Tranferencia de materiales

Sistemas de Transferencia de Materiales
SISTEMAS DE TRANSFERENCIA DE MATERIALES
GENERALIDADES
El manejo de materiales hace referencia a la forma en que estos se trasladan dentro de las instalaciones.
Es la manifestación física del flujo de dinero a través de una empresa o de una economía y el control del
flujo de los materiales es el control de la empresa. Por lo tanto, resulta esencial que se reconozca esta
función tan importante y en la que todo conlleva un costo, como un objetivo primordial de la atención del
ingeniero industrial.
En el estudio de los transportes mecanizados la selección del proyecto idóneo en cada caso representa
un problema en cuya resolución tiene importancia formidable la experiencia, pero que no puede
abordarse con probabilidades de éxito si no se conocen las posibilidades que la industria del transporte
brinda como consecuencia de la auto- selección que el progreso industrial ha ido realizando poco a poco,
consagrando una serie de sistemas de transporte.
Lo mejor del manejo de los materiales es no manejarlo. El manejo de materiales es tiempo y el
tiempo es costo.
Las mercancías de alto valor tienen gran impacto financiero en la empresa y las de alto “cubitaje” tienen
un mayor impacto en las necesidades de espacio y de manejo de materiales. Los materiales en flujo
consumen tiempo, y por lo menos generan un costo por el interés que representan en dinero, espacio,
equipo, mano de obra para su manejo, seguro y en muchos casos pueden pérdidas por daños.
PRINCIPIOS BÁSICOS
“El manejo de materiales es una actividad en la que todo cuesta. “
El manejo no añade valor, no aumenta el atractivo para el cliente, ni la posibilidad de venta del producto;
aumenta el costo de producción y distribución sin cambiar la función o la apariencia del producto. En las
operaciones de fabricación el gasto de manejo de materiales es causado en su mayoría por la
transportación de producto en proceso entre una operación y otra. El costo del manejo de materiales
puede reducirse al mínimo integrando las funciones de manejo de materiales a la maquinaria de
producción, incorporando las operaciones de manejo dentro de cada diseño de celda de producción y
reduciendo al mínimo el inventario de trabajo en proceso.
“Las reducciones en el manejo de materiales son utilidad pura.”
Los cambios en las operaciones del manejo de materiales no afectan el diseño, la función o la
comercialización del producto. Estos cambios en el sistema sí reducen el costo en la fabricación. Si el
precio del mercado es estable, la reducción en el costo aumenta el margen bruto y, por lo tanto, todo
representa una utilidad.
IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD DE UTILIZACIÓN DE UN
SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE MATERIALES
De estudios sistemáticos se han sacado unas etapas básicas, cuya influencia en el abaratamiento y
eficiencia de un transporte es evidente, y que pueden agruparse así:
!
!
Análisis muy completo del negocio al que se dedica la empresa y de su administración. Objetivos,
políticas y practicas de la administración son los parámetros de operación del sistema logístico.
La línea de productos y el patrón de comercialización que determinan el patrón de flujo de materiales.
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Diseño de Plantas. – Ing. Edwin Alberto Garavito H.
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Sistemas de Transferencia de Materiales
!
!
!
!
!
Parámetros físicos del negocio, como el sistema de manejo de materiales que se definen por la
uniformidad o diversidad de las características del manejo de la línea de productos, por la tasa de
transacción, el volumen de movimiento y el perfil del inventario en cada paso de la operación.
Planificación o planteamiento gráfico del transporte que es necesario realizar.
Observancia de las normas generales de empleo.
Selección del equipo.
Estudio económico y comparativo
PLANIFICACIÓN O PLANTEAMIENTO GRÁFICO DEL TRANSPORTE
Debe hacerse teniendo en cuenta los siguientes principios:
a) Todo movimiento es dinero. Hay que evitar los innecesarios.
b) Previsión de la capacidad de almacenamiento necesaria. Esta previsión debe hacerse con cierta
holgura, de lo contrario, el transporte se ve obligado a realizar movimientos suplementarios que
incrementan el costo.
c) La capacidad de almacenaje no es proporcional al área de planta, sino al volumen que representa
ese área.
d) El concepto de almacenamiento no debe ser estático, salvo casos especiales, sino móvil o, mejor
dicho, renovable.
e) Establecimiento claro del transporte que existe o el que se desea realizar mediante un “diagrama de
circulación”, que puede hacerse sobre un plano de la instalación y una “hoja del proceso de
transporte” con indicación del tiempo.
Una vez se ha hecho el diagrama de recorrido y la hoja del proceso del transporte, es necesario hacer un
análisis crítico, para lo cual se debería:
! Preguntar si se puede cambiar el proceso o la distribución y si se pueden simplificar o eliminar
movimientos.
! Preguntar si es flexible con cambios en las políticas de mercadotecnia, diseño del empaque o diseño
del producto.
! Determinar dónde, por qué y hasta dónde se debe hacer el transporte.
Uno de los procedimientos para buscar una mejora es estableciendo un cuadro de interrogantes cuya
respuesta sincera, en la mayoría de los casos acarrea mejoras cuyo orden de importancia depende
naturalmente del acierto que existiera en su planteamiento inicial o en el del momento de la crítica.
Este cuadro podría ser el siguiente.
Hechos
ANALISIS
Razones
CRITICA
Comparación
ESTUDIO DE MEJORA
Propuestas
¿QUE transporte se lleva
a cabo?
¿POR QUE se realiza?
¿ES necesario?
¿Se puede EVITAR?
¿Se puede CAMBIAR ACORTANDO el
trayecto?
¿CUÁNDO se lleva a
¿POR QUE en ese
¿Se puede COMBINAR con otra
¿ES el mejor momento?
cabo?
momento?
operación?
¿ES la persona más
¿Se puede EVITAR o CAMBIAR la
¿QUIÉN la lleva a cabo? ¿POR QUÉ esa persona?
indicada?
persona que lo ejecuta?
¿POR QUÉ de esa
¿ES el mejor método?, ¿Se puede MEJORAR el método o el
¿CÓMO se lleva a cabo?
manera y con ese
¿el mejor medio?
medio?
material?
¿DONDE se lleva a cabo? ¿POR QUE en ese lugar? ¿ES el lugar indicado?
Del examen de la documentación así preparada, puede sacarse la consecuencia de si es o no
conveniente un sistema de transporte, o bien, de las posibilidades de mejora que existen, pero sólo por lo
que se refiere a su concepción y viabilidad técnica, es decir, su planificación.
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Se comprende que una planificación de este tipo requiere realizar sucesivamente los tres estudios:
·
Diagrama de recorrido
·
Hoja del Proceso de transporte
·
Análisis crítico
Y sólo después de varios ciclos puede llegarse a lo que en principio se considere como solución ideal.
NORMAS GENERALES DE EMPLEO
Cualquiera que sea el tipo de transporte que se haya planificado, existen normas preceptivas de carácter
general que hay que considerar:
"
Seguridad en el transporte: Es la más importante no sólo por su valor humano, que ya sería
suficiente, sino por la repercusión que tiene en la eficacia del sistema. Según las estadísticas
mundiales, el 22% de los accidentes de trabajo se producen durante etapas de transporte.
"
Aminoración de carga y descarga. Guarda relación con el principio de volumen de almacenaje
suficiente. Cuanto menor es éste, mayores son los números de cargas y descargas que se realizan.
"
Emplear la fuerza de gravedad al máximo. Es el principio de la circulación descendente.
"
Revisiones periódicas del sistema de transporte. Se deben tener en cuenta dos aspectos:
1. Llevar un control de las unidades y circuitos de transporte mediante unas hojas de revisión
periódica, bien sea cronológica, por toneladas transportadas o por kilómetros recorridos.
2. Cronometrar y revisar el conjunto para ver la continuidad o mejora conseguida; o para ver la
posibilidad de reforma con vistas a una mayor eficacia
Esto está unido al concepto del “mantenimiento preventivo”, ya que el mantenimiento consistente en la
reparación del material cuando éste falla, resulta antieconómico y además peligroso.
LAS CUESTIONES DE FACTIBILIDAD ECONÓMICA
Si la necesidad de un sistema de manejo de materiales es impulsada por el proceso, la seguridad o las
necesidades de configuración de las instalaciones y la decisión de factibilidad es una cuestión técnica, se
pueden comparar opciones efectivas y escoger aquella en que se necesite menor inversión de capital.
Los sistemas que se basan en el capital deben justificarse sobre las bases del desempeño corporativo y
la ventaja competitiva.
El estudio completo de los diferentes gastos relativos a un sistema de transporte nos dará la base
comparativa para su selección, dentro del marco de la equivalencia técnica de su empleo. Los gastos
ocasionados por la implantación de un sistema de transporte son de las siguientes clases:
Gastos de instalación. ( Gi)
Son cargos que se presentan una vez cuando se compra el equipo e incluyen.
• El costo del equipo, incluyendo el flete.
• Costos de instalación.
• Requisitos especiales de mantenimiento.
• Instalaciones especiales de energía y combustible.
• Reacomodo y modificación de las instalaciones para colocar el equipo
• Soporte de ingeniería
• Suministros.
Son gastos que gravarán la tonelada transportada en función del tiempo que dure la instalación y del
tonelaje transportado durante dicho tiempo.
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Gastos de funcionamiento ( Gf)
Pueden ser de dos clases:
a. Fijos.( gf). Son independientes del tonelaje transportado y del número de kilómetros recorridos, por
ejemplo, los jornales del personal encargado de la manipulación y manejo en las unidades de
transporte, impuestos y alquileres o gastos similares por razones de emplazamiento, estimados todos
ellos por año.
b. Proporcionales (gu ). Ya sea al tonelaje transportado o al kilometraje recorrido o a su producto, según
los casos. Tales son los consumos de gasolina, aceite, electricidad, etc., en general, gastos de
energía y lubricación.
Entonces se tiene: Gf = gf + gu * T, siendo:
gf : gastos fijos de funcionamiento
gu: gastos unitarios por tonelada transportada
T: el número de toneladas transportadas al año.
Gastos de amortización ( Ga)
Dependen del número de años en que se proyecte amortizar el sistema de transporte. Para esto es
necesario considerar la “vida técnica” del sistema de transporte. Dentro de lo posible, es necesario prever
que al cabo de cierto tiempo, menor que la vida útil del sistema, bien mantenido por supuesto, otro medio
más moderno y más económico puede hacerlo envejecer, económicamente hablando.
Hay que considerar la amortización técnica del sistema.
La amortización por año, con interés anual de i% será:
Ga =
i
i
) a *C *
100
100
i
a
( 1+
) −1
100
( 1+
; donde:
a: número de años en que se piensa hacer la amortización técnica
C: capital invertido o inmovilizado que debe amortizarse, que será la diferencia entre el capital total
invertido incluidos los gastos de instalación y el valor residual previsible, en la mayoría de los casos muy
próximo a cero.
Gastos de mantenimiento ( Gm)
Estos son proporcionales, o mejor se pueden considerar proporcionales al tonelaje y están integrados por
los siguientes conceptos:
a. Gastos invertidos por año en reparaciones, revisiones o renovaciones de las partes cuyo desgaste así
lo requiera, considerando un ciclo temporal determinado (gr)
b. Gastos anuales de los intereses correspondientes al material inmovilizado como stock de repuestos
previsibles renovables más o menos parcialmente cada año, pero cuyo importe anual tiene en algunos
casos una evidente trascendencia económica (gi).
Entonces
Gm = g r + g i
Si T es el número de toneladas transportadas por año, se puede establecer como precio unitario de
transporte por tonelada el siguiente:
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Pu =
G a + G f + Gm
T
=
Ga + g f + G m
T
+ gu
Es precisamente este precio Pu el que verdaderamente debería contar para establecer el criterio
económico de selección de un medio o sistema de transporte.
Es evidente que la selección de un sistema de transporte viene en primer lugar impuesta por
consideraciones generales tales como el estudio económico. Pero un estudio definitivo, una vez llevado a
cabo y estimado el costo por tonelada, habrá de hacerse teniendo en cuenta la inmovilización económica
justificable dentro de las posibilidades existentes.
Inmovilización justificable
Vendrá justificada, por un lado, por el ahorro de la energía, de gastos de reposición de material, de
gastos fijos y de fabricación y de mano de obra; y por otro, por el aumento de ganancia debido al
incremento de producción.
Y se debe tener en cuenta el interés del capital que se inmoviliza, los seguros, las amortizaciones, los
impuestos y el costo de mantenimientos.
Sean:
C= Inmovilización máxima justificada en la instalación.
i = Interés bancario del capital a inmovilizar (%).
s = Seguros e impuesto correspondientes a C (%).
r = Costo del mantenimiento correspondiente a dicha instalación (%)
a = Tasa de amortización fijada de C (%)
Y sean así mismo:
w = Gastos anuales en energía y funcionamiento (grasas, limpieza, etc.)
h = Economía en mano de obra directa / año.
e = Economía previsible en gastos de operación
b = Benéfico previsible por incremento de la producción
x = Coeficiente de utilización / año
(
n.° díastrabajados
).
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Se tiene:
Incremento de beneficios / año = (h + e + b - w)X
Gastos ocasionados por la inmovilización de valor C = C (i + s + r + a)
El interés de dicha inmovilización vendrá condicionado a que:
C (i + s + r + a ) ≤ X (h + e + b − w); luego :
h+e+b−w
C≤X*
i+s+r+a
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES A TRANSPORTAR
Las principales características a tener en cuenta son las siguientes:
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!
!
Peso específico aparente: es el correspondiente al material en su estado natural, sin compactar; su
determinación práctica es sencilla, bastando un volumen conocido de material, cuya magnitud
depende del tamaño de éste.
Tamaño: este define el ancho de las bandas y alimentadores a emplear para su transporte.
En muchos casos, cuando el material a transportar no es uniforme, es necesario establecer la
granulometría del material, es decir el porcentaje de los elementos mayores en tamaño con respecto
al total, pues esto ayuda a definir el ancho de la banda.
Por ejemplo, en los materiales recién extraídos de las minas, si el 10% de los trozos son grandes y el
90% son finos, el tamaño máximo del trozo es 1/3 del ancho de la banda.
Cuando todos los trozos son grandes y prácticamente no hay finos, el tamaño máximo del trozo debe
ser 1/5 del ancho de la banda.
!
Propiedades físicas: Se pregunta si el material es frágil, ligero, firme, de fácil aglomeración,
abrasivos, corrosivos, explosivos, inflamables, polvorientos, húmedos, pegajosos.
!
Angulo de reposo. Es el que forma el material apilado libremente con respecto a la horizontal. En el
caso particular de una cinta transportadora, como consecuencia del movimiento, dicho ángulo
decrece del orden de 5° a 10° y suele llamarse ángulo de sobrecarga.
!
Cohesión o fluibilidad del material. Está relacionado con los ángulos de reposo y sobrecarga y sirve
para definir la sección transversal del material en una banda o alimentador, así como el ángulo de
inclinación que puede tener la banda. Las siguientes variables influyen sobre los valores que puede
tomar: tamaño y forma de las partículas, rugosidad o suavidad de su superficie, proporción de fino y
trozos grandes, humedad.
SIMBOLO
COHESIÓN
1
Producto que se pone en suspensión en el aire y es, por
tanto, tan fluido como un líquido.
Producto muy fluido
Producto de fluidez normal
Producto poco fluido
Producto compacto
Producto que no fluye; resistente al dragado
2
3
4
5
6
!
ANGULO DE
REPOSO
--------α < 30°
30°< α < 45°
45°< α < 60°
α > 60°
---------
Temperatura. Por lo general, los materiales se transportan a la temperatura ambiente, pero en
algunos casos, como en procesos metalúrgicos, se pueden alcanzar hasta los 400°C; ello obliga al
empleo de bandas con recubrimientos especiales.
OTRAS CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIÓN
Otros aspectos que deben tomarse en consideración al momento de planear las instalaciones del sistema
de transporte son:
#
Flexibilidad del sistema. ¿Será preciso manejar o transportar una amplia gama de tamaños de cargas
unitarias o material a granel?
#
Estado de los materiales que se manejarán. ¿Son en forma de cargas unitarias o a granel?
#
Requisitos y métodos para cargar y descargar. ¿Se manejará a mano o se recibirá de otros equipos o
se enviará a otros, como montacargas o equipos para empacar?
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#
Capacidad del equipo. ¿La velocidad del transporte se equipará a la velocidad o capacidad del
equipo en el que interactúa? ¿Existe suficiente capacidad o longitud para acumular el material cuando
sea necesario?
#
Requisitos del equipo de apoyo. ¿El material se clasificará, acumulará, pesará o someterá a un
procesamiento adicional durante el manejo o el transporte?
#
Terreno y condiciones ambientales. ¿Deben tomarse medidas contra el polvo, temperaturas altas o
bajas, humedad elevada u otras condiciones ambientales en la planta o en el exterior?
#
Restricciones de la instalación. ¿Las alturas interiores, el ancho de los pasillos y la capacidad de la
carga de los pisos son adecuadas para soportar y dar cabida al equipo? ¿Hay suficiente espacio en la
planta? ¿El sistema de transporte impedirá el acceso al equipo y al flujo de personal y materiales
dentro de la planta?
#
Distancias horizontales y verticales que deben recorrerse. ¿Qué equipo es necesario para adaptarse
a las subidas y bajadas del sistema?
#
Tipo y frecuencia de los movimientos.
#
Requisitos de fuerza motriz y energía eléctrica.
PASOS PARA LA SELECCIÓN E INSTALACIÓN DE UN SISTEMA DE
TRANSFERENCIA DE MATERIALES
Las tareas primarias del ingeniero en manejo de materiales son:
!
Definir las especificaciones operativas del sistema.
Los documentos preliminares del diseño del sistema deben incluir las distribuciones a escala, los lugares
para el equipo, nuevo y existentes, los sistemas de incendio, su manejo, y las cuestiones de seguridad,
los monumentos que constituyan un obstáculo en las construcciones existentes; las vagonetas y los
andenes; así como los arreglos del lugar.
Las especificaciones preliminares de la operación del equipo deberán incluir la descripción de cada
proceso, manejo y operación de almacenamiento, junto con sus requisitos de desempeño, el informe
sobre el tipo de equipo necesario para dicha operación, la distribución de las estaciones de trabajo y el
informe sobre las necesidades de servicio de apoyo, las interfaces del manejo de materiales, los
volúmenes de producción y la información sobre las transacciones.
La descripción del sistema incluirá la operación y se apoyará en los diagramas de flujo del proceso, el
diagrama de flujo del movimiento de materiales y la tabla de la organización y del personal.
!
Diseñar un sistema bien integrado.
Consiste en reunir cierta información con la que se diseñarán varias opciones para el sistema, que se
probarán aplicando técnicas de investigación de operaciones y simulación. Estas opciones se discuten
con los ejecutivos de operación para identificar problemas que puedan encontrarse en los diseños del
sistema y ajustarlos o desechar algunos, de ser necesario. La información por recopilar debe incluir.
"
Datos sobre el producto. Incluyen sistema de identificación del artículo, forma física y dimensiones
del producto, características de cada paquete y del empaque para su embarque, el peso de cada
unidad de producto y de paquete, las piezas por paquete, las piezas o los paquetes por contenedor
para transporte manual, el acomodo por producto, la caducidad y la fragilidad del producto, la
densidad del dólar (dólar por pie cúbico), los factores de control, esto es las sustancias controladas y
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las que se pueden hurtar en pequeñas cantidades, los factores ambientales (refrigeración o
enfriamiento) y los riesgos.
"
Datos sobre las transacciones. Estos cubren el número de unidades o las cantidades a granel de los
productos en cada movimiento, pedido o transacción, el número de movimientos por cada artículo
en cada paso del sistema de flujo con base en el tiempo (movimientos por hora, minuto, etc), la
distancia y la ruta recorrida en cada movimiento, el método del movimiento en el sistema actual o en
el propuesto, las variaciones periódicas o estaciónales en el patrón o el índice de movimiento.
"
Datos sobre el inventario. Incluye el número de unidades, cantidades a granel y/o cargas unitarias
de cada artículo del inventario en cada etapa o punto de retención del sistema y en el sistema como
un todo, con base en los máximos por cada período de control durante el ciclo del negocio.
!
Selección de los tipos de equipo y medio de identificación.
El ingeniero en manejo de materiales genera un concepto de sistema para él o una serie de
configuraciones alternas a él y, entonces debe hacer una investigación de mercado del equipo,
seleccionar los equipos del manejo de materiales y solicitar cotizaciones, con el fin de seleccionar las
alternativas más económicas entre las configuraciones propuestas.
La selección del equipo adecuado es un producto secundario del estudio de viabilidad y del análisis de
ingeniería industrial de las diversas posibilidades de configuración del sistema que se toman en
consideración.
El siguiente paso será la simulación de las configuraciones propuestas, esto ayudará a verificar la validez
del concepto del sistema, pulirá y probará su desempeño y comparará el funcionamiento de las
alternativas de configuración del mismo.
CLASES DE PROVEEDORES DE EQUIPO PARA EL MANEJO DE
MATERIALES
Integradores de sistema. Diseñan sistemas completos y complejos para transportadores,
almacenamiento automático, manejo en proceso, robots, líneas de remolque y en ocasiones edificios
para el sistema de manejo. Sirven como eslabón entre los usuarios y los fabricantes de sistemas
especializados.
Fabricantes de equipo. Producen una línea de productos específicos, tales como sistemas de manejo
elevados, grúas y monorrieles, transportadores, estantes de tarimas, cargadores automáticos de tarimas
o sistemas de manejo de productos a granel.
Mayoristas y distribuidores. Compran equipo para el manejo de materiales y los revenden a la
comunidad industrial. Tales como montacargas, transportadores estándar, carretillas.
Pedidos por correo. Estas compañías venden equipo para el trabajo manual, muebles para almacenaje,
transportadores, y diversas herramientas de manejo.
Integradores y asesores de sistema. Prestan un servicio de asistencia profesional. Incluyen a los
asesores en ingeniería en manejo de materiales, quienes preparan una especificación de operación para
distribuirla entre los proveedores que compitan. El asesor selecciona al proveedor como representante de
los intereses del cliente. Este servicio también lo puede el personal profesional del fabricante, aunque es
evidente que existirá algún tipo de preferencia.
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Sistemas de Transferencia de Materiales
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE TRANSFERENCIA DE
MATERIALES
EQUIPO DE TRAYECTORIA FIJA
1. Transportadores
Transp. por gravedad
Transp. Motorizados
Transp. de superficie con cadena
Transp. Elevados
Transp. verticales para materiales a granel
Otros transportadores
2. Elevadores y grúas
3.
Polipastos manuales y motorizados
Grúa de puente
Vehículos guiados automáticamente
Grúas de brazo
Grúa de pórtico
4. Robots
EQUIPO DE TRAYECTORIA MÓVIL
1. Carretillas y carros de mano
2.
Carretillas de dos ruedas
Plataformas con ruedas
Carros para fábricas
Patines semivivos
Transportadores hidraúlicos para
tarimas
Montacargas motorizados
M. de contrapeso
M. de caballete
M. de carga lateral
M. con conductor a pie
Carro de caballete
3. Carros transportadores
4.
Con conductor a pie
Con conductor
Tractores y trenes con tractor
Tractores para carretera
Tractores con conductor a pie
Tractores con conductor de pie abordo
Tractores con conductor
Tractores especializados
5. Grúas industriales móviles Grúas
manuales portátiles
Grúas de estibador
Grúas de pluma giratoria
Grúas de vuelta completa Grúas de
caballete
EQUIPO DE TRAYECTORIA FIJA
Son una parte rígida de la planta; una vez que estén en su lugar, cambiar su disposición implica una
considerable cantidad de tiempo, interrupciones y costos, por lo que es importante que la instalación de
estos equipos se planifique con sumo cuidado.
Los transportadores, las grúas y los polipastos son equipos de trayectoria fija para manejo de materiales.
Se estudiarán los siguientes tipos de equipos:
TRANSPORTADORES
Los transportadores son dispositivos que funcionan por gravedad o con motor, que se utilizan
comúnmente para mover cargas uniformes de manera continua, de un punto a otro, sobre trayectorias
fijas.
Por lo general, la rapidez de movimiento y la dirección son fijos, aunque los transportadores impulsados
por motor pueden alterar la velocidad.
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Los principales tipos de transportadores y mecanismos relacionados son:
Transp. por gravedad
Transp. Motorizados
Transp. de superficie con cadena
Transp. Elevados
Transp. verticales para materiales a granel
Otros transportadores
TRANSPORTADORES POR GRAVEDAD
Toboganes
Son los dispositivos más sencillos que utilizan la gravedad para mover
materiales a granel o cargas unitarias en pendientes descendentes. Existen
de dos tipos: rectos y en espiral. El tobogán en espiral es un canal continuo
sobre el que se conducen materiales a granel o pequeños objetos en una
trayectoria helicoidal.
Transportadores de ruedas y rodillos
Dependen tanto de la gravedad como de la potencia que se les aplique para
mover materiales. Por lo general, estos transportadores se utilizan para
mover materiales en sentido horizontal. Son para empaque o productos
bastante duros, de fondo liso con el fin de evitar que se enreden en los rodillos. Para un flujo libre y
parejo, los transportadores deben tener una pendiente de 5 cm cada 3m. Con frecuencia se usan frenos
de inercia o frenos de deslizamiento para disminuir la aceleración y se utilizan cinturones de impulso
para recuperar altura en los trechos largos.
Tobogán en espiral
Consideraciones sobre los toboganes y transportadores de ruedas y rodillos
" Características de la carga. Incluyen los tamaños máximos y mínimos de las cargas, así como las
formas y superficies de transporte de todas las unidades. Es importante que la configuración de la
carga sea adecuada para manejarse con transportadores de ruedas o rodillos.
" Condiciones de operación. Incluyen el tamaño y el peso de las superficies de transporte, las
condiciones ambientales y los métodos de carga, que unidas determinarán el tipo y capacidad del
material y tamaño del bastidor, de los rodillos o ruedas y de los cojinetes.
" Espaciamiento y patrón de colocación de rodillos o ruedas. Se determina de acuerdo con el tamaño
mínimo del paquete o carga unitaria. Es necesario definir el patrón de colocación de las ruedas para
obtener un mínimo de cinco ruedas debajo de cada paquete. Otros lineamientos incluyen:
- Un mínimo de tres rodillos por debajo de una superficie de base dura.
- Un mínimo de cuatro rodillos por debajo de una superficie con base flexible.
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Sistemas de Transferencia de Materiales
Para determinar la capacidad de los rodillos y de las ruedas, el peso de la carga más pesada que se
manejará se divide entre el número mínimo de rodillos o ruedas que se coloquen debajo de la
superficie de soporte de la carga.
Mínimo de 5 ruedas bajo el paquete.
" Ancho del transportador acomodo de ruedas y rodillos. El ancho del transportador se determina por la
dimensión del bastidor, parte posterior con parte posterior, necesaria para asegurar el suficiente
espacio libre para transportar la carga en una curva de 90°. El espacio libre mínimo depende del
acomodo de los rodillos. Resulta importante considerar la inclinación de los paquetes para determinar
esta dimensión. El diseño de las secciones curvas dependerá del tamaño y forma de las cargas. La
alineación de los paquetes es importante, en particular, cuando hay muchas curvas y el efecto de
inclinaciones vuelve acumulativo.
" Selección de cojinetes. Depende de las condiciones de operación del transportador. Los cojinetes de
bolas sencillos se utilizan bajo techo, cuando no hay condiciones ambientales difíciles. Los cojinetes
sellados, destinados a funcionar en seco, son ideales en ambiente con mucho polvo. Los cojinetes
engrasados necesitan más fuerza para girar y su uso debe ser mínimo en los transportadores por
gravedad.
" Paso de los transportadores. Depende de una combinación de muchos factores como:
• Peso y estabilidad de la carga unitaria.
• Uniformidad de la parte inferior de la carga.
• Firmeza de la superficie para carga.
• Longitud de los rodillos.
• Número de rodillos bajo carga.
• Longitud de los tramos.
• Tipos de cojinetes.
" Capacidad de los soportes y el bastidor del transportador. Los soportes para los transportadores
suelen ser de tres tipos: permanentes en el piso, suspendidos del techo o portátiles. Es preciso
localizar los puntos de soporte para lograr un manejo equitativo de la carga. La carga de diseño está
constituida por el peso de la sección del transportador más la carga unitaria máxima para esa sección
del mismo.
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Sistemas de Transferencia de Materiales
Tipos especiales de transportadores de ruedas
Se construyen para manejar productos específicos o actividades industriales especiales.
TRANSPORTADORES MOTORIZADOS
Se diseñan para el movimiento continuo de productos en superficies niveladas, en pendientes y en
curvas. Algunos tienen un sistema de control computarizado que se encarga del rastreo y diagnóstico.
Los transportadores motorizados de rodillos y de banda son los de uso más generalizado para mover
cargas unitarias.
Transportadores motorizados de rodillos
Su uso principal es la acumulación de
cargas, ya que es muy fácil desacoplar la
transmisión cuando se detiene el movimiento
de avance de la carga unitaria. En algunos
diseños se puede variar las velocidades de
agrupación y separación de los paquetes en
rutas. Pueden recibir el impulso por medio de
cadenas o bandas. Las unidades impulsadas por cadena se usan para trabajo pesado y donde el aceite o
los contaminantes pueden tener un efecto especial sobre la banda.
Los transportadores impulsados por banda se diseñan para acumulación cuando la presión entre la
banda y los rodillos es muy ligera o para secciones de transporte donde la presión entre la banda y los
rodillos se incrementa mediante rodillos tensores centrales y con el uso de bandas de alta fricción.
Estos transportadores no se utilizan para pendientes superiores a los 5°, debido al bajo coeficiente de
fricción de la superficie de rodillos. Esta carencia puede reducirse usando rodillos forrados de hule o
rodillos rugosos con carga de alta fricción. Tampoco se utilizan a menudo en tramos rectos debido a que
resulta más costoso que los transportadores de banda.
!
Transportadores de tarimas. Son variantes de los rodillos motorizados, destinados a servicio pesado
o transportadores de banda de cadena, con múltiples líneas de cadena silenciosa. Se usan con
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Sistemas de Transferencia de Materiales
frecuencia para dar servicio a las máquina automatizadas de almacenamiento y recolección, así como
a las cargadoras de tarimas.
Transportadores de banda
Consisten en una banda sin fin que transporta
materiales dentro de un armazón de soporte. Puede
manejar la mayoría de las piezas, los productos y
los paquetes de forma regular, duros, suaves y de
formas desiguales, pueden neutralizar la forma de
la carga debido a que la banda funciona como una
mesa.
Transportador de
banda inclinado
La banda puede fabricarse de materiales muy
diversos y puede o no estar equipada con
hendiduras u otros dispositivos de sujeción; puede
sostenerse por medio de una cama de metal o
madera de tipo deslizador o bien sobre rodillos.
Tipo de Superficie
Bandas con superficie de fricción
Bandas de caucho de superficie rugosa
Bandas con superficies texturizadas, realzadas o con
hendiduras
Pendiente
pendientes hasta de 13°
pendientes hasta de 25°
pendientes mayores de 25°.
Para hacer más flexible el diseño de estos sistemas también puede utilizarse las bandas con espirales y
curvas. Una de las características básicas de estos sistemas es su capacidad de mantener el producto en
contacto con la banda. Así mismo este diseño evita que los lotes se agrupen o se acumulen. Las
operaciones de acumulación se realizan insertando rodillos mecanizados o transportadores por gravedad
en el sistema de transportación por banda.
Es usual que los transportes de bandas estén sostenidos por rodillos y manejen cargas pesadas a
velocidades que varíen desde unos pocos cm a cientos de metros por minutos.
TIPO DE BANDA
Banda deslizable
USO FRECUENTE
Cargas ligeras donde la fricción de la banda sobre la
base de deslizamiento no es un factor de poder crítico.
Bandas de tablillas
Cargas muy pesadas o difíciles, como las piezas
fundidas todavía calientes en las operaciones de
fundición.
Bandas pequeñas y angostas de Procesadora de alimentos para trasladar las botellas y
plásticos segmentado
las latas a través de la líneas de empaque a velocidad
muy alta.
Es necesario tener en cuenta los requisitos especiales para el material de las bandas cuando se requiera
que resistan a productos químicos, aceite o cuando resulte imperativo por razones de máxima higiene.
Consideraciones para los transportadores de banda de materiales a granel
Éstas son casi siempre de tipo pasante y, en la mayoría de los casos, son soportadas por rodillos. Los
rodillos pueden ser rígidos o una serie de ruedas sobre un cable flexible. También se usan las bandas
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Sistemas de Transferencia de Materiales
deslizadoras en pasantes de láminas de metal y bandas con protección contra el polvo. Los
alimentadores de banda suelen ser pequeños transportadores con velocidades variables precisas y
controles de paro / inicio que permiten que los materiales lleguen desde las tolvas o desde los
compartimientos hasta las procesadoras, de una manera controlada basada en el peso o la velocidad del
flujo. Cuando se trata de transportadores abiertos, casi cualquier material que nos e demasiado polvoso
podrá ser trasladado a gran velocidad. En el caso del carbón, el mineral metálico y otros materiales
pesados a granel, las bandas suelen medir varias millas de longitud y entregan cientos y hasta miles de
toneladas del material por hora.
El uso de transportadores de banda para materiales a granel está limitado por las características de los
materiales, algunas de las cuales son:
• Adherencia, que puede evitar que los materiales se descarguen por completo del transportador o
interferir con los componentes del tren de potencia.
• Temperaturas superiores a los 71° C que pueden ocasionar deterioro o daño de la mayor parte de los
materiales de las bandas.
• Reacciones químicas de los materiales transportados con el material de la banda. Algunos aceites,
productos químicos, grasas y ácidos pueden dañar las bandas.
• Terrones o trozos de tamaño grande que también constituyen un factor de consideración y, por lo
general, necesitan que el sistema sea de tamaño mayor que el indispensable para la cantidad de peso
que se mueve.
Factores que determinan la cantidad de pendiente en transportadores de material a granel.
• Peso y fricción.
• Otras características de los materiales como: uniformidad del tamaño, forma de los terrones,
contenido de humedad, ángulo de reposo y fluidez.
Una variación de los transportadores de banda.
Transportadores de banda metálica.
Su diseño es similar al de los transportadores estándar de banda, la diferencia radica en que su
superficie es una banda de metal tejido o sólido. Los materiales incluyen acero al carbono, acero
galvanizado y acero inoxidable al cromo, entro otros.
También existen bandas de alambre para los casos en que las temperaturas del proceso varían desde
160 hasta 1416°C. El principal uso de los transportadores con banda de alambre es el traslado de
productos o cargas unitarias a través de procesos que incluyen tratamientos con líquidos o sustancias
químicas, para tratamiento térmico o para calcinación en hornos, como lavado de recipientes de vidrio por
aspersión, traslado de productos recorridos hasta los hornos, transporte de tubos de rayos catódicos y
movimiento de piezas calientes. Estas bandas pueden limpiarse mientras se encuentran en movimiento.
Las aberturas de la malla permiten la circulación de agua, gases, calor y aire para enfriamiento.
Transportadores De Superficie Con Cadena
Incluyen los tipos de cadena corrediza, barras de empuje y los de remolcador y de trole con carro.
Transportadores de cadena corrediza
Son los más sencillos, ya que utilizan la cadena para mover paquetes a lo largo de dos vías corredizas.
Se utilizan para manejar cargas mayores que las que soportan los transportadores de banda, pero en
cuanto a pendientes tienen las mismas limitaciones que los transportadores motorizados de rodillos y de
banda.
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Sistemas de Transferencia de Materiales
Transportadores de barras de empuje
Se utilizan en pendientes hasta de 45° debido a que la carga se empuja con un carro conectado a las
transmisiones de cadena y ésta se mueve a lo largo de una base o de un canal metálico. Por lo general,
son útiles para los movimientos entre los pisos en almacenes o instalaciones con varios niveles.
Transportadores de tablillas
Emplean una cadena sinfín para impulsar una superficie
transportadora de tablillas, de madera o metal, que no se traslapan ni
se interconectan; pueden utilizarse como mesas móviles de trabajo así
como para transportar cargas unitarias pesadas. Pueden funcionar en
pendientes con ángulo limitado debido a la fricción entre las superficies
de las tablillas y las cargas, aunque es posible añadir abrazaderas que
sostengan la carga cuando las pendientes sean más pronunciadas.
Transportador remolcador
Utiliza una cadena sinfín que se sostiene de un riel elevado o que corre en una
vía por debajo del piso para arrastrar carros y troles. El sistema de remolque en
el piso es el tipo más utilizado en los almacenes. Es posible adaptar un
transportador remolcador a los pisos de los edificios ya existentes, ya sea
excavando en ellos o montando un riel en el techo. La vía ranurada en el piso
permite que éste se utilice para otros equipos, pero una vez instalado es muy
difícil cambiar de lugar el sistema de vías y de transmisión de cadenas.
Este sistema es muy versátil porque puede tenderse alrededor de las zonas de
almacenamiento y a lo largo de los pasillos. Además puede tener espuelas para
carga y descarga y para almacenar los carros vacíos.
Los carros y troles utilizados en este sistema pueden consistir desde un camión para tarimas provistos
con ganchos de remolque para acoplarse a la cadena, hasta carros o camiones especiales para
aplicaciones particulares.
Transportadores para troles tipo carro
Emplean una cadena sinfín para halar una serie de
troles o carros pequeños que contienen el material a
mover. A menudo, cuentan con dispositivos para
utilizarlos en las líneas de montaje o llevan moldes
para utilizarlos en las operaciones de procesamiento
de las fundiciones.
TRANSPORTADORES ELEVADOS
Incluyen los básicos de trole y los motorizados y libres. Se sostienen y funcionan en un riel de trole
impulsado por una cadena de transmisión motorizada que sirve para mover piezas o productos. La
trayectoria del transportador puede ser recta, inclinada, con pendiente y en formas curvas; puede hacer
uso óptimo de la distribución física del edificio y seguir el flujo de las maniobras de trabajo. Los
transportadores pueden tener soportes independientes o estar conectados a las vigas y armaduras
existentes, dependiendo de los factores de carga correspondientes.
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Transportadores motorizados y libres
Consisten en dos sistemas de troles separados, uno que se mueve impulsado por una cadena y otro que
tiene un riel por debajo del riel motorizado a fin de colocar un trole libre que tenga un dispositivo del que
se suspende la carga. En el modo motorizado, el sistema de trole motorizado se acopla con el trote libre
por medio del contacto de una abrazadera de empuje, en el sistema motorizado con una abrazadera
retráctil ene l sistema libre. El desacoplamiento se logra al hacer contacto con otra carga o al mover el
accionador de la abrazadera. El sistema es muy flexible ya que puede detener o impulsar cada
transportador sin necesidad de interrumpir el sistema. Este transportador puede utilizarse en un proceso
en el que los tiempos de operación sean diferentes o donde sea necesario acumular las unidades en
lotes antes de iniciar la siguiente operación.
TRANSPORTADORES VERTICALES PARA MATERIALES A GRANEL
Suelen utilizarse para elevar materiales a granel hasta silos, tolvas u otros contenedores desde donde se
distribuirá a las operaciones de mezclado, empaque, carga de camiones o directamente a algún proceso.
Algunas de las industrias que utilizan este equipo son las del vidrio, fertilizantes agrícolas y productos
químicos en polvo.
Polipastos con cucharones
Se utilizan para elevar lotes de material a granel a gran altura. El cucharón que transporta el material se
mueve en sentido vertical sobre sus guías y asciende o desciende mediante un cable accionado por un
polipasto.
Transportadores de cangilones (a)
Mueven el material a granel en forma vertical, horizontal y en pendientes muy pronunciadas. Algunos
tienen los cangilones colgados en cadenas y otros los tienen montados en bandas. El material se carga
en un cangilón en la base del equipo por medio de un canalón o tolva y la descarga se realiza cuando el
cangilón cambia de posición en la trayectoria horizontal. Pueden moverse con gran rapidez y con una
gran capacidad del manejo de carga. Se usan con frecuencia para descargar materiales a granel desde
rieles bajo tierra y transportadores de descarga de camiones.
Bulk-Flos (b)
Elevan el material por medio de paletas sujetas a una transmisión de cadenas, que se encuentra dentro
de una cubierta hermética. Se autoalimentan y se autodescargan y son adecuados para procesos
continuos de materiales a granel.
Elevadores de rotor (c)
Similares a los transportadores de gusano sinfín, pero se montan en sentido vertical para llevar
materiales a granel y su cubierta es hermética a prueba de polvo y agua. Por lo general se utilizan
transportadores sinfín para suministra el material a este tipo de elevador.
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Sistemas de Transferencia de Materiales
(a)
(b)
(c)
OTROS TRANSPORTADORES ESPECIALES
Existen innumerables variantes de los sistemas transportadores estándar, algunos de los cuales son
exclusivos de ciertas industrias.
Transportador de gusano
Consiste en un tornillo que gira en un canal estacionario en el que el
material avanza con la rotación del sinfín o gusano. Pueden tener
hojas o paletas planas o segmentadas y desempeñar muchas
funciones como alimentadores, transportadores y mezcladoras. Las
aspas pueden tener diferentes grados de inclinación para comprimir o
esparcir los materiales en tránsito. Son bastante cortos.
El transportador suele estar cubierto para evitar la salida de polvo y
vapores y permitir que el transportador se caliente o se enfríe. La
carga o la descarga pueden ubicarse en cualquier punto a lo largo del recorrido. Se usan para transportar
una variedad de materiales a granel, desde el grano seco hasta el barro húmedo en las plantas de
cerámica.
Transportadores con riel en espiral
Consisten en un riel continuo en espiral con una
transmisión de potencia que lo hace girar para mover
cualquier objeto que se cuelgue de él. Tiene mucha
aplicación en la industria del vestido y es común que se
utilice para artículos que pesen menos de 5 kg.
Transportadores oscilatorios y vibratorios
Utilizan la frecuencia natural de vibración de un canal para mover el material. Los transportadores
oscilatorios utilizan un tren de impulso motorizado para mover el canal que transporta el material contra
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Sistemas de Transferencia de Materiales
unos soportes de resorte que producen un rápido golpe descendente y una
carrera de regreso que hace vibrar al canal y, de esta forma, transporta el
material.
Pueden impulsarse de forma mecánica o eléctrica; transportan los
materiales haciéndolos saltar sobre una superficie parecida a una batea. Se
puede usar como criba y en este caso la batea está hecha de tela de
alambre u hojas de acero perforadas. También como alimentador y para
esto tiene una gran ventaja que es la precisión del control. La frecuencia y la
amplitud del movimiento es bastante controlable y esto regula la velocidad
del flujo.
Los transportadores vibratorios también pueden emplear una forma de pulsación magnética que produce
el movimiento.
Estos tipos de transportadores tienen un uso creciente diferentes industrias, por ejemplo: el transporte de
productos alimenticios ligeros, como cereales; movimiento, enfriamiento y rompimiento de terrones de
arena en las fundiciones; separación de materiales ferrosos y no ferrosos en sistemas separadores y
alimentación de piezas pequeñas para equipo automático de empaque o ensamble.
Transportadores de paletas
Usan unas placas rascadoras para empujar el material a granel no
abrasivo, a lo largo de un canal horizontal o inclinado.
Transportadores de mandil o de banda articulada.
Tienen una serie de bandas interconectadas que se sostienen en un
armazón estacionario y se usan
TUBOS NEUMATICOS
para
mover
materiales
pesados, abrasivos y en
terrones,
como
minerales,
piedra, desechos industriales y
materiales de desecho.
Tubos neumáticos.
Utilizan un sistema de presión o de vacío para mover
materiales o un recipiente a velocidades un tanto elevadas. Se
usan ante todo para transportar correspondencia interna de un
edificio, aunque también pueden transportar ciertos tipos de
particulados finos de gran volumen.
Monorrieles.
Es un sistema elevado por medio del cual una serie de carros
transporta materiales de un punto a otro sobre un riel.
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Sistemas de Transferencia de Materiales
Los hay para trabajo ligero y para trabajo pesado, que cumplen las mismas funciones pero varían en su
configuración y estructura. A diferencia de los transportadores de trole, cada carro es independiente y el
sistema puede ser motorizado o sin motorizar. Son adecuados cuando en una planta se desea utilizar los
conductos elevados directos con el fin de ahorrar espacio en el piso o procurara grados de separación en
le cruce del tráfico del sistema de manejo. Pueden usarse con mucha eficiencia cuando las operaciones
de múltiples niveles demandas un movimiento directo de los materiales entre los pisos o en los procesos
de línea continuos, tales como ensamblado, pintado, enchapado o lavado.
El monorriel electrificado automatizado necesita dos rieles, igual que el motorizado y libre, pero cada
carro está equipado con un motor eléctrico que toma energía del riel electrificado. Este sistema puede
diseñarse con espuelas y los carros pueden moverse hacia delante y hacia atrás, con lo que se elimina la
necesidad de un circuito cerrado. Este equipo también puede viajar en pendientes verticales pequeñas
sin ayuda alguna y puede equiparse con una cadena de transmisión que lo ayude a subir cuestas más
empinadas. El monorriel electrificado automatizado es muy adecuado para la mayoría de las industrias ya
que los carros de este sistema pueden transportar hasta 4545 Kg. y viajar a velocidades hasta 3m/s.
En general los monorrieles se equipan sólo con lo necesario para que puedan utilizarse incluso en las
fábricas que apenas comienzan a automatizarse, ya que permite añadirle carros y vías adicionales sin
que se interrumpa el proceso existente.
Cadenas de arrastre y teleféricos
Se usan en instalaciones en las que se realizan movimientos pesados para transportar materiales toscos
o para hacerlo a grandes distancias. Las cadenas de arrastre se utilizan en los aserraderos para arrastrar
troncos; en las fundidoras, piezas fundidas y desechos de hierro, así como mineral y trozos de carbón en
pendientes inclinadas. Los teleféricos se usan para trasladar el carbón o los minerales a largas distancia
en camino áspero; pueden ser de una o de muchas canastillas o de uno y múltiples cables y, en muchos
casos, recorre grandes distancias donde una instalación de bandas fijas resultaría demasiado costosa.
POLIPASTOS Y GRÚAS
Son equipos manuales que se utilizan para el movimiento intermitente de cargas dentro de un área fija.
Las cargas varían en tamaño y peso y no son uniformes. La mayor parte del movimiento de materiales
consiste en elevar y descender cargas, aunque algunos aparatos pueden desplazarse en sentido lateral
dentro de un área específica.
POLIPASTOS MANUALES Y MOTORIZADOS
Son el equipo para elevación más esencial y económico que permite que el
operario mueva cargas hasta de 45.360 kg en sentido vertical con el auxilio de
cierta ventaja mecánica.
GRÚAS DE BRAZO
Es un polipasto montado en una corredera en la
pluma. El mecanismo del polipasto puede
moverse en sentido lateral en la línea, mientras
que la pluma puede girar en un arco limitado por
las restricciones del edificio o el sistema de
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montaje de la pluma. Las grúas de brazo básicas son: brazo de ménsula, brazo en voladizo y brazo de
columna. Dependiendo de sus capacidades de carga las grúas pueden ser desde manuales y pequeñas
hasta torres de carga para más de272.160 kg.
GRÚAS DE PUENTE
Consisten en un polipasto elevador
montado en un puente guía, sostenido por
dos carros en cada extremo, que se mueve
sobre las vías sostenidas por los
elementos del edificio. Pueden ser
manuales, motorizadas o, cuando las grúas
son muy grandes, éstas pueden accionarse
a control remoto.
GRÚA DE PÓRTICO
Son muy similares a las grúas de puente excepto
porque las de pórtico se sostienen por medio de
miembros integrados que se mueven sobre vías
de piso; este tipo de grúas se utiliza cuando no es
posible tener vías elevadas debido a las
restricciones del edificio. Este sistema tiene la
ventaja de emplearse al aire libre, sin tener que
construir una costosa estructura de soporte.
ELEVADORES.
Son aditamentos que se suspenden del gancho de
carga de un polipasto o grúa y permiten mover la
carga con más rapidez y facilidad que con un
gancho, además de que varias configuraciones de
carga no pueden manejarse con gancho. Se
clasifican según el método por el cual transportan la
carga.
#
Elevadores de apoyo. Se utilizan para
transportar la carga sobre la superficie del
elevador, sobre las superficies de apoyo de los
bastidores o con ganchos conectados a los
elevadores.
# Elevadores de tenaza. Sujetan la carga en la
superficie por fricción o por opresión de la
misma.
# Elevadores de sujeción superficial. Pueden ser
magnéticos o de vacío. Los magnéticos pueden
tener un imán permanente que exige el uso de u
dispositivo para desprender la carga o de un
electroimán de encendido y apagado.
# Elevadores de manipulación. Mueven la carga
sobre uno o más ejes para maniobras de
colocación y descarga.
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VEHÍCULOS GUIADOS AUTOMÁTICAMENTE
Son cada vez más comunes en la manufactura y las actividades de bodega. Son útiles cuando hay
necesidad de mover una gran variedad de materiales a distancias largas, desde y hasta una serie de
estaciones fijas, aunque sus funciones se están ampliando hasta incluir las actividades de los
montacargas, las funciones de las herramientas, la robótica y muchos tipos de transporte diferente.
El vehículo guiado en forma automática ya no es tan sólo un dispositivo de transporte automático, sino
que ha sido integrado a las células de manufactura automatizadas y a las operaciones de ensamblado;
sustituye los vehículos y las bandas transportadoras tripulados y, en muchos casos, sirve como banco de
trabajo móvil para ensambles y carga de herramientas.
Existen tres tipos de estos vehículos:
#
El tractor sin conductor que arrastra remolques o carros con
material
# El dispositivo que mueve cargas unitarias o tarimas
independientes
# El vehículo integrado, con entrepaños múltiples. Se utiliza
para el manejo de correspondencia en edificios de oficinas,
así como de suministros y alimento en los hospitales.
Sistema de tractor
sin conductor
Sistemas de guía y control
Existen varios métodos para guiar los vehículos automáticos, similares para los tres tipos de vehículos,
pero son tres los más comunes.
#
Guía por cables. Consiste en un cable que se coloca dentro de una pequeña ranura del piso y la
máquina sigue el cable mediante la percepción del campo de corriente alterna que lo rodea. El cable
también puede usarse para transmitir información e instrucciones al vehículo y, de esa forma
controlar sus paradas y su ruta dentro de un sistema complejo. Este sistema es el más usado,
aunque es poco flexible y más costoso de controlar.
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Sistemas de Transferencia de Materiales
#
Guía óptica. Es el rastreo óptico de una línea en el suelo. Es menos confiable que la anterior, debido
a que la línea se ensucia o se borra. No obstante, en épocas recientes este método se ha mejorado
gracias a la luz ultravioleta y a pinturas fluorescentes, las cuales activan los lectores delas máquina
sensibles al color y transmiten códigos de señales con los que guían a la máquina y le dan
instrucciones. Este sistema es muy eficaz cuando se conjunta con instrucciones de radio o infrarrojas
y las comunicaciones provenientes de una computadora.
#
Control y navegación computarizado a bordo. Estos sistemas se basan en la guía por inercia, como
en el caso de los aviones y los misiles. Estas máquinas no siguen un cable o un camino, sino que se
les programa y se les enseña de antemano cuales son su camino y sus funciones. Las instrucciones
se almacenan en la computadora de a bordo y la máquina avanza o se detiene de acuerdo con las
órdenes que reciba del operario o de la computadora. Mientras avanza la máquina verifica el sistema
de navegación leyendo con su lector óptico láser, un marcador de código de barras ubicado en un
muro o una columna o bien, recibiendo una señal infrarroja o de radio para que corrija la información
sobre su posición o modifique sus instrucciones programadas.
Las trayectorias dependen de las condiciones del piso. Es importante tomar en consideración las
pendientes que existan dentro de la planta, para las cuales el equipo deberá incluir un sistema de
aceleración o desaceleración. El uso de estos equipos en exteriores no está muy extendido y es
indispensable preparar con mucho cuidado las superficies que se destinen a la intemperie.
Debido a que el tractor sin conductor no puede funcionar en reversa, es común que necesite un sistema
de circuito cerrado aunque es posible recurrir a sistemas de circuitos múltiples. Los vehículos para cargas
unitarias suelen ser reversibles y capaces de trabajar sobre un engranaje recto.
Carga y descarga
Puede hacerse con ayuda de un operario o de forma automática. Tractor y remolque pueden contar con
la opción de desenganche automático, pero es más común que los remolques tengan rodillos en las
superficies de carga y descarga donde puede utilizarse un dispositivo de empuje para mover la carga.
Los transportadores de cargas unitarias utilizan sistemas similares.
Seguridad
Los tractores sin conductor cuentan con más dispositivos de seguridad opcionales que los otros dos
sistemas. Incluyen sistemas como detección de obstrucciones, detectores sónicos y detectores ópticos,
luz estroboscópica, sirena y botones para emergencia.
El uso de rótulos de advertencia y espejos en las
esquinas y puntos ciegos son buenas medidas de
seguridad; también es aconsejable que la velocidad del
tractor sea menor que 5 mph.
ROBOTS
Son máquinas programables capaces de efectuar el
movimiento individual de piezas u objetos en
trayectorias precisas en el espacio. Asimismo, es
posible programar un robot para que mueva piezas en
diferentes
trayectorias,
efectúe
movimientos
repetitivos, repita los movimientos del brazo humano y
mueva piezas sobre cuatro ejes en el espacio.
Aplicaciones
Las aplicaciones actuales para el manejo de materiales
incluyen carga y descarga de máquinas, transferencia
desde y hacia transportadores y carga de tarimas. Las
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Sistemas de Transferencia de Materiales
aplicaciones más prácticas en este aspecto son las que necesitan maniobras manuales repetitivas, en
especial las que incluyen la interacción entre los operarios y las máquinas. Los robots también son
ideales para realizar estas maniobras en situaciones extremas de exposición a calor, frío, vapores o
radiaciones. Las áreas con mayor potencial para su aplicación son pintura y soldadura.
Componentes de diseño
Los robots están disponibles con una amplia variedad de capacidades y en diversas configuraciones de
diseño.
Un robot complejo, con seis ejes de movimiento, puede efectuar muchos de los movimientos de hombros,
codos y muñecas. Los más sencillos y menos costosos, con dos grados de libertad, que reciben el
nombre de unidades para poner y colocar se utilizan en gran medida en la carga de máquinas y tendrán
un amplio uso en el campo del manejo de materiales en los siguientes diez años.
Principales componentes
Sujetador
1. Manipulador. Efectúa la maniobra y mueve las
piezas El manejo de los objetos se facilita con el uso de
herramientas que actúan como si el robot tuviera
"manos". Las categorías generales para este propósito
son sujetadores o elevadores superficiales.
Sujetadores mecánicos.
Estos sujetadores
son
palancas con movimiento similar al de los dedos
humanos que trabajan por pares uno contra el otro. En
términos
muy
amplios
pueden
considerarse
equivalentes del índice y el pulgar.
Elevadores superficiales. Incluyen horquillas
elevadoras, ventosas de vacío ganchos o elementos
magnéticos.
Ventosa
2. Controlador. Almacena los datos y dirige los
movimientos del manipulador. El controlador puede
programarse mediante el ajuste de levas mecánicas,
topes mecánicos e interruptores de límite en los
robots de poner y colocar, que corresponden a los
tipos de robots más sencillos. A los robots complejos
el operador puede "enseñarles" la secuencia de
movimientos. Para ello, el robot debe estar en modo
de aprendizaje y el operador guía con la mano en el
manipulador a lo largo de toda la secuencia de
operaciones y las coordenadas de la trayectoria del
movimiento se almacenan en la memoria del controlador.
3. Fuentes de energía. Los robots de tomar y colocar carentes de servomecanismos, funcionan por
medio de un sistema hidráulico o neumático y son los más sencillos y menos costosos. Su flexibilidad es
limitada en términos de la capacidad de programación y colocación, pero son muy confiables. Los robots
de tipo servo cuentan con servomotores o válvulas que mueven los miembros del manipulador.
Consideraciones en la planeación del empleo de robots
Los aspectos que deben tomarse en cuenta en la evaluación de la posibilidad de emplear robots en el
manejo de materiales son los siguientes:
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Sistemas de Transferencia de Materiales
Capacidad nominal de manejo. Los robots no son equipo de manejo de alta velocidad.
capacidad de manejo sobrepasa los 15 objetos por minuto, será mejor estudiar otro método.
Si la
Peso del objeto. La capacidad actual de manejo de peso de los robots es de 227 a 907 kg,
dependiendo del tipo. Cuanto más pesada sea la carga menor será la capacidad de manejo de la misma.
Orientación del objeto. La colocación de los objetos es importante y deberá ser siempre la misma.
Una limitación significativa de los robots actuales es la necesidad de que las piezas que el robot va a
manejar tengan una orientación precisa y, por lo tanto, es común la exigencia de que el robot cuente con
un mecanismo de alimentación o colocación.
Cantidad de objetos que se manejarán. Los tiempos de preparación para los cambios de producto
pueden reducirse mediante el uso de sujetadores de cambio rápido y sistemas para la selección
automática del programa. En los casos en que en la misma maniobra se manejen piezas desiguales,
podrá recurrirse a un sujetador "mano" para usos múltiples junto con un detector capaz de ordenar al
robot que cambie a un programa preestablecido.
EQUIPOS DE TRAYECTORIA MOVIL
El conjunto de equipos que se describe como equipo móvil para manejo de materiales está constituido
por máquinas que para moverse dependen, en esencia, de su propia fuente de potencia y que son
independientes en su trayectoria de movimiento. Estos equipos, al ser transportadores integrados para
materiales, proporcionan un enlace flexible y relativamente económico entre las secciones de una planta.
Esta clasificación general de equipos incluye desde las carretillas más sencillas de dos ruedas hasta los
transportes muy complejos que se controlan por medio de computadoras.
El equipo móvil se clasifica en dos categorías:
#
Equipos motorizados dependen de una fuente de potencia integrada para su funcionamiento.
#
Equipos no motorizados dependen de un motor primario que puede desconectarse, por ejemplo, una
pieza del equipo motorizado o, en muchos casos, un operario.
Los equipos menos complejos sólo sirven como medio de transporte entre dos puntos, y otros tienen
además capacidad para colocar y elevar el material.
Por su naturaleza, el equipo móvil para manejo de materiales se clasifica en cinco grupos:
1.
2.
3.
4.
5.
Carretillas y carros de mano
Montacargas motorizados
Carros transportadores
Tractores y trenes con tractor
Grúas industriales móviles
Existe una amplia variedad de ruedas que se pueden usar en estos equipos, como son las macizas, con
llantas de hule acojinadas, con llantas resistentes al aceite, con llantas de alta tracción, con llantas para
baja potencia, con llantas que no dejan marca, con llantas conductoras, con llantas laminadas y con
llantas inflables entre otras.
Factores para la selección y uso de motores de combustión interna
Para la selección del motor se tienen en cuenta aspectos como la velocidad que puede alcanzar el
equipo, la vida útil, el ambiente en el que se trabajará, el combustible que utilizan, la potencia que
alcanza y el costo de mantenimiento.
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Factores para la selección y uso de vehículos impulsados con acumuladores
Otros equipos no se impulsan con motores sino con acumuladores, los cuales necesitan cargarse a
intervalos frecuentes, ya sea por una recarga o por un cambio del acumulador. Las ventajas de su uso
son, entre otras: la emisión de menos vapores, la disminución de la contaminación por calor y realización
de una operación más silenciosa, sin embargo, su aplicación puede verse restringida debido al peso de
estos acumuladores que son de gran tamaño.
CARRETILLAS Y CARROS DE MANO
Este equipo es el mejor auxiliar disponible para el manejo de materiales. Su sencillez básica permite que
se adapte con toda facilidad en aplicaciones de un solo uso. El mercado proporciona una amplia gama de
tipos de carretillas y carros disponibles, y si bien, hay muchos para ciertas industrias específicas, también
es posible solicitar diseños especiales son costo adicional o con un muy bajo costo.
CARRETILLAS DE DOS RUEDAS
Son en esencia palancas montadas sobre dos
ruedas. El eje que conecta las ruedas sirve como
apoyo de la palanca y sopota hasta un 80% del
peso de la carga. Por lo general esta carretilla se
utiliza para mover cargas pequeñas sobre pisos
lisos, con movimientos no repetitivos y en
distancias cortas. Las carretillas suelen medir 1.21.6 metros de altura y se destinan a llevar gran
variedad de material en sacos, barriles, pacas, cajas y cajones. Algunos de los accesorios más usados
son las extensiones para altura, aditamento para subir escaleras, frenos de seguridad, abrazaderas y
correas.
PLATAFORMAS CON RUEDAS
Estas plataformas son pequeñas y en ellas se colocan cargas para transportarlas a distancias cortas de
manera intermitente. Estas plataformas suelen tener ruedas fundidas y el operario tira de ellas o las
empuja.
CARROS PARA FÁBRICAS
Son plataformas o contenedores con ruedas, que se mueven gracias al operario o a un tractor que
puede desconectarse. En este grupo existe una gran diversidad de tipos u la variedad de aplicaciones
para mover materiales y para almacenamiento móvil es todavía mayor.
Los carros para fábrica manuales se guían por el sentido de la fuerza del movimiento y son muy similares
a las plataformas con ruedas. Es posible adquirirlas con diferentes configuraciones de ruedas, esto con el
fin de lograr cierto equilibrio entre la estabilidad y la facilidad de maniobra. Los carros para fábrica
remolcados se conectan a un motor primario por medio de una barra de tiro que controla la dirección. En
el comercio pueden encontrarse carros remolcados con dirección en dos y en cuatro ruedas. La dirección
de dos ruedas suele ser las menos costosa y de mayor uso.
PATINES SEMIVIVOS
Es una plataforma o caja rectangular que tiene dos ruedas en un extremo y dos soportes o patines fijos
en el otro. El extremo de soportes fijos cuenta taimen con un pasador robusto al que se engancha un
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gato de dos ruedas. El gato y su palanca se emplean para elevar y dirigir, lo cual permite al operario
maniobrar con el patín.
TRANSPORTADORES
TARIMAS
HIDRÁULICOS
PARA
Transportador
Hidráulico para tarimas
Se utilizan para movimiento en la estación de trabajo y, a veces,
en distancias cortas. Su capacidad normal es de 1130 a 3625 Kg.
Estos transportadores necesitan una cantidad de mantenimiento
mínima y pueden durar hasta 20 años. Pueden estar equipados
con un sistema elevador hidráulico de acción manual parecido a
un gato o un sistema accionado por pedales para elevar la tarima
cargada. En estas carretillas se suelen utilizar horquillas para
levantar tarimas o plataformas para recipientes especiales, así
como para mover y colocar cargas pesadas.
MONTACARGAS MOTORIZADOS
Es posible que este grupo de equipos sea el más grande y variado en lo que se refiere a movimiento de
materiales. El montacargas motorizado goza de popularidad gracias a su versatilidad ya que, con toda
facilidad, puede tomar una carga unitaria, transportarla con rapidez en una variedad de entornos y,
después, colocarla en sentido vertical en casi cualquier punto que esté a su alcance.
Según los volúmenes que se maneje, los montacargas resultan menos económicos en recorridos de más
de 90 m pues, por lo regular, su velocidad máxima es de 7 a 14Km/h. Los montacargas motorizados
suelen contar con horquillas para llevar cargas unitarias, aunque en lugar de éstas puede utilizarse una
gran variedad de aditamentos especiales.
La potencia que necesitan los montacargas proviene de motores de combustión interna o motores
eléctricos con acumuladores.
De acuerdo con su diseño y, en particular, de la combinación de ruedas y llantas que emplee, los
distintos montacargas pueden funcionar en una diversidad de terrenos. Las capacidades de carga
usuales varían desde 450 a 18000 Kg. Sin embargo, para mover y apilar los contenedores grandes para
embarque se recurre a montacargas con capacidades superiores a los 45000 Kg. , que se utilizan en la
intemperie.
Cuando se trata de áreas de almacenamiento
importantes, es vital establecer el ancho de los
pasillos y la relación de éstos con la elección del
montacargas; para lo cual se toma la información
que el fabricante suministra en cuanto a los radios
de viraje del vehículo.
En general la capacidad del montacargas se
calcula de la siguiente manera:
A = Distancia, desde el centro del eje delantero
hasta el talón de la horquilla.
B = Distancia, desde el talón de la horquilla hasta
el centro de la carga.
C = Distancia (A + B) desde el centro del eje
delantero hasta el centro de la carga.
D = Longitud de la carga en las horquillas
W = Peso de la carga
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1. Capacidad nominal = W x C
2. Longitud máxima de la carga para una carga dada
C = Capacidad nominal
W
3. Carga máxima para un longitud dada de la carga
W = capacidad nominal
C
En el siguiente ejemplo se muestran los cálculos reales:
1. El montacargas está especificado para 3000 lb. (W) a 20 in. (carga de 3000 lb. Que tiene el centro a
20 in (B) desde el talón de la horquilla).
2. La distancia desde el centro del eje hasta el talón de la horquilla es e 10 in ( A)
3. La carga que se manejará en las tarimas es de 2000 lb.
C = A + B = 10+20 = 30 in.
Capacidad nominal en in. X lb.= W X C = 3000 X 30 = 90000 in X lb.
C = Capacidad nominal en in x lb. = 90000 = 45 in.
W
2000
B = C – A = 45 –10 =35 in.
D = 2 X B = 2 X 35 = 70 in de longitud permisible para la carga
4.
Cuando se seleccionen aditamentos, es necesario consultar al fabricante para determinar el grado de
efecto negativo que estos pueden tener sobre la capacidad útil de carga del montacargas.
Por lo general el ancho de los pasillos se establece de la siguiente forma:
A = ancho del pasillo.
TR = radio de giro del montacargas
L = longitud de la carga
C = espacio libre del pasillo (total en ambos lados).
AX = distancia desde la línea trasera de la carga hasta la línea central del eje.
A = TR + L + C + AX
MONTACARGAS CONTRABALANCEADOS
DE CONTRAPESO
O
Estas son las máquinas más comunes para el
manejo de materiales. Utilizan su gran masa de
peso, colocada con todo cuidado, a manera de
contrapeso a la masa de la carga que se mueve.
Por lo general, tienen un mástil o torre inclinable
que inclina el mecanismo elevador hacia atrás a
partir de la posición vertical de elevación para que
el contrapeso de la carga sea mayor durante el
movimiento.
Las máquinas básicas tienen dos ruedas de
impulsión al frente y dos ruedas de dirección en la
parte posterior. Las versiones de tres ruedas
necesitan menos espacio para virar pero son más
inestables en las operaciones de levantamiento.
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Los montacargas tienen capacidades estándar de 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 60000 y 10000 libras,
con centros de carga de 24 in. En la mayoría de los casos el poste de levantamiento es de 240 in.
Pocas veces se compra el diseño básico de los montacargas. Las variantes más comunes corresponden
a la altura del poste y a la altura de elevación. El uso de postes múltiples puede ampliar la capacidad de
la máquina a grandes alturas de elevación a costa de una reducción en la cantidad de carga que se
puede subir.
MONTACARGAS DE CABALLETE
Difieren de los de contrapeso en que no dependen de la masa de
su peso para equilibrar el peso de la carga, por el contrario, en el
montacargas de caballete se colocan las dos ruedas principales de
soporte de carga sobre el centro de la misma o delante de ésta.
Este montacargas es muy estable.
MONTACARGAS DE CARGA LATERAL
Son
una
combinación
especial del montacargas de
caballete y el montacargas para pasillos estrechos. Se utiliza
cuando los pasillos son estrechos y el transporte debe hacerse
rápido o bien cuando las cargas son largas y estrechas; por
ejemplo, tubos o barras. Este montacargas no necesita girar
para tomar o dejar las cargas.
MONTACARGAS CON CONDUCTOR A PIE
En estos montacargas el conductor camina
junto con el vehículo y dirige el
funcionamiento de éste mediante una unidad
de control unida al vehículo. Tienen las
mismas características que los montacargas
con contrapesos y de caballete más grandes.
Se utilizan para elevar y apilar cargas ligeras
y trasladarlas en distancias cortas.
CARROS DE CABALLETE
Estos carros de caballete son motorizados, de gran capacidad y
muy fáciles de maniobrar. Se carga y descarga con mucha
rapidez, aunque la colocación exacta de la carga exige otros
métodos. Con este carro de caballete es posible transportar
cargas unitarias casi a velocidades de carretera.
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CARROS PARA SURTIDO DE PEDIDOS
Estos carros tienen una plataforma elevada delante del mástil, desde el cual pueden manejarse el
montacargas y la plataforma. Su uso habitual consiste en tomar cargas parciales en pasillos estrechos y a
alturas de hasta 7m, lo cual permite ahorros considerables de mano de obra y espacio.
ADITAMENTOS PARA EL MANEJO DE MATERIALES
Los aditamentos de mayor uso son las horquillas para montacargas, que pueden ajustarse a diversos
anchos y suelen medir de 80 a 160 cm. de longitud. La longitud de las horquillas debe ser por lo menos
2/3 de la longitud de la carga máxima que se elevará.
Las piernas normales de dos etapas (doble carrilera-telescópico) alcanzan una altura de elevación de
unos 5.5 m; las piernas de tres y de cuatro etapas alcanzan alturas hasta de 6m. Algunos montacargas
especiales están diseñados para trabajar a más de 6m. La diferencia en la altura de las horquillas y la
altura total extendida es, por lo general, de 1.2 m, la cual coincide con la altura del tope trasero de la
torre.
Con frecuencia, los montacargas se equipan con un aditamento o combinación de aditamentos que
permiten que el vehículo realice ciertas funciones particulares o, sencillamente, que funcione con
más eficiencia en una situación dada. En algunos casos, estos aditamentos sustituyen a las
horquillas convencionales cuando éstas no resultan adecuadas para los productos que se manejarán. En
otros casos, el aditamento se utiliza para aumentar la capacidad de trabajo de las horquillas, ya que
permiten a éstas movimientos adicionales.
Es importante que, al elegir los aditamentos, se consulte al fabricante, ya que éstos pueden tener un
efecto negativo sobre la capacidad útil de transporte del montacargas. Cuando se instalan aditamentos
es necesario modificar la placa de especificaciones del montacargas de manera que ésta indique la
nueva capacidad efectiva del mismo.
Con frecuencia, los aditamentos restringen la actividad del
montacargas a una función especializada y limitan su
versatilidad. Algunos de los aditamentos más sencillos se
montan sobre los rieles de soporte de las horquillas y sólo se
necesitan unos minutos para instalarlos y desmontarlos. Los
aditamentos más complejos, en particular los que necesitan
conexiones
hidráulicas,
deben
considerarse
como
conversiones permanentes.
A continuación se enumeran los aditamentos más comunes y
se hace una breve descripción de los mismos:
1. Ariete. Una sola saliente o barra se monta en lugar de
las horquillas para transportar rollos o bobinas en los lugares
donde puede entrar con facilidad en sentido horizontal. Hay
arietes de muchas longitudes y diámetros para manejar una
gran variedad de productos, desde rollos de lámina de acero
hasta rollos de alfombra.
2. Aditamento para barriles. Se utiliza para asistir el reborde
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superior de los tambores metálicos y transportarlos en posición vertical.
3.
Horquillas para bloques de concreto. Estas horquillas y sus similares para ladrillos, se destinan
específicamente para mover pilas de material de construcción sin tarimas.
4.
Abrazadera para rollos de papel. Diseñadas para sujetar y transportar con cuidado rollos en
posición vertical. Es común que se combinen con un rotador que permite que, cuando los rollos
están enrollados de manera suelta o se dañan con facilidad, se transporten en posición horizontal.
5.
Empuje y tracción. Llevan la carga sobre una placa pulida en lugar de las horquillas. Su finalidad es
colocar las cargas en entornos de gran densidad sin usar tarimas. En lugar de tarima, debajo de la
carga se utiliza una hoja delgada que se agarra con abrazaderas hidráulicas; para cargarla, se tira
de ella hacia la placa del montacargas y se empuja a su siguiente posición.
6.
Abrazadera para pacas. Se usa para sujetar y cargar materiales en pacas (caja) y depende de la
presión hidráulica para asir las pacas por los costados.
7.
Cucharón. Se utiliza para mover material suelto o a granel, consiste en un cucharón metálico que se
monta en lugar de las horquillas y tiene un mecanismo para vaciarlo. La inclinación del cucharón
para cargar y transportar se logra al inclinar la torre del montacargas hacia el frente y hacia atrás.
8. Abrazadera opresora. Se utiliza para asir los lados de las cajas en forma similar a la abrazadera para
pacas, la diferencia estriba en que los brazos de sujeción son lisos y aplican a la caja una presión
uniforme para no dañar su contenido. Esta abrazadera elimina la necesidad de tarimas pero las
abrazaderas precisan espacio adicional a los lados del material.
9.
Elevador para manejo elevado. Transporte cajas de cartón plegadas porque engancha la parte
superior en la solapa de las mismas. Su ventaja más importante es que puede lograr una alta
densidad de almacenamiento, pues sólo necesita un mínimo de espacio material y no necesita
tarimas ni hojas de deslizamiento.
10. Abrazadera opresora. Se utiliza con casi todos los equipos de aditamentos, incluso con las
horquillas y permite que las cargas se coloquen con precisión de derecha a izquierda sin que el
montacargas cambie de lugar. Su función principal es acelerar la colocación de cargas y aprovechar
al máximo el espacio entre las cargas que se encuentran en los estantes. Con el desplazador lateral,
el montacargas sufre menos desgaste, pues no es necesario moverlo con tanta frecuencia.
11. Horquillas ajustables Las horquillas ajustables se utilizan cuando se trabaja con una gran variedad
de tamaños de cargas y tarimas. Aunque la mayor parte de las horquillas son de ajuste manual, las
de ajuste mecánico o hidráulico permiten que el operario las ajuste desde su asiento.
12. Estabilizadores de cargas. Los diversos estabilizadores de carga disponibles en el mercado,
permiten que las cargas inestables o las que se acomodan de manera suelta queden bien sujetas
durante el transporte. Estos estabilizadores consisten en una abrazadera vertical que ejerce una
presión descendente sobre la carga y la mantiene en su lugar durante el movimiento.
13. Horquillas con abrazaderas (contorno). Son similares al colocador de horquillas y pueden emplearse
para recoger cargas en la forma convencional o para sujetarlas entre las horquillas. Es muy común
que este dispositivo se use en combinación con las horquillas ranuradas especiales para transportar
tambores.
14. Rotador: Permite girar la carga 360°; por lo general, para descargar el rotador se usa con
dispositivos para carga unitaria, los cuales circundan las horquillas y quedan fijas en ellas durante la
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rotación. También puede utilizarse con diversas abrazaderas cuando se necesita un movimiento de
rotación.
15. Horquillas de extensión. Es muy común que se empleen en combinación con los montacargas de
caballete para alcanzar cargas en los estantes cuando las ruedas delanteras quedan fuera de éstos.
Este aditamento también permite alcanzar materiales en los estantes cuando éstos se estiban en
dos hileras de fondo. El mecanismo de extensión es un sistema de pantógrafo hidráulico ubicado
entre la torre y las horquillas del montacargas.
CARROS TRANSPORTADORES
Cuando el proceso de manufactura se realiza en grandes volúmenes, se
utilizan sistemas de transportadores para mover materiales de un punto a
otro. cargar y descargar y no están relacionados con un módulo específico
de unidad de carga.
Estos vehículos se denominan carros
transportadores. Cuando se trata de volúmenes pequeños o de varios
movimientos de densidad variable se emplean vehículos con plataforma
fija, los cuales dependen de un sistema auxiliar para
Estos carros pueden conseguirse en muy diversos tamaños y formas, y en
dos tipos básicos (Fig. 4- 10).
Uno es del tipo con conductor a pie y el otro es con conductor del carro;
pueden ordenarse con motores eléctricos o de combustión interna. Su
capacidad de carga suele ser limitada; las cargas grandes se manejan con
otros tipos de equipo.
Carro con conductor a pie.
Habitualmente este carro tiene suspensión en tres puntos y se usa por
medio de un acumulador eléctrico, aunque algunos cuentan con motores
pequeños enfriados por aire. Su diseño es similar al de los montacargas sin conductor ya descritos,
excepto que tienen una plataforma fija. Los hay con capacidades de carga de 450 a 1360 kg (1000 a
3000 lb) y su aplicación se limita a cargas que no estén en contenedores. Se cargan y descargan a
mano o, tratándose de objetos pesados, se utilizan polipastos y grúas.
Carro con conductor. Este carro se adapta a una gran variedad de aplicaciones especiales, como el
transporte de personal, carros contra incendio y talleres de mantenimiento portátiles. Los más sencillos
tienen un asiento para el conductor y una plataforma plana para la carga. Esta configuración les permite
mover toda clase de suministros y materiales dentro de un edificio a distancias de más de 90 m (300 ft).
El suministro de potencia proviene de motores eléctricos con batería o de motores de gasolina enfriados
por aire. Se usan mucho las suspensiones de tres y cuatro puntos; las unidades grandes tienen un
sistema completo de suspensión junto con llantas neumáticas. Estos vehículos pueden trabajar en
terrenos irregulares y alcanzar velocidades hasta de 30 km/h (20 mi/h).
TRACTORES Y TRENES CON TRACTOR
El término tractor (Fig. 4-11) se aplica a un
vehículo de motor que puede desconectarse y
que sirve como medio de locomoción para un
vehículo o un grupo de vehículos que
transportan carga pero que no cuentan con
impulso propio. El tractor es un vehículo
dirigible que conduce un operario. Por lo
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general, los tractores se clasifican en pequeños, medianos y grandes, de acuerdo con la capacidad de
tracción de la barra de tiro.
Tractor utilizado en aplicaciones industriales.
Cuando los tractores deban recorrer pendientes de más de 5% habrá que consultar al fabricante, ya que
será necesario tomar en consideración una serie de factores que varían de acuerdo con el diseño del
tractor. Los criterios mínimos de seguridad se indican en la sección 1910.178 de la norma OSHA
(Powered Industrial Trucks), referencia obligada que debe consultarse antes de seleccionar estos
vehículos.
La aplicación principal de estos vehículos es para mover artículos de gran volumen a distancias
demasiado grandes para un montacargas, es decir, alrededor de 90 m (300ft). Dado que los trenes con
tractor no se cargan por sí mismos, es necesario contar con un sistema que cargue el tractor y el resto de
tractores y remolques, lo cual implica la necesidad de engancharlos y desengancharlos constantemente.
Una alternativa es que se use un montacargas como tractor y que el operario cargue los remolques.
Aparte de los montacargas, en las aplicaciones industriales más comunes se utilizan cinco tipos de
tractores:
TRACTORES PARA CARRETERA
Estos tractores se utilizan para el transporte en carretera y son más o menos especializados para este
propósito. No obstante, también tienen aplicación en complejos industriales grandes para mover
materiales entre lugares lejanos, siempre y cuando lo justifiquen la rapidez y el volumen del movimiento
de materiales. Además, este tractor se utiliza mucho en patios de fábricas para mover semi - rremolques
cargados o vacíos.
TRACTORES CON CONDUCTOR A PIE
Estos tractores son los más pequeños de los tractores de tipo industrial'; tienen un acumulador eléctrico y
su fuerza motriz, frenado y dirección provienen de una sola rueda o de un par de ruedas muy cercanas
entre sí. El mecanismo de impulsión tiene controles manuales en la varilla de dirección, al igual que en
otros equipos con conductor a pie y también se utilizan controles con dispositivo de seguridad. Para
lograr una mayor estabilidad se utilizan otras dos ruedas traseras. Existe tina gran variedad de
acopladores y ensanches para conectar el tractor con los remolques y con los patines semivivos.
TRACTORES CON CONDUCTOR DE PIE ABORDO
Este tractor es una versión más grande que la de conductor a pie. Las diferencias principales son que el
tractor grande está provisto de una plataforma en la que el operario viaja de pie durante la maniobra;
tiene dos velocidades de avance: una velocidad baja comparable con el paso del operario, de unos 5
km/h (3 mi/h), y una velocidad alta de unos 11 km/h (7 mi/h) son comunes en este equipo. Gracias a que
su velocidad de operación es mayor, tienen una gama más amplia de operaciones; por ello cuentan con
acumuladores más grandes, lo cual los hace más pesados y voluminosos que los tractores con conductor
a pie.
TRACTORES CON CONDUCTOR
Estos tractores pueden solicitarse con disposiciones en las que el conductor puede ir de pie o sentado.
El tractor con conductor de pie es más compacto y se adapta mejor a lugares congestionados o poco
espaciosos. El tractor con asiento por lo general es más grande y se utiliza cuando las distancias y las
velocidades son mayores y alcanzan distancias de 0.8 km (1/2 milla) o más. En ambos tipos de tractores
se utilizan baterías eléctricas y motores de combustión interna; sin embargo, es más común que los
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modelos con conductor de pie tengan batería eléctrica y que los tractores con asiento para el conductor
tengan un motor de combustión interna.
TRACTORES ESPECIALIZADOS. Los tractores especializados suelen destinarse a cargas muy pesadas
y, con frecuencia, son parte del propio transportador sobre ruedas. Las aplicaciones más comunes son:
manejo de grandes cargas sueltas, como metales fundidos y materiales granulares y, también, para
mover carros de ferrocarril en los patios.
GRÚAS INDUSTRIALES MÓVILES
Las grúas industriales móviles desempeñan una
serie de funciones de manejo de materiales
relacionadas con la planta y la producción. Pueden
adaptarse en particular a cargas grandes o poco
comunes o cuando sea necesaria una colocación
cuidadosa. En algunas aplicaciones sólo se utilizan
para colocar una carga dada; en otras aplicaciones,
funcionan como motor primario y colocadores. A
diferencia de otros equipos para elevación, las
grúas móviles no necesitan ninguna estructura de
soporte dentro de la planta. Su ventaja principal es
que pueden llegar a lugares que no suelen ser accesibles para otros tipos de equipo para manejo de
materiales. Con excepción de las grúas de caballete, la grúa industrial móvil depende de una pluma para
alcanzar y elevar las cargas. La posición de la pluma es la que determina dónde puede colocarse una
carga y cuál es el mayor tamaño de carga que puede elevarse con seguridad. A continuación se
describen los tipos de grúas móviles de uso común:
GRÚAS MANUALES PORTÁTILES
El diseño de estas grúas es similar al de la carretilla elevadora manual pequeña, excepto porque en lugar
de horquillas tienen pluma y gancho. Son muy usadas para mover, colocar y retirar piezas de trabajo de
los equipos de proceso, cuando el volumen no hace costeable un equipo elevador permanente. También
se utilizan con frecuencia en los talleres de mantenimiento y reparación para ayudar a desmontar y
montar el equipo de la planta. La elevación se hace con malacate y cable manuales o con un sistema
hidráulico de accionamiento manual. Las capacidades de elevación habituales están limitadas a 900 ka
(2000 lb) o menos.
GRÚAS DE ESTIBADOR
Esta grúa no es Giratoria sino que, para colocar el gancho, debe moverse todo el vehículo. Esto limita su
empleo a lugares más o ¡llenos despejados. El operario puede extender la pluma para alcanzar la carga
y retraerla a una posición más cercana para que pueda transportarse. La grúa es un vehículo más o
menos rápido y se utiliza para recorrer una carga y llevarla a su destino.
Las ruedas delanteras, de soporte de carga, son también las ruedas motrices y las ruedas traseras son
las que controlan la dirección. Este tipo de grúas tienen suspensiones 'de tres y (10 cuatro puntos y, con
frecuencia, se utilizan para remolcar los carros de la fábrica a la vez que los cargan y descarnan. Sus
capacidades de carga más usuales varían de 1800 a 3600 kg (2 a 4 toneladas).
GRÚAS DE PLUMA GIRATORIA
Estas grúas tienen mayo capacidad que las grúas de estibador y se utilizan más
para
colocar
cargas que para transportarlas. La estructura de la pluma está construida de modo que el operario pueda
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girarla 180' y cuenta con estabilizadores laterales. Este tipo de grúas pueden tener motor diese] o a
gasolina y también las hay con motor eléctrico y acumuladores.
GRÚAS DE VUELTA COMPLETA
Estas grúas pueden girar una carga 360° y, por lo general, son las grúas móviles más grandes. Por lo
general, estas grúas se usan para coloca¡- cargas y no para transportarlas. Muchas veces se montan
sobre un chasis de camión para que se muevan con rapidez entre los puntos de trabajo. Se impulsan
con motores diese] o de ignición por chispa mediante convertidores hidráulicos directos de par de torsión.
La capacidad de elevación de carga con la pluma en la posición más vertical posible puede ser hasta de
90 000 kg (100 toneladas) y puede lograr alcances de más de 30 m (100 ft). Se impulsan col] motores
diesel o de ignición por chispa mediante convertidores hidráulicos directos de par de torsión. Sus
aplicaciones industriales se limitan casi por completo a trabajos de construcción y mantenimiento de
estructuras grandes.
GRÚAS DE CABALLETE
La grúa de caballete no tiene pluma sino una armadura colocada sobre ruedas en la que se montan dos
polipastos con capacidad para moverse dentro de los límites de la armadura para colocar la carga con
toda precisión. La grúa de caballete está relacionada con los carros de caballete: es una grúa muy
adaptable que se usa para colocar y mover materiales. Además, su diseño le otorga una gran estabilidad
y puede moverse a velocidades relativamente altas. La armadura consiste en cuatro columnas verticales
montadas sobre las ruedas de alta flotación del vehículo y soporta dos rieles horizontales de la grúa que
mueven los polipastos elevadores. Su capacidad de carga varía desde 9000 hasta 55000 kg (10 a 60
toneladas) por polipasto, es decir, una capacidad total de 18000 a 110 000 kg (20 a 120 toneladas).
Se usa una gran variedad de sistemas de potencia, todo, ellos impulsados con motor. Los sistemas
hidráulicos son los de mayor uso en transporte, izado y colocación. Sin embargo, un fabricante utiliza un
generador eléctrico impulsado con motor de combustión interna para realizar todas las funciones de la
grúa con motores eléctricos. La grúa de caballete puede funcionar en áreas de alta densidad y es muy
fácil de maniobrar, pues cualesquiera de las cuatro ruedas puede girarse e impulsarse en forma
independiente. Sus aplicaciones más comunes son en los patios para almacenamiento de acero. carga y
manejo de contenedores para embarque, piezas comerciales de concreto precolado, carga de camiones
y carros y en los muelles. Pueden adaptársele dispositivos especiales para manejar carga, lo cual
aumenta la versatilidad de esta grúa.
TRANSPORTE DE FLUIDOS
Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente bajo la aplicación de un esfuerzo de corte
(tangencial), sin importar cuan pequeño sea este esfuerzo. Los fluidos abarcan las fases líquidas y
gaseosas ( o de vapor) de la materia.
Los principales parámetros a tener en cuenta en la elección de un sistema de transporte de un fluido son:
1. El tipo de fluido a transportar. De él se tendrán en cuenta sus características principales, tales como:
viscosidad, densidad, estado físico de la materia.
2. El estado inicial y final del fluido en la trayectoria que desarrolla. Para esto se analiza: la presión, el
caudal y la temperatura del fluido.
3. Materiales disponibles en el mercado para el transporte del fluido.
4.Medio ambiente donde se instalará el sistema de transporte del fluido. Los parámetros cambian si:
a. Es un fluido corrosivo.
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Sistemas de Transferencia de Materiales
b. El fluido es muy frío y no se quiere que se condense.
c. No se desea pérdida del calor del fluido.
d. Es un fluido inmerso dentro de otro fluido.
Los sistemas de transporte de fluidos generalmente requieren una bomba de presión para transportarlos,
a no ser que la diferencia de alturas sea suficiente para desplazar el fluido y que éste llegue con las
condiciones que se necesiten.
DISPOSITIVOS DE CLASIFICACIÓN, CONSOLIDACIÓN Y DESVIACIÓN
Con frecuencia, los sistemas de manejo de materiales tienen la capacidad hasta cierto punto de
identificar, clasificar, consolidar y desviar piezas, productos o cargas unitarias. Lo anterior se logra con
accesorios y equipos periféricos que pueden variar desde sencillos desviadores mecánicos hasta
complejos lectores ópticos para revisión de materiales que pueden leer e identificar caracteres
alfanuméricos y clasificar 20 000 artículos por hora, casi siempre para el manejo de piezas postales.
Cualquiera que sea la complejidad del sistema, habrán de tomarse en cuenta tres elementos básicos:
identificación de los artículos que se van a clasificar o consolidar, reconocimiento del artículo y orden de
activación del mecanismo para que lo desvíe.
Clasificación mecánica simple. En la clasificación
mecánica simple, los artículos se reconocen o identifican
mediante sus diferencias inherentes como tamaño, forma,
peso y demás diferencias físicas; por lo general, la
identificación se realiza por contacto, es decir, un artículo
debe hacer contacto con un canal o con guías palpadoras
que disciernen las diferencias físicas y se acciona una leva
u otro mecanismo sencillo que hace funcionar un tobogán u
otro dispositivo desviador
Mecanismos desviadores. Los mecanismos desviadores
pueden clasificarse como dispositivos que desvían,
empujan, impulsan o inclinan los artículos. Existen muchas
variantes dentro de cada grupo (Fig. 3-16).
Clasificación
electromecánica.
La
clasificación
electromecánica utiliza aparatos para identificación sin
contacto, que detectan tanto las diferencias inherentes como
las diferencias aplicadas, las cuales señalan, ya sea en la carga o en el paquete, con un código que
pueda reconocer un detector o lector óptico que acciona un mecanismo desviador.
Fotosensores. Son los detectores y lectores ópticos de uso más común. Un control fotoeléctrico consta
de: una fuente de luz, un fotorreceptor, un amplificador y una salida. Un haz de luz proveniente de la
fuente activa los elementos fotosensibles del fotorreceptor y produce una señal eléctrica. Esta señal
excita a un relevador que, a su vez, acciona el mecanismo desviador. Cuando se utiliza como sensor o
detector, el control fotoeléctrico puede utilizarse para:
•
•
•
•
Detectar la presencia o ausencia de recipientes o productos en un transportador
Detectar productos de medidas mayores o menores a las establecidas
Clasificar productos por tamaño
Contar los artículos
Asimismo, es posible acomodar los controles fotoeléctricos en serie de modo que sean capaces de leer el
código de un recipiente. Cada sensor que forme parte del lector óptico detectará una sola marca o
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Sistemas de Transferencia de Materiales
espacio en blanco del código y, después, transmitirá la información binaria de la exploración a la función
lógica del controlador. Éste, a su vez, enviará una señal al mecanismo desviador. Los códigos más
comunes tienen un formato de tipo escalera y permiten que el lector óptico los lea en sentido vertical.
Identificación automática. El término identificación automática se refiere a la capacidad de rastrear
materiales dentro de la fábrica mediante el uso de tecnologías automatizados parcial o totalmente. La
más común de éstas es el código de barras, que hace pasar un lector óptico sobre un código de barras y
se ha empleado desde hace 20 años. El producto se identifica mediante un código de barras, que son
una serie de barras negras que varían en espesor y proximidad. El ojo humano no es capaz de descifrar
el código, pero el lector óptico lo hace con facilidad ya que estos códigos fueron diseñados para las
computadoras. Los lectores ópticos pueden ser bastones de mano, pistolas láser o lectores de rayo láser
móvil. El bastón de mano debe tocar el código de barras, mientras que entre la pistola láser y éste puede
haber varios centímetros de separación. Los lectores de rayo láser móvil resultan ideales para leer los
códigos de barras de los artículos que viajan en transportadores. El lector óptico se coloca en un lugar
donde pueda emitir el rayo que buscará el código de barras.
El reconocimiento óptico de caracteres (OCR, optical character recognition) es un conjunto de caracteres
alfanuméricos que puede leerse mediante un lector o escáner y por la vista humana. Sin embargo la
tecnología del OCR es menos confiable y más costosa que el codificado con barras. El término medio
entre las dos tecnologías consiste en colocar una etiqueta al lado del código de barras. Una tecnología
emergente es la de los dispositivos de identificación por radio frecuencia (RFID, radio-frequency
identification devices), que emplea una etiqueta sólo para lectura, la cual se sujeta a una carga unitaria y
emite señales de radio. Cuando la computadora recibe estas señales, identifica el contenido de la carga.
Algunas compañías hacen el experimento de instalar la identificación por radio frecuencia en el
transportador de un trole y los códigos de barras en la carga unitaria a fin de integrar el rastreo de los
materiales y de los sistemas de transportadores.
Estibadores de tarimas. Estos estibadores reciben paquetes, cajas o bolsas, por separado, desde un
transportador y los estiban sobre una tarima de acuerdo con un patrón determinado y con el número de
hileras necesario. No es preciso que todas las hileras se estiben en la misma forma. En general, las
unidades que se van a estibar se reciben en una banda de control en la entrada de la máquina. En este
momento se efectúa el conteo y la unidad se orienta según el tipo de estiba deseada. Cada vez que se
completa una hilera, un dispositivo de empuje mueve las unidades hacia un transportador de mandil y,
una vez concluida la hilera, el transportador se retira y deposita esa hilera sobre la que está debajo. La
maniobra se repite hasta que se completa la carga de la tarima, la cual se descarga y se reemplaza con
una vacía. Se necesitan grandes volúmenes de unidades de tamaño uniforme y se calcula que el uso de
estos estibadores resulta económico cuando hay necesidad de colocar alrededor de 900 unidades por
hora en tarimas. Las máquinas grandes pueden manejar más de 6000 unidades por hora de ciertos
productos.
BIBLIOGRAFÍA
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Editorial Blume. España, 1970. Tomos 1 y 2.
HODSON, William K. Maynard Manual del Ingeniero Industrial. Editorial Mc. Graw-Hill. México. 1996.
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ROSALER, Robert C. Manual del Ingeniero de Planta. Editorial Mc. Graw-Hill. México. 1997. Tomo 3.
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