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Ingeniería de Fabricación

Capítulo 4 Sistemas de Transporte de Materiales Ingeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de Ingeniería Mecánica y de los Materiales

Escuela Superior de Ingenieros Universidad de Sevilla

Capítulo 4: Sist. de Transporte de Mat

ÍNDICE: 1. Introducción 2. Vehículos Autoguiados (AGVs) 3. Transportadores (Conveyors)

1

1. Introducción Sistemas de Manipulación de Material: •

Sistemas de Transporte de Material

•

Sistemas de Almacenamiento de Material

•

Empaquetamiento para Manipulación

•

Sistemas de Identificación y Seguimiento

1. Introducción Importancia de los Sistemas de Manipulación de Material: •

En tiempo (producción por lotes): 95% del tiempo en factoría

•

En coste: Se estima que el coste de la manipulación de material supone en torno al 20-25% del coste total de fabricación.

2

1. Introducción

Carretillas manuales Carretillas motorizadas

Vehículos Autoguiados

Monorailes y Vehículos sobre railes

Transportadores

Grúas, polipastos, elevadores

1. Introducción Cantidad de Material a Mover ALTA Transportadores

Transportadores Trenes AGV’s

Manipulación Manual Carretillas Manuales

Carretillas Motorizadas AGV’s Individuales

CORTAS

LARGAS

BAJA

Distancias

3

2. Vehículos Autoguiados – AGVs Un Sistema de Vehículos Guiados Automáticamente (AGV) es un sistema de manejo de materiales que utiliza vehículos operados independientemente, autopropulsados y ฀฀guiados a lo largo de caminos definidos en la factoría

Tipos de AGV: Trenes sin conductor:

Para mover cargas pesadas a largas distancias en almacenes y fábricas sin paradas intermedias en la ruta.

Transpaletas autoguiadas: Se utiliza para mover cargas paletizadas a lo largo de las rutas predeterminadas. Un operario selecciona la ruta preprogramada en el vehículo, y puede asistir para realizar la operación de carga y descarga del material. AGVs unidad de carga y descarga:

Se utiliza para mover unidades de carga de estación a estación. Suelen estar equipados de elementos de carga y descarga automatizados (transportadores de rodillos, cintas transportadoras, plataformas elevadoras mecanizadas, etc.).

2. Vehículos Autoguiados – AGVs Trenes sin conductor

Transpaletas autoguiadas

AGVs unidad de carga y descarga

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2. Vehículos Autoguiados – AGVs Aplicaciones típicas: 1. Movimiento de grandes cantidades de material a largas distancias. 2. Movimiento de material entre el envío/recepción en sistemas de almacenaje automatizado. 3. Movimiento de material a través de las estaciones de montaje. 4. Movimiento de piezas entre máquinas-herramienta en los Sistemas Flexibles de Fabricación (FMS). No se puede most rar la imagen en est e moment o.

2. Vehículos Autoguiados – AGVs Tecnologías de Guiado: • Cable subterráneo o enterrado • Tiras de pintadas / Caminos pintados • Vehículos autoguiados (SGV)

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2. Vehículos Autoguiados – AGVs Cable Subterráneo: •

Por un cable enterrado circula una corriente de baja intensidad a una frecuencia dada (1-15 kHz), que induce un campo EM.

•

Dos sensores captan la diferencia de campo EM a ambos lados del vehículo y el vehículo corrige su trayectoria

2. Vehículos Autoguiados – AGVs Cable Subterráneo: • Rutas con Varias Ramas  bifurcaciones

• Dos soluciones:  Por frecuencia: circula una corriente de frecuencia diferente en cada rama.  Por interruptor: desconexión de ramas al llegar a un interruptor (nodo).

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2. Vehículos Autoguiados – AGVs Tiras de Pintadas / Caminos Pintados: •

El camino lo delimitan líneas impresas en el suelo con partículas fluorescentes que reflejan.

•

El vehículo posee un sensor óptico de UV para seguir las líneas del suelo.

•

Adecuado para ambientes en los que el ruido eléctrico impide el uso de cable enterrado.

•

Tiene como inconveniente el deterioro de la pintura. Repintados y limpieza periódicos.

2. Vehículos Autoguiados – AGVs Vehículos autodirigidos Guided Vehicles):

(SGV,

Self

•

No precisan guías, emplean un sistema de navegación.

•

Localización a partir de señales del entorno o enterradas.

•

Calcula la trayectoria a base de giros de las ruedas y ángulo de la dirección.

•

Se emplean balizas de radio frecuencia en la planta para triangularizar la posición del vehículo.

•

Necesita reiniciar posición periódicamente.

•

Rutas por software

Alta flexibilidad.

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2. Vehículos Autoguiados – AGVs Vehículos autodirigidos (SGV, Self Guided Vehicles):

SIMILITUD

VOR es un acrónimo para la frase en inglés: "VHF Omnidirectional Radio Range", que en castellano significa Radiofaro Omnidireccional de Muy Alta Frecuencia. Se trata de una radioayuda a la navegación que utilizan las aeronaves para seguir en vuelo una ruta preestablecida. Generalmente se encuentra una estación terrestre VOR en cada aeropuerto, además de otras en ruta, que constituyen los denominados "fijos" , los puntos sobre los que ha de pasar la ruta seguida por el piloto. La antena VOR de la estación emite una señal de radiofrecuencia VHF en todas direcciones, que es recibida por el equipo VOR de cualquier aeronave que se encuentre dentro del rango de alcance (máx. unos 320 km a hasta 37 500 pies de altura -11 430 m- sobre la estación) y tenga sintonizada la frecuencia de dicha estación (que puede variar de 108.00 a 117.95 MHz modulada en FM). GPS, Global Positioning System

2. Vehículos Autoguiados – AGVs Control del Tráfico y Seguridad •

Técnicas de Llamada-Envío:  Control a bordo: El operario programa el destino.  Llamada remota: Se llama desde el punto de destino.  Control por ordenador: Existe comunicación constante con un ordenador central.

•

Para evitar colisiones se emplea el Control de Zonas / División por zonas.

Dispositivos ultrasónicos y ópticos

Ej. Bloqueo de la entrada en determinadas zonas mientras que existan vehículos operando en ellas. Las zonas A, B y D están bloqueadas. Zona C está libre. El vehículo 2 tiene bloqueada la entrada a la zona A por estar el vehículo 1. El vehículo 3 puede entrar en la Zona C.

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Seguridad de los Vehículos Elementos de Seguridad:      

Velocidad de viaje de AGV es más lenta que la velocidad de marcha típica del trabajador humano. Parada automática del vehículo, si se aparta del camino de guía. Detección de obstáculos en la dirección hacia adelante (Sensores de proximidad, p.e. ultrasonidos). Parachoques de emergencia - frena el vehículo si contacta con un objeto. Las luces de advertencia intermitentes o giratorias. Sonidos de alerta de aproximación.

2. Vehículos Autoguiados – AGVs Análisis Cuantitativo Básico de Sistemas AGVs Hipótesis: • El análisis válido para sistemas de vehículos (AGVs, Carretillas, monoraíles y vehículos sobre raíles, etc.). • Los vehículos operan a velocidad constante. • Se desprecian las aceleraciones, deceleraciones y otros cambios de velocidad durante el recorrido (p.e. de ir cargado o ir vacío). Tiempo de ciclo ideal de recogida-entrega (TC) está compuesto por: • • • •

Tiempo de carga (T L) en la estación de recogida. Tiempo de ida en carga (LD / vC) entre estación de recogida y la de entrega. Tiempo de descarga (T U) en la estación de entrega. Tiempo de regreso en vacío (LE / vC) desde estación de entrega a la siguiente de recogida.

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2. Vehículos Autoguiados – AGVs Análisis Cuantitativo básico de Sistemas AGVs    

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(min/envío)

Otros factores a tener en cuenta: •

Disponibilidad del vehículo (A): porción de tiempo (normalmente por hora) que el vehículo está operativo, descontando reparaciones, ajustes y otras paradas técnicas. También se denomina fiabilidad del vehículo.

•

Pérdidas de Tiempo por Congestión del Tráfico: Son debidas a esperas en cruces, bloqueos de zonas, esperas en colas, etc. Se define un factor de tráfico (Ft ) que suele variar entre 0,85 - 1.

•

Eficiencia del Operador (Ew): cuantifica la eficiencia en las realización de las tareas asignadas al operario (p.e. carga, descarga, selección del destino, …) respecto de una situación ideal.

2. Vehículos Autoguiados – AGVs Análisis Cuantitativo básico de Sistemas AGVs Parámetros de operación: • Tiempo de Disponibilidad (AT) del vehículo por hora (min / h veh.):

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Tasa de reparto por hora y por vehículo (Rdv) (envíos/ h veh.):

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• Tasa de reparto total deseada (Rf ) (envíos/h) y Carga de Trabajo (WL) por hora (min/h):

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2. Vehículos Autoguiados – AGVs Análisis Cuantitativo básico de Sistemas AGVs Parámetros de interés a calcular: •

Número de vehículos necesarios para satisfacer un número total de repartos especificado o una determinada carga de trabajo.

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    

Cantidad real de repartos por vehículo.

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2. Vehículos Autoguiados – AGVs

Ejemplo:

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2. Vehículos Autoguiados – AGVs

2. Vehículos Autoguiados – AGVs

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2. Vehículos Autoguiados – AGVs Ejemplo: Ruta variable: Calcular la distancia de envío promedio (LD), basándose en la siguiente tabla de ruta:

(carga por hora / distancia)

2. Vehículos Autoguiados – AGVs

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2. Vehículos Autoguiados – AGVs Ejemplo: Un sistema automatizado de vehículos autoguiados se está diseñando para un complejo de almacenes. Los AGV serán trenes sin conductor, y cada tren estará formado por el vehículo de remolque más 4 carros de carga. La velocidad de los trenes será de 160 ft/min (48,77 m/min). La distancia media de viaje cargado por ciclo de entrega es de 2000 ft (609,6 m) y la distancia de viaje vacío es la misma. Factor de tráfico = 0,95 y la fiabilidad = 1,0. El tiempo de manipulación de la carga por tren y por entrega se espera que sea 10 min. Si los requisitos del sistema de AGVs es cargar 25 carros por hora, determinar el número de trenes necesarios.

2. Vehículos Autoguiados – AGVs Ejemplo: Un sistema automatizado de transporte sin conductor está siendo diseñado para entregar las piezas de 40 estaciones de trabajo en una fábrica. Las cargas deben ser movidas desde cada estación alrededor de una vez cada hora, por lo que la tasa de entrega = 40 cargas por hora. Distancia promedio de viaje cargado se estima en 250 ft (76.2 m) y la distancia de viaje vacío se estima en 300 ft (91,44 m). Los vehículos se mueven a una velocidad = 200 ft / min (60.96 m/min). El tiempo de manipulación total por entrega = 1,5 min (carga = 0,75 min y descargar = 0,75 min). El factor de tráfico Ft se vuelve cada vez más importante cuando el número de vehículos nc aumenta, lo que puede ser modelado como: Ft = 1.0 - 0.05(nc-1)

siendo nc = entero > 0

Determinar el número mínimo de vehículos necesarios en la fábrica para cumplir el requisito de entregas. Suponga la disponibilidad = 1,0 y eficiencia de los trabajadores = 1,0.

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3. Transportadores (Conveyors) Se emplean para el movimiento de grandes cantidades de material o carga a través de una ruta fija. • Pueden estar accionadas:  Mecánicamente  Por Gravedad  Manualmente • Pueden montarse sobre el suelo o ser aérea (suspendidas del techo). • El flujo de materiales o cargas es en general unidireccional. • Generalmente desplazan cargas discretas, aunque pueden también mover cargas continuas.

3. Transportadores (Conveyors) Transportadores de Rodillos  La vía consta de una serie de rodillos perpendiculares a la dirección de desplazamiento de la carga.  Rodillos motorizados giran para conducir las cargas hacia adelante.  También la carga puede ser impulsada por gravedad.  La carga debe tener base plana o ir montada en bandejas o pallets planos.  Se emplean para el reparto de cargas durante las operaciones de procesado, operaciones de clasificación y el almacenamiento automático.

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3. Transportadores (Conveyors) Transportadores de Ruedas  Funcionamiento similar a los rodillos, pero usa ruedas montadas sobre ejes rotatorios conectados al armazón.  Se emplean para cargas más ligeras que en el caso de los rodillos, ya que las ruedas concentran más la presión sobre la carga.  No suelen ser mecánicas.  A veces construyen como unidades portátiles (construcción más ligera que anterior).

3. Transportadores (Conveyors) Cintas Transportadoras  La cinta forma un bucle continuo, con una rama de carga, para el reparto del material, y otra de retorno, generalmente en vacío.  La correa está hecha de elastómero reforzado.  Se emplean soportes deslizantes o rodillos para soportar la rama de carga.  Dos formas comunes:  Correa plana  En forma de V (para materiales a granel).

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3. Transportadores (Conveyors) Cintas Transportadoras en Aeropuertos

Slat Conveyor Cinta transp. de láminas

3. Transportadores (Conveyors)

Transportador Mixto (Rodillo-Ruedas-Cinta)

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3. Transportadores (Conveyors) Transportadores de Cadena  Tienen gran capacidad de carga.  La carga va engarzada a la cadena.  Pueden ser terrestres o aéreas.

3. Transportadores (Conveyors) Carros Remolcados  Carros de ruedas accionados por cadenas o cables móviles situados en canales en el suelo.  Están provistos de una sistema de pasador de acero (o pinzas) para su enganche a la cadena.  Este sistema permite desacoplar los carros del cable remolcador para la operación de carga y descarga.

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