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DISEÑO DE UN SISTEMA SEMI-AUTOMATICO PARA CARGAR Y DESCARGAR ESTIBAS EN VEHICULOS DE TRANSPORTE
EDUARDO JOSE LLANOS ROMERO
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE AUTOMATICA Y ELECTRONICA PROGRAMA INGENIERÍA MECATRÓNICA
SANTIAGO DE CALI 2017
DISEÑO DE UN SISTEMA SEMI-AUTOMATICO PARA CARGAR Y
DESCARGAR ESTIBAS EN VEHICULOS DE TRANSPORTE
EDUARDO JOSE LLANOS ROMERO 2130734
Pasantía institucional para optar al título de Ingeniero mecatrónica
Director Juan Carlos Mena Moreno
Ingeniero Electricista Msc
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE AUTOMATICA Y ELECTRONICA PROGRAMA INGENIERÍA MECATRÓNICA
SANTIAGO DE CALI 2017
Nota de aceptación: Aprobado por el Comité de grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al título de Ingeniero Mecatrónico. JIMMY TOMBE ANDRADE Jurado
Santiago de Cali, 10 de noviembre de 2017
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Dedico este trabajo a todos los que me ayudaron con su granito de arena durante mi desarrollo como Ingeniero Mecatrónico, principalmente: A Dios por brindarme esta oportunidad, permitirme vivir este momento e iluminar mi camino para superar cada una de las barreras que se me presentaron durante mi vida y el transcurso de mi carrera profesional. Mi madre Stella Romero Morales, a quien le debo la persona en la cual soy en este momento, por su apoyo, sus consejos, su preocupación, por ser mi motivación, inspiración y un ejemplo a seguir; a mi madre le debo cada uno de mis logros por que ha sido una mujer luchadora y ha dado siempre lo mejor. Mi padre Afranio Llanos Panesso por brindarme su compañía, su apoyo y los mejores consejos para acercarme a ser el gran hombre que él siempre fue. Que a pesar de que durante el transcurso de mi desarrollo como profesional tuvo que partir hacia la gracia de Dios, el día de hoy te quiero decir ‘’Mira mi querido viejo, lo logré, gracias’’. Mi madrina Rita Millán Valencia por ser como una segunda madre, brindarme todo su apoyo, su preocupación, sus consejos y siempre creer en mí. Sara Lucia Rodríguez quien además de ser mi novia y mejor amiga, ha sido una persona a la cual le debo muchos triunfos durante mi carrera profesional, gracias a sus consejos, colaboración y apoyo incondicional, porque además es mi motivación e inspiración para siempre querer ser mejor.
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AGRADECIMIENTOS
Expreso mi más sincero agradecimiento a las siguientes personas y entidades:
A la empresa Transportes Frevalle, por permitirme realizar mi pasantía institucional, donde puse en práctica los conocimientos adquiridos durante mi pregrado y me permitió adquirir experiencia, la cual es fundamental para mi futuro profesional.
Al empresario Jhon Freddy Vallejo, Ingeniero Mecatrónica y gerente general de Transportes Frevalle por su apoyo en todo momento y por cada uno de los conocimientos aportados para el desarrollo del proyecto.
Al ingeniero Juan Carlos Mena por su dirección y consejos durante el desarrollo del trabajo de grado.
A mis compañeros de Pregrado David Ricardo Sterling y Andrei Martínez por cada uno de los consejos técnicos brindados para el desarrollo de mi proyecto de grado.
A la Universidad Autónoma de Occidente.
A todas aquellas personas que de una u otra forma aportaron con su granito de arena en la realización del presente trabajo de grado.
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CONTENIDO
Pág.
GLOSARIO 16 RESUMEN 18 INTRODUCCIÓN 19 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 21 2. JUSTIFICACION 23 3. OBJETIVOS 25 3.1. OBJETIVO GENERAL 25 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 25 4. MARCO REFERENCIAL 26 4.1. Antecedentes 26 4.1.1. Ancra system 26 4.1.2. Alba manufacturing 32 4.1.3. Grupo familia 33 4.2. MARCO NORMATIVO 36 4.2.1. Enfermedad laboral 37 4.2.2. Decreto 1609 de 2002 para manejo y transporte terrestre de mercancías peligrosas 37 4.3. MARCO TEÓRICO 38 4.3.1. Riesgo y factores de riesgo en los muelles de carga – descarga 38 4.3.2. Vehículos de carga. Dimensiones 40 4.3.3. Estiba 40 4.3.4. Calculo de la tracción cadenas 41 4.3.5. Esfuerzos combinados 44 4.3.6. Círculo de mohr 46 4.3.8. Controladores lógicos programables 48 5. METODOLOGIA 51 5.1. FASE 1: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN 51 5.1.1. Actividad 1. Entrevista al personal de la empresa transportes frevalle y al cliente dueño de la bodega 51 5.1.2. Actividad 2. Visita a la bodega y reconocimiento del vehículo 52 5.2. FASE 2: INVESTIGACIÓN 52 5.2.1. Actividad 1. Búsqueda de tecnologías existentes 52 5.2.2. Actividad 2. Investigación de normas para el proceso de transporte 52 5.3. FASE 3: GENERACIÓN DE CONCEPTOS 52 5.3.1. Actividad 1. Plasmar soluciones en dibujos que brinden la información de funcionamiento 53 5.4. FASE 4: SELECCIÓN DE CONCEPTOS 53
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5.4.1. Actividad 1. Primera evaluación de los conceptos por medio de matices 53 5.4.2. Actividad 2. Replanteamiento de conceptos de acuerdo a los resultados de la evaluación de la actividad 1 53 5.4.3. Actividad 3. Evaluación final del concepto 54 5.5. FASE 5: DISEÑO DEL CONCEPTO 54 5.5.1. Actividad 1. Diseño definitivo del sistema para el vehículo de transporte 54 5.5.2. Actividad 2. Diseño definitivo del sistema para la bodega de almacenamiento 54 5.5.3. Actividad 3. Desarrollo de la estrategia de control para el sistema del vehículo y la bodega 54 5.6. FASE 6. DEFINICION DE LOS COSTOS GENERALES DEL PROYECTO 55 5.6.1. Actividad 1. Cotización de componentes 55 5.6.2. Actividad 2. Realización de la tabla de costos 55 6. SELECCIÓN DE CONCEPTOS 56 6.1. PLANEACIÓN DEL PRODUCTO 56 6.1.1. Descripción del producto 56 6.1.2. Propuesta de valor 56 6.1.3. Objetivos clave del negocio 56 6.1.4. Mercado primario y secundario 57 6.1.5. Suposiciones y restricciones 57 6.2. IDENTIFICACIÓN DE LAS NECESIDADES 57 6.3. ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO 58 6.3.1. Listado de métricas 58 6.3.2. Elaboración de la casa de la calidad (qfd) 59 6.4. Generación de conceptos 63 6.4.1. Conceptos del sistema de la bodega 63 6.4.2. Conceptos del sistema del vehículo 66 6.4.3. Selección de conceptos 68 7. DISEÑO DEL SISTEMA MECANICO Y DE CONTROL 73 7.1. SELECCIÓN PREVIA DE LA CADENA MOTRIZ 73 7.2. SELECCIÓN DE PIÑONES MOTRICES PARA LOS SISTEMAS 77 7.3. DISEÑO DEL SISTEMA MECANICO DE LA BODEGA 78 7.3.1. Limitaciones y requerimientos para el diseño del sistema de la bodega 79 7.3.2. Diseño del puente de acople entre bodega y vehículo de transporte 79 7.3.3. Mesa transportadora de rodillos 92 7.3.4. Ensamblaje total de los subsistemas de la bodega 99 7.4. DISEÑO MECANICO DEL SISTEMA PARA EL VEHÍCULO 101 7.4.1. Limitaciones y requerimientos para el diseño del sistema del vehículo 101
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7.4.2. Cálculos del sistema para el vehículo 101 7.4.3. Selección de la cuña del eje para el sistema del vehículo 112 7.4.4. Diseño de los piñones 113 7.4.5. Selección de los rodillos 115 7.4.6. Tensores de la cadena 116 7.4.7. Diseño de la estructura soporte de los rodillos 117 7.4.8. Ensamblaje de la estructura del vehículo de transporte 119 7.5. ESTRATEGIA DE CONTROL 122 7.5.1. Lógica de control para la bodega 122 7.5.2. Lógica de control para el vehículo 128 7.6. ANALISIS DE COSTOS Y FACTIBILIDAD 130
8. CONCLUSIONES 135
BIBLIOGRAFIA 138
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LISTA DE TABLAS Tabla 1. Dimensiones estándar de vehículos de carga 40 Tabla 2. Alturas de superficies de carga. 40 Tabla 3. Lista de necesidades 58 Tabla 4. Listado de necesidades y métricas 58 Tabla 5. Relación entre necesidades métricas y necesidades del cliente 59 Tabla 6. Parte central de la casa de la calidad QFD. Asignación numérica con respecto a la relación entre las necesidades y las métricas. 60 Tabla 7. Parte superior de QFD. Comparación entre métricas 61 Tabla 8. Comparación con la competencia con respecto a las necesidades 62 Tabla 9. Evaluación de conceptos de la bodega No. 1 69 Tabla 10. Evaluación de conceptos de la bodega No. 2 70 Tabla 11. Evaluación final para conceptos de la bodega 71 Tabla 12. Evaluación de conceptos del vehículo No. 1 71 Tabla 13. Matriz de tamizaje para evaluación de conceptos para el sistema del vehículo 72 Tabla 14. Coeficiente de fricción aproximada para los rodillos (Fr) 74 Tabla 15. Coeficiente de fricción de deslizamiento (Fs). 74 Tabla 16. Coeficiente de velocidad de la cadena (K1). 75 Tabla 17. Características del piñón de 9 dientes 77 Tabla 18. Características del piñón de 11 dientes. 78 Tabla 19. Características del piñón de 20 dientes. 78
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Tabla 20. Limitaciones y requerimientos de la bodega de almacenamiento 79 Tabla 21. Características del motor para la parte de movimiento en la estructura de acople 80 Tabla 22. Secciones criticas del eje para selección de diámetro. 85 Tabla 23. Características del motor para cada línea de transporte de la bodega. 96 Tabla 24. Limitaciones y características del vehículo de transporte 101 Tabla 25. Secciones criticas del eje del vehículo para selección de diámetro 110 Tabla 26. Especificaciones técnicas del rodillo para el sistema del vehículo 115 Tabla 27. Simbología para comprensión del GRAFCET de la bodega 124 Tabla 28. Simbología para comprensión del GRAFCET del vehículo 128 Tabla 29. Tabla de costos generales de los elementos más significativos de cada sistema 131 Tabla 30. Costos durante las fases de desarrollo del proyecto 132 Tabla 31. Flujo de caja 133 Tabla 32. Calculo de TIR y VPN del proyecto 133
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Rectract-A-Roll by Ancra 27 Figura 2. Skate System by Ancra System 28 Figura 3. Carpet System by Ancra System 29 Figura 4. Chain Conveyor System by Ancra System 30 Figura 5. Slat Conveyor System by Ancra System 31 Figura 6. Estantería y transelevador monoculumna 34 Figura 7. Bodega automática autoportante de la empresa Grupo Familia en Medellín 35 Figura 8. Circuito de transportadores con recirculado 36 Figura 9. Cadena horizontal 41 Figura 10. Cadena vertical 42 Figura 11. Cadena inclinada 43 Figura 12. Diagrama de esfuerzo-deformación. 44 Figura 13. Torsión en sección circular 45 Figura 14. Flexión en una sección de viga 46 Figura 15. Círculo de Mohr 47 Figura 16. Estructura general del PLC 49 Figura 17. Controladores lógicos programables 49 Figura 18. Transportadora de cadena 64
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Figura 19. Sistema de transportadoras de cadena con mesa para translación de estibas 65 Figura 20. Mesa de translación de estibas 65 Figura 21. Mesa transportadora de rodillos de 2400 mm 66 Figura 22. Sistema de transporte para el vehículo basado en rodillos 67 Figura 23. Sistema de transporte para el vehículo basado en cadenas 68 Figura 24. Tabla de cadenas de rodillos ANSI para trabajos pesados. 76 Figura 25. Fuerzas X-Y del eje de la estructura de acople 81 Figura 26. Fuerzas Z-X del eje de la estructura de acople 83 Figura 27. Diagrama de Fuerzas X-Y para el eje de la estructura de acople 84 Figura 28. Diagrama de fuerzas X-Z para el eje de la estructura de acople 84 Figura 29. Subsistema de acople entre los sistemas de la bodega y el vehículo de transporte 88 Figura 30. Subsistema de acople cargado 89 Figura 31. Puntos de apoyo de la estiba 89 Figura 32. Tensores de la estructura de acople de la bodega 90 Figura 33. Piñón de nueves dientes del sistema de acople entre bodega y vehículo 90 Figura 34. Unidad de rodamiento con soporte ovalado de material compuesto y prisionero 91 Figura 35. Unidad de rodamiento con soporte de pie de material compuesto y prisionero 91 Figura 36. Mecanismo de elevación de la estructura de acople 92
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Figura 37. Posición de la cadena en el sistema de la bodega 93 Figura 38. Transportadora de rodillos 96 Figura 39. Método de conexión entre rodillos 97 Figura 40. Estructura de protección y fijación para el motor y mecanismo de transmisión 98 Figura 41 Tensor de cadena y muelle 98 Figura 42. Soporte de la mesa transportadora 99 Figura 43. Sistema semiautomático de la bodega 100 Figura 44. Vista frontal del sistema semiautomático 100 Figura 45. Fuerzas X-Y del eje del vehículo 106 Figura 46. Fuerzas X-Z del eje del vehículo 108 Figura 47. Diagrama de fuerzas X-Y para el eje del sistema del vehículo 109 Figura 48. Diagrama de fuerzas X-Z para el eje del sistema del vehículo 109 Figura 49. Vista general del tráiler del vehículo de transporte 112 Figura 50. Vista inferior del tráiler del vehículo de transporte 113 Figura 51. Imagen del piñón de nueve dientes que posee cada rodillo 114 Figura 52. Imagen del piñón loco de 11 dientes 114 Figura 53. Imagen del piñón de 20 dientes del eje motriz 115 Figura 54. Rodillo transportador de estibas conducido por cadena 116 Figura 55. Mecanismo de tensión del sistema de transporte del vehículo 116 Figura 56. Vista trasera de la estructura soporte sobre el tráiler 117
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Figura 57. Ranura de movimiento del rodillo extremo para tensionar la cadena 118 Figura 58. Imagen del soporte del piñón loco y la base del plástico UHMW 118 Figura 59. Cubierta de protección del mecanismo de los rodillos 119 Figura 60. Ubicación real del eje del motor 120 Figura 61. Imagen que ilustra el cambio de dirección que toma la cadena en los piñones locos 120 Figura 62. Línea de rodillos para el transporte de las estibas 121 Figura 63. Posicionamiento de las estibas en el sistema. 121 Figura 64. Esquema final del sistema semiautomático del vehículo 122 Figura 65. Visualización de sensores del sistema de la bodega 123 Figura 66. GRAFCET 1 principal del sistema de la bodega - parte 1 125 Figura 67. GRAFCET 1 principal del sistema de la bodega – parte 2 126 Figura 68. Visualización de sensores del sistema de la bodega 128 Figura 69. GRAFCET 2 principal del sistema para el vehículo 129
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LISTA DE ANEXOS
Anexo A. Dibujo del rodillo de 1000 mm para los sistemas 142 Anexo B. Fotos reales del rodillo 143 Anexo C. Precio y características del motor para el sistema del vehículo 145 Anexo D. Hoja característica del sensor fotoeléctrico E3JM 146 Anexo E. GRAFCET del modo manual y de fallas del sistema de bodega 148 Anexo F. GRAFCET del modo manual y de fallas del sistema del vehículo 149 Anexo G. Selección del tamaño de la cuña 150 Anexo H. Cotización de un rodillo 12A9T 152
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GLOSARIO
AMENAZA: peligro latente de que un evento físico, sea de origen natural, error humano o inducido pueda causar impactos a la salud como lesiones o pérdidas de vida, así como también daños en los bienes o infraestructura1.
CADENAS PARA RODILLOS INDUSTRIALES: mecanismo de transmisión de transmisión mecánica acoplado a los rodillos para su rotación. Este método de transmisión ha sido muy utilizado en aplicaciones industriales por su eficiencia y versatilidad.
Cada cadena compuesta por placas interiores y exteriores que se alternan sucesivamente y unidas entre sí de forma articulada por medio de un pasador2.
CORRIENTE A ROTOR BLOQUEADO (LOCKED ROTOR CURRENT): el mayor valor eficaz en estado estacionario, de la corriente absorbida desde la línea con el motor mantenido en reposo, cualquiera que sea la posición angular de su rotor, con una condición de tensión y frecuencia nominales.
EFICACIA: capacidad de alcanzar el efecto esperado o deseado por medio de la realización de una acción.
EFICIENCIA: relación entre el resultado alcanzado y los recursos empleados para este fin3.
EVALUACIÓN DEL RIESGO: proceso utilizado para determinar los niveles de riesgo asociado a la probabilidad de que dicho riesgo se concrete.
1 COLOMBIA. MINISTERIO DE TRABAJO. Decreto 1443. (31, julio, 2014). Por el cual se dictan disposiciones para la implementación del sistema de gestión de la seguridad y salud en el trabajo (SG-SST). Bogotá, D.C., 2014. P. 3. 2 GARCIA DOMINGUEZ, M.E y GONZALEZ REY, G. Introducción. Cadenas de rodillos. Tendencias de desarrollo y dimensionales según normas ISO. Habana: Ediciones Mecánica, 2007. p. 33. 3 Ibid., p. 4.
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GRAFCET (GRAFICO FUNCIONAL DE ETAPA-TRANSICIÓN): modelo de representación gráfica de las secuencias de un sistema lógico, predefinido por entradas y salidas.
IDENTIFICACIÓN DE PELIGRO: proceso para definir si existe un peligro e identificar las características que conlleven a este4.
POLÍTICA DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO: es un compromiso asumido por parte de una organización con respecto a la seguridad y salud en el trabajo, expresada formalmente definiendo el alcance.
PREVENCIÓN DE FALLAS: característica de aplicadas en el diseño de un elemento o dispositivo que impide que sus fallas provoquen averías críticas y accidentes5.
REEFERS: es un tipo de contenedor equipado con sistema de refrigeración con la función de conservar la mercancía que es sensible a las temperaturas, tales como frutas, verduras, lácteos, entre otros6.
TRANSELEVADOR: es una maquina encargada del almacenamiento automático de estibas, el cual se desplaza por medio de los pasillos para realizar las funciones de entrada de mercancía, la determinada organización y la salida de ellas7.
4 MINISTERIO DE TRABAJO, Decreto 1443, Op. Cit. p 4. 5 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS Y CERTIFICACION. Seguridad de Funcionamiento y Calidad de Servicio. Mantenimiento. Terminología: Artículos. Bogotá: ICONTEC, 1999.p 9 6 Transporte marítimo en contenedor reefer [en línea]. España: Tiba, [consultado 11 de julio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.tibagroup.com/es/transporte-maritimo-contenedor-reefer 7 Transelevadores para estibas [en línea]. Colombia: Mecalux, [consultado 11 de julio de 2017]. Disponible en Internet: https://www.mecalux.com.co/almacenes-automatizados/almacenes-automaticos-para-estibas/transelevadores-estibas
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RESUMEN
El presente proyecto consiste en el diseño de un sistema semiautomático para cargar y descargar mercancía en estibas entre vehículos de carga y bodegas de almacenamiento para la empresa TRANSPORTES FREVALLE Ltda., la cual se dedica al transporte de mercancía terrestre, brindando el servicio a operadores logísticos y generadores de carga en Colombia.
En la actualidad este proceso se realiza de forma manual, lo cual resulta ser poco eficiente por el extenso tiempo que toma este trabajo, adicionalmente existe la posibilidad de que se presenten accidentes o futuras enfermedades laborales al ser un proceso que involucra altas cargas biomecánicas de forma repetitiva para el operario. Lo anteriormente mencionado se refleja en costos adicionales y afecta el compromiso de la empresa con la seguridad de sus trabajadores, lo que conlleva a la necesidad de diseñar un sistema semiautomático para optimizar y brindar seguridad en el proceso de carga y descarga.
En primera instancia fue necesario conocer detalladamente el proceso para determinar los puntos claves donde se encontraban las falencias de la metodología empleada por los operarios, delimitar el espacio con que se cuenta en el tráiler del vehículo y en el muelle de carga, y por último realizar entrevistas a los involucrados en el proceso de carga y descarga; con estos datos se arrojaron las necesidades del cliente y las características que debe poseer el diseño del sistema semiautomático.
Como características claves se encontró que el sistema debe soportar una carga de una tonelada por metro cuadrado, poseer una velocidad lineal entre 0,04 y 0,06 metros por segundo y estar diseñado para mover estibas de tamaño estándar.
Con los datos anteriores se realizaron los cálculos necesarios para definir los elementos que debe poseer el sistema, para así realizar el diseño de los componentes mecánicos de la estructura por medio del software SolidWorks y por último se realizó el GRAFCET (Grafico Funcional de Etapa-Transición) de la secuencia lógica con la cual se lleva a cabo todo el proceso.
PALABRAS CLAVE: Sistema semiautomático de cargue y descargue, automatización de procesos, transporte de mercancía de forma automática.
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INTRODUCCIÓN Para tener éxito en el mercado una empresa debe ser competitiva, tener óptimos procesos de producción tomando el menor tiempo posible y brindar un servicio de calidad a precios asequibles para el consumidor. Una manera para lograr este objetivo es automatizando sus procesos.
En Colombia existen 2,5 millones de Mipymes (micro, pequeñas y medianas empresas) que generan el 67% de empleo colombiano8. Este tipo de empresas debe competir con multinacionales y nuevas empresas que entran a Colombia, gracias a las políticas internas del país y por los diferentes acuerdos como el TLC (Tratado de Libre Comercio). Hernando Castro, director de la banca intermediaria del estatal Banco de Comercio exterior de Colombia (Bancoldex) plantea que: “los países que tengan mayores niveles de mecanización, automatización y modernización van a ser más competitivos en sus precios finales” 9.
Una de las empresas que busca aumentar su competitividad a través de la automatización de sus procesos es TRANSPORTES FREVALLE. La empresa cuenta con más de 15 años de experiencia, con oficinas en los puertos más importantes del país y brinda servicios de transporte de carga y de productos especiales a diferentes clientes a nivel nacional10.
En la actualidad TRANSPORTES FREVALLE es reconocida por su calidad en el servicio de transporte, por parte de clientes importantes a nivel nacional e internacional. Esto conlleva a la búsqueda de mejores técnicas que permitan facilitar los procesos de carga y descarga desde el vehículo de transporte hasta el muelle de la bodega del cliente, con el fin de tener un proceso de trabajo organizado, eficiente y seguro.
8 Mipymes generan alrededor del 67% del empleo en Colombia [En línea]. En: Dinero, 2016 [Consultado 10 de Febrero de 2017]. Disponible en Internet: http://www.dinero.com/edicion-impresa/pymes/articulo/evolucion-y-situacion-actual-de-las-mipymes-en-colombia/222395 9 Colombia lidera procesos de automatización en la región [En línea]. En: Portafolio, 2013 [Consultado 10 de Febrero de 2017]. Disponible en Internet: http://www.portafolio.co/economia/finanzas/manejo-residuos-solidos-norma-gestion-25656 10 Quienes somos [En línea]. Cali: Transportes Frevalle, [Consultado 10 de Febrero de 2017]. Disponible en Internet: http://www.frevalle.com/frevalle.com/jsite/index.php/institucional/quienes-somos
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El presente documente tiene como objetivo exponer los requerimientos, necesidades y problemas que se presentan mediante el proceso transporte de mercancía, desde la carga en el vehículo hasta la descarga en las bodegas del cliente.
Posteriormente se presenta el diseño mecánico de los sistemas semi-automáticos para el tráiler, en el cual se transportan las estibas y el sistema de la bodega donde se recibe la mercancía. En adición se realiza la estrategia de control encargada del correcto funcionamiento del sistema en general aplicado en controladores lógicos programables PLC.
Con la realización de este sistema se obtiene un avance en el proceso de cargue y descargue de estibas, minimizando el tiempo de trabajo, esfuerzo físico de los operarios y disminuyendo costos para la empresa, ofreciendo un valor agregado y de esta forma ser superior a las demás empresas de transporte de mercancía.
Cabe destacar que un adecuado planteamiento de las necesidades del cliente y el diseño de un sistema que cumpla con todos los requerimientos planteados, hacen que un producto sea exitoso.
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Gracias al continuo desarrollo tecnológico e industrial de Colombia, el crecimiento de empresas nacionales y llegada de empresas extranjeras, el comercio del país ha aumentado. Los sectores más representativos se encuentran en la venta de repuestos, vehículos, productos farmacéuticos, cigarrillos, entre otros.
Lo anterior implica la continua movilización de estos productos desde sus puntos de fabricación hasta sus compradores, generando una gran demanda de las empresas prestadoras de servicios de transporte y aumentando la competencia entre ellas.
A pesar de que la demanda de estos servicios sea tan representativa en el país11, el proceso aún no cuenta con tecnologías avanzadas, por lo cual, depende de operarios encargados de trasladar los productos desde las bodegas de almacenamiento hasta los vehículos de carga.
Estos trabajos constan de actividades repetitivas, cargando productos de gran peso en distancias significativas, poniendo en riesgo biomecánico a los operarios, lo que tiene como consecuencia que el cuerpo entre en estados de desgaste, provocando enfermedades laborales, como problemas de espalda y dolores lumbares12.
Ya que la competencia entre las empresas prestadoras de este servicio aumenta; la calidad, los precios y la eficiencia pueden marcar el éxito en el mercado, pero la poca automatización en estos procesos de transporte de carga en Colombia hacen que los factores anteriormente mencionados sean un problema a la hora de sobresalir en este sector del mercado.
En la empresa prestadora de servicios TRANSPORTES FREVALLE se han detectados los siguientes problemas:
11 Transporte de carga especializado [En línea]. En: El Tiempo, 1997 [Consultado 10 de Febrero de 2017]. Disponible en Internet: http://www.eltiempo.com/archivo/documento/MAM-642759 12 Riesgos y normas de levantamiento de cargas pesadas reiteradas por guía de salud ocupacional [En línea]. En: El Tiempo, 2007 [Consultado 10 de Febrero de 2017]. Disponible en Internet: http://www.eltiempo.com/archivo/documento/MAM-642759
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• El proceso de carga y descarga en la actualidad es manual, lo que significa mucho esfuerzo físico, más horas de trabajo, ocasionando como consecuencias demoras en el proceso de transporte de la mercancía.
• El proceso al tomar más horas de trabajo requiere turnos adicionales en un día, significando aumento en el personal para cubrir los turnos adicionales.
• En la bodega al ser un proceso manual, ocasionando saturación de productos lo que se refleja en la búsqueda de espacios donde se deban poner las estibas cargadas con la mercancía a transportar.
Teniendo en cuenta lo anterior, TRANSPORTES FREVALLE, empresa prestadora de servicios de transporte de carga y productos especiales, desea implementar un proceso automatizado que permita trasladar y organizar los productos a transportar al interior de un vehículo de carga larga, que posee las siguientes dimensiones internas:
• Alto: 2,4 metros • Ancho: 2,75 metros • Largo: 12,75 metros
Como complemento, se desea diseñar un sistema de transporte similar, con el fin de instalarlo en la bodega, cuyas dimensiones son:
• Profundidad: 13 metros • Ancho: 6 metros
En la cual se va a llevar a cabo la descarga de la mercancía, donde permita trasladar los productos desde el interior del vehículo hasta el muelle de descarga y posteriormente, la mercancía se pueda organizar automáticamente al interior del recinto, de tal forma que sea de fácil acceso para el cliente final y que el proceso sea más rápido y seguro para los trabajadores.
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2. JUSTIFICACION
La realización del proyecto por parte de TRANSPORTES FREVALLE, abarca la problemática de la seguridad laboral, el sobre costo generado y la gran demanda que este servicio representa en el país.
Este proyecto ratifica el compromiso de la empresa con respecto a la seguridad de sus trabajadores y clientes, ya que disminuye los riesgos de adquirir enfermedades laborales ocasionadas por alta carga física y sufrir posibles accidentes por la manipulación del cargamento, ya que la intervención del trabajador disminuye al automatizar el proceso de carga - descarga13.
Lo anteriormente mencionado permite fortalecer la imagen corporativa de la empresa, manteniendo sus altos estándares de calidad, seguridad en sus procesos de trabajo y posicionándola entre las mejores prestadoras del servicio de transporte de carga y productos especiales a nivel regional y nacional.
Este proyecto también ayudará a automatizar un proceso que se realiza de forma manual en nuestro país y brindará un valor agregado frente a las demás empresas prestadoras de este servicio, ya que gracias a este se disminuirán los errores humanos en el proceso y mejorarán los tiempos de carga y descarga de las estibas, reduciendo costos y por lo tanto las entregas se harán de forma más rápida.
Adicionalmente el diseño de los sistemas permitirá:
• Reducir el número de auxiliares encargados del proceso de carga-descarga en el vehículo y la organización de la mercancía en la bodega.
• Reducción de tiempo del proceso.
• Evitar saturación de mercancía en las bodegas.
• Mejorar entorno y calidad de trabajo, ya que el proceso es más Seguro.
13 Automatización y Control: Beneficios [En línea]. autycontrol [Consultado en 10 de Febrero de 2017]. Disponible en Internet: http://autycontrol.com/?page_id=7
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• Evitar accidentes y enfermedades laborales debido a trabajos repetitivos y esfuerzos físicos excesivos.
• Reducción de daños en la mercancía al disminuir la intervención de operarios.
• Creación de una fidelización con los clientes y generación de barreras para la competencia al brindarle un sistema para la bodega el cual es un complemento del vehículo eléctrico que posee la empresa TRANSPORTES FREVALLE.
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3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
• Diseñar una plataforma semi-automática para cargar y descargar estibas en un vehículo de transporte y bodega de almacenamiento.
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Identificar necesidades, requerimientos y problemas que se presentan durante el proceso de carga y descarga de estibas para la realización del diseño.
• Diseñar el sistema mecánico para cargar y descargar las estibas del remolque del vehículo de transporte y bodega.
• Diseñar la estrategia de control encargada de realizar todas las actividades necesarias para el correcto funcionamiento del sistema.
• Analizar los costos del proyecto y determinar su factibilidad.
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4. MARCO REFERENCIAL
4.1. ANTECEDENTES
Algunos de los mayores desarrolladores de sistemas automáticos para carga y descarga de mercancía se encuentran en Europa y Estados Unidos, empresas como Ancra Systems y Alba Manufacturing son algunos ejemplos de líderes en el mercado de la automatización de este proceso.
Algunos de los productos más vendidos son los presentados a continuación.
4.1.1. Ancra System
Por otro lado, Ancra es una empresa Europea, fabricante de productos para carga y descarga de mercancía. En sus comienzos, en los años setenta, Ancra era una empresa subsidiaria de la American Ancra International LLC, la cual se encargaba de vender productos para la manipulación de estibas de carga aérea. En los años ochenta, se especializa en la producción y venta de transportadores de rodillos para estibas de carga aérea. Años después, en los noventa, aumenta su producción en transportadoras de rodillo y crea un nuevo producto para la paletización de mercancía, convirtiéndose en una empresa reconocida a nivel internacional. En 2001 se constituye Ancra System e introduce a su catálogo de productos un sistema de descarga de paquetes postales revolucionaria, gracias al éxito en sus productos Ancra System se diferencia en el mercado con sistemas para diferentes aplicaciones en la industria. Todos estos éxitos han convertido a Ancra System14 en el líder europeo en el campo de carga y descarga de mercancía automática. A continuación, se presentan algunos productos destacados. 14 El camino a la independencia y liderazgo en el mercado [en línea].: Ancra, [consultado 26 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.ancra.nl/nl/over-ancra/geschiedenis/
27
• Rectract-A-Roll by Ancra
Este sistema está compuesto por rieles que poseen una serie de rodillos que permiten el deslizamiento manual de la carga sobre estos para su facilidad en el desplazamiento, Retract-A-Roll tiene un mecanismo neumático (airbag – manguera neumática) que permite elevar los rieles que a su vez nivela la carga para su posterior paso a otro mecanismo15. Además, todos los sistemas Retract-A-Roll se fabrican con enclavamiento de seguridad. "Si el operador olvida bajar los rodillos, un valor de control de seguridad de respaldo baja automáticamente los rodillos cuando se liberan los frenos de los vehículos, manteniendo su carga segura durante el transporte y sus empleados seguros limitando cualquier cambio en la carga"16. En la figura 1 se muestra el sistema mencionado anteriormente. Figura 1. Rectract-A-Roll by Ancra
Fuente: Ancra adds to retract-A-Roll lineup [en línea]. fleetOwner, 2017 [consultado 5 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://fleetowner.com/equipment/ancra-adds-retract-roll-lineup • Sistemas Automáticos de carga - ancra Systems 15 Retract-A-Roll 2 [En línea]. Ancra, [Consultado 13 de Febrero de 2017]. Disponible en Internet: http://www.ancra.com/index.php/retract-a-roll 16 FleetOwner. Op. cit.
28
Además del Rectract-A-Roll, Ancra Systems diseña mecanismos implementados en los vehículos de transporte que brinda facilidad y seguridad en el proceso de carga y descarga en las bodegas de almacenamiento, entre sus principales productos se encuentran:
• Skate System
Su mecanismo consta de cadenas que permiten mover las estibas hacia el interior del vehículo como se aprecia en la figura 2. Este sistema es instalado en un lugar fijo como plataforma de carga-descarga o como segunda opción en un tráiler de camión transversal. Su estructura consta de plataformas con marcos de acero, encargados de elevar y desplazar la carga, capaz de descargar 33 pallets en un solo ciclo17.
Figura 2. Skate System by Ancra System
Fuente: Skate system for automatic truck loading & unloading [en línea]. Ancra, [consultado 25 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.ancra.nl/en/systems/skate-system/
17 Skate system for automatic truck loading & unloading [en línea]. Ancra, [consultado 25 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.ancra.nl/en/systems/skate-system/
29
• Carpet System
Consiste en una banda transportada conformada por una carpeta eléctrica que puede ser instalada en el vehículo o el piso de la bodega. Este sistema totalmente apoyado permite que elevadores de horquilla se levantes sin dañar el remolque.
Tiene una gran variedad de productos que pueden ser transportados por este sistema, tales como, pallets, rollos de papel, cajas pilas de neumáticos, entre otros. Al carpet system se le puede instalar posicionamiento de remolque, control de dimensiones ópticas, variadores de velocidad de la carga de transporte18.
En la figura 3 se puede apreciar un ejemplo del carpet system instalado en una bodega con el objetivo de recibir la mercancía proveniente de los camiones transportadores.
Figura 3. Carpet System by Ancra System
Fuente: Carpet System [en línea]. Ancra, [consultado 25 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.ancra.nl/en/systems/carpet-system/
18 Carpet System [en línea]. Ancra, [consultado 25 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.ancra.nl/en/systems/carpet-system/
30
• Chain Conveyor System
Este es el producto más vendido, ya que consta de cadenas accionadas eléctricamente, capaz de mover grandes cargas, de forma seguro de velocidades significativas, especialmente pallets de tamaño estándar.
Las ventajas de este sistema, mostrado en la figura 4, son su estructura de bajo peso y costos de producción menores a los demás productos ofrecidos por Ancra Sytems, en adición, cuenta con dimensiones estándar, lo que permite ser instalados en los remolques viejos y nuevos, así como en los reefers, si hacer drásticos cambios en su carrocería19.
Figura 4. Chain Conveyor System by Ancra System
Fuente: Chain Conveyor System [en línea]. Ancra, [consultado 25 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.ancra.nl/en/systems/chain-conveyor-system/
19 Chain Conveyor System [en línea]. Ancra, [consultado 25 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.ancra.nl/en/systems/chain-conveyor-system/
31
• Slat Conveyor System
Mecanismo compuesto de bandas de hierro o aluminio que se instalan en bodegas para el transporte de mercancía20. Costa de un piso plano accionado eléctricamente que crea una pista capaz de soportar la carga en todo su ancho.
Este sistema es ideal para la carga de pallets, jaulas de rodillos, carretes de papel, cajas, sabanas, entre otros. En la figura 5 se encuentra un ejemplo del sistema anteriormente mencionado21.
Figura 5. Slat Conveyor System by Ancra System
Fuente: Slat Conveyor System [en línea]. Ancra, [consultado 25 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.ancra.nl/en/systems/slat-conveyor-system/
20 Different Automatic Truck Loading System [En línea]. Ancra, [Consultado en 11 de Febrero de 2017]. Disponible en: http://www.ancra.nl/en/systems/ 21 Slat Conveyor System [en línea]. Ancra, [consultado 25 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.ancra.nl/en/systems/slat-conveyor-system/
32
4.1.2. Alba Manufacturing
Otra gran empresa es Alba Manufacturing, ubicada en Fairfield, Ohio, Estados Unidos, la cual fue establecida en 1973. En este lugar se fabrican sistemas con rodillos para carga pesada, cadena de arrastre, elevación y traslación, mesas de rotación, entre otros.
Alba Manufacturing, empezó hace 40 años como una empresa de generación personalizada de productos, para luego tomar un estilo de pre-diseño, bloques de construcción de diseño e innovación, esto significa, que toman como base componentes principales, para los cuales se tienen mejoras casi ilimitadas para así, proporcionar mayor adaptabilidad y flexibilidad para las aplicaciones requeridas22.
Uno de sus productos más destacados es el transportador de cadenas como se describe a continuación.
• Transportador de cadenas – Chain Transfer – In Frame Type
Este sistema cuenta por un conjunto de rodillos encargados de trasportar pallets y un juego de cadenas que tiene como función trasladas los pallets de forma paralela a la estructura, capaz de mover cargas de hasta 6000 lb.
El sistema cuenta con las siguientes características23:
• Estructura de acero soldada.
• Tensión primaria, 230-460/3/60.
• Lado alto, lado bajo y motor de ensanchamiento.
• Velocidad de transportador fijo de 30, 45, 60 FPM.
• Ruedas dentadas soldadas.
22 Sobre nosotros [en línea]. Alba Manufacturing, [consultado 26 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.albamfg.com/about-us 23 Transferencias de cadenas [en línea]. Alba Manufacturing [consultado 26 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.albamfg.com/chain-transfers-in-frame-type
33
• Rodillos ajustados.
• Cadenas de transferencia RC-60 y RC-80.
• Elevación de cuatro puntos mediante cilindros neumáticos.
• Electroválvula de doble efecto a 24 Vcc.
4.1.3. Grupo Familia
En Colombia también se ha adoptado la automatización en los procesos de carga y descarga de mercancía, uno de los casos más relevantes se encuentra en Medellín, donde está ubicada la empresa Grupo Familia, la cual fue fundada en 1958 con el nombre de Urigo, encargada de la importación de papel higiénico desde Estados Unidos.
En 1966 Familia lanza su propio papel higiénico, dando comienzo a una de las empresas líderes dentro de sector de cuidado e higiene. Cuenta con siete plantas de producción, tres centros de distribución y tres bodegas encargadas de la distribución de las siete marcas que posee Familia a más de 20 países.
Debido al gran crecimiento de la empresa, se vio la necesidad de construir una bodega de almacenamiento capaz de gestionar una gran variedad de referencias de productos y a la vez reducir tiempo y costos de operación, para esto se construyó en dos etapas una de las primeras bodegas automatizadas de Colombia.
La primera etapa fue construida en 2011, la cual contaba con tres transelevadores de 31 metros de altura y 103 metros de largo, como se muestran en la figura 6, diseñados para gestionar el almacenamiento de 7.400 estibas.
34
Figura 6. Estantería y transelevador monoculumna
Fuente: Ejemplo bodega automatizada [en línea]. Mecaluxco, [consultado 27 de junio de 2017]. Disponible en Internet: https://www.mecalux.com.co/casos-practicos/ejemplo-bodega-automatizada-autoportante-grupo-familia-colombia
Años después se amplió la capacidad de almacenamiento de estibas para un total de 9480, gracias a la instalación de tres pasillos de almacenamiento adicionales con una altura de 34,4 metros de altura cada una, sin necesidad de interrumpir las actividades de trabajo, adicionalmente, se introdujo un recirculado de trasportadores, como los presentados en la figura 8, encargados de la gestión de los productos provenientes de producción y de fuentes externas, como también de la expedición directa de mercancía desde la bodega.
35
Figura 7. Bodega automática autoportante de la empresa Grupo Familia en Medellín
Fuente: Ejemplo bodega automatizada [en línea]. Mecaluxco, [consultado 27 de junio de 2017]. Disponible en Internet: https://www.mecalux.com.co/casos-practicos/ejemplo-bodega-automatizada-autoportante-grupo-familia-colombia
En la actualidad la bodega cuenta con la siguiente ficha técnica:
• Capacidad de almacenamiento: 16920 estiba • Dimensiones de las estibas: 1000 x 1200 mm • Peso máximo por estiba: 1.00 Kg • Altura máxima de la bodega: 35 m • Longitud máxima de la bodega: 104 m • Sistema constructivo: Bodega autoportante
La empresa encargada de este proyecto fue Mecalux, una empresa creada entre 1.966 – 1.980, en Barcelona, con sedes en varios países del mundo. El aporte de Mecalux en la creación de la bodega fue la creación del sistema de gestión Easy WMS, el cual es un software con características potentes, robusto, versátil y flexible, encargado de controlar y coordinar todos los movimientos de la bodega, multiplicando la rentabilidad en todas las áreas, entre las cuales se encuentran, recepción, almacenamiento, preparación de pedidos y expedición de órdenes.
36
El programa decide hacia donde debe dirigirse cada producto, aplicar la lógica que requiere cada producto desde el momento en que llega a la bodega, hasta el momento en que sale para su distribución.
Al mismo tiempo posee herramientas y aplicaciones que tienen como objetivo permitir al usuario configurar el programa de acuerdo a sus necesidades cambiantes, con la máxima flexibilidad y autonomía, esto sucede gracias al módulo Galileo, encargado de controlar todas las tareas que deben realizar los dispositivos en movimiento de la bodega24.
Figura 8. Circuito de transportadores con recirculado
Fuente: Ejemplo bodega automatizada [en línea]. Mecaluxco, [consultado 27 de junio de 2017]. Disponible en Internet: https://www.mecalux.com.co/casos-practicos/ejemplo-bodega-automatizada-autoportante-grupo-familia-colombia
4.2. MARCO NORMATIVO
Para el diseño del sistema automático de carga – descarga de estibas, es necesario tener en cuenta varias temáticas que permiten un desarrollo adecuado con todos los parámetros requeridos para el diseño, tales como enfermedades laborales, normas en el transporte de mercancía y definiciones que brindan un mayor entendimiento del tema.
24 MECALUXCO, Ejemplo de bodega automatizada, Op. cit. P25
37
A continuación, se presentan las normas que se deben tener en cuenta en el transporte de mercancía, dimensiones estándares útiles para el diseño del sistema y algunas definiciones que se deben tener en cuenta para la comprensión del proyecto.
4.2.1. Enfermedad laboral
El artículo 4 de la ley 1562 de 2012 define como enfermedad laboral como problema de salud contraídos por la exposición a riesgos inherentes a las actividades desempeñadas por el funcionarios y condiciones del medio donde labora25.
Las enfermedades publicadas en el artículo 1𝑜 clasifica los problemas musculo- esquelético en el grupo XII que son ocasionadas por trabajos de carga física y movimientos repetitivos, que a largo plazo conllevan a dolores musculares, lumbares, túnel carpiano, mango rotados y problemas vertebrales.
4.2.2. Decreto 1609 de 2002 para manejo y transporte terrestre de mercancías peligrosas
En este decreto se exponen una serie de requisitos que se debe cumplir para el transporte de mercancías peligrosas por carretera, para la seguridad del operario, la población y la mercancía. A continuación, se presentan los requisitos:
• Los vehículos automotores que transporten por vías públicas con mercancía peligrosa no debe llevar su cargamento expuesto por su extremo delantero.
• Todos los vehículos que transporten mercancía peligrosa en contenedores por vías públicas, deben fijarlas muy bien con mecanismos de sujeción que estén diseñados especialmente para este fin, ya que se debe estabilizar ly asegurar la carga durante el transporte a destino.
25 COLOMBIA. MINISTERIO DE TRABAJO. ley 1562. (11 de julio de 2012). Por la cual se modifica el sistema de riesgos laborales y se dictan otras disposiciones en materia de salud ocupacional. Bogotá D.C. 22p.
38
• Durante el transporte de mercancía peligrosa y no peligrosa, estas deben ser estibadas separadamente para garantizar su seguridad.
• Se deben cumplir los requisitos mínimos para el transporte de mercancías peligrosas durante su transporte tales como: La carga en el vehículo no debe presentar ningún peligro para la vida de las personas y el medio ambiente, para esto debe estar debidamente estibada, acomodada, apilada y sujeta al vehículo, asimismo, no debe arrastrarse ni caer a la vía, no interferir con la visibilidad del conductor, sobresalir del vehículo o comprometer su estabilidad. La carga no debe obstruir la visibilidad de los elementos de señalización e identificación como luces y placas respectivamente26.
4.3. MARCO TEÓRICO
4.3.1. Riesgo y factores de riesgo en los muelles de carga – descarga
A continuación, se presentan los principales riesgos y factores de riesgo que se presentan en las operaciones de carga y descarga en los muelles27.
• Atrapamiento de personal entre dos vehículos debido a:
o Estar posicionado entre un vehículo estacionado y otro en operación. • Atrapamiento de personas entre un vehículo y muelle de carga debido a:
o Estar situado a nivel del suelo entre el vehículo de carga y el muelle durante una operación de carga o descarga.
o El personal puede estar ubicado en el muelle junto a los montantes verticales de la puerta al aproximarse un vehículo.
• Caída de personas al mismo nivel debido a:
o Superficies lizas debido a lluvias o productos derramados.
26 MINISTERIO DE TRABAJO, Decreto 1443, Op. Cit. p 3. 27 Instituto nacional de seguridad e higiene en el trabajo. Muelles de carga y descarga, Op. cit. p. 2.
39
• Caída de personas a distinto nivel debido a:
o Existencia de huecos producidos por un mal posicionamiento del vehículo con respecto al muelle de carga y descarga en relación al nivel del muelle.
o Apertura de las puertas del muelle sin estar el vehículo posicionado o
bloqueado con respecto al muelle.
• Caída o vuelco de equipos de manutención debido a:
o Maniobrar el equipo sin estar posicionado el vehículo de carga en el muelle.
o Salida del vehículo de carga mientras el encargado de manejar el montacargas aún está en operación de descarga de los productos en el vehículo.
• Caída de la carga o parte de ella durante el transbordo debido a:
o Salida descoordinada del vehículo y/o desacople del vehículo durante el proceso de carga o descarga debido a la no utilización de sistemas de bloqueo del camión.
o Vehículo mal posicionado.
o Utilización de planchas móviles utilizadas para unir el muelle y el vehículo deficientemente fijados.
• Choques entre vehículos o arrollamiento de personas debido a28:
o Iluminación insuficiente.
o Falta de organización en las zonas de carga y descarga donde se permite el transito simultaneo de los vehículos y el personal.
28 I INSTITUTO NACIONAL DE SEGURIDAD E HIGIENE EN EL TRABAJO. Muelles de carga y descarga, Op. cit. p. 3.
40
4.3.2. Vehículos de carga. Dimensiones
En la industria los vehículos de carga y descarga habitualmente tienen unas dimensiones estándar, las cuales se muestran a continuación29:
Tabla 1. Dimensiones estándar de vehículos de carga
Vehículo Ancho (m) Altura total (m) Camiones Entre 2,5 y 2,6 Entre 3,3 y 4 Furgonetas Entre 2 y 3 Entre 2,8 y 3,1
Las alturas de la superficie de carga más frecuentes con respecto del nivel del suelo son:
Tabla 2. Alturas de superficies de carga.
Transporte Altura de superficie Transporte voluminoso 650/800 m hasta 1 m Furgonetas 650/800 m hasta 1,1 m Transportes normales 1,1 m hasta 1,3 m Transportes frigoríficos 1,3 m hasta 1,5 m Transporte de contenedores 1,4 m hasta 1,6 m
4.3.3. Estiba
Estructura de madera muy utilizado gracias a su uso industrial para facilitar el transporte de mercancía, según la Norma Técnica Colombiana NTC-4680 (Icontec), una estiba debe cumplir con las siguientes especificaciones30.
• Largo: 1.200 mm ± 3 𝑚𝑚. • Ancho: 1.000 mm ± 3 𝑚𝑚.
29 INSTITUTO NACIONAL DE SEGURIDAD E HIGIENE EN EL TRABAJO. Muelles de carga y descarga, Op. cit. p. 5. 30 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Estibas. Especificaciones del Diseño. NTC 4680, Bogotá D.C. p. 9.
41
• Alto: 145 mm ± 7 𝑚𝑚. • La estiba debe soportar de forma estática y en movimiento 1.000 Kg sin sufrir daños en la estructura. • Peso promedio de 30 Kg ± 2 𝐾𝑔.
Como complemento del marco normativo y definiciones presentadas anteriormente una de las partes más importantes en el desarrollo del proyecto se basa en los cálculos mecánicos del sistema y la estrategia de control para el adecuado funcionamiento del sistema como se presentará a continuación.
4.3.4. Calculo de la tracción cadenas
Para el cálculo de la tracción, el fabricante experto en cadenas U.S. Tsubaki Inc. presenta una serie de fórmulas según la ubicación en que se encuentra la cadena, las cuales se presentan a continuación:
4.3.4.1. Horizontal
Figura 9. Cadena horizontal
Fuente: TSUBAKI. Engineering chain division. Conveyor[en linea] chain pull. https://www.ustsubaki.com/pdf/engineering-chain-catalog.pdf p49
Para este caso se considera la tracción según la forma en que el material es transportado, las cuales son: material cargado (transportador de listón o de delantal), o material deslizado (trasportador de arrastre o rascador). Para el primer caso se presenta la siguiente formula31.
31 TSUBAKI. Op. cit., p. 49
42
𝑃 = ((2.1 ∗ 𝑊) + 𝑀) ∗ 𝐹𝑟 ∗ 𝐶 (1)
Y para el caso de material deslizado
𝑃 = ((2.1 ∗ 𝑊 ∗ 𝑓𝑠) + 𝑀 ∗ 𝑓𝑠) ∗ 𝐶 + 𝐽 (2)
4.3.4.2. Vertical
Figura 10. Cadena vertical
Fuente: TSUBAKI. Engineering chain division. Conveyor[en linea] chain pull. [consultado 15 de marzo de 2017] https://www.ustsubaki.com/pdf/engineering-chain-catalog.pdf p49
En este caso solo se presenta una forma de transporte, el cual es el material cargado.
𝑃 = (𝑀 + 𝑊) ∗ 𝐶 +𝑃1
2 (3)
4.3.4.3. Inclinado
43
Figura 11. Cadena inclinada
Fuente: TSUBAKI. Engineering chain division. Conveyor[en linea] chain pull. [consultado 15 de marzo de 2017] https://www.ustsubaki.com/pdf/engineering-chain-catalog.pdf p49
Este último caso también se presenta las dos formas de transportes al igual que en horizontal.
• Para material cargado
𝑃 = ((𝑀 + 𝑊)𝑓𝑟 cos(𝑎) + (𝑀 + 𝑊)𝑓𝑟 sen(𝑎))𝐶 + (𝑊𝑓𝑟 cos(𝑎) − 𝑊 sen(𝑎))𝐶 + 𝐽 (4)
• Para material deslizado
𝑃 = ((𝑀𝑓𝑠 + 𝑊𝑓𝑠) cos(𝑎) + (𝑀 + 𝑊) sen(𝑎))𝐶 + 𝐽 (5)
Donde:
𝑷 = Tracción total de la trasportadora
𝑾 = Peso de la cadena, por ft
𝑴 = Peso del material a mover, por ft
𝑭𝒓 = Coeficiente de fricción de la cadena sobre el carril de soporte
𝑪 = Distancia entre los centros de los piñones de los extremos
𝑱 = Carga en lbs del aparador de deslizamiento
𝒇𝒔 = Coeficiente de fricción del material
𝑷𝟏 = Fuerza de arranque
44
4.3.5. Esfuerzos combinados
Existen tres tipos de básicos de cargas: axiales, de torsión y de flexión. Cada una de estas cargas puede actuar sobre un elemento de forma aislada o en conjunto, combinando dos o más de estos esfuerzos, donde se presentan cuatro combinaciones posibles: (1) axial y flexión, (2) axial y torsión, (3) torsión y flexión, (4) axial, torsión y flexión32. A continuación, se explica brevemente caga una de las tres cargas que se han mencionado.
En primer lugar, para tener una mejor comprensión de las deformaciones axiales, se debe hablar sobre el diagrama de esfuerzo-deformación, el cual resulta de someter un elemento a tensión, donde se observa un alargamiento del material y disminución de su área transversal. Estos resultados suelen representarse en un grafica en el que las abscisas están los correspondientes alargamientos y en coordenadas se llevan las cargas como se evidencia en la figura 12.
Figura 12. Diagrama de esfuerzo-deformación.
Fuente: Propiedades Mecánicas curva esfuerzo-deformación unitaria. [en línea]: El salvador: Universidad centroamericana José Simeón Cañas, [consultado 10 de julio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.uca.edu.sv/facultad/clases/ing/m210031/Tema%2008.pdf
32 PYTELL, Andrew; SINGER, Ferdinand. Resistencia de materiales. Esfuerzos combinados. 4 ed. México: Francisco Paniagua, 1994p. 289
45
Donde la pendiente de la recta es la relación entre el esfuerzo y la deformación, llamado módulo de elasticidad33. En general, una cara axial se puede presentar cuando se somete un elemento a tensión o compresión y su esfuerzo se representa con la siguiente formula.
𝜎𝑎 =𝑃
𝐴 (6)
El siguiente esfuerzo a conocer es el de torsión, en el cual se presenta generalmente en los arboles de sección circular o tubos de pared delgada, donde los árboles son elementos mecánicos con forma de solidos de revoluciones y son utilizados para transmitir par, tales como, ejes o flechas34.
Figura 13. Torsión en sección circular
Fuente: Enseñanzas técnicas: Resistencia de materiales [en línea]. Universidad de salamanca, 2008 [consultado 10 de julio de 2017]. Disponible en Internet: http://ocw.usal.es/ensenanzas-tecnicas/resistencia-de-materiales-ingeniero-tecnico-en-obras-publicas/contenidos/%20Tema8-Torsion.pdf
La torsión en unos de los elementos anteriormente mencionados, es aplicar una fuerza en sus extremos que ocasionan una torcedura mínima y parcial en esta sección como se aprecia en la figura 13, esta fuerza es conocida como momento torsor. La ecuación que describe este esfuerzo es la siguiente.
𝜏 =𝑇𝜌
𝐽 (7)
Por último, el esfuerzo de flexión (figura 14) es más complejo que los dos esfuerzos anteriormente mencionados, debido a que los efectos de estas fuerzas 33 PYTELL, Andrew; SINGER, Ferdinand, Resistencia de materiales, Op. cit. p 31. 34 Ibid., p. 60.
46
aplicados a elementos, por ejemplo, vigas son variables de una a otra sección y se presentan de dos tipos: fuerza cortante y momento flexionante. Este último es la suma de los momentos de todas las fuerzas que actúan sobre la sección de la viga. El esfuerzo de torsión se representa de la siguiente forma.
𝜎𝑓 =𝑀𝛾
𝐼 (8)
Figura 14. Flexión en una sección de viga
Fuente: Enseñanzas técnicas: Resistencia de materiales [en línea]. Universidad de salamanca, 2008 [consultado 10 de julio de 2017]. Disponible en Internet: http://ocw.usal.es/ensenanzas-tecnicas/resistencia-de-materiales-ingeniero-tecnico-en-obras-publicas/contenidos/%20Tema6-Flexion-Deformaciones.pdf
4.3.6. Círculo de Mohr
Este método grafico fue creado por ingeniero alemán Otto Mohr en 1882, con el objetivo de poder deducir de forma analítica las ecuaciones necesarias para el análisis de esfuerzo combinados utilizando un circulo como se aprecia en la figura 15. Si se realiza el dibujo a escala se puede obtener los resultados gráficamente, pero de forma parcial y se utiliza generalmente solo como esquema.
47
Figura 15. Círculo de Mohr
Fuente: PYTELL, Andrew; SINGER, Ferdinand. Resistencia de materiales. Esfuerzos combinados. 4 ed. México: Francisco Paniagua, 1994. P30.
Donde el radio es
𝑅 = √(𝜎𝑥
2)
2
+ (𝜏𝑋𝑌)2 (9)
Cuyo centro dista
𝐶 =𝜎𝑥
2 (10)
Para la aplicación del círculo de Mohr se deben tener las siguientes reglas:
• Sobre un Sistema coordenado rectangular 𝜎 − 𝜏, los puntos (𝜎𝑦, 𝑇𝑦𝑥) y (𝜎𝑥, 𝑇𝑥𝑦) son situados y representan los esfuerzos normales y cortantes que actúan sobre las caras en los ejes X y Y de un elemento. Las tensiones son consideradas positivas y las compresiones negativas, donde el esfuerzo cortante es positivo si se encuentra en sentido de las manecillas del reloj.
• Mediante una recta se unen los puntos que se han situado, dando como resultado el diámetro de la circunferencia cuyo centro es la intersección con el eje 𝜎.
48
• Las coordenadas de un punto que se mueve a lo largo del círculo, representan las componentes de los esfuerzos normal y cortante.
• El radio de la circunferencia, representa el eje normal del plano cuyas componentes de esfuerzo están dadas por las coordenadas de ese punto del círculo35.
4.3.8. Controladores Lógicos programables
Un controlador lógico programable o PLC es un dispositivo digital electrónico de almacenamiento de instrucciones que posee una memoria programable, el cual permite la implementación de funciones específicas como: secuenciales, lógicas temporizadas, de conteo y aritméticas, con el objetivo de controlar maquinas, procesos y brindar seguridad.
Este dispositivo también permite la ejecución de un programa de forma cíclica, permitiendo ser interrumpido de forma momentánea para la realización de otras tareas que pueden tener mayor prioridad. Estos PLC son utilizados en aplicación que requieren controles lógicos secuenciales, lógicos, o ambos a la vez, por estas características son muy utilizados en el sector industrial, donde se requieren tomar decisiones de forma casi instantánea para responder en tiempo real36.
35 PYTELL, Andrew; SINGER, Ferdinand, Resistencia de materiales, Op. cit. p. 308. 36 MORENO, m. Controlador lógico programable (PLC). Buenos aires: Automación micromecánica s.a.i.c. p8
49
Figura 16. Estructura general del PLC
Fuente: MORENO, m. Controlador lógico programable (PLC). Buenos aires: Automación micromecánica s.a.i.c. p11 .
La figura 16 muestra la estructura general de un controlador lógico programable, el cual está compuesto principalmente por:
• CPU • Interfaces de entrada • Interfaces de salida
Figura 17. Controladores lógicos programables
Fuente: Servicios en electrónica [en línea]. Tachira: soluciones creativas Annylis, s.f [consultado 10 de julio de 2017]. Disponible en Internet: http://solucionescreativasannylis.com.ve/servicios-en-electronica/
50
Como se puede ver en la figura 17, según la marca o su función existe una gran variedad de tipos y tamaños de PLC, gracias a estas dimensiones, la facilidad de montaje de estos dispositivos, rapidez de utilización, hace que la eficacia de se pueda apreciar fácilmente en aplicaciones que tengas las siguientes características:
• Espacios reducidos
• Procesos de producción que tengas cambios según su aplicación
• Maquinaria de procesos variables
• Procesos secuenciales
• Instalaciones de procesos complejos
• Chequeo en los procesos
• Seguridad en las máquinas y procesos
Sus principales inconvenientes son el costo inicial y el requerimiento de una persona que sepa programar el PLC que se posee, para esto se debe capacitar al personal o la contratación de alguien con estos conocimientos37.
37 MORENO, m. Controlador lógico programable (PLC). Op. cit. 11 p.
51
5. METODOLOGIA
La metodología más acertada para el desarrollo de un diseño de este tipo es la ingeniería concurrente, la cual es empleada en el proyecto para la elaboración del sistema semi-automático de carga – descarga de estibas. Este método se basa en la realización de un diseño integrado, concurrente del producto a fabricar y teniendo en cuenta su posterior proceso de fabricación y el servicio que brindará. Su principal importancia es procurar que el diseñador siempre tenga en cuenta el ciclo de vida del proyecto, desde el diseño conceptual, calidad, costos y el cumplimiento de la necesidad del usuario38.
Teniendo en cuenta lo anterior, se han definido una serie de fases que ayudarán al cumplimiento de los objetivos del proyecto y así mismo a la necesidad generada en la empresa de TRANSPORTES FREVALLE.
5.1. FASE 1: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN
Para el diseño de un producto o sistema, lo más importante es tener claridad y definir las necesidades del cliente, ya que estas son la base de cada una de las características con que debe contar el producto y de donde surge cada uno de los conceptos. En adición se debe tener claridad de cuáles son las dimensiones del área de trabajo, para así limitar el tamaño del sistema.
5.1.1. Actividad 1. Entrevista al personal de la empresa TRANSPORTES FREVALLE y al cliente dueño de la bodega
En esta actividad fue necesario entrevistar al gerente de la empresa y al jefe de logística quienes aportaron su conocimiento en el proceso de transporte de mercancía, exponiendo cada uno de los pasos, requerimiento e inconvenientes que se presentan durante esta tarea. En adición fue necesario contactar directamente con los operarios de la bodega para saber cuáles eran los inconvenientes que se presentaban en su trabajo y cuáles eran las expectativas o ideas que tenían para mejorar el proceso.
38 Ingeniería Concurrente [En línea] ingenieriaindustrialonline. [Consultado en 10 de Febrero de 2017]. Disponible en Internet: https://www.ingenieriaindustrialonline.com/herramientas-para-el-ingeniero-industrial/procesos-industriales/ingenieria-concurrente/
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5.1.2. Actividad 2. Visita a la bodega y reconocimiento del vehículo
Se realizó una visita a la bodega del cliente, con el acompañamiento del gerente de TRANSPORTES FREVALLE con el objetivo de tomar las medidas, tales como la profundidad, el ancho y la altura del muelle de descarga donde ira el sistema semiautomático. Como complemento, se trajo el vehículo al parqueadero de la empresa para conocer el espacio con el que se cuenta para el diseño del sistema.
5.2. FASE 2: INVESTIGACIÓN
En esta fase, se busca relacionarse con las tecnologías existentes alrededor del mundo y conocer cuáles son las normas y estándares que se deben tener en cuenta durante la fase de diseño.
5.2.1. Actividad 1. Búsqueda de tecnologías existentes
Para llevar a cabo esta actividad, se realizó la busque de videos donde se enseña la metodología de carga y descarga de mercancía mediante estibas de forma automática y se hizo la búsqueda de las empresas fabricantes de estos sistemas para conocer las características de sus productos.
5.2.2. Actividad 2. Investigación de normas para el proceso de transporte
Considerar las normas vigentes para el adecuado transporte de la mercancía en Colombia y conocer las características de seguridad en esta labor, hacen parte de esta actividad, ya que lo anterior hace que el sistema cumpla con los parámetros mínimos que rige la ley y adición brinda seguridad para cada uno de los operarios.
5.3. FASE 3: GENERACIÓN DE CONCEPTOS
Para esta fase fueron necesarias las etapas anteriores, ya que de aquí deben surgir ideas que den solución a las necesidades planteadas y cumplan con todas las normas existentes.
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5.3.1. Actividad 1. Plasmar soluciones en dibujos que brinden la información de funcionamiento
Por medio de la presente actividad, se logró plasmar las primeras ideas que daban solución a los requerimientos necesarios para el transporte de las estibas a través del vehículo y el recibimiento de estas, en el muelle de la bodega para su posterior organización en ella.
Estos conceptos se realizaron con el consentimiento del gerente de la empresa, el cual brindo ideas para la concepción de cada una de ellas.
5.4. FASE 4: SELECCIÓN DE CONCEPTOS
Esta fase es una de las más importantes, ya que en esta etapa se elige cual es el concepto más completo y que cumpla con cada una de las necesidades propuestas por el cliente. A partir de la decisión tomada en esta etapa, se hace el comienzo del diseño técnico y elección de componentes.
5.4.1. Actividad 1. Primera evaluación de los conceptos por medio de matices
Para la evaluación de cada concepto es necesario aplicar las tablas de matices de la sección 6.4.3. para calificar cada uno de las ideas anteriormente plasmadas con respecto del cumplimiento de las necesidades del cliente, dando como resultado la eliminación de algunas de ellas o la unión de características de cada concepto.
5.4.2. Actividad 2. Replanteamiento de conceptos de acuerdo a los resultados de la evaluación de la actividad 1
En la actividad anterior, se han descartado ideas que no cumplían con la mayoría de las necesidades o lo hacían parcialmente y se vio la necesidad de la unión de algunas de ellas para complementar sus funciones. En esta actividad se realiza un nuevo diseño del concepto resultante para su posterior evaluación.
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5.4.3. Actividad 3. Evaluación final del concepto
Se realizó una última evaluación para concretar el concepto definitivo, este cumple con las necesidades propuestas al comienzo del proyecto, como resultado, se tienen los sistemas para el vehículo y la bodega, los cuales interactúan entre sí para completar todo el proceso de transporte desde la carga en el tráiler, hasta la descarga de las estibas en la bodega para su posterior distribución.
5.5. FASE 5: DISEÑO DEL CONCEPTO
En fase número cuatro se obtuvo el concepto definitivo a realizar, en esta etapa se realiza el diseño en 3D por medio de SolidWorks para definir los detalles finales, en paralelo se elaboran los cálculos pertinentes para saber las dimensiones de los elementos que componen cada sistema.
5.5.1. Actividad 1. Diseño definitivo del sistema para el vehículo de transporte
Se elaboró la estructura del sistema que se acopla al tráiler del vehículo y de igual forma se hizo el diseño de cada uno de los elementos que componen el dispositivo. El siguiente paso fue el ensamblaje de todos los componentes del sistema.
5.5.2. Actividad 2. Diseño definitivo del sistema para la bodega de almacenamiento
Al igual que en la actividad anterior, se realizó el dibujo por medio de SolidWorks de cada elemento que compone el sistema de la bodega, teniendo en cuenta las medidas que se tomaron. Para finalizar esta actividad se realizó el ensamble de los componentes y se acopló a la estructura del vehículo para la visualización completa de todos los diseños.
5.5.3. Actividad 3. Desarrollo de la estrategia de control para el sistema del vehículo y la bodega
Ya definidos todos los componentes y teniendo los diseños en 3D, el siguiente paso es el desarrollo de la estrategia de control que tiene como objetivo la
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verificación del buen funcionamiento de todos los sistemas, tanto para el vehículo, como para la bodega.
Para facilitar la comprensión de las secuencias del proceso, se plasmaron en un diagrama funcional conocido como Grafcet que describe todo el ciclo de funcionamiento.
5.6. FASE 6. DEFINICION DE LOS COSTOS GENERALES DEL PROYECTO
En esta última fase se plantean los costos generales del proyecto, para esto se realizó una investigación de proveedores, se contactó con cada uno de ellos y se efectuaron las debidas cotizaciones.
5.6.1. Actividad 1. Cotización de componentes
En esta actividad se realizó la investigación de proveedores y se pidió las cotizaciones de los diferentes elementos que compone cada sistema, con estos valores se debe comparar para elegir los precios más bajos pero que cumplan con las características necesarias de cada componente.
5.6.2. Actividad 2. Realización de la tabla de costos
Al obtener los valores finales de las cotizaciones, se procede a plasmar los resultados en una tabla para su posterior análisis y definir el costo aproximado del proyecto.
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6. SELECCIÓN DE CONCEPTOS
6.1. PLANEACIÓN DEL PRODUCTO
6.1.1. Descripción del producto
Dispositivo Mecatrónico semiautomático, compuesto de dos sistemas, que permiten cargar y descargar estibas de tamaño estándar, con capacidad de peso de una tonelada por metro cuadrado, desde el vehículo de transporte hasta la bodega de almacenamiento.
6.1.2. Propuesta de valor
• Automatización del proceso de carga y descarga de estibas y rollos de
papel.
• Reducción del tiempo de carga y descarga de estibas y rodillos de papel.
• Brinda seguridad para el usuario.
• Minimiza enfermedades laborales.
• Brinda un valor agregado frente a las demás empresas que brindan este
servicio.
• Crea una fidelización con el cliente al ser un dispositivo que consta de dos
sistemas que interactúan entre sí.
6.1.3. Objetivos clave del negocio
Como un complemento a los objetivos del proyecto se deben tener los objetivos clave del negocio para diseñar un producto exitoso en el mercado, los cuales son:
• Liderar el mercado de automatización de procesos de carga y descarga en
la región.
• Ofrecer el sistema a las empresas de la región para facilitar la carga y
descarga en el transporte de mercancía.
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• Ganancias extras reduciendo el tiempo de transporte de mercancía y la
contratación de auxiliares para el proceso de carga y descarga de la mercancía.
6.1.4. Mercado primario y secundario
Al ser un producto comercial, se debe definir hacia quien va dirigido este sistema. Como mercado primario se piensa el parque automotor de la empresa TRANSPORTES FREVALLE, adicionalmente, las bodegas de almacenamiento de los clientes de la empresa y nuevos clientes (operadores logísticos y generadores de carga). No se tiene mercado secundario.
6.1.5. Suposiciones y restricciones
• Debe adaptarse a la estructura del remolque del vehículo.
• No se deben hacer cambios estructurales en la bodega
• Debe tener una altura que no supere los 60cm de alto.
• Debe soportar una tonelada por metro cuadrado.
• Debe movilizar la mercancía sin que sufra daños.
• Debe acoplarse con el sistema de la bodega.
• Las estibas deben ingresar en la bodega en una determinada posición:
frente de la estiba de un metro.
6.2. IDENTIFICACIÓN DE LAS NECESIDADES
Gracias a las entrevistas realizadas al gerente y jefe de logística de la empresa Transportes Frevalle y por ultimo a los operarios de la bodega de almacenamiento del cliente, se encontraron las siguientes necesidades.
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Tabla 3. Lista de necesidades Numero Necesidad Importancia
1 Sistema seguro para el usuario 9 2 Fácil manejo 3 3 Automático o semiautomático 9 4 Mejores tiempos de carga y descarga que el proceso manual 9 5 Soportar altas capacidades de carga 3 6 La mercancía no debe sufrir daños 3 7 El sistema debe poder movilizar dos estibas o rollos en paralelo 9 8 Alta durabilidad 3 9 El sistema posea baja altura 3 10 No debe ser costoso 9 11 Tiempo de armado 1 12 Sistema estéticamente agradable 1
6.3. ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO
Estas especificaciones son necesarias para obtener variables medibles relacionadas con las necesidades obtenidas anteriormente, esto me ayuda a direccionar el desarrollo del proyecto y a generar ideas acordes a los requisitos planteados por el cliente39.
6.3.1. Listado de métricas
En este ítem, las necesidades planteadas anteriormente, toman un valor medible, con el cual se puede satisfacer al cliente. A cada necesidad se le asigna una unidad como se aprecia en la tabla 4.
Tabla 4. Listado de necesidades y métricas
# Métrica # Necesidad Métrica Unidades Importancia 1 1 Intrínsecamente seguro SIL 9 2 2 Cantidad de operaciones de
funcionamiento Und 1
3 3 Autonomía Booleana 9 4 4,11 Tiempo que toma el proceso seg 3 5 5, 8 Resistencia del material Kg/𝑚𝑚2 3 6 6 Velocidad del sistema m/s 9 7 7 Cantidad de mercancía por
línea Und 9
8 9 Altura del sistema m 3 9 10 Costo del sistema $ COP 9
10 12 Diseño llamativo Sub (D, N, A) 1
39 ULRICH, Karl; EPPINGER, Steven. Diseño y desarrollo de productos. 5 ed. Mexico: McGRAW-Hill, p. 434
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En la tabla anterior se puede apreciar que la necesidad 13 es subjetiva, ya que esto depende de la perspectiva que tenga el cliente ante el producto, para esto se tomaron tres opciones, desagradable, normal y agradable.
Tabla 5. Relación entre necesidades métricas y necesidades del cliente
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Cos
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Dis
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llam
ativ
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Necesidades Imp Sistema seguro para el
usuario 9 x
Fácil manejo 3 x Automático o
semiautomático 9 x
Mejores tiempos de carga y descarga que
el proceso manual
9 x
Soportar altas capacidades de carga
3 x
La mercancía no debe sufrir daños
3 x
El sistema debe poder movilizar dos estibas o
rollos en paralelo
9 x
Alta durabilidad 3 x El sistema posea baja
altura 3 x
No debe ser costoso 9 x Tiempo de armado 1 x
Sistema estéticamente agradable
1 x
6.3.2. Elaboración de la casa de la calidad (QFD)
La casa de la calidad es un método que permite darle sentido y relacionar las necesidades listadas anteriormente, las cuales se despliegan dentro de la función de calidad donde se presentan diferentes datos, tales como la relación entre las necesidades y las necesidades métricas con una calificación de 1, 3 o 9, donde 9 significa que existe alta relación entre la métrica y la necesidad, 3 una relación
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media y 1 la relación es mínima; esta sección de la tabla se ubica en la parte central del QFD.
La parte superior representa la relación entre métricas, donde se puede visualizar el efecto entre cada una cuando vayan en aumento o disminución generando correlaciones muy positivas, positivas, negativas o muy negativas entre sí.
Al lado derecho del QFD se relacionas las necesidades con respecto al producto a desarrollar y con el producto de la competencia con el objetivo de poder analizar como el producto satisface las necesidades y si lo hace de mejor forma que la competencia.
Por último, se tiene la parte inferior donde se enseña la relevancia de las necesidades métricas en forma numérica provenientes de las demás partes del QFD.
Tabla 6. Parte central de la casa de la calidad QFD. Asignación numérica con respecto a la relación entre las necesidades y las métricas.
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Cos
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Dis
eño
llam
ativ
o
Necesidades Imp Sistema seguro para
el usuario 9 9 3 1 1 1 1
Fácil manejo 3 1 9 3 1 1 Automático o
semiautomático 9 3 1 9 3 3 1
Mejores tiempos de carga y descarga que
el proceso manual
9 1 3 9 3 1
Soportar altas capacidades de carga
3 1 9 3 3
La mercancía no debe sufrir daños
3 3 3 1 3 9
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Tabla 7.(continuación) El sistema debe poder movilizar dos estibas o rollos en paralelo
9 1 9 3 9 1
Alta durabilidad 3 9 1 1 3 El sistema posea baja
altura 3 1 9 1 1
No debe ser costoso 9 3 3 9 3 1 9 3 Tiempo de armado 1 1 9 1
Sistema estéticamente
agradable
1 1 1 3 9
Prioridad 154 72 244 204 117 66 111 47 150 51 1216 Prioridad elevada 0.13 0.06 0.20 0.16 0.10 0.05 0.09 0.04 0.12 0.04 100
Se puede evidenciar en la tabla anterior que la métrica más importante es la de autonomía, representando así una característica necesaria en el concepto a desarrollar. A continuación, se presenta la parte superior de la casa de la calidad donde se puede visualizar como se afecta cada métrica con el aumento de las demás.
Tabla 8. Parte superior de QFD. Comparación entre métricas
Métricas
Intrínsecamente seguro
Cantidad de operaciones de funcionamiento
Autonomía ++
Tiempo que toma el proceso + +
Resistencia del material +
Velocidad del sistema +
Cantidad de mercancía por línea + + + +
Altura del sistema -
Costo del sistema - + -- -- - +
Diseño llamativo + + + + +
-
Preferencias ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ∆ ↑ ∆
↓ ↑
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Por último, se presenta la comparación del producto a desarrollarse con dos productos existentes en el marcado con respecto a las necesidades obtenidas del cliente. Uno de los productos de la competencia es la transportadora de cadenas de Ancra la cual puede ser instalada tanto en el vehículo como en la bodega y en adición se tiene el circuito transportador de rodillos diseñado por Mecalux e instalado en la bodega del Grupo Familia en Medellín. A continuación, se presenta el cuadro.
Tabla 9. Comparación con la competencia con respecto a las necesidades
En la anterior tabla se puede evidenciar que el producto a desarrollar esta bien posicionado con respecto a la competencia ya que obtiene el producto a desarrollar comparado con las empresas competidoras con respecto a las necesidades del cliente obtiene mejor puntaje como se muestra en la parte izquierda de la tabla. Cabe destacar que estas empresas son reconocidas en el sector de automatización de vehículos y bodegas.
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6.4. GENERACIÓN DE CONCEPTOS
En este capítulo se toman las necesidades planteadas por el cliente y se consideran los resultados obtenidos en la casa de la calidad, para plantear los primeros conceptos que den solución a la problemática planteada por el cliente, posteriormente se realiza una evaluación de los conceptos para elegir la idea más acertada y que cumpla con los requisitos para proceder con su diseño detallado.
6.4.1. Conceptos del sistema de la bodega
En esta sección se presentaras los conceptos que pueden dar solución a las necesidades planteadas por el cliente para la parte de la bodega donde las estibas son recibidas por parte del vehículo para luego ser trasladadas a las estanterías o en su defecto donde comienza el proceso de carga hacia el vehículo.
• Concepto 1: Transportadora de Cadenas de dos líneas
En este primer concepto se utilizan las cadenas como método de arrastre de las estibas, donde cada una de las líneas (L1 y L2) poseen dos juegos de plataformas para cadena ubicados de forma paralela y en su centro están ubicados una línea de rodillo que soportan la tercera parte del peso de la estiba. La mercancía ingresa al sistema por el lado de los motores, donde estos poseen piñones con los cuales brinda la transmisión de potencia hacia el eje por medio de otra cadena.
Su estructura de soporte se basa en perfiles de acero de longitud de 12 metros, permitiendo ser estable, robusta y con un mínimo de altura. Cuando las estibas ingresan a la bodega los motores mueven los ejes motrices ubicado en la parte posterior del sistema, los cuales poseen piñones dobles que permiten mover la cadena y transportar la estiba.
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Figura 18. Transportadora de cadena
• Concepto 2: Sistema de transportadoras de cadena y mesas de traslación de rodillos
En este concepto se pensó en aprovechar el espacio del muelle de carga que posee la bodega para la utilización de cuatro líneas de transporte por medio de cadenas (L1, L2, L3 y L4), para lograr que las estibas pasaran hacia las líneas exteriores (L1 y L4) fue necesario el diseño de una mesa que pudiera trasladar la mercancía como se muestra en la figura 19.
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Figura 19. Sistema de transportadoras de cadena con mesa para translación de estibas
Cuando las estibas ingresan a la bodega son recibidas por las líneas centrales (L2 y L3), las cuales están ubicadas en posición de la puerta del muelle, allí las mesas mueven la mercancía hacia los lados permitiendo que el centro quede libre para una futura carga o descarga.
Figura 20. Mesa de translación de estibas
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En la figura anterior se muestra el diseño de la mesa para trasladar las estibas, la cual está conformada por rodillos que reciben las estibas y por una estructura de cadena (recuadros) que sube gracias a un sistema neumático para luego accionar un motor independiente y pasar la mercancía a una mesa similar ubicada a lado y así cambiar de línea, cabe destacar que los rodillos son accionados por cadenas para asa transmitir el movimiento por medio de los piñones que estos poseen.
• Concepto 3: Mesa transportadora con rodillos de 2400 mm
Este último concepto consta de una mesa transportadora basada en rodillos accionados por cadena, los cuales tienen una longitud de 2400 mm, distancia necesaria para trasladar dos estibas en paralelo. Su funcionamiento se debe a la transmisión entre los piñones que posee el rodillo y la cadena que pasa por el piñón que posee el eje del motor.
Figura 21. Mesa transportadora de rodillos de 2400 mm
6.4.2. Conceptos del sistema del vehículo
Para el vehículo también es necesario realizar conceptos que permitan transportar las estibas a través del tráiler, el gran reto para este sistema es el espacio reducido con el que se cuenta, como se ha mencionado anteriormente una longitud de 12400 mm y un ancho de 2700 mm.
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• Concepto 1. Sistema basado en rodillos
Esta primera opción consta de un conjunto de rodillos accionados por cadena gracias a los piñones con los que esta cuenta en un extremo como se aprecian en los recuadros de la figura 22, cada rodillo posee una longitud de 1200 mm. El sistema consta de dos líneas de transporte donde se cumple con el requerimiento de llevar estibas en paralelo. Los rodillos brindan una buena área de contacto con las estibas y es un método muy utilizado en la industria.
Adicionalmente este mecanismo de movimiento por rodillos no demanda mucha altura para la estructura, una característica importante para el desarrollo del proyecto.
Figura 22. Sistema de transporte para el vehículo basado en rodillos
• Concepto 2. Sistema basado en cadenas
Por último, se tiene un sistema donde su elemento principal son los piñones los cuales juegan un papel importante junto a la cadena ya que son los encargados de arrastrar las estibas a través de tráiler gracias a la transmisión de potencia por
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parte del motor. Este sistema cuenta con seis líneas de 12400 mm de piñones donde cada línea soporta una tercera parte del peso total de las estibas.
Figura 23. Sistema de transporte para el vehículo basado en cadenas
6.4.3. Selección de conceptos
Teniendo los conceptos tanto para el sistema de la bodega como el del vehículo, se procede a seleccionar las mejores ideas que cumplan con las necesidades planteadas con el cliente por medio de una evaluación de cada idea planteada en la sección anterior con respecto a las características necesarias. • Selección para conceptos de la bodega: En la primera evaluación se toma como referencia una banda transportadora para carga pesada (figura 3, carpet system) al ser un mecanismo comúnmente utilizado en la industria.
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Tabla 10. Evaluación de conceptos de la bodega No. 1 Conceptos
Criterios de Selección Transportadora de cadenas de dos líneas
Transportadoras de cadena y mesas de
traslación
Transportadora de rodillos de
2400 mm
Banda transportadora
Sistema seguro para el usuario
- 0 0 0
Fácil manejo 0 0 0 0
Sistema es automático o semiautomático
0 0 0 0
Mejores tiempo de carga y descarga que en el proceso
manual
+ - + 0
Soporta altas capacidades de carga
+ + - 0
La mercancía no debe sufrir daños
- 0 + 0
El sistema debe poder movilizar dos estibas o rollos
de papel en paralelo
0 0 0 0
Alta durabilidad + 0 + 0
El sistema posee baja altura + - + 0
No debe ser costoso 0 - - 0
Bajo tiempo de armado + - + 0
Sistema estéticamente agradable
0 + + 0
Positivos 5 2 6
Iguales 5 6 4
negativos 2 4 2
Total 3 -2 4
Orden 1 2 3
¿Continuar? Si No Si
Como resultado de la evaluación anterior se descartó el sistema de transportadora de cadenas con las mesas de traslación a pesar de ser un diseño completo es demasiado costoso y teniendo en cuenta que, en la logística de carga y descarga, la probabilidad de que dos procesos se crucen es muy baja, así que no es necesario un sistema tan grande. Adicionalmente se pensó en un nuevo concepto similar a la transportadora de rodillos, la única diferencia es utilizar dos líneas de transportadoras con rodillos de 1000 mm teniendo en cuenta que un rodillo con longitud tan larga es propenso a que se deforme, se puede evidenciar que es una línea más dando como resultado un poco más costoso, pero se compensa con una de las características más importantes que es soportar grandes cargas y anexo a esto al ser líneas independientes si se sucede alguna falla solo se para un solo lado del proceso, teniendo estas tres opciones se realiza una nueva evaluación. Como existen necesidades donde las opciones tienen calificaciones similares se eliminaron como criterio de evaluación.
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Tabla 11. Evaluación de conceptos de la bodega No. 2 Conceptos
Criterios de Selección
Transportadora de cadenas de dos
líneas
Transportadora de rodillos de 1000
mm
Transportadora de rodillos de 2400
mm
Banda transportadora
Sistema seguro para el usuario
- 0 0 0
Mejores tiempo de carga y descarga
que en el proceso manual
+ + + 0
Soporta altas capacidades de
carga
+ + - 0
La mercancía no debe sufrir daños
- + + 0
Alta durabilidad + + + 0
El sistema posee baja altura
+ + + 0
No debe ser costoso
0 - - 0
Bajo tiempo de armado
+ + + 0
Sistema estéticamente
agradable
0 + + 0
Positivos 5 7 6
Iguales 2 1 1
negativos 2 1 2
Total 3 6 4
Orden 1 3 2
¿Continuar? No Si Si
Con los dos conceptos resultantes se realiza una última evaluación con un criterio diferente, por medio de la matriz de tamizaje, en la cual a cada criterio de selección de se asigna un porcentaje de importancia y cada uno de los conceptos se califica con notas de uno a cinco, posteriormente se realiza una suma de los criterios ponderados para saber cuál es su calificación total, como se muestra a continuación.
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Tabla 12. Evaluación final para conceptos de la bodega Variantes de Conceptos
Referencia Transportadora con rodillo de 1200mm
Transportadora con rodillo de 2400mm
Criterio de Selección Ponderación Nota Criterio no ponderado
Nota Criterio no ponderado
Nota Criterio no ponderado
Sistema seguro para el usuario 15% 3 0,45 4 0,6 3 0,45
Mejores tiempo de carga y descarga que en el proceso manual
15% 3 0,45 3 0,45 3 0,45
Soporta altas capacidades de carga 15% 3 0,45 5 0,75 2 0,3
La mercancía no debe sufrir daños 10% 3 0,3 5 0,5 5 0,5
Alta durabilidad 10% 3 0,3 5 0,5 3 0,3
El sistema posee baja altura 10% 3 0,3 4 0,4 4 0,4
No debe ser costoso 15% 3 0,45 2 0,3 3 0,45
Bajo tiempo de armado 5% 3 0,15 4 0,2 4 0,2
Sistema estéticamente agradable 5% 3 0,15 5 0,25 4 0,2
Total 3 3,95 3,25
Orden 3 2 1
¿Continua? No Si No
De acuerdo a la anterior evaluación el concepto que se va a desarrollar es un sistema de transportadoras de rodillos de 1000 mm de longitud.
• Selección para conceptos del vehículo:
Para la selección del concepto del vehículo se toma como referencia un sistema de tablillas de transporte (figura 4, slat conveyor) de mercancía.
Tabla 13. Evaluación de conceptos del vehículo No. 1 Conceptos
Criterios de Selección Sistema basado en rodillos
Sistema basado en cadenas
Sistema de tablillas transportadoras
Sistema seguro para el usuario 0 - 0
Fácil manejo 0 - 0
Sistema es automático o semiautomático 0 0 0
Mejores tiempo de carga y descarga que en el proceso manual 0 0 0
Soporta altas capacidades de carga + + 0
La mercancía no debe sufrir daños + - 0
El sistema debe poder movilizar dos estibas o rollos de papel en paralelo
0 0 0
Alta durabilidad 0 0 0
El sistema posee baja altura + - 0
No debe ser costoso 0 + 0
Bajo tiempo de armado 0 - 0
Sistema estéticamente agradable + - 0
Positivos 4 2
Iguales 8 4
negativos 0 6
Total 4 -4
Orden 1 2
¿Continuar? Si No
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El resultado arrojado es la creación del sistema transportador de rodillos, sin embargo, se realiza una nueva evaluación por medio de una matriz de tamizaje la cual se explicó para la última calificación del sistema en bodega y se eliminaron algunos criterios que tenían valores iguales.
Tabla 14. Matriz de tamizaje para evaluación de conceptos para el sistema del vehículo
Variantes de Conceptos
Referencia Sistema basado en rodillos
Sistema basado en cadenas
Criterio de Selección Ponderación Nota Criterio no ponderado
Nota Criterio no ponderado
Nota Criterio no ponderado
Sistema seguro para el usuario 20% 3 0,6 3 0,6 2 0,4
Fácil manejo 10% 3 0,3 3 0,3 2 0,2
Soporta altas capacidades de carga 20% 3 0,6 5 1 5 1
La mercancía no debe sufrir daños 15% 3 0,45 5 0,75 2 0,3
El sistema posee baja altura 5% 3 0,15 4 0,2 5 0,25
No debe ser costoso 15% 3 0,45 3 0,45 4 0,6
Bajo tiempo de armado 5% 3 0,15 4 0,2 4 0,2
Sistema estéticamente agradable 10% 3 0,3 5 0,5 3 0,3
Total 3 4 3,25
Orden 3 1 2
¿Continua? No Si No
Con este otro método de evaluación también se puede evidenciar que el concepto ganador es el sistema transportador de rodillos, el cual es el concepto que se va a desarrollar.
En conclusión, los conceptos ganadores son la transportadora de rodillos de 1000 mm para el sistema de la bodega y para el vehículo se tiene la estructura basada en rodillos.
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7. DISEÑO DEL SISTEMA MECANICO Y DE CONTROL
A continuación, se realiza el cálculo y diseño mecánico de los conceptos seleccionados en el capítulo anterior, los cuales dieron como resultado para el sistema en bodega la estructura conformada por dos líneas de mesas transportadoras con rodillos de 1200 mm y en el sistema del vehículo fue seleccionada la estructura compuesta por rodillos manejados con cadena.
Ya que los sistemas se componen principalmente de piñones y cadenas para realizar la transmisión de potencia y movimiento es necesario desarrollar los cálculos pertinentes para estos dos componentes como se muestra a continuación.
7.1. SELECCIÓN PREVIA DE LA CADENA MOTRIZ
En primera instancia se debe realizar la selección de la cadena que se va a utilizar en los sistemas, teniendo en cuenta la carga máxima que se va transportar y el tipo de cadena adecuada para la aplicación que se está desarrollando.
Para esta selección se tiene en cuenta un manual suministrado por Tsubaki, empresa experta en la fabricación de cadenas, donde nos presenta la siguiente ecuación para el cálculo de la tensión40.
𝑇(𝑙𝑏𝑠) = 𝑀𝑇 ∗ 𝐹𝑟 ∗ 𝐹𝑠 ∗ 𝐾1 (11)
Donde
𝑇 = Tensión soportada por la cadena
𝑀𝑇 = Peso total de la carga
𝐹𝑟 = Coeficiente de fricción
𝐹𝑠 = Coeficiente de deslizamiento
𝐾1 = Coeficiente de velocidad de la cadena
Los datos anteriores se toman de las tablas correspondientes provenientes del catálogo previamente mencionado brindado por el fabricante.
40 TSUBAKI. Op. cit., p. 126
74
Para la selección del coeficiente de fricción se debe tener en cuenta la aplicación para la cual se va a utilizar la cadena y en qué miedo se va a encontrar.
Tabla 15. Coeficiente de fricción aproximada para los rodillos (Fr)
Tipo de rodillo Seco Lubricado Rodillo extra grande 0.12 0.08
Rodillo estándar 0.21 0.14 Rodillo tipo superior 0.09 0.06
Fuente: TSUBAKI, general catalog. Wheeling, Tsubaki, Inc. 2007 2007. P.127
Según la tabla anterior se tienen dos opciones de rodillo y para nuestra aplicación son utilizados rodillos de tamaño estándar, por otro lado, la cadena estará en un lugar cubierto y la lubricación será mínima ya que en el sistema de la bodega se necesita un coeficiente de fricción alto para arrastrar las estibas, por lo tanto, el valor se toma en seco.
𝐹𝑟 = 0.21 (12)
De igual forma se debe seleccionar un valor adecuado para el coeficiente de deslizamiento donde se debe tener en cuenta sobre que superficie se va a mover la cadena, la cual debe ser resistente al desgaste y tener bajo coeficiente de fricción. Para esto se debe consultar la siguiente tabla.
Tabla 16. Coeficiente de fricción de deslizamiento (Fs).
Seco Lubricado Cadena sobre riel de acero 0.33 0.20
Cadena sobre bronce ------ 0.15 Cadena sobre madera 0.35 0.25
Cadena sobre plástico UHMW 0.25 0.15 Hierro fundido sobre acero 0.50 0.30
Fuente: TSUBAKI, general catalog. Wheeling, Tsubaki, Inc. 2007 2007. P.127
El material que menor coeficiente de fricción de deslizamiento presenta es el plástico UHMW (polietileno de ultra alto peso molecular), el cual es un plástico de ingeniería, resistente al impacto, abrasión y corte por fricción. Este material
75
soporta temperaturas de hasta 800 y no se ve afectado por la corrosión de un gran número de productos químicos41.
𝐹𝑠 = 0.25 (13)
Adicionalmente se debe considerar el coeficiente de velocidad de la cadena de acuerdo con la velocidad del sistema mencionada por el cliente anteriormente. Para esto se tiene la siguiente tabla.
Tabla 17. Coeficiente de velocidad de la cadena (K1).
Velocidad de la cadena (ft/min) Factor de velocidad (K1) 0 – 50 1.0
50 – 100 1.2 100 – 160 1.4 160 – 230 1.6 230 – 300 2.2 300 – 360 2.8 360 – 400 3.2
Fuente: TSUBAKI, general catalog. s.l, Wheeling, 2007. 127 p.
Ya que la velocidad del sistema requerida por el cliente está entre 4 y 6 cm/s, este rango se encuentra entre los 0 – 50 ft/min (0 – 25.4 cm/s), tenemos que
𝐾1 = 1.0 (14)
Por último, se debe calcular cual es la carga máxima que debe transportar el sistema, para esto se realiza el siguiente cálculo de acuerdo con lo mencionado por el cliente.
𝑀𝑇 = 24 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑏𝑎𝑠 ∗ 1600 𝐾𝑔𝑓 (15)
𝑀𝑇 = 38400 𝐾𝑔𝑓 = 84657.51 𝑙𝑏𝑓 (16)
41 Plásticos de ingeniería empack [en línea]. Cali: Metalplastics, s.f [consultado 28 de junio de 2017]. Disponible en Internet: http://www.metalplasticsas.com/PlasticosIngenieriaEmpack.html
76
Teniendo todos los valores necesarios, se procede a calcular la tensión que soporta la cadena
𝑇(𝑙𝑏𝑠) = 84657.51 ∗ 0.21 ∗ 0.25 ∗ 1.0 (17)
𝑇 = 4444.52 𝑙𝑏𝑓 = 19770.21 𝐾𝑛 (18)
Con el valor de tensión calculado anteriormente, se procede a buscar en el catálogo de la SKF de cadenas de rodillos y se encuentra que para una tensión de 19770.21 𝐾𝑁 es necesaria una cadena con paso de 5/8′′, pero teniendo en cuenta que el sistema de acople con el vehículo diseñado para la bodega consta de cadenas que transportan las estibas, de acuerdo a esto es necesario un paso transversal mayor y por esta razón se selecciona una cadena doble con paso de 3/4′′, numero de cadena ANSI 60H-2, la cual tiene una resistencia media a tracción de 84.5 KN, como se puede apreciar en la siguiente tabla.
Figura 24. Tabla de cadenas de rodillos ANSI para trabajos pesados.
Fuente: SKF. Productos SKF de transmisión de potencia. Hungria: 2006. P.54 .
Como se aprecia en la anterior tabla, la cadena seleccionada al tener una resistencia media a la tracción mayor a la tensión calculada puede soportar
77
mayores elevaciones de carga si en algún momento se requiere y adicionalmente con el tiempo se presentará aumentos de fricción debido a desgastes en el sistema, lo cual no presentará algún problema en su funcionamiento.
7.2. SELECCIÓN DE PIÑONES MOTRICES PARA LOS SISTEMAS
Ya seleccionada la cadena, el siguiente paso es la definición de los piñones encargados de la transmisión de potencia al sistema, para esto se consulta el catálogo SKF de piñones ANSI para un paso de 3/4′′, obteniendo los siguientes resultados teniendo en cuenta el sistema para el vehículo y para la bodega.
Para los rodillos encargados de transportar las estibas a través del vehículo se seleccionan piñones de 9 dientes, teniendo en cuenta el diámetro exterior del piñón que no supere el diámetro del tubo del rodillo, el cual es de 89 mm como se aprecia en la sección de diseño del vehículo.
Tabla 18. Características del piñón de 9 dientes
Piñón ANSI 60-1 Referencia PHS 60-1B9
Paso 3/4’’ Numero de dientes 9 Diámetro exterior 2.51’’
Peso 0,64 lbs
Fuente: SKF. Productos SKF de transmisión de potencia. Hungria: 2006. p151
.
El siguiente piñón es de 11 dientes, el cual se encuentra en el sistema del vehículo con la función de piñón loco para direccionar la cadena hacia el eje motriz y en la bodega como piñones motores de la cadena.
78
Tabla 19. Características del piñón de 11 dientes.
Piñón ANSI 60-1 Referencia PHS 60-1B11
Paso 3/4’’ Numero de dientes 11 Diámetro exterior 3.00’’
Peso 1,16 lbs
Fuente: SKF. Productos SKF de transmisión de potencia. Hungria: 2006.p 151
Por último, se tiene el piñón de 20 dientes, el cual se encuentra en el eje motriz del vehículo cumpliendo la función de transmitir el movimiento hacia el resto del sistema, teniendo en cuenta los parámetros brindados por el cliente con respecto a la velocidad del sistema.
Tabla 20. Características del piñón de 20 dientes.
Piñón ANSI 60-1 Referencia PHS 60-1B15
Paso 3/4’’ Numero de dientes 20 Diámetro exterior 5.19’’
Peso 4.63 lbs
Fuente: SKF. Productos SKF de transmisión de potencia. Hungria: 2006. P.151
Después de haber seleccionado el tipo de cadena y los piñones a utilizar con su respectivo paso, se procede al diseño mecánico de cada uno de los componentes de las estructuras que conforman el sistema
7.3. DISEÑO DEL SISTEMA MECANICO DE LA BODEGA
En primer lugar, se presentan las limitaciones y requerimientos con los que se cuentan para el sistema de la bodega.
79
7.3.1. Limitaciones y requerimientos para el diseño del sistema de la bodega
Las siguientes limitaciones y características fueron presentadas por el cliente, las cuales se tuvieron en cuenta para el diseño total del sistema para la bodega de almacenamiento.
Tabla 21. Limitaciones y requerimientos de la bodega de almacenamiento
Limitaciones y requerimientos Carga a transportar Una tonelada por metro cuadrado
Velocidad lineal del sistema Entre 0,04 m/s y 0,06 m/s Longitud de la bodega 13 m Ancho de la bodega 6 m
Sistema de alimentación Corriente alterna a 220 V
7.3.2. Diseño del puente de acople entre bodega y vehículo de transporte
Para el diseño de este subsistema lo primero que se debe tener en cuenta es la tracción que va a soportar la cadena y el diámetro del eje motriz, para esto se realizan los siguientes cálculos.
7.3.2.1. Tracción total y potencia requerida para la estructura de acople
Siguiendo el método anterior se procede al cálculo de la tracción de la cadena del sistema de acople para hallar la potencia necesaria del sistema de movimiento de las estibas de la estructura de acople.
𝑃 = ((2.1 ∗ 𝑊) + 𝑀) ∗ 𝐹𝑟 ∗ 𝐶 (19)
𝑃 = ((2.1 ∗ 2.49𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡) + 671.78
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡) ∗ 0.25 ∗ 4.92 𝑓𝑡 (20)
𝑃 = 832.72 𝑙𝑏𝑓 = 3704.12 𝑁 (21)
80
Teniendo la tracción se puede calcular la potencia necesaria para el sistema de la siguiente forma.
𝐻𝑃 =832.72 𝑙𝑏𝑓∗6.87
𝑓𝑡
𝑚𝑖𝑛∗1.1
33000= 0.19 𝐻𝑃 (22)
De acuerdo con el resultado anterior se debe seleccionar un motor de 0.19 HP, pero teniendo en cuenta un factor de seguridad se opta por un motor de 0.4 HP a 1800 RPM con las siguientes características.
Tabla 22. Características del motor para la parte de movimiento en la estructura de acople
Modelo Referencia Potencia (HP)
Voltaje (V) Amperaje (A)
Peso (Kg)
1LA7 070-4YC60 2601108 0.4 220/440 1.6/0.8 5
Fuente: Motores eléctricos SIEMENS [en línea]. Funza: Barnes, [consultado 4 de julio de 2017]. Disponible en internet: http://www.barnes.com.co/index.php?option=com_virtuemart&Itemid=106&lang=es
Al motor anteriormente seleccionado se le acopla un motor reductor con relación 180:1, dando como resultado 10 RPM.
El siguiente paso es el cálculo del diámetro del eje motriz para cada una de las líneas del sistema transportador de la bodega. El primer dato que se debe calcular es el torque tomando como potencia los 0.4 HP (220 lb*ft/s) del motor seleccionado.
𝑇 =𝑃
𝑅𝑃𝑀∗(2𝜋
60)𝑟𝑎𝑑/𝑠
=220
𝑙𝑏∗𝑓𝑡
𝑠
10 𝑅𝑃𝑀∗(2𝜋
60)
= 210.08 𝑙𝑏 ∗ 𝑓𝑡 = 284.83 𝑁. 𝑚 (23)
81
7.3.2.2. Calculo del eje motriz para el movimiento de cadenas del sistema de acople
Para el sistema de bodega se cuenta un eje de 1.3 metros de acero AISI 4140, a continuación, se encuentra una imagen esquemática que permite visualizar cada componente que se encuentra acoplado al eje y las fuerzas que intervienen en estos.
Figura 25. Fuerzas X-Y del eje de la estructura de acople
Analizando la imagen anterior se puede apreciar que el eje cuenta con fuerzas simétricas, por esta razón, basta analizar un solo extremo para hallar los datos necesarios, teniendo esto en cuenta se calcula la fuerza que ejerce la cadena en el eje.
𝐹1 = 𝐹2 = 𝐹3 = 𝐹 =𝑇
𝑟 (24)
𝐹 =(284.83 𝑁.𝑀)
0.0319 𝑚 = 8928.84 𝑁 (25)
Para la fuerza tangencial que se presenta en cada piñón se tiene
82
𝐹𝑡 =𝑃(𝑊)
𝑛(𝑟𝑎𝑑
𝑠)∗𝑟(𝑚)
(26)
Donde el radio que se debe tener en cuenta es el primitivo del piñón de 9 dientes
𝐹𝑡 =298.28 𝑊
1.05𝑟𝑎𝑑
𝑠∗0.0261 𝑚
= 10884.14 𝑁 (27)
La fuerza tangencial es necesaria para el cálculo de la fuerza radial ejercida en el piñón, además de esto se debe considerar un ángulo de presión, el cual, para diseño, comúnmente se selecciona un ángulo de 250.
𝐹𝑁 = 𝐹𝑡 ∗ tan(250) = 5075.36 (28)
Conociendo la fuerza radial y el peso de los piñones, se procede realizar sumatoria de fuerzas en Y analizando el plano X-Y y realizando sumatoria de momentos en A. Se considera que 𝐹𝑁𝐵=𝐹𝑁𝐶=𝐹𝑁𝐷.
∑ 𝐹𝑦 = −𝑅𝑦𝐴 − 3𝐹𝑁 − 3𝑊 − 𝑅𝑦𝐸 = 0 (29)
∑ 𝑀𝐴 = −1825𝐹𝑁 − 1825𝑊 − 1172𝑅𝑦𝐸 = 0 (30)
Donde 𝑊 = 2.85 𝑁 que es el peso del piñón doble de 9 dientes
𝑅𝑦𝐴 = −7327 𝑁 (31)
𝑅𝑦𝐸 = −7907.62 𝑁 (32)
El siguiente análisis se realiza en el plano X-Z y se hace sumatoria de fuerzas en Z. Donde 𝐹𝑡𝐵=𝐹𝑡𝐶=𝐹𝑡𝐷.
83
Figura 26. Fuerzas Z-X del eje de la estructura de acople
∑ 𝐹𝑍 = 𝑅𝑍𝐴 − 3𝐹 − 3𝐹𝑡 + 𝑅𝑍𝐸 = 0 (33)
∑ 𝑀𝐴𝑍 = 1825𝐹+1825𝐹𝑡 − 1172𝑅𝑍𝐸 = 0 (34)
Y se obtiene
𝑅𝑍𝐸 = 30852.12𝑁 (35)
𝑅𝑍𝐴 = 28586.82 𝑁 (36)
A continuación, se debe buscar la sección crítica del eje mediante el método de esfuerzos combinados para así calcular el diámetro del eje.
84
Figura 27. Diagrama de Fuerzas X-Y para el eje de la estructura de acople
También es necesario realizar el diagrama de fuerzas de X-Z como se muestra a continuación.
Figura 28. Diagrama de fuerzas X-Z para el eje de la estructura de acople
85
Tabla 23. Secciones criticas del eje para selección de diámetro.
SC/P A B C D E 𝑴𝒁(𝑵𝒎) 0 1135.68 2158.52 885.29 0 𝑴𝒚(𝑵𝒎) 0 4430.96 8423.05 3455.50 0 𝑴𝑹(𝑵𝒎) 0 4574.19 8695.23 3567.10 0 𝑻𝑿 (𝑵𝒎) 0 284.83 284.83 284.83 0
En la anterior tabla se puede apreciar la sección más crítica del eje la cual se encuentra en el punto C, que nos brinda el momento resultante y el torque máximo, para así aplicar las ecuaciones del teorema de esfuerzos combinados.
𝜎𝑥 =𝑀∗𝐶
𝐼=
𝑀(𝑑
2)
(𝑑4𝜋
64) (37)
𝜎𝑥 =32𝑀
𝑑3𝜋 (38)
Donde M es el momento resultante calculado en la tabla 24
𝜎𝑥 =32∗8695.23 N.m
𝑑3𝜋=
88568.88 𝑁.𝑚
𝑑3 (39)
𝜏𝑋𝑌 =𝑇∗𝐶
𝐽=
𝑇(𝑑
2)
(𝑑4𝜋
32) (40)
𝜏𝑋𝑌 =16𝑇
𝑑3𝜋 (41)
Donde T es el torque de la sección crítica C que se encuentra en la tabla de secciones críticas.
𝜏𝑋𝑌 =16∗284.83 𝑁.𝑚
𝑑3𝜋=
1450.63 𝑁.𝑚
𝑑3 (42)
86
El siguiente paso para el cálculo del diámetro del eje motriz es realizar el círculo de Mohr, el cual me permite hallar el esfuerzo. En primera instancia se debe calcular el centro de círculo, de la siguiente forma.
𝐶 =𝜎𝑥
2= 44284.44 𝑁. 𝑚 (43)
El siguiente paso es el cálculo del radio del círculo de Mohr.
𝑅 = √(𝜎𝑥
2)
2
+ (𝜏𝑋𝑌)2 = 44308.19 𝑁. 𝑚 (44)
Para calcular los extremos del círculo de Mohr se tiene las siguientes ecuaciones
𝜎1 = 𝑅 + 𝐶 = 88592.63 𝑁. 𝑚 (45)
𝜎2 = −(𝑅 − 𝐶) = −23.75 𝑁. 𝑚 (46)
Teniendo 𝜎1 y 𝜎2, se calcula el esfuerzo resultante
𝜎 = √𝜎1 2 − (𝜎1 ∗ 𝜎2) + 𝜎22 = 88604.51 𝑁. 𝑚 (47)
Ya que el material es un acero AISI 4140 con esfuerzo de fluencia de 1640 MPa (238 KPsi) y esfuerzo ultimo de 1770 MPa (257 KPsi), valor tomado del libro ‘’ASM Metals Reference Book 2nd edition’’. Se selecciona un factor de seguridad de dos.
𝑆𝑦 = 1.64 ∗ 109𝑃𝑎 (48)
𝜎
𝑑3 ≤ 𝜎𝑎𝑑𝑚 (49)
87
𝜎
𝑑3≤
𝑆𝑦
𝐹.𝑆 (50)
88604.51 𝑁.𝑚
𝑑3 ≤1.64∗109
2 (51)
𝑑 = 1.87 𝑖𝑛 = 0.047 m (52)
De acuerdo con el cálculo anterior, el diámetro del eje de acero AISI 4140 con un factor de seguridad de 2, debe ser mayor a 1.87 pulgadas.
Ahora bien, al conocer el diámetro del eje motriz para el subsistema de acople, se debe seleccionar la cuña con la que este debe contar para ir acoplado al motor, ya que esta cuña es necesaria porque cumple la función de fusible mecánico al ocurrir algún problema.
7.3.2.3. Selección de la cuña del eje para la estructura de acople
En primer lugar, se debe definir qué tipo de cuña se va a utilizar, para esta aplicación se selecciona una cuña de sección cuadra la cual es la más utilizada en la industria. La empresa Intermec brinda una tabla donde según el diámetro del eje se toma un ancho y una longitud de la cuña. Como se aprecia en el anexo G, para un eje de diámetro entre 1-3/4’’ a 2-1/4’’ la cuña debe tener un tamaño de ½’’x½’’.
7.3.2.4. Diseño de los elementos que componen la estructura de acople
Teniendo cada claro las dimensiones del eje se procede al diseño de la estructura de acople la cual es uno de los más importantes del proyecto ya que es el encargado de unir la mesa transportadora de rodillos que se encuentra en la bodega con la estructura de transporte del vehículo. Sus dimensiones son: altura de 500 mm, ancho de 1200mm y largo de 1500mm, cabe destacar que estas dimensiones están dentro de los límites de espacio que posee la bodega y el muelle de descarga.
Como se aprecia en la figura 29, el sistema consta de tres cadenas dobles 60H-2 que son las encargadas de transportar las estibas a través de la estructura debido
88
a la fricción entre los dos materiales. Las cadenas reposan sobre una base con plástico UHMW para evitar su desgaste.
Este sistema cuenta con dos motores independientes, uno de los motores con potencia de 0.4 HP esta acoplado al eje motriz y es el encargado del movimiento de las cadenas, por otro lado, el segundo motor cuenta con el mecanismo de elevación mencionado posteriormente, este mecanismo se diseñó con el fin de elevar la estructura para permitir el cierre de muelle cuando no haya ningún proceso de carga o descarga.
La elevación de la estructura se debe a que está apoyada en el eje mediante chumaceras lo que hace que la estructura pueda rotar a través del eje sin necesidad de que este se mueva.
Figura 29. Subsistema de acople entre los sistemas de la bodega y el vehículo de transporte
Cundo el vehículo de transporte llega a la bodega y las puertas del muelle son abiertas, la estructura baja y reposa sobre el tráiler, posteriormente el motor que mueve el eje se acciona y permite que las estibas provenientes del vehículo pasen a este subsistema.
Cabe destacar que la distancia entre las cadenas es de 440 mm teniendo en cuenta que esta es la distancia entre los tres puntos de apoyo de la estiba como se puede apreciar en las figuras 30 y 31.
89
Figura 30. Subsistema de acople cargado
Figura 31. Puntos de apoyo de la estiba
Por último, el subsistema de acople cuenta con unos tensores conformado por un perno de 100 mm de longitud y un diámetro de 5/8 pulgadas, este mecanismo permite mover los piñones locos para ajustar la cadena como se muestra en la siguiente imagen.
90
Figura 32. Tensores de la estructura de acople de la bodega
• Piñones del sistema de acople
El sistema encargado de unir la bodega con el vehículo está basado en un mecanismo de transmisión compuesto por cadenas y piñones, en la siguiente imagen se presenta el diseño del piñón utilizado para la aplicación actual, es necesario aclarar que el sistema cuenta con seis piñones de nueve dientes con características presentadas en la tabla 17 del capítulo 7.2., con el objetivo de tener una velocidad lineal alrededor de 5 cm/s. Tres de estos piñones están acoplados al eje motriz los cuales tiene un diámetro interno de dos pulgadas y los tres piñones restantes son piñones locos con diámetro interno de una pulgada.
Figura 33. Piñón de nueves dientes del sistema de acople entre bodega y vehículo
91
• Selección de chumaceras
Se pueden apreciar dos tipos de soportes para rodamiento (chumaceras), las cuales deben poseer un diámetro interno de 1,8’’ (4,59 mm). Para esta aplicación se necesita un soporte de rodamiento de brida ovalada de material compuesto y prisionero de referencia UCFL210-114D1 marca NTN (figura 34) ya que esta configuración es la indicada para ser instalada en la estructura del subsistema de acople de forma paralela y permitir que esta gire alrededor del eje motriz.
Figura 34. Unidad de rodamiento con soporte ovalado de material compuesto y prisionero
Fuente: SKF. Productos SKF de transmisión de potencia. Hungría:, 2006. p36
El segundo tipo de chumacera es de soporte de pie con material compuesto y prisionero de referencia UCP210-114D1 marca NTN (figura 35) con el objetivo de soportar el eje motriz y permitir realizar el giro con la menor fricción posible.
Figura 35. Unidad de rodamiento con soporte de pie de material compuesto y prisionero
Fuente: SKF. Productos SKF de transmisión de potencia. Hungría: 2006.p 142
92
• Diseño general del mecanismo de elevación de la estructura de acople
Para que la estructura de acople puede ser elevada para permitir que las puertas del muelle de la bodega sean cerradas, fue necesario el diseño de un mecanismo accionado por un servo motor AC con el objetivo de tener mejor control en la posición del mecanismo, como se muestra en la siguiente imagen.
Figura 36. Mecanismo de elevación de la estructura de acople
Cuando el eje del motor rota un ángulo determinado el mecanismo compuesto por eslabones actúa sobre el soporte de la estructura elevándola. Cabe destacar que la mayoría del tiempo la estructura va a permanecer elevada ya que solo durante el proceso de carga o descarga esta baja y debe soportar el peso de la mercancía.
Después de haber desarrollado el diseño del puente de acople entre el vehículo de transporte y el sistema de la bodega de almacenamiento se procese al desarrollo del sistema de trasportadoras de rodillos como se muestra a continuación, donde en primero lugar se debe hallar la tracción total y la potencia que demanda el sistema.
7.3.3. Mesa transportadora de rodillos
En primera instancia, el parámetro que se debe calcular es la tracción total del sistema para la bodega, para esto se debe tener en cuenta el tipo de posición de la cadena como se mencionó anteriormente en la sección de ‘’Cálculo de tracción
93
de cadenas’’, ubicada en el marco teórico del proyecto, donde se evidencia que la cadena tiene una posición horizontal y por lo tanto se toma la siguiente ecuación42.
7.3.3.1. Tracción total y potencia requerida para la trasportadora de rodillos
𝑃 = ((2.1 ∗ 𝑊) + 𝑀) ∗ 𝐹𝑟 ∗ 𝐶 (53)
Figura 37. Posición de la cadena en el sistema de la bodega
Fuente: TSUBAKI. Engineering chain division. Conveyor[en linea] chain pull. [consultado 15 de marzo de 2017] https://www.ustsubaki.com/pdf/engineering-chain-catalog.pdf p49
El peso de la cadena se obtiene de la tabla de cadenas de rodillos ANSI que se encuentra en la figura 24. Se debe toma el peso de la cadena de 3/4′′, ANSI 60H-2, la cual tiene un peso de 3,71 Kgf/m.
𝑊 = 3.71 𝐾𝑔𝑓
𝑚∗
2.204 𝑙𝑏𝑓
1 𝐾𝑔𝑓∗
0.3048 𝑚
1 𝑓𝑡= 2.49 𝑙𝑏𝑓/𝑓𝑡 (54)
En la bodega del cliente como se mencionó anteriormente, la máxima carga es 1000 Kg por estiba.
𝑀 = 1000 𝐾𝑔𝑓
𝑚∗
0.3048 𝑚
1 𝑓𝑡∗
2.204 𝑙𝑏𝑓
1 𝐾𝑔𝑓= 671.78 𝑙𝑏𝑓/𝑓𝑡 (55)
42 TSUBAKI, general catalog. , Wheeling, 2007. p49
94
Para seleccionar el coeficiente de fricción Fr, se debe tener en cuenta que la cadena se deslizara sobre el plástico UHMW y se procede a consultar su valor en la tabla 14.
𝐹𝑟 = 0.25 (56)
Por último, se debe considerar la distancia entre centros para el sistema, el cual tiene 6 m de longitud en cada una de las mesas transportadoras de cada línea.
𝐶 = 6 𝑚 = 19.68 𝑓𝑡 (57)
Teniendo todos los datos necesarios, el siguiente paso es el cálculo de la tracción total.
𝑃 = ((2.1 ∗ 2.49𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡) + 671.78
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡) ∗ 0.25 ∗ 19.68 𝑓𝑡 (58)
𝑃 = 3330.88 𝑙𝑏𝑓 = 14816.49 𝑁 (59)
Al conocer la tracción máxima del sistema para cada línea, se haya la potencia requerida para la selección del motor.
𝐻𝑃 =𝑃∗𝑆∗1.1
33000 (60)
Donde S es la velocidad de la cadena en ft/min, la cual se calcula de acuerdo a la siguiente formula brindada por el fabricante Tsubaki 43.
𝑆 =𝑝∗𝑁∗𝑛
12 (𝑓𝑡/𝑚𝑖𝑛) (61)
43 TSUBAKI, general catalog. s.l, Wheeling, 2007. 25 p.
95
Tomando
𝒑 = Paso de la cadena (pulgadas)
𝑵 = Numero de dientes del piñón
𝒏 = Revoluciones por minuto
Teniendo en cuenta las especificaciones del cliente, el sistema debe tener una velocidad entre 4 cm/s - 6 cm/s y teniendo como elemento de transmisión un piñón de 11 dientes se calcula la velocidad angular en revoluciones por minuto.
𝑛 =𝑣𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙
𝑟𝑝𝑖ñ𝑜𝑛 (62)
Tomando como velocidad lineal 0.04 m/s
𝑛 =0.04 𝑚/𝑠
(0.0762 𝑚
2)
= 1.05 𝑟𝑎𝑑/𝑠 (63)
De acuerdo al resultado anterior se tiene una velocidad angular de 1.05 rad/s, es decir, 10 RPM. El anterior dato se reemplaza en la ecuación de velocidad de la cadena.
𝑆 =(
3
4 𝑖𝑛)∗11∗10 𝑅𝑃𝑀
12= 6.87 𝑓𝑡/𝑚𝑖𝑛 (64)
Reemplazando la velocidad de la cadena en la ecuación de potencia requerida se tiene.
𝐻𝑃 =3330.88 𝑙𝑏𝑓∗6.87
𝑓𝑡
𝑚𝑖𝑛∗1.1
33000= 0.76 𝐻𝑃 (65)
De acuerdo con el resultado anterior se debe seleccionar un motor de 0.76 HP, pero teniendo en cuenta un factor de seguridad se opta por un motor de 1.5 HP a 1800 RPM con las siguientes características.
96
Tabla 24. Características del motor para cada línea de transporte de la bodega.
Modelo Referencia Potencia (HP)
Voltaje (V) Amperaje (A)
Peso (Kg)
1LA7 083-4YA60 2601115 1.5 220/440 5.0/2.5 9
Fuente: Motores eléctricos SIEMENS [en línea]. Funza: Barnes, [consultado 4 de julio de 2017]. Disponible en internet: http://www.barnes.com.co/index.php?option=com_virtuemart&Itemid=106&lang=es
Al motor anteriormente seleccionado se le acopla un motor reductor con relación 180:1, dando como resultado 10 RPM.
Para la bodega se realizó el diseño de una transportadora de rodillos como complemento del sistema realizado para el vehículo, las razones para seleccionar este sistema se basan en la propia seguridad del material y del operario, como se muestra en la figura 38, este método de transporte permite guiar las estibas y a su vez existe mayor contacto, adicionalmente durante la investigación de tecnologías y antecedentes es uno de los métodos más utilizados en la industria.
Figura 38. Transportadora de rodillos
En la imagen anterior se puede ver que este subsistema se basa en rodillos accionados por cadena al igual que en el sistema del vehículo. Los rodillos poseen una longitud útil de 1000 mm y 89 mm de diámetro como se aprecia en la tabla 26 del capítulo 7.4.5.
97
A diferencia del sistema del vehículo donde la cadena es doble, en este subsistema la cadena es simple (60H) y se utilizan dos de estos elementos para unir cada uno de los rodillos para transmitir el movimiento como se aprecia en la figura 39. Por lo tanto, la distancia entre los piñones del rodillo debe ser mayor a la que presentan los rodillos del vehículo.
Figura 39. Método de conexión entre rodillos
Fuente: Detalle del transporte de rodillos [en línea]. Dreamstime [consultado 25 de julio de 2017]. Disponible en internet: https://pt.dreamstime.com/fotografia-de-stock-detalhe-de-corrente-do-transporte-de-rolo-image8888172. En la bodega se cuenta con dos líneas en paralelo de mesas transportadoras, cada línea con dos mesas de seis metros de longitud, 1187 mm de ancho y una altura de 500 mm. Cada transportadora cuenta con 38 rodillos separados entre sí a 159 mm, para un total de 152 rodillos. Adicionalmente cada set de mesas trasportadoras cuenta con un motor de 3 HP, facilitando el cambio de uno de estos en caso de fallas y sin interrumpir el funcionamiento del resto del conjunto. En el eje del motor se le instala un piñón simple de nueve dientes al cual va acoplada la cadena que transmite el movimiento al resto del sistema. En la siguiente imagen se enseña la estructura protectora del mecanismo de transmisión y el motor, para evitar accidentes laborales. Esta protección se basa en perfiles de acero y una guarda de protección que no permite el ingreso de alguna extremidad o elemento que interfiera en el mecanismo. En adición a lo anteriormente mencionado, esta estructura permite fijar el motor a la estructura.
98
Figura 40. Estructura de protección y fijación para el motor y mecanismo de transmisión
La estructura de soporte consta de perfiles en C con longitud total de seis metros y altura de 200 mm, en ella se acoplan los ejes de los rodillos mediante pernos con diámetro de 12 mm, adicionalmente en la esta sección de la estructura también debe ir acoplado el tensor de la cadena que se muestra a continuación.
Figura 41 Tensor de cadena y muelle
Como parte del sistema se tienen los soportes de la estructura, los cuales constan de un perfil en C y un ángulo que permiten atornillar el resto del sistema a cada soporte como se ve en la figura 36, su altura total es de 290 mm, ancho de 110 mm y el diámetro del perno es de 10 mm.
99
Figura 42. Soporte de la mesa transportadora
7.3.4. Ensamblaje total de los subsistemas de la bodega
Por último, se presenta el ensamblaje total de los subsistemas presentados anteriormente que consta del transportador de rodillos y la estructura de acople entre la bodega y el vehículo. A continuación, se encuentran dos figuras (43 y 44) donde se puede detallar las dos líneas transportadoras de rodillos como se mencionó en capítulos anteriores y su ubicación en la bodega. Es importante mencionar que los subsistemas cumplen con las dimensiones que se presentaron dentro de las características y limitaciones en la tabla 20 del capítulo 7.3.1. Las imágenes adicionalmente permiten entender de forma general el funcionamiento del sistema en la bodega, donde las estibas entran por el muelle de descargar a través de la estructura de acople (recuadro A) y posteriormente pasan a las transportadoras de rodillos que atraviesan la actual sección de la bodega para luego ser recibidas por los montacargas encargados de organizar la mercancía en las estanterías y se encuentran al final del sistema (recuadro B).
100
Figura 43. Sistema semiautomático de la bodega
Figura 44. Vista frontal del sistema semiautomático
101
7.4. DISEÑO MECANICO DEL SISTEMA PARA EL VEHÍCULO
Para el desarrollo del sistema en el tráiler del vehículo se presentan las limitaciones y requerimientos con los que se cuentan.
7.4.1. Limitaciones y requerimientos para el diseño del sistema del vehículo
A continuación, se presenta una tabla con las características y algunas limitaciones que debe tener el sistema del vehículo, adicionalmente en las figuras 40 y 50 se muestra el chasis del tráiler donde será instalado el sistema.
Tabla 25. Limitaciones y características del vehículo de transporte
Limitaciones y requerimientos Carga a transportar Una tonelada por metro cuadrado
Velocidad lineal del sistema Entre 0,04 m/s y 0,06 m/s Longitud del vehículo 12,75 m Ancho del vehículo 2,75 m
Velocidad angular del motor 1750 RPM Sistema de alimentación Corriente alterna a 220 V
Lo primero que debemos tener en cuenta para el diseño de este sistema para el vehículo es la velocidad lineal con la que se cuenta, teniendo en cuenta que anteriormente se seleccionaron los tipos de piñones que se van a utilizar. A continuación, se realizan los cálculos pertinentes.
7.4.2. Cálculos del sistema para el vehículo
Para la trasmisión de movimiento hacia el sistema, se utiliza el mismo tipo de cadena que se seleccionó en la sección anterior, la cual es una cadena 60H-2, con paso de ¾’’, de acuerdo a esto y conociendo los piñones que se van a utilizar se procede al cálculo de velocidad del sistema.
Conociendo la siguiente fórmula para el cálculo del módulo del engranaje
𝑚 =𝐷𝑒
𝑍+2 (66)
102
Y teniendo la ecuación del diámetro primitivo
𝐷𝑜 = 𝑍 ∗ 𝑚 (67)
Donde
𝒎 = Modulo
𝒁 = Numero de dientes del engranaje
𝑫𝒆 = Diámetro exterior
𝑫𝒐 = Diámetro Primitivo
Se tiene que para el piñón de 20 dientes
𝑚 =131.83 𝑚𝑚
20+2= 5.99 𝑚𝑚 (68)
Por lo tanto
𝐷𝑜 = 20 ∗ 5.99 𝑚𝑚 = 119.8 𝑚𝑚 (69)
Para el piñón loco de 11 dientes
𝑚 =76.2 𝑚𝑚
11+2= 5.86 𝑚𝑚 (70)
Se calcula el diámetro primitivo
𝐷𝑜 = 11 ∗ 5.86 𝑚𝑚 = 64.48 𝑚𝑚 (71)
Para el piñón de 9 dientes de los rodillos
103
𝑚 =63,75 𝑚𝑚
9+2= 5.79 𝑚𝑚 (72)
Teniendo el modulo, se calcula el diámetro primitivo
𝐷𝑜 = 9 ∗ 5.79 𝑚𝑚 = 52.16 𝑚𝑚 (73)
Al conocer cada uno de los diámetros primitivos, se procede a realizar la relación de velocidades entre los piñones, para esto se debe conocer la velocidad angular del eje, ya que la empresa posee un motor eléctrico con su respectivo motor reductor, el cual está instalado en el vehículo en el cual se va a realizar el sistema, se tiene una velocidad de 6.063 RPM.
𝜔1 ∗ 𝐷𝑜20 = 𝜔2 ∗ 𝐷𝑜11 (74)
𝜔2 =𝜔1∗𝐷𝑜20
𝐷𝑜11=
6.063 𝑅𝑃𝑀∗119.8 𝑚𝑚
64.48 𝑚𝑚= 11.26 𝑅𝑃𝑀 (75)
Al conocer la velocidad angular 𝜔2 de los piñones locos, se puede hallar la velocidad de los piñones de los rodillos.
𝜔3 =𝜔2∗𝐷𝑜11
𝐷𝑜9 (76)
𝜔3 =11.26 𝑅𝑃𝑀∗64.48 𝑚𝑚
52.16 𝑚𝑚= 13.92 𝑅𝑃𝑀 = 1.46
𝑟𝑎𝑑𝑠
𝑠 (77)
El siguiente paso es saber cuál es la velocidad lineal, la cual tendrán las estibas al moverse a través del vehículo.
𝑉𝑙 = 𝜔3 ∗ 𝑟 (78)
𝑉𝑙 = 1.46𝑟𝑎𝑑𝑠
𝑠∗
52.16 𝑚𝑚
2= 0.038
𝑚
𝑠 (79)
104
De acuerdo al cálculo anterior, las estibas se moverán a través del vehículo a una velocidad de 3.8 cm/s, lo cual concuerda con la velocidad del sistema de la bodega.
De igual forma como se hizo en los cálculos del sistema de la bodega, se procede a calcular la tracción máxima la cual soportara la cadena de transmisión del sistema del vehículo. Para este cálculo se utiliza la siguiente ecuación.
𝑃 = ((2.1 ∗ 𝑊) + 𝑀) ∗ 𝐹𝑟 ∗ 𝐶 (80)
Como se mencionó anteriormente en las necesidades del cliente, la máxima carga es 1000 Kg por estiba, por lo tanto
𝑀 = 1000 𝐾𝑔𝑓
𝑚∗
0.3048 𝑚
1 𝑓𝑡∗
2.204 𝑙𝑏𝑓
1 𝐾𝑔𝑓= 671.78 𝑙𝑏𝑓/𝑓𝑡 (81)
Conociendo el peso de la cadena, el cual se obtiene de la tabla de cadenas de rodillos ANSI que se encuentra en la figura 24, se tiene lo siguiente
𝑊 = 3.71 𝐾𝑔𝑓
𝑚∗
2.204 𝑙𝑏𝑓
1 𝐾𝑔𝑓∗
0.3048 𝑚
1 𝑓𝑡= 2.49 𝑙𝑏𝑓/𝑓𝑡 (82)
En el vehículo, la cadena se deslizará a través de plástico UHMW al igual que en la bodega, por consiguiente, el coeficiente de fricción será el mismo.
𝐹𝑟 = 0.25 (83)
Por último, se conoce que la longitud total del sistema diseñado para el vehículo será de 12.4 metros, por lo tanto
𝐶 = 12.4 𝑚 = 40.68 𝑓𝑡 (84)
105
Conociendo cada uno de los valores que componen la ecuación de tracción, se procede al cálculo de este parámetro.
𝑃 = ((2.1 ∗ 2.49𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡) + 671.78
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡) ∗ 0.25 ∗ 40.68 𝑓𝑡 (85)
𝑃 = 6885.18 𝑙𝑏𝑓 = 30626.86 𝑁 (86)
Como el sistema cuenta con dos líneas de rodillos, los cuales moverán las estibas, la tracción que se calculó anteriormente se debe multiplicar por dos.
𝑃𝑇 = 6885.18 𝑙𝑏𝑓 ∗ 2 = 13770.36 𝑙𝑏𝑓 = 61253.72 𝑁 (87)
Se puede evidenciar, que la cadena seleccionada anteriormente soporta la tracción del sistema sin romperse, la cual tiene una resistencia media a la tracción de 84.5 KN, como se aprecia en la figura 24. Al hallar la tracción total del sistema se puede calcular la potencia requerida y así seleccionar el motor.
𝐻𝑃 =𝑃𝑇∗𝑆∗1.1
33000 (88)
Donde la velocidad de la cadena S se calcula de la siguiente forma, como se especificó en la sección anterior, cálculo de sistema de bodega.
𝑆 =(
3
4 𝑖𝑛)∗20∗6.063 𝑅𝑃𝑀
12= 7.58 𝑓𝑡/𝑚𝑖𝑛 (89)
Se reemplaza la velocidad de la cadena en la ecuación de potencia requerida
𝐻𝑃 =13770.36 𝑙𝑏𝑓∗7.58 𝑓𝑡/𝑚𝑖𝑛∗1.1
33000= 3.48 𝐻𝑃 = 2.59 𝐾𝑤 (90)
Según el cálculo anterior, el sistema necesita un motor de 3.48 HP, pero el tráiler en el cual se va montar el sistema, cuenta con un motor WESTERN ELECTRIC de
106
10 HP a 220 V y velocidad de 1600 RPM en aceite, con protector de voltaje y temperatura, adicionalmente posee una caja reductora sinfín corona con pre-reductor con eje hueco marca TAMETAL TRANSMISION DE POTENCIA S.A. el cual fue adquirido para una función similar, por consiguiente, se tomó la decisión en conjunto de la gerencia de la empresa de utilizar este motor para el sistema, teniendo en cuenta que si en algún momento se desea aumentar la carga para alguna aplicación específica, este motor tendrá la potencia suficiente para mover el sistema y adicionalmente a esto, la cadena posee la resistencia necesaria para soportar esta carga.
7.4.2.1. Calculo del eje motriz del sistema para el vehículo
Figura 45. Fuerzas X-Y del eje del vehículo
El siguiente paso es el análisis de del eje motriz y el caculo de su diámetro, teniendo en cuenta que su longitud es de 2.4 metros de acero AISI 4140 como se evidencia en la imagen anterior, se puede visualizar las fuerzas que ejercen sobre él. El primer dato necesario es el torque, pero como se mencionó anteriormente, el motor posee una caja moto reductora, con un torque de 9032 N.m, como lo muestra la hoja característica ubicada en el anexo C.
𝑇 = 9032 𝑁. 𝑚 = 6661.66 𝑙𝑏𝑓. 𝑓𝑡 (91)
De la siguiente ecuación se puede hallar la fuerza que se ejerce sobre el eje motriz sabiendo que torque es igual a la multiplicación entre la fuerza por una distancia que en este caso es el radio del piñón de 20 dientes.
𝑇 = 𝐹 ∗ 𝑟 (92)
107
𝐹 =𝑇
𝑟 (93)
En este caso al igual que en el sistema de la bodega, en el eje actúan fuerzas que se pueden considerar simétricas, por lo tanto, el torque del motor se divide en dos para cada uno de los extremos del eje.
𝐹 =𝑇/2
𝑟=
4516 𝑁.𝑚
0.0659 𝑚= 68528.07 𝑁 = 15405.72 𝑙𝑏𝑓 (94)
El torque también me permite hallar la potencia que se ejerce en cada uno de los extremos del eje como se expone a continuación.
𝑃𝐿 =3330.83 𝑙𝑏𝑓𝑡∗6.063 𝑅𝑃𝑀
5252= 3.84 𝐻𝑃 = 2.87 𝐾𝑤 (95)
Adicionalmente se calculan las fuerzas tangenciales y radiales que se ejercen en el piñón de 20 dientes.
Fuerza tangencial
𝐹𝑡 =2870 𝑊
0.635𝑟𝑎𝑑
𝑠∗0.0571 𝑚
= 79084.60 𝑁 (96)
Fuerza radial
𝐹𝑁 = 79084.60 𝑁 ∗ tan (250) = 36877.75 𝑁 (97)
Con los dos datos anterior y el peso de los piñones, se procede realizar sumatoria de fuerzas en Y analizando el plano X-Y.
∑ 𝐹𝑦 = 𝐹 + 𝑅𝑦 − 𝐹𝑁 − 𝑊𝑝 = 0 (98)
108
𝑅𝑦 = 𝐹𝑁 + 𝑊𝑝 − 𝐹 (99)
Donde 𝑊𝑝 = 41.19 𝑁 que es el peso del piñón doble de 20 dientes
𝑅𝑦 = 36877.75 𝑁 + 41.19 𝑁 − 68528.07 𝑁 = −31609.13 𝑁 (100)
Figura 46. Fuerzas X-Z del eje del vehículo
El siguiente análisis se realiza en el plano X-Z y se hace sumatoria de fuerzas en Z.
∑ 𝐹𝑍 = 𝑅𝑍 − 𝐹𝑡 = 0 (101)
𝑅𝑍 = 𝐹𝑡 (102)
𝑅𝑍 = 79084.60 𝑁 (103)
A continuación, se debe buscar la sección crítica del eje mediante el método de esfuerzos combinados y realizando los respectivos diagramas de fuerzas del eje, para así calcular su diámetro.
109
Figura 47. Diagrama de fuerzas X-Y para el eje del sistema del vehículo
También es necesario realizar el diagrama de fuerzas de X-Z como se muestra a continuación.
Figura 48. Diagrama de fuerzas X-Z para el eje del sistema del vehículo
110
Tabla 26. Secciones criticas del eje del vehículo para selección de diámetro
SC/P A B C D E 𝑴𝒁(𝑵𝒎) 0 22758.57 22758.57 22758.57 0 𝑴𝒚(𝑵𝒎) 0 -56940.91 -56940.91 -56940.91 0 𝑴𝑹(𝑵𝒎) 0 61320.63 61320.63 61320.63 0 𝑻𝑿 (𝑵𝒎) 0 -4516 9032 4516 0
En el cuadro 8 se puede apreciar la sección más crítica del eje la cual se encuentra en el punto C, que nos brinda el momento resultante y el torque máximo, para así aplicar las ecuaciones del teorema de esfuerzos combinados.
𝜎𝑥 =32𝑀
𝑑3𝜋 (104)
Donde M es el momento resultante calculado en el cuadro 10
𝜎𝑥 =32∗61320.63 N.m
𝑑3𝜋=
624606.81 N.m
𝑑3 (105)
𝜏𝑋𝑌 =16𝑇
𝑑3𝜋 (106)
Donde T es el torque de la sección crítica C que se encuentra en el cuadro 10.
𝜏𝑋𝑌 =16∗9032 𝑁.𝑚
𝑑3𝜋=
45999.60𝑁.𝑚
𝑑3 (107)
El siguiente paso para el cálculo del diámetro del eje motriz es realizar el círculo de Mohr, el cual me permite hallar el esfuerzo. En primera instancia se debe calcular el centro de círculo, de la siguiente forma.
𝐶 =𝜎𝑥
2=
624606.81 N.m
2= 312303.40 𝑁. 𝑚 (108)
El siguiente paso es el cálculo del radio del círculo de Mohr.
111
𝑅 = √(624606.81 N.m
2)
2
+ (45999.60𝑁. 𝑚)2 = 315672.90 N. m (109)
Para calcular los extremos del círculo de Mohr se tiene las siguientes ecuaciones
𝜎1 = 𝑅 + 𝐶 = 315672.90 N. m + 312303.40 𝑁. 𝑚 (110)
𝜎1 =627976.3 N.m (111)
𝜎2 = −(𝑅 − 𝐶) = −(315672.90 N. m − 312303.40 𝑁. 𝑚) (112)
𝜎2 = −3369.5 𝑁. 𝑚 (113)
Teniendo 𝜎1 y 𝜎2 se calcula el esfuerzo resultante
𝜎 = √𝜎1 2 − (𝜎1 ∗ 𝜎2) + 𝜎22 (114)
𝜎 = √627976.3 N. m 2 − (627976.3 N. m ∗ −3369.5 𝑁. 𝑚) + (−3369.5 𝑁. 𝑚)2 (115)
𝜎 = 629667.81 𝑁. 𝑚 (116)
Como se mencionó anteriormente el material del eje es un acero AISI 4140 con esfuerzo de fluencia de 1640 MPa (238 KPsi) como se aprecia en el catálogo de aceros ‘’ASM Metal Reference Book’’. Se selecciona un factor de seguridad de 1.5.
𝑆𝑦 = 1.64 ∗ 109𝑃𝑎 (117)
112
𝜎
𝑑3≤
𝑆𝑦
𝐹.𝑆 (118)
629667.81 𝑁.𝑚
𝑑3 ≤1.64∗109𝑃𝑎
1.5 (119)
𝑑 = 3.27 𝑖𝑛 = 0.083 m (120)
De acuerdo con el cálculo anterior, el diámetro del eje de acero AISI 4140 con un factor de seguridad de 1.5, debe ser mayor a 3.27 pulgadas, el cual se selecciona de 3.5 pulgadas de diámetro.
7.4.3. Selección de la cuña del eje para el sistema del vehículo
De la misma forma como se realizó la selección de la cuña para el eje de la estructura de acople en el sistema de la bodega, se hace uso del anexo G donde indica que para un diámetro de 3.5 pulgadas y para una cuña de sección cuadrada se recomienda un tamaño de 7/8’’x 7/8’’.
Figura 49. Vista general del tráiler del vehículo de transporte
113
Figura 50. Vista inferior del tráiler del vehículo de transporte
En las imágenes anteriores se evidencia el chasis del tráiler, el cual fue modificado anterior al proyecto, aumentando sus dimensiones y la capacidad de carga, con el objetivo de instalarle el sistema semiautomático de carga y descarga de mercancía.
7.4.4. Diseño de los piñones
El funcionamiento del sistema se basa en una transmisión de piñones y cadenas los cuales están ubicados en los rodillos de desplazamiento, en la estructura del sistema cumpliendo la función de rodillos locos para direccionar la cadena y por último en el eje motriz. Su función general es transmitir suficiente torque desde el motor al resto del sistema, para así, poder transportar las estibas a través del tráiler del vehículo.
A continuación, en la figura 51, se presenta el piñón de nueve dientes con paso de ¾ de pulgada que posee cada uno de los rodillos que conforman el sistema del vehículo como se verá posteriormente. Este piñón cumple la función de transmitir el movimiento hacia los rodillos para el transporte de las estibas.
114
Figura 51. Imagen del piñón de nueve dientes que posee cada rodillo
En adición, es necesario un piñón loco con el objetivo de cambiar la dirección de la cadena hacia el eje motriz, por esta razón se seleccionó un piñón con un diámetro mayor para soportar el torque ejercido sobre él, el resultado fue un piñón de 11 dientes como se muestra en la siguiente figura, con igual paso que el piñón anterior. Con su función de piñón loco está acoplado sobre un eje que descansa sobre una pieza diseñada con el objetivo de contener una balinera para el movimiento de este elemento como se muestra en la figura 52.
Figura 52. Imagen del piñón loco de 11 dientes
Por último, teniendo en cuenta el cálculo de velocidades realizados en el capítulo 7.4.2. y el diámetro del eje motriz se realiza la selección de un piñón de 20 dientes con cubo de un solo lado aumentando el área de contacto con el eje y un mayor soporte de las cargas como se muestra en la figura 53 teniendo como función la transmisión de torque y movimiento desde el eje hacia el resto del sistema.
115
Figura 53. Imagen del piñón de 20 dientes del eje motriz
7.4.5. Selección de los rodillos
Este elemento es uno de los más importantes del sistema ya que es el encargado de transportar las estibas a través del vehículo, para esta aplicación se realizó una investigación de proveedores de rodillos de carga pesada para transportadoras donde se seleccionó la empresa China Huzhou Motorized Drum que fabrica rodillos con las siguientes características.
Tabla 27. Especificaciones técnicas del rodillo para el sistema del vehículo
Especificaciones del rodillo Diámetro del tubo 89 mm Longitud del tubo 1000 mm Espesor del tubo 4 mm Material del tubo Acero Acabado del tubo Zinc Diámetro del eje 20 mm
Numero de dientes del piñón 9 Paso del piñón 3/4 pulg
Tipo de rodamiento 6204ZZ Roscado M12x25
Peso 13 Kg
En el anexo A se puede apreciar el dibujo suministrado por el fabricante donde se especifica su forma y dimensiones. En la siguiente imagen se enseña un modelo en 3D del rodillo donde se evidencia que el eje es fijo ya que va acoplado a la estructura diseñada para el vehículo, el movimiento se da gracias al mecanismo de transmisión compuesto por la cadena y los piñones que el rodillo posee ya que estos están soldados al tubo y descansan sobre los rodamientos que posee.
116
Figura 54. Rodillo transportador de estibas conducido por cadena
Para el análisis se mandó a construir una muestra del rodillo junto con un metro de cadena 60H-2 y un juego de pernos con arandela, para así tener un mejor conocimiento de los elementos y realizar un diseño más exacto de la estructura que soportara los rodillos como se muestra en el anexo B. Es importante aclarar que la selección del rodillo se realizó en esta sección del proyecto ya que en el vehículo es donde se tiene mayor restricción en el espacio y por lo tanto define la longitud total del rodillo.
7.4.6. Tensores de la cadena
Como todo sistema donde se empleen cadenas, este debe poseer un mecanismo para tensionar y evitar que con el movimiento haya demasiadas vibraciones o la cadena se desacople de los piñones. En la figura 55 se muestra el mecanismo de tensión para el sistema del vehículo que consta de dos ángulos, uno de ellos va fijo a la estructura, el segundo ángulo posee una tuerca soldada a él y adicionalmente va acoplado al rodillo extremo, cuando se quiera tensionar la cadena se procede a mover el perno para así mover el rodillo hacia adelante o hacia atrás.
Figura 55. Mecanismo de tensión del sistema de transporte del vehículo
117
7.4.7. Diseño de la estructura soporte de los rodillos
Después de realizar el diseño de los piñones, los ejes, los tensores y la selección de los rodillos se procede a diseñas la estructura que soportara cada uno de los elementos anteriormente mencionados.
Como solución se tiene una estructura soporte con las siguientes dimensiones: ancho 1097 mm, longitud total 12400 mm y altura 305 mm; ya que dentro de las necesidades se encuentra transportar dos estibas en paralelo se debe fabricar dos de estas estructuras las cuales se posicionan de forma paralela con una distancia entre sí de máximo 150 mm con el objetivo de brindar el espacio necesario de los tensores y pensando en el montaje de los rodillos e instalación de los pernos.
Figura 56. Vista trasera de la estructura soporte sobre el tráiler
En la imagen anterior se puede apreciar las ranuras de los pernos de diámetro 12 mm que fijan los rodillos a la estructura, las cuales se encuentran a 39 mm de la parte superior de la estructura permitiendo sobresalir el tubo del rodillo 10 mm y una distancia de separación entre las ranuras de 159 mm. En el extremo se encuentra la ranura especial de 90 mm de longitud con el objetivo de permitir el movimiento del rodillo final para tensionar la cadena como se muestra en la figura 57.
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Figura 57. Ranura de movimiento del rodillo extremo para tensionar la cadena
La estructura también cuenta con el soporte de los piñones locos y una plataforma (figura 58, recuadro A) con la finalidad de ser la base para el plástico UHMW por el cual se deslizará la cadena y evitar el desgaste como se aprecia a continuación.
Figura 58. Imagen del soporte del piñón loco y la base del plástico UHMW
El recuadro B de la anterior imagen muestra el soporte de los piñones locos el cual tiene un ancho de 395 mm y un alto de 190 mm.
Como media de protección para el sistema y el usuario, los piñones de los rodillos y la cadena están cubiertos para evitar que el operario pueda ingresar alguna extremidad o elemento al mecanismo comprometiendo su salud y el buen funcionamiento del sistema. A continuación, se presenta la medida de protección.
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Figura 59. Cubierta de protección del mecanismo de los rodillos
7.4.8. Ensamblaje de la estructura del vehículo de transporte
El sistema que se diseñó para el vehículo debe ser resistente ya que soporta grandes cargas, pero a su vez debe ser de dimensiones moderadas por las limitantes de espacio que se tienen a pesar de ser instalado en un tráiler modificado.
El suministro de energía que se tiene en la bodega es de corriente alterna con tensión de 220 V, una característica muy importante que se debe tener en cuenta para la selección del motor que tiene como función suministrar la potencia necesaria para el funcionamiento del sistema. Ya que el motor con el que se cuenta tiene una velocidad angular muy alta como se especificó anteriormente, se hizo necesario la selección de una caja reductora que modificara esta velocidad.
Estos dos elementos (motor y caja reductora) junto con el eje motriz, se encuentran acoplados en la parte inferior de vehículo debido al reducido espacio con el que se cuenta al interior del tráiler.
El movimiento se debe gracias a un mecanismo conformado por piñones y cadenas. Este mecanismo inicia con el piñón de 20 dientes (figura 60) que se encuentra en el eje del motor al cual esta acoplada la cadena seleccionada, encargada de transmitir la potencia. Esta cadena sube desde el eje motriz y hace un giro de 900 cuando pasa por los piñones locos de 11 dientes que se encuentran
120
en la estructura (figura 51) dirigiéndose hacia los piñones de nueve dientes que poseen los rodillos provocando que estos se muevan, para posteriormente pasar de nuevo por los piñones locos y retornar hacia el eje motriz.
Figura 60. Ubicación real del eje del motor
Cabe destacar que este mecanismo se encuentra a los dos laterales del vehículo por lo que fue necesario el eje acoplado al motor de forma central con piñones en sus extremos.
Figura 61. Imagen que ilustra el cambio de dirección que toma la cadena en los piñones locos
121
En la parte superior del tráiler se encuentra las dos líneas de estructura general del sistema como se muestra en la figura 62, en la cual va acoplado los 77 rodillos por línea encargados de transportar las estibas, los cuatro piñones locos, dos por cada extremo con sus respectivos rodamientos que tienen la función de direccionar la cadena y los tensores de la cadena.
Como se mencionaba anteriormente, los ejes de los rodillos están separados entre sí a una distancia de 159 mm como se muestra a continuación.
Figura 62. Línea de rodillos para el transporte de las estibas
Como se puede apreciar en la anterior imagen, el sistema cuenta con la protección del mecanismo de transmisión que recubre los piñones de los rodillos y la cadena, sirviendo adicionalmente como guía para las estibas.
Figura 63. Posicionamiento de las estibas en el sistema.
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Es importante mencionar que el posicionamiento de las estibas fue relevante durante el diseño de todos los sistemas, ya que en la bodega el montacargas encargado de organizar la mercancía en las estanterías, recibe las estibas por el lado que tiene una longitud de un metro como se muestra en la figura 63, esto se tuvo en cuenta para definir los elementos de trasporte del sistema y seleccionar la distancia entre los rodillos.
Figura 64. Esquema final del sistema semiautomático del vehículo
7.5. ESTRATEGIA DE CONTROL
En este capítulo se realiza la estrategia de control de los sistemas semiautomáticos tanto para la bodega como para el vehículo. Con el objetivo de mostrar la secuencia de funcionamiento de cada uno de los subsistemas de una forma estándar y comprensible se utilizó el GRAFCET como modelo de representación gráfica donde se muestra por medio de etapas cada uno de los pasos del sistema donde intervienen los sensores como condiciones de activación.
7.5.1. Lógica de Control para la Bodega
123
Figura 65. Visualización de sensores del sistema de la bodega
En primera instancia el objetivo de la lógica de control es determinar las secuencias de movimiento durante el proceso de carga automática, descarga automática y el manejo manual del sistema como se apreciará en el GRAFCET 1. Se debe tener en cuenta que es importante definir un proceso de emergencia en caso de que haya algún daño, accidente o anomalía durante trabajo.
Se tienen cuatro motores en el subsistema de la estructura de acople y cuatro motores más de las transportadoras de rodillos como se aprecia en la figura 65. Para una mejor comprensión de la simbología empleada en el GRAFCET 1 para los sensores, botones y motores se realizó la siguiente tabla.
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Tabla 28. Simbología para comprensión del GRAFCET de la bodega
Símbolos Dispositivo SB1, SB2, SB3,…, SB10 Sensores fotoeléctricos
SP1, SP2 Sensores de proximidad F5, F6 Sensores de proximidad
M1, M2, M3, M4 Motores de las transportadoras de rodillos. (M#C = Motor en carga, M#D = Motor en descarga)
MP1, MP2 Motores de la estructura de acople encargados de levantar y bajar el subsistema. (MP#A = Motor en posición de estructura abajo, MP#S = Motor en posición de estructura arriba)
MA1, MA2 Motores de la estructura de acople encargados del movimiento de la cadena. (MA#C = Motor en carga. MA#D = Motor en descarga)
TP Temporizador encargado de contabilizar el tiempo para parar los motores MA y MP de la estructura de acople
MB1 Posición del selector 1 en Carga MB2 Posición del selector 1 en Descarga MB3 Posición del selector 1 en Manual PN Piloto de aviso de Novedad PA Piloto de aviso de seguir el proceso
BD1 Botón carga manual BD2 Botón descarga manual BD3 Botón para bajar la estructura de acople de forma
manual BD4 Botón para subir la estructura de acople de forma
manual PE Botón de parada de emergencia FG Botón de falla general TW Botón de trabajo terminado
Según la tabla anterior es necesario un selector de tres posiciones que permite seleccionar en qué modo operara el sistema, adicionalmente se muestran los tipos de sensores para utilizar; los sensores fotoeléctricos son de referencia E3JM de marca omron, el cual puede trabajar en AC o DC y posee un temporizador que ofrece la opción de retardo al apagado, retado al encendido o funcionamiento inmediato como se aprecia en el anexo D.
Para los sensores de final de carrera se tiene la referencia 802T de marca Allen-Bradley que indican cuando la estructura de acople se encuentre en posición para recibir la mercancía (estructura abajo).
Por último, es necesario un sensor proximidad de referencia 875CP y marca Allen-Bradley que tiene como objetivo brindar una señal de activación cuando la estructura de acople este posicionada en el vehículo para así proceder al proceso seleccionado.
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A continuación, se presenta el diagrama GRAFCET 1 para la secuencia de control de los sistemas de la bodega de acuerdo con los procesos necesarios (carga, descarga y manual).
Figura 66. GRAFCET 1 principal del sistema de la bodega - parte 1
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Figura 67. GRAFCET 1 principal del sistema de la bodega – parte 2
En el anterior esquema se presenta la secuencia lógica del movimiento del sistema de la bodega. Como primera acción, se realiza una verificación de estado de las transportadoras de rodillo con el objetivo de tener libre el sistema para los procesos de carga o descarga de mercancía. Al poner el selector en modo de descarga o carga automático, los motores se mueven en la dirección de descarga un tiempo determinado, en el caso de activarse los sensores alguno de los siguientes sensores: SB7, SB8, SB2 o SB1 se activa un piloto de señalización informando una novedad y la línea de trasportadoras mueve la mercancía hasta el final del sistema para ser retirada por los operarios y proceder con el proceso seleccionado.
En caso de que en la verificación no se haya encontrado ninguna novedad, se activa una señal indicando que se puede proceder normalmente con el proceso.
Si el selector se encuentra en modo de carga automática, los sensores SB1 y SB2 están en espera de activación, al activarse los dos dan la señal al motor 1 y 2 para mover la mercancía, los sensores SB3 y SB4 están situados a una instancia de
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1100 mm de la trasportadora como se aprecia en la figura 56 con el objetivo de parar los motores al desactivarse, haber dado un espacio de estiba libre y esperar nuevamente la puesta de mercancía en las dos líneas del sistema repitiendo este proceso hasta que los sensores SB9 y SB10 se activan representando que el sistema se encuentra lleno.
Para proseguir con la carga de mercancía el operario da la señal TW para indicar que la carga al sistema de la bodega esta lista, las puertas del muelle se han abierto y el vehículo se encuentra en posición, como resultado de las tres condiciones mencionadas (activo SB9, SB10 y TW), el subsistema de acople baja y descansa sobre el vehículo activando los sensores SP1 y SP2, lo cual activan todos los motores tanto de la bodega como del vehículo, lo cual se encuentra estipulado en el GRAFCET 2, moviendo toda la mercancía hacia el interior del vehículo hasta que SB9 y SB10 se han desactivado, lo que quiere decir que la carga se ha completado y un tiempo después se paran los motores y el subsistema de acople se sube para cerrar el muelle de la bodega y el vehículo se retire.
Para el proceso de descarga, se debe haber elegido este modo por medio del selector y la prueba de verificación debe haber indicado que no hay mercancía en el sistema, como media de seguridad el operario debe presionar TW cuando el vehículo y las puertas del muelle estén abiertas, dando la señal para bajar el subsistema de acople posándose sobre el vehículo y activando SP1 y SP2 lo cual activan los motores del sistema de la bodega y por lo tanto del vehículo permitiendo de la mercancía ingrese totalmente a la bodega hasta que SB1 y SB2 se activen, ocasionando que el subsistema de acople suba, se puedan cerrar las puertas y el vehículo se pueda retirar.
Para finalizar el proceso de descarga y conducir la mercancía hacia las estanterías, cada vez que las dos primeras estibas sean retiradas, el sistema mueve una posición de forma cíclica hasta que el sistema se encuentre desocupado.
Adicionalmente se cuenta con un modo manual que se encuentra en el anexo E que permite proceder con el trabajo en caso de que algún sensor falle o que las cargas no sean completas, donde el operario puede mover los motores en dirección de la carga o descarga, teniendo a los sensores SB1 y SB2 como seguridad para que la mercancía no caiga, de igual forma el operario puede subir o bajar el subsistema de acople.
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7.5.2. Lógica de Control para el Vehículo
Figura 68. Visualización de sensores del sistema de la bodega
En complemento a la lógica de control de la bodega se realizó la secuencia del sistema del vehículo con el objetivo de determinar las secuencias de movimiento durante el proceso de carga automática, descarga automática y el manejo manual del sistema como se apreciará en el GRAFCET de la figura 69.
En la figura 68 se muestra la posición de los sensores que definen las condiciones de la secuencia. Para una mejor comprensión de la simbología empleada en el GRAFCET para los sensores, botones y motores se realizó la siguiente tabla.
Tabla 29. Simbología para comprensión del GRAFCET del vehículo
Símbolo Dispositivo D1 Posición del selector 1 en distribución D2 Posición del selector 1 en interplanta M1 Posición del selector 2 en carga M2 Posición del selector 2 en descarga M3 Posición del selector 2 en manual B1 Botón de carga manual B2 Botón de descarga manual M Motor del vehículo T Temporizador para parar el motor en descarga
TS2 Temporizador del sensor 2 TS4 Temporizador del sensor 4 PEV Botón de parada de emergencia del vehículo PGV Botón de falla general del vehículo
S1, S2, S3, S4, S11, S12 Sensores fotoeléctricos F1, F2 Sensores de final de carrera F5, F6 Sensores de proximidad
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Al igual que en los sistemas de la bodega es necesario el uso de sensores fotoeléctricos de referencia E3JM como se muestra en la tabla anterior, adicionalmente se utilizan sensores de final de carrera para evitar que la mercancía caiga del vehículo en modo manual o choque con la estructura del vehículo durante la carga y descarga en modo automático o manual.
A continuación, se presenta el diagrama GRAFCET 2 para la secuencia de control de los sistemas del vehículo.
Figura 69. GRAFCET 2 principal del sistema para el vehículo
En el GRAFCET 2 se presenta el funcionamiento del sistema implementado en el vehículo de transporte, para este caso se cuenta con dos selectores, el primero de estos es de dos posiciones, el cual permite elegir entre un transporte interplanta o de distribución, donde este último proceso no cuenta con el sistema complementario que se encuentra en la bodega como lo posee el transporte interplanta.
El segundo selector al igual que en la bodega, permite elegir entre carga automática, descarga automática o realizar estos dos trabajos de forma manual por medio de los botones B1 y B2.
Cuando el operario ha seleccionado la combinación de distribución y proceso de carga el motor del sistema se activa cuando S11 y S12 ha detectado mercancía, se debe aclarar que estos dos sensores se encuentran a una distancia de 600 mm del extremo del sistema próximo a las puertas del tráiler. El motor se mueve hasta que los sensores S2 y S4 se desactivan dando lugar para que otras dos estibas en
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paralelo sean posicionadas. Cabe mencionar que los sensores S2 y S4 se encuentran a una distancia de 1100 mm desde el lado de las puertas del tráiler, estos se activan cuando las estibas se han posicionado.
La secuencia anterior se repite hasta que los sensores de final de carrera S31 y S32 se activan, los cuales se encuentran al interior del vehículo como se presenta en la figura 68.
En el caso de una descarga en proceso de distribución cada que son retiradas las primeras dos estibas los sensores S11 y S12 se desactivan y el motor se mueve en dirección de descarga y se detiene cuando estos dos sensores se activan indicando que la mercancía está a la salida del tráiler, esta secuencia se repite hasta que toda la mercancía ha sido retirada, después de un tiempo T el motor se detiene.
Las siguientes dos combinaciones son carga y descarga automática en modo interplanta, para proceder a realizar estas dos acciones es necesario que el sensor F5 y F6 deben estar activos para asegurar que el subsistema de acople este posicionado sobre el vehículo. En el caso de la carga el motor se detiene al activarse S31 y S32 indicado que el vehículo se encuentra lleno y para la descarga, el motor se detiene cuando los sensores F5 y F6 se hayan desactivado o un tiempo T después.
Por último, se tiene el modo de carga o descarga manual (anexo F), el cual se puede utilizar para distribución o interplanta, teniendo como seguridad los sensores finales de carrera S31, S32, F1 y F2, que hacen detener el motor para que la mercancía no se caiga.
7.6. ANALISIS DE COSTOS Y FACTIBILIDAD
Una parte muy importante en el desarrollo de un proyecto es el análisis de los costos que este tiene, ya que esto indicara si es factible o no la realización y posterior puesta en marcha. En este capítulo se presentan los costos generales del proyecto junto a algunos valores que ayudan justificar por qué es justificable invertir en el sistema y darle a conocer a los clientes las ganancias que el proyecto genera.
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En primera instancia se muestra una tabla con algunos de los elementos más importantes que componen cada sistema.
Tabla 30. Tabla de costos generales de los elementos más significativos de cada sistema
COSTOS GENERALES DEL PROYECTO
Transportadora de rodillos
Elemento Unidad Cantidad Costo unitario USD Costo unitario COP Costo total
Motores 1,5 HP - 1800 RPM und 4 245 735.000,00 2.940.000,00
Rodillos 12A9T und 154 22,9 68.700,00 10.579.800,00
Cadena 60H-2 m 60 6,5 19.500,00 1.170.000,00
Pernos rodillo M12 und 308 0,1 300,00 92.400,00
Piñones 11 dientes paso 3/4'' und 4 5,58 16.740,00 66.960,00
Estructura de acople
Motores 0,4 HP - 1800 RPM und 2 180 540.000,00 1.080.000,00
Motores para levante CALT und 2 350 1.050.000,00 2.100.000,00
Piñones 9 dientes paso 3/4'' und 12 4,82 14.460,00 173.520,00
Cadena 60H-2 m 20 6,5 19.500,00 390.000,00
Chumaceras UCFL210-114D1 und 2 45,78 137.360,00 274.720,00
Chumaceras UCP210-114D1 und 4 37,80 113.423,00 453.692,00
Sistema del vehículo
Rodillos 12A9T und 154 30,5 91.500,00 14.091.000,00
Pernos rodillo M12 und 308 0,1 300,00 92.400,00
Cadena 60H-2 und 60 6,5 19.500,00 1.170.000,00
Piñones 11 dientes paso 3/4'' und 4 5,58 16.740,00 66.960,00
Piñones 20 dientes paso 3/4'' und 2 9,47 28.410,00 56.820,00
Tabla 31.(continuación)
Control
Sensor fotoeléctrico E3JM und 16 38,26 114.780,00 1.836.480,00
Sensores finales de carrera 802T und 4 101,00 303.000,00 1.212.000,00
Sensores de presencia 875CP und 4 149,47 448.410,00 1.793.640,00
Total 39.640.392,00
De la tabla anterior de la cual se arrojo un valor total de $ 39.640.392,00 ayudo a la creacion de la siguiente tabla, donde se describen los costos adicionales durante cada fase del proyecto. Para la elaboracion de la tabla de costos durante las fases de desarrollo se tuvo en cuenta un tiempo de 33 semanas, el cual tambien es necesario para la creacion del flujo de caja que se enseña en la tabla 31.
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Tabla 32. Costos durante las fases de desarrollo del proyecto
La suma de todos los costos de la anterior tabla es de $ 92.060.392,00 que representa el valor total del proyecto. En una de las casillas de la actividad tres se muestran en espacio vacío el cual es el costo del acondicionamiento de la bodega del cliente, donde este valor es variable dependiendo de la empresa interesada y cuanto les cueste el cese de operaciones en ese muelle de descarga por determinado tiempo.
A continuación, se presenta el flujo de caja a 33 semanas de duración del proyecto con respecto a cada una de las actividades mostradas anteriormente.
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Tabla 33. Flujo de caja
Como indicadores de factibilidad del proyecto es necesario el cálculo de la tasa interna de retorno (TIR) y el valor presente neto (VPN) tomando una tasa del 5%, para esto se utilizó la herramienta Excel como se muestra a continuación.
Tabla 34. Calculo de TIR y VPN del proyecto
Tasa 5%
Períodos (años) 0 1 2 3
COSTOS 132.060.392,00 204.281.274,40 214.781.274,40 359.562.548,80
INGRESOS 291.830.392,00 306.830.392,00 513.660.784,00
Flujo/Margen contribución - 132.060.392,00 87.549.117,60 92.049.117,60 154.098.235,20
TIR 57,55%
VPN 167.926.832,56
En la tabla 32 se presentan los costos de servicio (fila de ingresos) que la empresa TRANSPORTES FREVALLE le cobra al cliente dueño del muelle de descarga tanto del servicio brindado, como el costo por el sistema instalado en la bodega. Se toman tres años que es la duración del contrato donde en el último año se
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paga el valor restante del proyecto, método también conocido como leasing. Estos ingresos se tienen en cuentan tanto los costos del servicio, el valor del proyecto, más un 30% de ganancias que se espera. Hay que tener en cuenta que estos valores son proyecciones de ingresos que tiene la empresa de acuerdo a los ingresos entrantes de años anteriores.
Con una tasa del 5% se obtiene una TIR del 57,55% que representa la tasa de rentabilidad promedio anual que el proyecto devuelve a los inversionistas. Otro valor importante que se presenta es el VPN de un total de $ 167.926.832,00 que son las ganancias que se tienen cuando el proyecto entre en funcionamiento, esto demuestra que vale la pena la inversión en el proyecto ya que es rentable.
Adicionalmente se debe pensar que con el proceso automatizado de carga y descarga se disminuyen costos en cuanto a la reducción de personal donde la hora de un auxiliar cuesta $ 5.643,00, este valor es brindado por la empresa, para este trabajo son necesarios dos auxiliares encargados de cargar los vehículos con la mercancía. Por otro lado, en el proceso manual existe un montacargas que ingresa al vehículo para sacar las estibas. Con el sistema semiautomático este montacargas no es necesario reduciendo un costo de $ 25.000,00 por hora de alquiler del montacargas más el tiempo de recorrido desde la empresa de alquiler hasta la bodega.
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8. CONCLUSIONES
Al finalizar el desarrollo del proyecto presentado en este documento, tras haber indagado en la problemática que se presentaba, conversar con las personas que intervienen en el proceso de cargue y descargue de estibas tanto directa como indirectamente, haber realizado una investigación de las tecnologías existente para posteriormente plantear las necesidades de la empresa y el cliente se puede concluir que los objetivos presentados inicialmente y los requerimientos que debían tener cada uno de los sistemas fueron cumplimos con la mayor afinidad posible, dando como resultado el diseño del sistema semiautomático para cargar y descargar estibas de vehículos de trasporte y bodegas de almacenamiento.
Para el desarrollo de un producto es indispensable cumplir con cada uno de los procesos de diseño, partiendo con el adecuado planteamiento de las necesidades del cliente pasando por el desarrollo de los conceptos que den cumplimiento a los requerimientos, el diseño de los sistemas, la realización de las pruebas necesarias de su funcionamiento para su posterior producción.
Con la automatización del proceso de carga y descarga se disminuye el tiempo que toma retirar toda la mercancía que se encuentra en el interior del tráiler del vehículo ya que en el proceso manual el montacargas debía ingresar al interior del tráiler y retirar estiba por estiba; con el sistema semiautomático el proceso que tomaba entre 20 y 30 minutos se reduce a un tiempo entre 5 y 8 minutos, viéndose reflejado en la disminución de costos tanto para la empresa como para el cliente en bodega.
Teniendo en cuenta que el montacargas no debe ingresar al tráiler, se considera que es un proceso más seguro evitando accidentes laborales y no solo para el operario del vehículo de descarga sino también para los auxiliares que por medio de carretillas y de forma manual cargaban la mercancía ocasionando con el tiempo enfermedades laborales por la alta carga física y por ser un trabajo repetitivo.
Algo muy importante que se debe tener en cuenta durante el diseño de un producto es calcular y emplear elementos que sean comerciales y con valores estándar, ya que esto ayuda a disminuir los costos en su fabricación.
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Una parte fundamental del sistema fue la selección de la cadena motriz y el rodillo de transporte, ya que estos dos son la base del mecanismo de transmisión de las estructuras, para esto fue necesario realizar el cálculo de la tracción a la que estaba sometida la cadena, con esto se selecciona el paso que debe tener cada uno de los piñones de los rodillos, pero siempre teniendo en cuenta que sean comerciales siendo indispensable la búsqueda de proveedores a nivel nacional e internacional.
Adicionalmente es notable la importancia del eje motriz de los sistemas, por esta razón se realizó el cálculo del diámetro por método de cargas combinadas, un ejercicio tradicional utilizado para el análisis mecánico de los diferentes elementos que posee una estructura.
Así como la parte mecánica es importante en la ingeniería, el control es indispensable para el adecuado funcionamiento de una máquina, por esta razón la realización de un diagrama (GRAFCET) que enseñe las secuencias de trabajo que posee el sistema fue necesaria para darle eficiencia y seguridad al proceso de carga y descarga de estibas.
Desde el aspecto financiero teniendo una TIR de 57,55% y un VPN $ 167.926.832,00 se deduce que el proyecto es rentable y por lo tanto económicamente factible.
De acuerdo a todo lo mencionado anteriormente se concluye que se cumplieron los objetivos, tanto el general y los específicos planteados al inicio del proyecto por parte de la empresa TRANSPORTES FREVALLE para la automatización del proceso de carga y descarga de estibas.
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9. RECOMENDACIONES
Realizar capacitaciones a los operarios tanto de la empresa TRANSPORTES FREVALLE como los de la bodega del cliente a cerca del correcto funcionamiento del sistema semiautomático para cargar y descargar estibas.
Señalizar el área alrededor del sistema en bodega como método de seguridad para los trabajadores y así evitar accidentes laborales.
Realizar una adecuada señalización con el nombre de cada uno de los botones de funcionamiento del sistema.
Realizar mantenimiento y limpieza a los contactores cada tres o seis meses dependiendo del ambiente de trabajo para así asegurar su correcto funcionamiento y alargar su vida útil.
Para evitar que los dientes de los piñones que poseen los rodillos se desgasten rápidamente la cadena debe estar bien tensionada, por esta razón cada uno de los sistemas posee su respectivo tensor.
Para asegurar la duración de la cadena y evitar el desgaste, se debe evitar que este elemento tenga contacto directo con el metal de la estructura, por esta razón se sugirió utilizar como base de la cadena el plástico de ingeniería UHMW.
Como mantenimiento de la cadena, esta se debe retirar frecuentemente y lavarse con disolvente para eliminar cualquier rastro de lubricante viejo, posteriormente la cadena debe ser sumergida en lubricante de alta viscosidad para que penetre en todos los bujes, pines y rodillas.
La lubricación de la cadena debe realizarse por goteo ya que la cadena estará sometida a bajas velocidades. Este proceso se hace desde un depósito donde el flujo de lubricante se realiza por gravedad hacia el interior de la cadena44.
44 S.D. Transmisión por cadenas. S.l: s.d, s.d. 12 p.
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142
ANEXOS
ANEXO A. DIBUJO DEL RODILLO DE 1000 MM PARA LOS SISTEMAS
143
ANEXO B. FOTOS REALES DEL RODILLO
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145
ANEXO C. PRECIO Y CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR PARA EL SISTEMA DEL VEHÍCULO
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ANEXO D. HOJA CARACTERÍSTICA DEL SENSOR FOTOELÉCTRICO E3JM
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148
ANEXO E. GRAFCET DEL MODO MANUAL Y DE FALLAS DEL SISTEMA DE BODEGA
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ANEXO F. GRAFCET DEL MODO MANUAL Y DE FALLAS DEL SISTEMA DEL VEHÍCULO
150
ANEXO G. SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE LA CUÑA
151
152
ANEXO H. COTIZACIÓN DE UN RODILLO 12A9T
