Diseño de un sistema semiautomático orientado a la optimización del tiempo y control de riesgo biomecánico en el recambio de travesaños en las plantas de producción

Abstract

Este proyecto de ingeniería mecánica se centra en diseñar una solución semiautomatizada para el reemplazo de travesaños en las plantas de producción, con el fin de mejorar el tiempo en cada recambio y reducir los riesgos ergonómicos para los trabajadores. El problema identificado es la necesidad de cambiar manualmente travesaños de un peso considerable mensualmente, lo cual genera sobreesfuerzo físico.

Se aplicó la metodología SMED para analizar el proceso actual y se propusieron tres alternativas de diseño, evaluadas en términos de productividad, ergonomía, costos, mantenimiento, maniobrabilidad y flexibilidad. La alternativa seleccionada fue una combinación de las tres: un elevador de tijera fijo, uno móvil de dos niveles y la modificación del carro de almacenamiento con un sistema de garfios giratorios.

Las simulaciones mostraron una reducción en 10 veces del riesgo ergonómico, una disminución del 60% en el número de operarios requeridos y una mejora del 10% en el tiempo. Además, se realizaron análisis estructurales, cálculos de contrapeso, selección de materiales y estimaciones presupuestales detalladas, demostrando la viabilidad técnica y económica del sistema propuesto.

This mechanical engineering project focuses on designing a semi-automated solution for the replacement of crossbars in production plants, aiming to improve changeover time and reduce ergonomic risks for workers. The identified problem is the manual handling of heavy crossbars on a monthly basis, which leads to significant physical strain. The SMED (Single-Minute Exchange of Dies) methodology was applied to analyze the current process, and three design alternatives were proposed. These were evaluated based on productivity, ergonomics, cost, maintenance, maneuverability, and flexibility. The selected solution was a combination of the three: a fixed scissor lift, a two-level mobile lift, and a modified storage cart equipped with a rotating hook system. Simulations indicated a tenfold reduction in ergonomic risk, a 60% decrease in the number of operators required, and a 10% improvement in operation time. Additionally, structural analyses, counterweight calculations, material selection, and detailed cost estimations were conducted, demonstrating the technical and economic feasibility of the proposed system.