiza el bajo precio.
El entorno de fabricación actual se define cada vez más por las iniciativas Lean, cuyo objetivo es reducir el desperdicio en la medida de lo posible. Sin embargo, el pensamiento Lean se suele aplicar únicamente para reorganizar los procesos de fabricación.

Como hemos visto, la reducción de desperdicios para optimizar el costo total de propiedad (TCO) puede darse en cada fase de un proyecto de inversión en bienes de capital. Desde la investigación y el diseño iniciales, pasando por los costos de adquisición y puesta en marcha, hasta la operación y el mantenimiento del sistema, todo contribuye al costo total de propiedad.

No se fije solo en el precio de la cotización del proveedor; considere los costos asociados a la especificación, el diseño, la compra y el mantenimiento del sistema. El ahorro a corto plazo que se consigue al comprar los productos con el precio inicial más bajo se ve rápidamente eclipsado por los costos imprevistos que surgen en estas otras áreas.

Lograr la excelencia en la fabricación, eliminar el desperdicio, mejorar la satisfacción de los trabajadores, aumentar los ingresos y las ganancias, e incrementar la calidad son resultados posibles si se aplican consideraciones de costo total de propiedad (TCO) al especificar y comprar tecnologías de fabricación.