Implementación de Controles de Ingeniería Automatización de los puestos

Dentro del análisis propuesto de los puestos de trabajo, se ha logrado identificar en cada uno de ellos, las recomendaciones, ajustes y adecuaciones necesarias para mitigar el posible impacto consecuencia de la exposición a los factores de riesgo determinados en este trabajo y presentes en ellos.

No obstante, a pesar de las posibles modificaciones o adecuaciones en los puestos analizados, es claro que no van a eliminar los riesgos existentes, los cuales van a estar presentes de manera permanente, incluyendo en sí, la posibilidad de accidentes y

71

enfermedades asociadas a un amplio número de lesiones o condiciones de salud particulares.

De allí, que una de las propuestas de rediseño integradas a los resultados del estudio y manifiesta en este trabajo, es la de la automatización completa del puesto de trabajo de triturado, el cual demanda los más altos índices de accidentalidad y más altos niveles de exposición a riesgos ergonómicos, de acuerdo al análisis previo; también la automatización completa de los puestos de trabajo asociados al empacado del producto y al estibado del mismo; integrándolos en un solo sistema robotizado de trabajo eficiente y autónomo.

Con ello se pretende eliminar por completo, los factores de riesgo asociados a la actividad de alimentación de piedra a la trituradora, y limitar en gran medida la exposición a factores de riesgo ergonómicos, acaecidos en los puestos de trabajo de empacado y estibado.

5.3.4.1 Automatización del puesto de trabajo de triturado de piedra:

Para la automatización de este puesto de trabajo, se analizó la mejor alternativa en virtud de la eliminación de los factores de riesgo asociados, la alternativa de automatización consiste en lo siguiente:

 Eliminación de la actividad de disposición de piedra en la trituradora, por personal operativo.

 En su lugar, se propone la instalación de una tolva donde ubicar la materia prima (piedra)

 Adicional y de forma integrada o combinada con la tolva, se propone la instalación de un alimentador vibratorio, con el cual se planea clasificar y agregar la piedra directamente a la trituradora.

La automatización de la labor puede acusar una inversión económica, que debe ser sopesada con los gastos actuales por siniestralidad en la actividad y los gastos potenciales por posibles eventos futuros.

Ver Anexo 19. Plano Rediseño Trituradora Vista Lateral Tolva, Anexa 20. Plano Rediseño Trituradora Vista Lateral

La alternativa de automatización consiste en lo siguiente:

1. Eliminación de la actividad de disposición de piedra en la trituradora, por personal operativo.

2. En su lugar, se propone la instalación de una tolva donde ubicar la materia prima (piedra).

3. Adicional y de forma integrada o combinada con la tolva, se propone la instalación de una Alimentador vibratorio con el cual se planea clasificar y agregar la piedra directamente a la trituradora.

72

Tabla 22 Información general, descripción y costos, automatización actividad de triturado

Tipo de automatización: TRITURADORA Elementos

para incluir

en el proceso

Descripción Propósito Actividad que

reemplaza Costo máquina Componente integrado Imagen Tolva

Caja metálica con forma de embudo, siempre de paredes inclinadas de tal forma que descargue el contenido por la parte inferior, a través de la cual se canaliza el hormigón o materiales granulares; en muchos casos se monta sobre un chasis para desplazamiento y transporte.

Contener la piedra, previa a la dosificación en la trituradora Recolección manual de la piedra desde el suelo $12.000.0 00 aprox. Alimentador vibratorio Alimentador Vibratorio

El alimentador vibratorio consiste en un canal o chute de alimentación (que puede ser una bandeja abierta o un tubo cerrado) que se mueve hacia adelante y hacia atrás por la inducción oscilante de un motor electromagnético. La velocidad de flujo de los sólidos se puede controlar ajustando la entrada de corriente en el motor electromagnético del alimentador. Esta entrada controla el tirón del electroimán y la longitud de su carrera. Los alimentadores vibratorios son muy adecuados para se controlados remotamente por computadoras en sistemas integrados de manejo de materiales.

Dosificación de la piedra, desde la tolva hasta la trituradora. Disposición manual la piedra en la trituradora $15.000.0 00 aprox. Tolva - Trituradora Tolva y Alimentador Vibratorio ensamblado

La Tolva Vibratoria es una combinación de una tolva de almacenamiento y un alimentador vibratorio, para transportar material a granel a una trituradora de impacto.

La tolva vibratoria asegura la adecuada carga de producto para la eficiente orientación del material.

Eliminar la

operación

manual de

cargas por los trabajadores sin comprometer la operación. Asir, recoger, transportar y disponer manualmente la piedra en la trituradora. Instalación $3.000.00 0 aprox. Trituradora de mandíbula. Fuente: autores

73

De esta forma la secuencia sería la siguiente, directamente del patio de materia prima, el cargador existente asirá, trasladará y dispondrá la piedra correspondiente, en la tolva de alimentación de la trituradora. Una vez el material esté en la tolva, se activará la Alimentador vibratorio conectado directamente a la boca de entada de la trituradora, donde irá agregando materia prima a la misma, de forma constante y continua.

5.3.4.2 Puesto de trabajo Estibado de sacos:

En cuanto al puesto de trabajo de estibado de sacos, es la segunda actividad de alto en riesgo ergonómico; la automatización también pretende la eliminación de la actividad manual, por parte del personal del proceso de producción.

La automatización de este proceso y su tecnificación, orbita alrededor de la instalación de una máquina Paletizadora robotizada, toda vez que su ejecución manual, como se revisó anteriormente, acusa todo tipo de posturas inadecuadas, transporte y levantamiento de cargas; mientras que la máquina mencionada, realiza toda la actividad de asir, levantar, transportar, colocar y ubicar la carga (saco por saco), en virtud de su facilidad de programación para diferentes tipos de tendidos, alturas, entre otras características.

Es de resaltar, que por su capacidad de carga y autonomía, la Paletizadora robotizada, puede levantar al mismo tiempo, varios sacos con producto, ubicarlos en un solo desplazamiento, y realizar todo esto, en un tiempo menor, al que le llevaría a un operario promedio.

Paletizadora robotizada: Para el caso práctico del tema en estudio, se sugiere una referencia específica, para identificar sus principales funciones, características, modalidades, accesorios y demás, que ofrece a la compañía versatilidad y flexibilidad en la configuración de la máquina y estibado de los sacos, de acuerdo a las necesidades del cliente o de la producción.

Se describe este equipo, por ser de los últimos de su generación, aunque es considerablemente más costoso, tiene varias características que lo hacen más objetivo para IMPADOC S.A., dado que puede ser apoyo para realizar producciones de diferente tamaño de sacos (sacos de 40 kilos y de 25 kilos), diferentes configuraciones de estibado, de acuerdo al peso que se requiera estibar en un solo palé, como por ejemplo una distribución al 5 de 12 filas, o al 7 con 11 filas y tres sacos, tal como se ilustra en las siguientes imágenes:

Ilustración 34. Empaque en sacos, productos IMPADOC S.A.

74

Ilustración 36 12 Estibado en palé sacos de 40 kg y medidas generales- Vista frontal. .

Fuente. Autores

Ilustración 36. Estibado en palé sacos de 40 kg y medidas generales- Vista lateral.

Fuente: Autores

1,20 metros

75

Ilustración 37. Estibado en palé sacos de 25 kg y medidas generales- Vista frontal.

Fuente: Autores

Ilustración 38. Estibado en palé sacos de 35 kg y medidas generales-Vista lateral.

Fuente: Autores

0,69 metros

0,38 metros

76

Paletizadora de bolsas robotizado de la serie AR-200: Este sistema siempre cuenta

con funciones básicas y personalizables, lo que le permite que nuestro equipo de ingeniería tenga la libertad de adaptar el paletizador según sus requisitos específicos. Se pueden adaptar muchos componentes del equipo, tales como las herramientas del extremo del brazo, el dispensador de bandejas de carga y de hojas deslizables, los transportadores de alimentación, el transportador de salida de bandejas de carga, etc. Puede manipular hasta cuatro unidades diferentes de manera simultánea y se puede equipar con pinzas personalizadas para bolsas, paqueterías, cajas, bolsos, etc. Este paletizador robotizado puede lograr un rápido cambio de patrones de paletizado mediante fórmulas almacenadas para maximizar el tiempo de funcionamiento. Además, la flexibilidad de las disposiciones permite la instalación en espacios pequeños, mientras cumpla con las normas de seguridad más recientes. Para garantizar que la Celda robotizada de paletizado calce perfectamente con su equipo relacionado, le proporcionamos servicios completos de integración.

Ilustración 39. Puesto de trabajo automatizado, estibado de sacos en palé

Fuente: Paletizadora de bolsas robotizado de la serie AR-200, PREMIER TECH CHRONOS

Ilustración 40. Tipos de Configuración de estibado en palé, que puedes realizar la máquina mencionada.

77

Tabla 23 Información general, descripción y costos, automatización actividad de estibado.

Fuente: Autor

Tipo de automatización: Paletizadora Robotizada Elementos a

incluir en el proceso

Descripción Propósito Actividad que

reemplaza Costo máquina e instalación Componente integrado Imagen Paletizadora robotizada El paletizador es una máquina o conjunto de máquinas cuya finalidad es la de colocar productos generalmente almacenados en

cajas, botes, sacos, entre otros, sobre un palé, para la conformación de una carga. El paletizado automatizado es el final de línea de producción. Aporta automatización en el proceso, calidad de apilado y velocidad, se compone de paletizadores de carga por alto, empuje de capas y plataforma móvil para altas producciones. Estibado manual de sacos de producto terminado. Entre $134.441.3 38 y $290.110.2 55 (mcte) aproximada mente para máquinas usadas. Cosedora de Sacos - Banda Transportador a.

78

5.3.4.3 Puesto de trabajo empacado de sacos:

En cuanto al empacado de sacos, sabemos que igual que el puesto de trabajo de estibado, posee una posibilidad de automatización muy real y viable, en muchas empresas de diferentes sectores esto se realiza desde hace tiempo, y en el mercado existen muchas opciones para suplir ésta actividad manual, la que puede acarrear un amplio número de desórdenes musculo esqueléticos, como ya se develó en el análisis previo.

En este puesto de trabajo, como ya se mencionó, participan dos operarios cada uno de ellos realizando las siguientes actividades:

El llenado, pesado y cierre del saco:  El asimiento del empaque

 Ubicación del saco bajo la boquilla de dosificación  Accionamiento de la boquilla

 Cierre de la boquilla  Pesado del saco

 Ajuste de peso del saco (también manual)  Cosido del saco

Ilustración 4113 Diagrama de flujo actividad de empaque de sacos (dosificación-pesado-empacado-sellado-estibado).

79

En promedio la actividad puede tardar 40 segundos aproximadamente, lo que ofrece un total de 90 sacos por hora, lo cual también es aproximado, puesto que se deben tomar en cuenta los factores de fatiga, errores humanos, funcionamiento adecuado de las diferentes herramientas manuales implicadas, la interacción adecuada entre las herramientas y el operador, entre otros.

Así la opción de implementar una automatización en este puesto de trabajo no solo es una excelente alternativa para la mitigación y hasta eliminación de los riesgos ocupacionales determinados, sino que además sugiere un gran avance tecnológico del puesto de trabajo, el cual supone una alta optimización del proceso.

La opción más viable e inclusive factible para la automatización del proceso de empacado en IMPADOC S.A. (si se proyecta un ejercicio de costo beneficio, donde no solo se sopesen características productivas, de rentabilidad versus costes, sino que además se tengan muy en cuenta el impacto en el tema de seguridad y salud ocupacional), es la de instalación de una línea de empacado de sacos, que suple todas las actividades descritas anteriormente en este puesto de trabajo y no necesita más que la programación necesaria, de acuerdo a las características del producto, un adecuado mantenimiento y respaldo del fabricante, lo que generalmente viene incluido.

Una línea de empacado de sacos está determinada por una ensacadora, una máquina selladora o una que realice las dos funciones secuencialmente.

Ensacadoras: Son máquinas empacadoras de productos sólidos a granel donde la medida que determina la cantidad de producto en cada empaque es la masa (kg). Las ensacadoras netas son aquellas que miden el peso neto (solo producto) y luego lo descargan en el empaque (saco).

Las ensacadoras netas constan de un alimentador automático, una tolva báscula y mecanismo para sujeción del saco o “mordaza”. Según las características del producto se define el tipo de alimentador que se debe utilizar, en IMPADOC S.A. la mejor opción es la tolva alimentada por gravedad, debido a que permite la conexión con el molino directamente y facilita su dosificación, ya que ésta cuenta con una tolva-báscula que determina el peso neto a depositar en cada saco. Por último, El tamaño del mecanismo porta-saco (mordaza) se define a partir del rango de tamaños de bolsas a empacar. Cierre de Bolsa: Luego del proceso de ensaque, un sistema de cierre de bolsa recibe el empaque abierto y lo sella para evitar fugas de producto y contaminación. El sistema consta de una banda transportadora, el equipo de cierre y un pedestal para soportar este último. Para cierre de bolsa se utiliza una máquina cosedora.

Cosedora: Se habla de integrar un sistema de costura Fischbein, la cual es una marca estadounidense reconocida a nivel mundial por la calidad y rendimiento de sus equipos de costura. Estas máquinas están diseñadas para trabajar con un amplio rango de sacos como papel, polietileno y polipropileno.

80

Tabla 24 Información general, descripción y costos, automatización actividad de Empacado (o ensacado) .

Fuente: Autor

Tipo de automatización: Línea Automática de ensacado Elementos

a incluir en el procesos

Descripción Propósito Actividad que

reemplaza Costo máquina e instalación Componente integrado Imagen Ensacadora y cierre de bolsa Ensacadora de boca abierta de la serie PTR-1030. Este sistema es muy versátil, confiable y preciso, se puede adaptar a aplicaciones que requieren diversos materiales, tamaños y dispositivos de cierre de bolsas. Aporta automatización en el proceso, optimización de tiempos de llenado y sellado de sacos, velocidad en el proceso y confiabilidad en el pesaje. Se compone de dos robots FANUC:

uno para la

manipulación de

bolsas vacías y otro para el control de las

bolsas llenas, proporcionan confiabilidad, con la simplificación del aspecto mecánico y la limitación de la cantidad de piezas móviles en la máquina, precisión, gracias a su exactitud probada. Ensacado de material, pesaje y calibración del peso y cosido del saco. Entre $220.000.000 y $400.110.255 (mcte) aproximadamente. Bandas transportador as - Molino - Paletizadora.

81

Bandas transportadoras: Adicionalmente, para conectar los tres sistemas de automatización mencionados para los puestos de trabajo descritos, es necesaria la inclusión de un elemento más que provee el servicio de conexión, comunicación y transporte entre las tres máquinas, las Bandas transportadoras, las cuales eliminarán, una de las actividades con las que se presenta un mayor desgaste físico y mayor exposición a los efectos por factores de riesgo ergonómico, que sería el transporte manual de cargas.

En los tres procesos evaluados, encontramos la actividad de transporte de cargas, y aunque las distancias recorridas, no suelen ser un factor de riesgo per sé, si lo son cuando se ven combinadas con giros, ángulos, regular sujeción y demás elementos que ya se han descrito; además de ello, es importante mencionar que ésta actividad, está presente de forma continua y permanente, durante la ejecución del triturado, empacado de sacos y el estibado de los mismos, acusando en el transcurso de la actividad, malas posturas, dolores lumbares, incomodidad, fatiga etc., acuñando una situación de enfermedad futura o potenciando un posible accidente.

Las bandas transportadoras, son más un complemento de los sistemas anteriores, sin embargo, su importancia es vital, toda vez que son las que eliminan completamente la actividad humana del proceso, al menos en lo que se refieres a cargas.

Se pueden emplear en todo tipo de instalaciones puesto que, su función está en el movimiento de la mercancía. Proveen soporte entre líneas de transporte posicionadas, con un determinado ángulo. Las características constructivas estarán en función del tipo de transportador con el que estén enlazadas: dimensiones, tipo de bastidor, etc.

Dependiendo del sistema utilizado, podrán ser:

1. De banda: El transporte se realiza mediante el deslizamiento de una banda de PVC sobre el bastidor. Este modelo siempre será accionado mediante un moto- reductor, siendo la transmisión por cadena al tambor motriz.

2. De rodillo: Siendo de tipo cónico o cilíndrico; además pueden estar accionados o ser de gravedad, dependiendo del producto a transportar, en este caso puede hablarse de estibas y sacos.

Ilustración 4214 Banda transportadora de bastidor y de rodillo

82 Ilustración 4315 Componentes de una Cinta transportadora.

Fuente: Rotrans S.A.

Para la implementación de toda esta infraestructura de automatización, es necesario hacer a lución al Sistema que hace posible todo esto, los PLC o dispositivos electrónicos programables, de los cuales se realizará la siguiente descripción a modo de ilustración, puesto que dicho elemento se encuentra fuera del foco de estudio.

El PLC: Es un Controlador Lógico Programable, destinado a cumplir funciones de automatismos lógicos y control de procesos de manufactura en ambiente industrial y tiempo real, bien sean de tipo combinacional o secuencial. El PLC tiene la ventaja de utilizar la lógica programada y no la cableada; también permite introducir cambios fácilmente, según el desarrollo o evolución de la maquinaria o del proceso; otro aspecto positivo es el empleo de menor tiempo de realización y menor mano de obra; de igual forma tiene la ventaja de facilitar la implementación de sistemas de control distribuido o de control jerarquizado; disminuye los costos, el peso, el tamaño, el volumen de los componentes, así como el mantenimiento y la mano de obra; además aumenta la confiabilidad y se puede instalar en cualquier tipo de ambiente. Otro aspecto importante del PLC es su diseño para aplicación industrial y para someterse a influencias físicas, eléctricas y químicas (temperatura, humedad, vibración), ruidos, y contaminantes ambientales como el polvo. Y por último, permite la simulación de procesos, alarmas y fallas, sin influir en forma directa sobre las máquinas Mandado 1992).

83

Lo anterior, lo hace muy útil para el ejercicio e ideal para la automatización del proceso, pues no sólo elimina los factores de riesgo, sino que además es prácticamente invulnerable a ellos, además el PLC supervisa el estado de los diferentes dispositivos de campo por medio de la recepción de las señales de los sensores que posee.

Ilustración 4416 Diagrama de flujo, funcionamiento de un PLC.

Fuente: MANDADO, Enrique; ACEVEDO, Jorge y PEREZ, Serafín. Controladores Lógicos y Autómatas Programables.