ANTONIO FERNANDEZ INGENIERO MECANICO

PROFESOR ASOCIADO DE LA CATEDRA

MANEJO DE MATERIALES Y DISTRIBUCION EN PLANTA FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL - REGIONAL BUENOS AIRES

INTR@LOGISTICA

PARA ESTUDIANTES DE INGENIERIA INDUSTRIAL

PARTE PRIMERA

1ra. EDICION - JULIO 2013

EDITORIAL CEIT – Centro de Estudiantes de Ingeniería Tecnológica

ISBN: 978-987-1978-13-7

PREFACIO Esta obra, con la que se pretende dar inicio a la discusión y tratamiento profesional de las

temáticas abordadas con el fin de establecer un actualizado marco referencial y académico en la materia, fue pensada, además, con el objeto de establecer nuevos paradigmas así como para

agrupar ordenadamente, y con mayor volumen de información, parte de los temas que desarrollamos, día a día, en el dictado de la materia Manejo de Materiales y Distribución en Planta

en la Facultad de Ingeniería Industrial -Regional Buenos Aires- de la Universidad Tecnológica Nacional.

El trabajo, a la vez, contiene una importante actualización de temáticas, conceptos y terminología, factores que posibilitarán al estudiante de ingeniería de nuestra Casa de Altos Estudios abordar,

entender y resolver, eficaz y eficientemente, soluciones apropiadas de manejo de materiales en cualquier actividad industrial y/o de prestación de servicios.

Entiendo necesario e importante, además, hacerle saber al lector de mi exigua experiencia para la escritura, sin embargo, reconozco que primó la necesidad de darme una pronta respuesta a la

detonante pregunta que me formulara en un momento particular de mi carrera profesional y docente, respecto al material que comúnmente utiliza el alumnado de nuestra Facultad para sus

estudios:

¿Más fotocopias de documentos e información? o ¿Estímulo para retornar al uso de libros?, a

partir de la cual me enfrenté a la computadora dando inicio, sin más, a este trabajo.

Como se expresara, el material elaborado no solo prevé el tratado de gran parte de los temas establecidos por el programa de la materia sino también temas conexos que posibilitarán dar

respuesta, con ejemplos y casos prácticos, a las incisivas auto-preguntas que regularmente

muchos estudiantes, en voz baja, se formularán en la cátedra al inicio de cada nuevo tema:

“¿y esto para que me sirve?”

“¿y esto cuándo lo voy a usar?”

“¿y esto qué me permite resolver?” Por otra parte, y visto la necesidad de generar una herramienta que permita dar respuesta tanto a

lo descripto como a los problemas reales que a diario nuestros alumnos, futuros ingenieros, ya hoy

día deben afrontar y resolver en sus empleos, en conjunción con el hecho de lo amplio y diverso que resulta el campo de actuación del ingeniero industrial, me exigió elaborar un material tanto

diferente como particular, del que espero cumpla, aunque mas no sea en parte, tales expectativas.

Este libro lo dedico particularmente a todos los alumnos de nuestras Cátedras deseando que los

conceptos y material del mismo resulten de utilidad en su formación profesional.

PROLOGO Entiendo significativo señalar, tanto a los estudiantes como al lector en general, que la ingeniería

básica volcada en la obra justifica mi creencia en la importancia que tiene el transmitirle a los alumnos que el ingeniero industrial, ante todo, es ingeniero, y por ello, no puede éste ser ajeno ni

esquivo a la misma. Por ello, y siendo que resulta fundamental para el desarrollo de propias competencias alcanzar una preparación teórica-práctica de excelencia, se la incluye.

Se podrá advertir también una recurrente referencia a diversas normas técnicas nacionales e

internacionales como así también de requisitos y exigencias establecidas en la legislación vigente

en Argentina y en particular en la Ciudad Autónoma de Buenos Aires. Dicha inclusión, a la que considero tanto inédita como valiosa, posibilitará no sólo acceder prontamente a datos e

información fundamental, que hacen a los temas tratados, sino también para visualizar y comprender la importancia y relevancia que adquiere en la ingeniería moderna manejar

adecuadamente dicha información.

Si bien en la obra se detallan tablas, gráficos, figuras, definiciones, aplicaciones, accesorios,

variada información técnica y legal así como consideraciones para el mantenimiento de equipos, seguridad de las personas y cuidado del ambiente, es fundamental que el estudiante comprenda

que la responsabilidad, en última instancia, por temas de seguridad, confiabilidad y funcionamiento de cada uno de los sistemas y/o equipos e instalaciones que a partir de tales datos se desarrollen,

recaerá sobre aquellos actores que lo diseñen y/o construyan.

Por otra parte, las fórmulas y/o principios detallados deberán entenderse sólo como guías, siendo

aplicables a un alto porcentaje de instalaciones, equipos y sistemas requeridos para operar bajo condiciones normales.

Sin embargo, como el diseño de máquinas, dispositivos y demás elementos utilizados, en general, para dar movimiento de forma eficaz y eficiente tienen tanto de arte como de ciencia es de lógica

suposición que muchos de ellos seguramente necesitarán operar bajo condiciones que están más allá del alcance de esta obra. Para resolver tales desafíos en la selección, diseño y cálculo,

obteniendo soluciones satisfactorias (y para los que se requerirá de una amplia, particular y

variada experiencia) se recomienda consultar a profesionales especialistas en tales temáticas o bien a empresas que acrediten tanto personal calificado como experiencia real en la materia.

Cabe señalar, además, que todas aquellas pautas, exigencias y consideraciones explicitadas en la

obra, propias de la normativa legal y técnica vigente deberán ser debidamente contrastadas por sus últimas versiones y/o revisiones al momento de diseñar instalaciones, máquinas o sistemas.

Esto resultará de fundamental importancia, debido a la dinámica existente en la creación, revisión

y derogación de las mismas.

La obra, se desarrollará siguiendo los siguientes ejes temáticos fundamentales: manejo de los materiales, manejo manual de los materiales; manejo de fluidos, manejo de material a granel,

manejo de material en unidades, manejo de residuos y desperdicios finalizando con el

planeamiento de instalaciones y equipos en planta.

En esta parte primera, compuesta por tres capítulos, se tratan las siguientes temáticas:

Capítulo 1: Manejo de los Materiales. Significado, concepto, alcance y definiciones. Diferencias entre manejo y movimiento de materiales. Concepto y alcances de la Intralogística. Introducción al

manejo manual y mecanizado de materiales y clasificación de los materiales.

Capítulo 2: Manejo Manual de los Materiales. Particularidades, legislación y cuidados que

requieren ser considerados para el caso en que las labores requeridas para mover materiales deban hacerse a través del uso de la fuerza humana.

Capítulo 3: Manejo Mecanizado de los Materiales - Manejo de Fluidos. Elementos de conducción. Características de los fluidos. Sistemas de energización. Particularidades respecto al

manejo del agua y del aire comprimido.

INTRODUCCIÓN A LA INTRALOGISTICA Afirmando que no resulta imaginable la realización de actividad económica alguna, industrial o de

servicios, si no se dispusiera de la posibilidad de movilizar, transportar o desplazar determinados elementos propios de la misma, entenderemos porque desde el comienzo mismo de la historia el

hombre ha necesitado “dar movimiento” a muchos elementos que resultaron, y resultan hoy día, necesarios tanto para su desarrollo como en antaño para la preservación misma de su vida.

Imaginemos por un instante un hipermercado de tamaño medio en el que se hallan a la venta

aproximadamente unos siete mil diferentes productos abastecidos por más de quinientos

proveedores diferentes y que lo que queremos visualizar, en forma general y pronta, es la importancia del movimiento integral de materiales involucrados en el mismo. Por un lado, la

recolección de materias primas (de la naturaleza o de aquellos procesos generados por el hombre para la obtención de las mismas), por otro, su posterior manufactura y demás procesos de

fabricación-elaboración, almacenaje, transportes así como las restantes instancias hasta que los

productos terminados se hallen disponibles en las respectivas góndolas.

No debemos olvidar que a lo referido se suma, entre otros, la problemática de algunas de las posiciones pertenecientes a la denominada línea blanca las que, por su naturaleza, procedencia y

costos ameritan procesos y cuidados diferenciales. En igual sentido, lo que sucede con la casi totalidad de productos alimenticios con sus respectivas fechas de vencimiento, cadenas de frío y

demás particularidades.

Qué decir del tema y/o productos señalados si a lo referido le sumamos, además, que una gran

cantidad de dichos productos se obtienen en plaza únicamente previa importación de los mismos desde diferentes partes del mundo.

Una reflexión similar podemos realizar si hiciéramos un análisis exhaustivo de lo requerido, en el movimiento integral de los materiales, para la construcción de una aeronave o de un edificio de

viviendas, de la recolección de residuos de una mega-ciudad, de la producción en una planta automotriz, etc.

En definitiva, si el movimiento de los materiales involucrados en los diferentes procesos, tanto productivos como de distribución, hasta llegar a manos del usuario-consumidor, no se realizaran

con un criterio tanto de orden como de lógica, los mismos no permitirían su concreción, haciendo que dichas actividades resultaran tanto caóticas como impracticables.

Por ello, podemos asegurar con total certeza, que no existe actividad industrial y/o de servicios en

la que no se encuentre presente algún tipo de desplazamiento y/o transporte de materiales y para

ello el hombre recurre tanto a su propia fuerza como a su inteligencia, conocimientos y habilidades aprovechando al máximo la totalidad de elementos disponibles a su alcance para el óptimo logro

de su cometido.

En la actualidad, la difícil tarea de producir a costos sustentables, genera en el mundo empresario

la necesidad de desarrollo e implementación de novedosas y modernas tecnologías en la casi totalidad de rubros, con el objeto de readecuar y mejorar día a día los procesos de fabricación,

involucrando en ello, a todas aquellas actividades ligadas directa o indirectamente a los mismos.

Como se ha dicho, la continua evolución en los procesos de fabricación, avances tecnológicos, cambio de paradigmas y exigencias de un mercado cada día más globalizado y complejo requiere

del ingeniero industrial, entre la de otros profesionales, de una constante e ininterrumpida tarea de

actualización y especialización de sus conocimientos y saberes.

En este sentido, la incumbencia y alcance del término Intralogística Vs. el de Manejo de Materiales hace referencia a parte de estos nuevos paradigmas y conceptos modernos de gestión que tanto

profesionales como empresarios y gobernantes debieran asumirlo y materializarlo

profesionalmente.

El añoso concepto-término Manejo de los Materiales, en cuanto a su alcance, no reconoce límites fronterizos en los que su debida implementación no resulte necesario, ya que el cabal

conocimiento de las características, propiedades y particularidades de los materiales así como la de

los equipos y tecnologías a utilizar para dar movimiento a los mismos, sigue siendo hoy día una

cuestión clave a resolver en cualesquiera de las actividades económicas a desarrollar si se pretende ser competitivo en la misma.

Afirmamos entonces que la frase “Los materiales apropiados en el tiempo correcto y en el lugar adecuado” no se ha convertido únicamente en la oración principal del aprendizaje logístico del

presente, sino también, en un dogma que exigirá, sin duda esfuerzos mayúsculos en estudios, dedicación y cuidados para lograr su mejor cumplimiento, comprometiendo en ello a la totalidad de

directivos, profesionales y demás actores de la actividad o emprendimiento.

El nuevo paradigma en estas temáticas, al que llamaremos Intralogística, fue ideado para poder materializar, eficaz y eficientemente, la “gestión integral” de manejo de materiales en el interior de

una planta, para cualquier actividad industrial y/o de servicios. Por ello, este nuevo concepto de

gestión en el manejo de los materiales, que incluye además al planeamiento de instalaciones y equipos con eficiente ocupación espacial de la planta, explicita claramente su campo real de acción

definiendo además al conjunto de actividades y elementos sobre los que toma debida competencia.

En tal sentido, decimos que la Intralogística debe entenderse como el manejo integral de los materiales en el interior de la planta, o ámbito que interesa al estudio, involucrando en ello a la

totalidad de materiales, situación que incluye también a los residuos y desperdicios generados en los procesos, elementos éstos no considerados hasta hace muy poco tiempo de relevante

importancia para estos estudios y que al momento, donde la temática ambiental comienza a exigir

cada vez mayor cuidado, su inclusión, estudio y tratamiento resulta de fundamental importancia.

TABLA DE CONTENIDOS

CAPITULO 1 - MANEJO DE LOS MATERIALES 1.1 -Definiciones

1.2 -Alcances y relación con otras actividades 1.3 -Necesidad, valor y elementos básicos de diseño

1.4 -Tipologías de manejo de los materiales 1.5 -Clasificación de los materiales

CAPITULO 2 - MANEJO MANUAL DE LOS MATERIALES 2.1 -Introducción 2.2 -Carga física del trabajo

2.2.1 -Trabajo muscular 2.2.1.1 -Determinación de la carga física del trabajo

2.2.1.2 -Niveles de enfoque para la determinación del consumo metabólico

2.2.1.3 -Cálculo del gasto energético 2.2.1.4 -Cálculo de la energía consumida durante el transporte manual de cargas

2.3 -Límites y normas para determinar el consumo energético por trabajo 2.4 -Análisis de un caso practico

2.5 -Actividades al aire libre o en ambientes rigurosos 2.6 -Organización de trabajos del tipo pesado

2.6.1 -Mejora de métodos y herramental de trabajo

2.6.2 -Introducción de tiempos de reposo en las actividades 2.7 - Convenios y Recomendaciones de la Organización Internacional del Trabajo

2.8 -Cargas y velocidades de traslación - Valores límites 2.9 -Recomendaciones de seguridad para la prevención de riesgos laborales

2.10 -Principios del manejo de materiales según el Material Handling Institute

2.11 -Índices de siniestralidad por provincia para el año 2010 2.12 -Leyes nacionales 26693 y 26694 - Ratificación Convenios OIT 155 y 187

CAPITULO 3 - MANEJO MECANIZADO DE LOS MATERIALES - FLUIDOS - 3.1 -Elementos utilizados para la conducción de fluidos

3.1.1 -Consideraciones generales para la selección de cañerías

3.1.2 -Fabricación de caños y tubos de acero 3.1.3 -Dimensiones, geometría y materiales de caños y tubos

3.1.4 -Cañerías de acero al carbono y de aceros aleados 3.1.5 -Tubos para usos térmicos

3.1.6 -Cálculo de espesores de pared en caños y tubos de acero 3.1.6.1 -Verificación de la aptitud de un material para un servicio dado

3.1.7 -Conducciones de acero inoxidable

3.1.8 -Cañerías de policloruro de vinilo 3.1.9 -Cañerías de fundición de hierro gris

3.1.10 -Unión entre cañerías 3.1.10.1 -Soldadura a tope

3.1.10.2 -Unión por soldadura a enchufe

3.1.10.3 -Uniones roscadas 3.1.10.4 -Uniones bridadas

3.1.10.4.1-Tipo de bridas 3.1.10.4.2-Elementos utilizados en la unión de bridas

3.1.11 -Soportes para cañerías

3.1.12 -Válvulas 3.1.12.1 -Tipo de válvulas

3.1.12.2 -Esquemas, partes y sentido de flujo de diversos tipos de válvulas 3.1.13 -Accesorios

3.1.14 -Protección e identificación de cañerías

3.1.14.1 -Identificación del fluido circulante y definiciones según normas Iram 3.1.14.1.1-Cañería

3.1.14.1.2-Franjas 3.1.14.1.3-Leyendas

3.1.14.1.4-Flechas

3.1.14.1.5-Información adicional 3.1.14.1.6-Código de colores

3.1.15 -Protección exterior para las cañerías 3.1.16 -Tablas

3.2 - Características y consideraciones generales acerca de los fluidos 3.2.1 - Introducción

3.2.2 - Tipo de flujos

3.2.3 - Teorema fundamental de la hidrostática 3.2.4 - Superficie libre – Superficie de igual presión

3.2.5 - Presión atmosférica – Altura de presión 3.2.6 - Presiones manométricas y absolutas

3.2.7 - Ley de la hidrostática

3.2.8 - Filamento de corriente – Vena líquida 3.2.9 - Caudal – Ecuación de la continuidad

3.2.10 - Teorema de Vernoulli 3.2.11 - Número de Reynolds

3.2.12 - Pérdidas de carga de una corriente líquida 3.2.13 - Diagrama de Moody

3.2.13.1 - Ejemplo de utilización de las gráficas de Moody

3.2.14 - Pérdidas de presión localizadas 3.2.14.1 - Determinaciones mediante el coeficiente de resistencia

3.2.14.2 - Determinaciones mediante la relación L/D 3.2.15 - Cálculo de la relación L/D en flujos laminares

3.2.16 - Consideraciones particulares para un fluido típico: agua

3.2.16.1 - Pérdidas de carga 3.2.16.2 - Caudales de circulación

3.2.17 - Velocidades óptimas de desplazamiento de los fluidos 3.2.18 - Criterios principales para el dimensionamiento de cañerías

3.3 - Sistemas de energización de los fluidos

3.3.1 - Introducción 3.3.2 - Bombas centrífugas

3.3.2.1 - Ventajas y desventajas de las bombas centrífugas 3.3.2.2 - Diversos tipos de equipos – Materiales constitutivos

3.3.2.3 - Curvas características 3.3.2.4 - Columnas estáticas

3.3.2.5 - Operación con equipos de bombeo en paralelo y en serie

3.3.2.6 - Datos necesarios para la selección de una electrobomba centrífuga 3.3.2.7 - Altura neta positiva de aspiración (ANPA)

3.3.2.8 - Curvas utilizadas para la selección de equipos de bombeo 3.3.2.8.1 - Ejemplo de selección de equipos

3.3.3 - Bombas de desplazamiento positivo

3.3.3.1 - Principio básico de operación 3.3.3.2 - Comparación de eficiencia Vs. viscosidad de fluidos

3.4 - Manejo de fluidos en etapa gaseosa. Particularidades del manejo de aire comprimido en instalaciones industriales

3.4.1 - Introducción 3.4.2 - Cualidades requeridas

3.4.2.1 - Presión de red

3.4.2.2 - Caudales de consumo 3.4.2.3 - Calidad del fluido

3.4.3 - Componentes principales de una instalación de aire comprimido 3.4.3.1 - Generación

3.4.3.1.1 - Compresores a émbolo

3.4.3.1.2 - Compresores a tornillo 3.4.3.1.3 - Compresores a paletas deslizantes

3.4.3.1.4 - Cantidad y tipo de equipos a instalar 3.4.3.1.5 - Tratamientos en la generación

3.4.3.1.5.1 - Secado por absorción

3.4.3.1.5.2 - Secado por adsorción 3.4.3.1.5.3 - Secado por enfriamiento

3.4.3.1.6 - Conceptos de aire libre y atmósfera normal de referencia 3.4.3.1.7 - Conceptos de humedad relativa y punto de rocío

3.4.3.2 - Almacenaje o acumulación

3.4.3.2.1 - Determinación de capacidades 3.4.3.2.2 - Tratamientos en el almacenaje

3.4.3.3 - Distribución por red 3.4.3.3.1 - Determinación de diámetro de cañerías

3.4.3.3.2 - Tratamientos en la distribución 3.4.3.3.3 - Conexiones para consumo del fluido por los usuarios

3.4.3.3.3.1 - Factores de uso y de simultaneidad – Tipo de consumos

3.4.3.3.3.2 - Tratamientos en los puntos de consumo final 3.4.3.3.3.3 - Sistemas de distribución de aire comprimido Besta Power

3.4.3.3.3.4 - Consumo de aire comprimido de diversas herramientas neumáticas