Equipos de manipulación de materiales

Los equipos de manipulación de materiales ( MHE ) son equipos mecánicos utilizados para el movimiento, almacenamiento, control y protección de materiales, bienes y productos durante todo el proceso de fabricación, distribución, consumo y eliminación. ^[1] Los diferentes tipos de equipos se pueden clasificar en cuatro categorías principales: ^[2] equipos de transporte, equipos de posicionamiento, equipos de formación de carga unitaria y equipos de almacenamiento.

Los equipos de transporte se utilizan para mover material de un lugar a otro (por ejemplo, entre lugares de trabajo, entre un muelle de carga y un área de almacenamiento, etc.), mientras que los equipos de posicionamiento se utilizan para manipular material en un solo lugar. ^[3] Las principales subcategorías de equipos de transporte son las cintas transportadoras, las grúas y los camiones industriales. El material también se puede transportar manualmente sin utilizar ningún equipo.

Los transportadores se utilizan cuando el material se debe mover con frecuencia entre puntos específicos a lo largo de una ruta fija y cuando hay un volumen de flujo suficiente para justificar la inversión fija en el transportador. ^[4] Los diferentes tipos de transportadores se pueden caracterizar por el tipo de producto que se maneja: carga unitaria o carga a granel ; la ubicación del transportador: en el piso , sobre el piso o sobre la cabeza , y si las cargas se pueden acumular o no en el transportador. La acumulación permite el movimiento intermitente de cada unidad de material transportada a lo largo del transportador, mientras que todas las unidades se mueven simultáneamente en transportadores sin capacidad de acumulación. ^[5] Por ejemplo, mientras que tanto el rodillo como la cinta plana son transportadores de carga unitaria sobre el piso, el rodillo proporciona capacidad de acumulación mientras que la cinta plana no; de manera similar, tanto el motor y el carro son transportadores de carga unitaria sobre la cabeza, con el motor y el carro diseñado para incluir una pista adicional para proporcionar la capacidad de acumulación que falta en el transportador de carro. Los ejemplos de transportadores de manipulación a granel incluyen los transportadores de cinta magnética, de cinta con canal, de cangilones y de tornillo. Un sistema transportador de clasificación se utiliza para fusionar, identificar, inducir y separar productos que se transportarán a destinos específicos y, por lo general, consta de segmentos transportadores de cinta plana, rodillos y tolva junto con varios brazos móviles y/o ruedas emergentes y cadenas que desvían, empujan o tiran de los productos a diferentes destinos. ^[6]

Las grúas se utilizan para transportar cargas por caminos variables (horizontales y verticales) dentro de un área restringida y cuando el volumen de flujo es insuficiente (o intermitente) de modo que no se justifica el uso de un transportador. Las grúas proporcionan más flexibilidad de movimiento que los transportadores porque las cargas manipuladas pueden ser más variadas con respecto a su forma y peso. Las grúas proporcionan menos flexibilidad de movimiento que los camiones industriales porque solo pueden operar dentro de un área restringida, aunque algunas pueden operar sobre una base portátil. La mayoría de las grúas utilizan carros y rieles para el movimiento horizontal y polipastos para el movimiento vertical, aunque se pueden utilizar manipuladores si se requiere un posicionamiento preciso de la carga. Las grúas más comunes incluyen las grúas de pluma, las grúas puente, las grúas pórtico y las grúas apiladoras.

Los camiones industriales son camiones que no están autorizados para circular por vías públicas ( los camiones comerciales están autorizados para circular por vías públicas ^[7] ). Los camiones industriales se utilizan para mover materiales por caminos variables y cuando hay un volumen de flujo insuficiente (o intermitente) de modo que no se puede justificar el uso de un transportador. Proporcionan más flexibilidad en el movimiento que los transportadores y las grúas porque no hay restricciones en el área cubierta, y proporcionan movimiento vertical si el camión tiene capacidades de elevación. Los diferentes tipos de camiones industriales se pueden caracterizar por si tienen o no horquillas para manipular paletas , proporcionan o requieren capacidades de elevación y desplazamiento manuales, permiten al operador viajar en el camión o requieren que el operador camine con el camión durante el desplazamiento, proporcionan capacidad de apilamiento de carga y si pueden o no operar en pasillos estrechos .

Las carretillas manuales (incluidos los carros y las plataformas rodantes), el tipo más simple de carretilla industrial, no pueden transportar ni apilar paletas, no tienen motor y requieren que el operador camine. Una transpaleta, que no puede apilar una paleta, utiliza ruedas delanteras montadas dentro del extremo de las horquillas que se extienden hasta el piso ya que la paleta solo se levanta lo suficiente para despejar el piso para el viaje posterior. ^[8] Una carretilla elevadora contrapesada (a veces denominada carretilla elevadora , pero se pueden usar otros accesorios además de las horquillas) puede transportar y apilar paletas y permite que el operador viaje en la carretilla. El peso del vehículo (y del operador) detrás de las ruedas delanteras de la carretilla contrarresta el peso de la carga (y el peso del vehículo más allá de las ruedas delanteras); las ruedas delanteras actúan como un punto de apoyo o pivote. Las carretillas de pasillo estrecho generalmente requieren que el operador se ponga de pie mientras conduce para reducir el radio de giro de la carretilla. Se pueden usar mecanismos de alcance y brazos estabilizadores que se montan a horcajadas y sostienen una carga además del contrapeso de la carretilla. En una carretilla con torreta, las horquillas giran durante el apilado, lo que elimina la necesidad de que la carretilla gire en pasillos estrechos. Un preparador de pedidos permite elevar al operador con la carga para permitir la recogida de cargas inferiores a las de un palé. Los vehículos guiados automáticamente (AGV) son carretillas industriales que pueden transportar cargas sin necesidad de un operador humano.

Los carros de transporte con dirección sobre rieles o ruedas son los preferidos para áreas que no tienen condiciones favorables para el funcionamiento de carretillas elevadoras. Los carros de transporte con dirección sobre rieles son carros que pueden moverse sobre la vía férrea. Los carros de transporte con dirección sobre ruedas pueden moverse independientemente de la ruta con sistemas de energía alimentados por batería.

Un remolcador eléctrico es una pequeña máquina accionada por batería y operada por un peatón, capaz de empujar o tirar de una carga significativamente más pesada que ella.

Los equipos de manipulación manual, como transpaletas, carros y carretillas para bolsas , suelen utilizarse para ayudar a mover cargas más pequeñas donde equipos más grandes tendrían dificultades y pueden ser una parte esencial de cualquier manipulación de materiales.

Una rampa de patio, a veces llamada rampa de patio móvil, es una rampa de metal móvil para cargar y descargar vehículos. Una rampa de patio se coloca en la parte trasera de un vehículo para proporcionar acceso a las carretillas elevadoras para ascender por la rampa. El uso de una rampa de patio para cargar o descargar vehículos permite que el trabajo lo realice una carretilla elevadora. ^[10]

Los equipos de posicionamiento se utilizan para manipular material en una única ubicación. Se pueden utilizar en un lugar de trabajo para alimentar, orientar, cargar/descargar o manipular de otro modo los materiales de modo que estén en la posición correcta para su posterior manipulación, mecanizado, transporte o almacenamiento. En comparación con la manipulación manual, el uso de equipos de posicionamiento puede aumentar la productividad de cada trabajador cuando la frecuencia de manipulación es alta, mejorar la calidad del producto y limitar los daños a los materiales y equipos cuando el artículo manipulado es pesado o difícil de sostener y es probable que se produzcan daños por error humano o falta de atención, y puede reducir la fatiga y las lesiones cuando el entorno es peligroso o inaccesible. ^[11] En muchos casos, los equipos de posicionamiento son necesarios y pueden justificarse por los requisitos ergonómicos de una tarea. Algunos ejemplos de equipos de posicionamiento son las mesas elevadoras/inclinables/giratorias, los polipastos, los equilibradores, los manipuladores y los robots industriales . Los manipuladores actúan como "multiplicadores musculares" al contrarrestar el peso de una carga de modo que un operador levante solo una pequeña porción (1%) del peso de la carga, y llenan el vacío entre los polipastos y los robots industriales: se pueden utilizar para una gama más amplia de tareas de posicionamiento que los polipastos y son más flexibles que los robots industriales debido a su uso de control manual. ^[12] Pueden ser accionados manualmente, eléctricamente o neumáticamente, y el efector final de un manipulador puede estar equipado con pinzas mecánicas, pinzas de vacío, pinzas electromecánicas u otras herramientas.

Los equipos de formación de carga unitaria se utilizan para restringir los materiales de modo que mantengan su integridad cuando se manipulan como una sola carga durante el transporte y el almacenamiento. Si los materiales son autosuficientes (por ejemplo, una sola pieza o piezas entrelazadas), se pueden formar en una unidad de carga sin equipo. Algunos ejemplos de equipos de formación de carga unitaria incluyen paletas, patines, láminas deslizantes, bandejas de contenedores, contenedores/cestas, cajas de cartón, bolsas y cajones. Una paleta es una plataforma hecha de madera (la más común), papel, plástico, caucho o metal con suficiente espacio libre debajo de su superficie superior (o cara) para permitir la inserción de horquillas para fines de elevación posteriores. ^[13] Una lámina deslizante es una pieza gruesa de papel, fibra corrugada o plástico sobre la que se coloca una carga y tiene pestañas que se pueden agarrar con accesorios especiales de empuje/tracción para carretillas elevadoras. Se utilizan en lugar de una paleta para reducir el peso y el volumen, pero la carga/descarga es más lenta.

Los equipos de almacenamiento se utilizan para almacenar o almacenar materiales durante un período de tiempo. El diseño de cada tipo de equipo de almacenamiento, junto con su uso en el diseño de almacenes , representa un equilibrio entre minimizar los costos de manipulación, al hacer que el material sea fácilmente accesible, y maximizar la utilización del espacio (o cubo). ^[14] Si los materiales se apilan directamente en el piso, entonces no se requiere equipo de almacenamiento, pero, en promedio, cada artículo diferente en almacenamiento tendrá una pila solo medio llena; para aumentar la utilización del cubo, se pueden usar estantes de almacenamiento para permitir que múltiples pilas de diferentes artículos ocupen el mismo espacio de piso en diferentes niveles. El uso de estantes se vuelve preferible al almacenamiento en el piso a medida que disminuye la cantidad de unidades por artículo que requiere almacenamiento. De manera similar, la profundidad a la que se almacenan las unidades de un artículo afecta la utilización del cubo en proporción a la cantidad de unidades por artículo que requiere almacenamiento.

Los pallets se pueden almacenar utilizando estanterías de una o dos profundidades cuando el número de unidades por artículo es pequeño, mientras que los pallets flow y push-back se utilizan cuando las unidades por artículo son de rango medio, y el almacenamiento en el suelo o las estanterías drive-in se utilizan cuando el número de unidades por artículo es grande, siendo las drive-in las que proporcionan soporte para cargas de pallets que no se pueden apilar unas sobre otras. Las cajas individuales se pueden recoger de las cargas de pallets o se pueden almacenar en estanterías de flujo de cajas, que están diseñadas para permitir el acceso a las cajas por orden de llegada (FIFO). Para el almacenamiento de piezas individuales, se pueden utilizar estanterías de contenedores, cajones de almacenamiento, carruseles y bastidores en forma de A.

Los sistemas de ingeniería son soluciones automatizadas diseñadas para optimizar y agilizar los procesos de manipulación de materiales. ^[15] Un sistema automático de almacenamiento y recuperación (AS/RS) es un sistema de almacenamiento integrado controlado por computadora que combina un medio de almacenamiento, un mecanismo de transporte y controles con varios niveles de automatización para un almacenamiento aleatorio rápido y preciso de productos y materiales. ^[16]

Equipos utilizados para recopilar y comunicar la información que se utiliza para coordinar el flujo de materiales dentro de una instalación y entre una instalación y sus proveedores y clientes. La identificación de materiales y el control asociado se pueden realizar manualmente sin necesidad de equipo especializado. ^[17]

• Manipulación de materiales
• Castor
• Manipulador de tambor
• Remolcador eléctrico
• Carretilla elevadora
• Vehículo guiado automático
• Paleta
• Sábana deslizante
• Robot industrial
• Sistema de vehículos de orugas eléctricos
• Maquinaria de embalaje
• Estanterías para palets
• Inversor de palets
• Sistema automatizado de almacenamiento y recuperación
• Manipulación de materiales a granel
• Depósito
• Manipulador telescópico

• Chu, HK, Egbelu, PJ y Wu, CT, 1995, "ADVISOR: Un sistema de selección de equipos de manipulación de materiales asistido por ordenador", Int. J. Prod. Res. , 33(12):3311−3329.
• Kay, MG, 2012, Material Handling Equipment, consultado el 2 de octubre de 2014.
• Kulwiec, RA, Ed., 1985, Manual de manipulación de materiales , 2.ª edición, Nueva York: Wiley.
• Mulcahy, DE, 1999, Manual de manipulación de materiales , Nueva York: McGraw-Hill.
• Tompkins, JA, White, JA, Bozer, YA y Tanchoco, JMA, 2003, Planificación de instalaciones , 3.ª edición, Wiley, Apéndice 5.B.

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• Consejo de la industria universitaria sobre educación en manipulación de materiales (CICMHE)
• Federación Europea de Manipulación de Materiales
• Asociación de camiones industriales
• Asociación de distribuidores de equipos de manipulación de materiales
• Taxonomía de equipos de manipulación de materiales
• Industria de manipulación de materiales