Quizás no te des cuenta, pero muchos de los productos que compras cuestan mucho más de lo que pagaste inicialmente. 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 haces otro tipo de mantenimiento?

En un periodo de 5 años, los gastos necesarios para operar su vehículo pueden ascender fácilmente a $12,000, lo que equivale aproximadamente a la mitad de su precio. El tiempo dedicado a realizar búsquedas en línea, leer reseñas de automóviles 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 “económica” a corto plazo puede terminar costándote más a largo plazo. En este artículo, analizaremos cómo se aplica el costo total de propiedad (CTP) a los sistemas de movimiento lineal.

Los sistemas de movimiento lineal, también conocidos como módulos lineales o actuadores electromecánicos, suelen combinar 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.

Se encuentran disponibles en muchos tamaños y estilos, lo que facilita su combinación en sistemas robóticos multieje personalizados para una amplia gama de aplicaciones.

Por ejemplo, se pueden combinar sistemas extremadamente pequeños para crear un sistema de dispensación de 3 ejes para la automatización de laboratorios, o bien 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 suelen optar por estos sistemas preconfigurados y preensamblados para eliminar el tiempo y las molestias que supone montar y alinear múltiples ejes, seleccionar la combinación adecuada de motor y accionamiento, y diseñar las interfaces de montaje, lo que les permite centrarse en su especialidad: la fabricación de dispositivos, las pruebas de alto rendimiento o el envasado.

TCO aplicado al movimiento lineal
El principio del coste total de propiedad se definió por primera vez en la década de 1980 para cuantificar el coste de implementar ordenadores personales en el lugar de trabajo.

Desde entonces, la teoría del costo total de propiedad (TCO) se ha aplicado ampliamente en todos los sectores principales, incluida la manufactura, para analizar los costos del ciclo de vida de los activos clave. 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 que también puede mejorar la calidad y las ganancias.

Sin embargo, si la implementación es deficiente, esas ganancias pueden desaparecer debido a retrabajos, rediseños o costos de mantenimiento inesperados. En nuestro ejemplo del automóvil, consideramos los costos continuos de operación y mantenimiento como factores 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 imprevistos o que rara vez se consideran suelen presentarse en tres fases distintas de la implementación del sistema.

Actividades previas a la compra, como el diseño y la especificación.
Compras, que incluye realizar pedidos, recibir la mercancía, ensamblar el sistema y ponerlo en marcha.
La fase posterior a la compra, que incluye el mantenimiento y la reutilización de su sistema.

La fase previa a la compra: El punto de partida crítico
La fase previa a la compra es la más importante en la implementación de un sistema de movimiento lineal. En esta fase, los elementos de costo 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 la fase previa a la compra puede ahorrar tiempo en el diseño del sistema y en la adquisición de los componentes. Acertar desde el principio también garantiza una puesta en marcha sin problemas y un funcionamiento sin inconvenientes. Con una buena planificación, es posible ahorrar dinero en esta etapa sin generar problemas posteriormente.

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

Un sistema cartesiano típico de tres ejes normalmente requiere al menos 17 horas de trabajo de ingeniería solo para dimensionarlo y asegurar que se obtengan los módulos adecuados para satisfacer los requisitos de la aplicación, sin que sean ni demasiado pequeños ni demasiado grandes. Por ejemplo, la automatización de laboratorios suele requerir sistemas más pequeños. Si el sistema es más grande de lo que la aplicación necesita, se habrá desperdiciado dinero y espacio.

Las buenas herramientas de dimensionamiento pueden guiar al usuario a través de los factores principales que deben tenerse en cuenta y reducir este tiempo a tres horas o menos. Junto con los generadores de planos automatizados, que proporcionan acceso instantáneo a modelos 2D y 3D incluso para sistemas complejos, el usuario puede ahorrar 1120 dólares o más solo en costes de ingeniería.

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

Además, hay que tener en cuenta el coste adicional y las molestias de retirar el sistema ineficaz, redimensionar la aplicación, volver a pedirlo, reinstalarlo y poner en marcha un nuevo sistema. El tiempo y el dinero desperdiciados pueden superar fácilmente los miles de dólares y, si eres fabricante de maquinaria, puede suponer la pérdida de un cliente.

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

El resultado: Ahorro en la cantidad de proveedores, órdenes de compra y artículos, lo que se traduce en un ahorro de tiempo en los procesos de aprobación, adquisición y recepción. Con un costo 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 por costos recurrentes ya está contemplado.

Una vez recibido el sistema de movimiento lineal, se puede invertir una cantidad considerable de tiempo en su montaje y puesta en marcha. Para reducir costes en esta etapa del ciclo de vida del producto, es importante elegir un sistema que sea fácil de instalar y 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.

Conscientes de este ahorro 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) y los protocolos de programación fáciles de usar pueden ahorrar aún más tiempo y dinero al proporcionar a los fabricantes de máquinas y a los usuarios finales opciones de programación sencillas basadas en código abierto.

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

Sin embargo, es importante tener en cuenta que la vida útil (en metros o revoluciones) suele definirse sin aplicar carga al sistema. Asegúrese de comprender la letra pequeña del fabricante. Con 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 5 000 km.

Para una máquina con un recorrido de 1 metro, que funciona a 1 m/s durante 16 horas al día, esto equivale aproximadamente a la pérdida de un año completo de vida útil. Si el reemplazo programado del sistema de movimiento lineal es cada tres años, entonces un año de vida útil perdido aumenta la frecuencia de reemplazo en un 33 por ciento.

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 y evitan la entrada de contaminantes. El tiempo y el esfuerzo de relubricación también se pueden reducir eligiendo un sistema con puertos de lubricación de fácil acceso o con la capacidad de usar un sistema de lubricación automática. El personal de mantenimiento agradecerá este diseño.

Más allá de la lubricación y el mantenimiento preventivo, a veces es necesario reparar o actualizar una máquina para aumentar su rendimiento, lo que suele implicar cambiar o actualizar el 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 los cambios en la máquina. Con componentes intercambiables, el coste de sustituir o actualizar un sistema de movimiento lineal puede reducirse hasta en un 75 %, por ejemplo, si solo es necesario sustituir el bloque de deslizamiento y no la guía perfilada.

El costo total de propiedad pone el precio bajo en contexto.
El entorno de fabricación actual se define cada vez más por las iniciativas Lean, cuyo objetivo es reducir el desperdicio siempre que sea 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 aplicarse en cada fase de un proyecto de equipo 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 limite a considerar el precio que figura en la cotización del proveedor, sino que también tenga en cuenta los costos asociados con la especificación, el diseño, la compra y el mantenimiento del sistema. El ahorro a corto plazo que se logra simplemente comprando los productos con el precio inicial más bajo se ve rápidamente contrarrestado 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 algunos de los resultados que se pueden obtener si se aplican consideraciones sobre el costo total de propiedad al especificar y comprar tecnologías de fabricación.