Tesis de grado



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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción

“Análisis de las Condiciones de Trabajo y Diseño de los Puestos de la Línea de Producción de una Planta Envasadora de Gas Licuado de Petróleo en la Ciudad de Guayaquil”




TESIS DE GRADO

Previo a la Obtención del Título de:



MAGÍSTER EN ADMNISTRACIÓN DE LA PRODUCCIÓN

Presentada por:



Eduardo Alberto Carranza Santos

GUAYAQUIL – ECUADOR


Año: 2010

AGRADECIMIENTO

A Dios, a mi padre y a todas las personas que de uno u otro modo colaboraron en la realización de mi tesis.


DEDICATORIA


A mi madre

TRIBUNAL DE GRADUACION


Ing. Marcos Tapia Ing. Denise Rodriguez



Ing. Kleber Barcia Ing. Jorge Abad

DECLARACION EXPRESA


“La responsabilidad del contenido de esta Tesis de Grado, me corresponden exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL”
(Reglamento de Graduación de la ESPOL).


Eduardo Alberto Carranza Santos



RESUMEN
La empresa sede de este estudio comercializa Gas Licuado del Petróleo (G.L.P.) en el Ecuador, es líder en el mercado ecuatoriano. Posee 5 plantas envasadoras de G.L.P. en el país para realizar sus operaciones, la planta de mayor capacidad de envasado se encuentra en la ciudad de Guayaquil es la única planta que labora las 24 horas al día mínimo durante 6 días a la semana.
Sus operaciones son apoyadas por tecnología de punta sin embargo presenta altos niveles de rotación de personal operativo, disminuciones de productividad y costos asociados por las liquidaciones de personal. Se cree que la rotación actual del personal operativo se debe a las malas condiciones de los puestos de trabajo.
El objetivo general de esta tesis es desarrollar una metodología que permita analizar y mejorar las condiciones de trabajo en el proceso de envasado de G.L.P. en cilindros metálicos.

Para ello es necesario evaluar ergonómicamente las condiciones iniciales de trabajo del proceso de envasado de cilindros realizando estudios de evaluación del gasto energético y capacidad de trabajo, niveles de iluminación y ruido, evaluación de microclima laboral, evaluación de posturas de trabajo a través del método rula entre otras técnicas. Utilizando los resultados del diagnóstico se procederá a diseñar los puestos de trabajo, implementar las mejoras y evaluar ergonómicamente las condiciones finales de trabajo del proceso de envasado de cilindros.


Con el desarrollo de esta tesis se busca evitar enfermedades laborales en el personal operativo, disminuir en un 50% los niveles actuales de rotación del personal operativo del área de envasado y por consiguiente el 50% de los gastos asociados a las liquidaciones de personal y aumentar la productividad de la línea de producción en un 5%.


INDICE GENERAL

Pág.


RESUMEN……………………………………………………………………...………...I

ÌNDICE GENERAL……………………………………………………………...……....II

ABREVIATURAS…………………………………………………………………….…III

SIMBOLOGÍA………………………………………………………………..………....IV

ÍNDICE DE FIGURAS ………………………………………………………………....V

ÍNDICE DE TABLAS……………………………………………………….................VI

INTRODUCCIÓN...………………………………………………………………….….1
CAPÍTULO 1


  1. MARCO TEÓRICO.………………………………………………………………...7

    1. Conceptos de ergonomía ……………………………………………………..8

    2. Herramientas de Análisis Ergonómico ……………………………………..26

    3. Diseño de puestos de trabajo………………………………………………..41

    4. Estudios ergonómicos de diseño de puestos de trabajo realizados

en Ecuador y Latinoamérica……………………………..…….……………46

    1. Normativas Locales e Internaciones …………………………………….…47

CAPÍTULO 2

  1. DIAGNÓSTICO ……………………………………………………………………51

    1. Descripción del proceso ……………………………………….…………….52

    2. Evaluación ergonómica inicial del proceso …………………………….….63

      1. Análisis de la postura de trabajo ………………………….…………64

      2. Evaluación de esfuerzos físicos por levantamiento de carga...…..66

      3. Evaluación del gasto energético y la capacidad de trabajo

físico……………………………………………………………………73

      1. Evaluación del nivel de ruido………………………………….….….85

      2. Evaluación del nivel de iluminación ……………….……………….90

      3. Análisis de microclima laboral …………………………………..…..93

CAPÍTULO 3

  1. DISEÑO DE PUESTO …………………………………………………………..100

    1. Estudio antropométrico……………………………………………………..101

    2. Consideraciones de diseño.………………………………………………..103

    3. Diseño de los puestos de trabajo. ………………………………………...105

CAPÍTULO 4

  1. EVALUACIÓN …………………………………………………………………..114

    1. Detalle de implementación de las mejoras en el proceso ……………...115

    2. Evaluación ergonómica final del proceso ………………………………..121

      1. Análisis de la postura de trabajo.…………………………………. 121

      2. Evaluación de esfuerzos físicos por levantamiento de carga….125

      3. Evaluación del nivel de ruido………………………………………132

      4. Evaluación del nivel de iluminación ……………………………....136

      5. Análisis de microclima laboral ……………………………….…….138

    3. Evaluación financiera de mejoras implementadas ……………..……….140

CAPÍTULO 5

  1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………….…………...147

APENDICES

BIBLIOGRAFÍA



ABREVIATURAS
g Gramo

Kg Kilogramo

U Unidad

Sg Segundo

Min Minuto

J Joule

J/Sg Joule/Segundo

KJ Kilojoule

Kcal Kilocalorías

W Watt

W/m2 Watt por metro cuadrado

SIMBOLOGίA
A Área

L Longitud

F Frecuencia

E Energía

G.L.P. Gas Licuado de Petróleo

E.G.P. Eficiencia global productiva




INDICE DE FIGURAS

Pág.

FIGURA 1.1 – Interpretación de índice de sobrecarga calórica……...………26

FIGURA 1.2 – Ventana de ejecución del programa e-Niosh…………..…..…39

FIGURA 2.1 – Descripción de los componentes del tanque……………...…..52

FIGURA 2.2 – Torre de control……………………………………………..……52

FIGURA 2.3 – Vehículo con cilindros…………………………………..……….53

FIGURA 2.4 – Recepción de cilindros en carrusel de carga………………….53

FIGURA 2.5 – Verificación de superficie y enderezamiento de asa………....54

FIGURA 2.6 – Tabulación de tara de cilindros………………………..………..54

FIGURA 2.7 – Llenado de cilindro…………………………………………….…55

FIGURA 2.8 – Verificación de peso……………………………………………..55

FIGURA 2.9 – Verificación de fuga………………………………………………55

FIGURA 2.10 – Colocación de sello de seguridad…………………………….56

FIGURA 2.11 – Transporte de vehículo lleno a torre de control…………....56

FIGURA 2.12 – Diagrama de proceso…………………………………………..58

FIGURA 2.13 – Diagrama de recorrido………………………………………….59

FIGURA 2.14 – Relación entre las actividades y el tipo de actividad…..…...60

FIGURA 2.15 – Productividad de la planta 2007…………………………..…..63

FIGURA 2.16 – Postura 1 – Tabulación de Tara……………………………....64

FIGURA 2.17 – Postura 2 – Tabulación de Tara………………………………65

FIGURA 2.18 – Primer elemento – Recepción de cilindro………….………...67

FIGURA 2.19 – Tercer elemento – Recepción de cilindro…………….………68

FIGURA 2.20 – Primer elemento – Apilamiento de cilindro lleno……………70

FIGURA 2.21 – Tercer elemento – Apilamiento de cilindro lleno………….…71

FIGURA 2.22 – Determinación de frecuencia cardiaca – Primer operario….81

FIGURA 2.23 – Determinación de frecuencia cardiaca- Segundo operario...83

FIGURA 2.24 – Puntos de Medición de niveles de ruido – 2007…….………86

FIGURA 2.25 – Mapa de ruido del primer turno - 2007 ………………..…….87

FIGURA 2.26 – Mapa de ruido del segundo turno – 2007……………………89

FIGURA 2.27 – Gráfico de superficie – Primer Turno…………………………91

FIGURA 2.28 – Gráfico de superficie – Segundo Turno…………..………….92

FIGURA 3.1 – Vista Lateral de diseño………………………………………..102

FIGURA 3.2 – Vista Posterior de diseño………………………………………102

FIGURA 3.3 – Esquema de diseño de silla de trabajo………………………103

FIGURA 3.4 – Diseño preliminar de silla de trabajo…………………………105

FIGURA 3.5 – Tablero de ingreso de datos del puesto de tabulado….……106

FIGURA 3.6 – Diseño final de silla de trabajo del puesto de tabulado……107

FIGURA 3.7 – Operación de retiro de válvula con pistola neumática….….108

FIGURA 3.8 – Diagrama Causa Efecto…………………………………….…109

FIGURA 3.9 – Evaluación de causas de Grupo Multidisciplinario………….110

FIGURA 3.10 – Transportador de cilindros……………………………………111

FIGURA 3.11 – Postura de operador cuando descarga cilindro……………112

FIGURA 3.12 – Esquema lateral actual de muelle de descarga………...….112

FIGURA 3.13 – Esquema lateral propuesto de muelle de descarga…….…113

FIGURA 4. 1 – Surtidor de agua en nave de envasado……………………..116

FIGURA 4.2 – Máquinas volteadoras extractoras de G.L.P………….…….117

FIGURA 4.3 – Nueva silla de trabajo del puesto de tabulación de tara...…117

FIGURA 4.4 – Nuevo sistema de lubricación de cadena del transportador.118

FIGURA 4.5 – Foto de muelle de descarga después de implementación de mejora…………………………………………..……………………………..119

FIGURA 4.6 – Operación de descarga de cilindro – 2007………..…………119

FIGURA 4.7 – Operación de descarga de cilindro – 2009…………..………119

FIGURA 4.8 – Instalación de tejas translucidas en techo de nave de envasado………………………………………………………………………….120

FIGURA 4.9 – Paletizado de cilindros 2009………………………………..…121

FIGURA 4.10 – Resultado final de postura 1 – Método Rula……………….123

FIGURA 4.11 – Resultado final de postura 2 - Método Rula………….……124

FIGURA 4.12 – Primer elemento – Recepción de cilindros………………....126

FIGURA 4.13 – Resultados de aplicación de Método e-Niosh…………...…127

FIGURA 4.14 – Foto de Operación de descarga de cilindros……………….128

FIGURA 4.15 – Foto de Operación de apilamiento de cilindro lleno…….…130

FIGURA 4.16 – Tercer elemento – Apilamiento de cilindro…………………131

FIGURA 4.17 – Puntos de medición de niveles de ruido – 2009…………...133

FIGURA 4.18 – Mapa de ruido del primer turno – 2009……………..………134

FIGURA 4.19 – Mapa de ruido del segundo turno – 2009…………………..135

FIGURA 4.20 – Gráfico de superficie - Primer turno……………………..….136

FIGURA 4.21- Gráfico de superficie – Segundo turno…………………….…137

FIGURA 4.22 – Productividad anual de planta de envasado…….…………441

FIGURA 4.23 – Análisis financiero de mejoramiento de condiciones de trabajo……………………………………………………………………..………146

INDICE DE TABLA

Pág.

TABLA 1– Análisis comparativo de métodos de evaluación de riesgos postulares…………………………………………………………...28

TABLA 2 – Puntajes de relación de brazo y antebrazo con la posición de

la muñeca………………………...…………………………………30

TABLA 3 – Puntajes de relación de tronco, cintura y piernas………………30

TABLA 4 – Determinación de puntaje final…………………………….………34

TABLA 5 – Interpretación de resultados – Método Rula…………….………35

TABLA 6 – Análisis comparativo de métodos de valoración de esfuerzos..37

TABLA 7 – Datos requeridos para la ejecución del programa e-Niosh……40

TABLA 8 – Interpretación de los resultados del programa e-Niosh……..…40

TABLA 9 – Estándares de tiempo del proceso de envasado de cilindro….61

TABLA 10 – Productividad de la línea 2007…………………………………...62

TABLA 11 – Evaluaciones especificas requeridas…………………………….63

TABLA 12 – Descripción de postura 1…………………...……………………..65

TABLA 13 – Descripción de postura 2…………………….……………………66

TABLA 14 – Descripción primer elemento – recepción de cilindro……….…67

TABLA 15 – Descripción tercer elemento – recepción de cilindro……..……68

TABLA 16 – Resultados obtenidos – métodos e-niosh-recepción de cilindros………………………………………………………….….69

TABLA 17 – Descripción primer elemento apilamiento de cilindro lleno……70

TABLA 18 – Descripción tercer elemento – apilamiento de cilindro lleno…..71

TABLA 19 – Resultados obtenidos-métodos e-Niosh- Apilamiento de cilindro lleno……………………………………………….…………………72

TABLA 20 – Determinación de coeficientes de penosidad…………………..74

TABLA 21 – Detalle de jornada laboral – recepción de cilindro……………..75

TABLA 22 – Determinación de gasto energético – elemento 1……...………76

TABLA 23 – Determinación de gasto energético – recepción de cilindros…77

TABLA 24 – Detalle de jornada laboral – apilamiento de cilindro lleno……..78

TABLA 25 – Determinación de gasto energético elemento 3………………..79

TABLA 26 – Determinación de gasto energético – apilamiento de cilindro lleno………………………………………..………………………..80

TABLA 27 – Datos generales del operario…………………..…………………81

TABLA 28 – Control de frecuencia durante análisis……………….………….82

TABLA 29 – Datos generales – segundo operario……………………..……..83

TABLA 30 – Control de frecuencia durante análisis – segundo operario…..84

TABLA 31 - Control de niveles de ruido – primer turno…………….………..86

TABLA 32 – Controles de niveles ruido – segundo turno……………...……..88

TABLA 33 – Mediciones de iluminación del primer turno (luxes)……………90

TABLA 34 – Mediciones de iluminación del segundo turno (luxes)……..…..92

TABLA 35 – Medición de factores climáticos…………………………………..94

TABLA 36 – Determinación de presión parcial de agua (PVA)………………95

TABLA 37 – Determinación del índice de sobre carga calórica (ICS)………96

TABLA 38 – Medidas antropométricas para diseño de silla………………..101

TABLA 39 – Medidas antropométricas de personal operativo……….……..103

TABLA 40 - Implementación de mejoras 2008………………………….……115

TABLA 41 – Descripción de postura 1 – Tabulación de tara………………..122

TABLA 42 – Descripción de postura 2 – Tabulación de tara…………….…124

TABLA 43 - Primer elemento – Recepción de cilindro………….…………..126

TABLA 44 – Resultados obtenidos – Método Niosh…………………………128

TABLA 45 - Tercer elemento – Apilamiento de cilindro lleno………………130

TABLA 46 – Resultados obtenidos – Método Niosh…………………………131

TABLA 47 – Niveles de ruido – Primer turno………………………………....134

TABLA 48 – Niveles de ruido- Segundo turno………………………..………135

TABLA 49 – Mediciones de iluminación – Primer turno (luxes)…………….136

TABLA 50 – Mediciones de iluminación – Segundo turno (luxes)….………137

TABLA 51 – Comparación ergonómica………………………………..………139

TABLA 52 – Productividad de planta (Cilindros envasados / Horas hombre trabajadas)……………………………………………………...…141

TABLA 53 – Costos de operación……………………………………………...142

TABLA 54 – Recuperación de producto……………………………………….143

TABLA 55 – Precio de Producto………………………………………..………143

TABLA 56 – Ahorro generado por recuperación de producto……….………144

TABLA 57 – Gastos asociados a liquidaciones de personal…………..……145

TABLA 58 – Detalle de inversión…………………………………………….…145


INTRODUCCIÓN
La empresa sede de este estudio inicia sus actividades en 1956 comercializando Gas Licuado del Petróleo ( G.L.P. ) en el Ecuador. El G.L.P. se le denomina a un pequeño número de hidrocarburos que a temperatura ambiente y presión atmosférica se encuentran en estado gaseoso y que al ser sometidos a una presión relativamente baja pasan al estado líquido. Los principales componentes son el propano y butano, cuya mezcla en aproximadamente 70% y 30%, respectivamente, en el país se comercializa el producto principalmente en cilindros metálicos.
La compañía adquiere el producto de las terminales de almacenamiento en tierra y refinerías estatales, el 70% de lo que se consume en el mercado ecuatoriano es importado y llega vía marítima. El esquema operativo se lo detalla en el siguiente gráfico:

group 15

A continuación se describe el esquema de distribución de su producto en el mercado ecuatoriano:


group 21

En la actualidad la empresa cuenta con 5 plantas envasadoras de G.L.P. tal como se detalla a continuación:




La planta de mayor capacidad de envasado se encuentra en la ciudad de Guayaquil es la única planta que labora las 24 horas al día mínimo durante 6 días en la semana

Planteamiento del problema

L
a compañía en el 2006 presentaba altos índices de rotación en el personal operativo de las plantas de envasado de G.L.P. principalmente en planta Guayaquil.


Existe un promedio mensual de 10 personas que salen de planta Guayaquil, y el área que presenta más salidas es el área de envasado tal como se detalla en la anterior tabla, la empresa incurre en 4.500$ mensuales aproximadamente por liquidaciones asociadas a las salidas del personal, lo que significa que anualmente se gasta 54.000$ por este tema
En el 2006 no existían registros de las causas que originaban la salida de personal sin embargo consultando con el departamento de Recursos Humanos se consideraba que en la mayoría de las ocasiones se debía a un exceso de trabajo físico de ser así el personal operativo correría riesgos de lesiones o posibles enfermedades profesionales. Además estos altos niveles de rotación generan una disminución en la productividad por el tiempo de transición entre la salida del personal y la incorporación del nuevo personal y existe riesgos de accidentes laborales durante el tiempo de inducción del nuevo personal, entre otros.
Objetivos
Objetivo general

      • Desarrollar una metodología que permita analizar y mejorar las condiciones de trabajo del personal operativo del proceso de envasado de G.L.P. en cilindros con el objeto de disminuir el 50% de los niveles de rotación del personal operativo y por consiguiente el 50% de los gastos asociados a las liquidaciones de personal y aumentar la productividad de la línea de producción en un 5%.


Objetivos específicos

      • Determinar un procedimiento de diagnóstico que permita analizar las condiciones de trabajo en el proceso de envasado de cilindros y su influencia en la rotación del personal operativo y la productividad de la línea de producción.

      • Desarrollar una metodología que permita analizar y diseñar los puestos de trabajo del proceso de envasado para mejorar las condiciones de trabajo del personal y disminuir los niveles de rotación de personal en al menos un 50%.

      • Validar la metodología utilizada y evaluar los beneficios obtenidos por la mejora de las condiciones de trabajo en el área de envasado.


Metodología
La metodología utilizada para el desarrollo de esta tesis se detalla en los siguientes pasos:

  1. Descripción del proceso de envasado.

  2. Realizar una evaluación ergonómica inicial del proceso de envasado (Año 2007).

  3. Diseñar los puestos de trabajo (Año 2007).

  4. Implementación de mejoras (Año 2008).

  5. Realizar una evaluación ergonómica final del proceso de envasado (Año 2009).

  6. Evaluar los resultados alcanzados.

  7. Concluir y recomendar.

Justificación
En el país existen muy pocas organizaciones que han adoptado conceptos ergonómicos para administrar líneas de producción, no se han desarrollado investigaciones profundas de mejoramiento de condiciones de trabajo y desarrollo científico de temas ergonómicos.
La metodología propuesta puede presentarse como una oportunidad de mejora para que cualquier organización la utilice y obtengas los mismos beneficios.
El desarrollo de esta tesis permitirá obtener retribuciones económicas para la organización sede de este estudio y además mejorara las actuales condiciones de trabajo en el proceso operativo evitando en el personal enfermedades laborales futuras.


CAPÍTULO 1

1. MARCO TEÓRICO

En este capítulo se presenta las tendencias actuales sobre ergonomía, además se presenta un análisis crítico de las mismas. Se abordan las técnicas y métodos a emplear en el desarrollo de la tesis y se muestra el nivel de importancia de esta ciencia en Ecuador y América latina.




    1. Conceptos de ergonomía

La palabra ergonomía se deriva de la palabra griega ergon que significa trabajo y de nomos que significa leyes o conocimiento, para denotar la ciencia del trabajo. La primera vez que se utilizó el término ergonomía, fue en 1857 por el ingeniero polaco, W. Jastrzebowski, en su obra “Esbozo de la Ergonomía o ciencia del trabajo basada en unas verdades tomadas de la naturaleza”. La ergonomía es el estudio científico de los factores humanos en relación con el ambiente de trabajo (iluminación, color, temperatura, ruido y ventilación) y el diseño de los equipos (máquinas, espacios de trabajo, etc.), para garantizar un mejor confort.
A partir de 1949 se funda la primera sociedad de ergonomía la llamada "Ergonomics Research Society", la cual fue promovida por Murrell, y definió a la ergonomía en ese entonces de la siguiente manera “El conjunto de los estudios científicos de la interacción entre el hombre y su entorno de trabajo”
Posteriormente la I.S.O. en 1961 define a la ergonomía como “La aplicación de las ciencias biológicas del hombre, junto con las ciencias de ingeniería, para lograr la adaptación mutua óptima del hombre y su trabajo.”

En 1993 el consejo colombiano de seguridad, Gilberto Minaya, Fundación MAPFRE, dentro del XXVI Congreso de Seguridad Integral, Higiene y Medicina del trabajo definió a la ergonomía como “Es sobre todo una filosofía o una tentativa de aproximación a los problemas que se presentan en la concepción y la realización de los objetos utilizados por el hombre, que tiene como fin el permitir al futuro usuario una mayor eficacia y una menor posibilidad de error en la utilización de estos objetos. Es pues, un esfuerzo de tornarlos más adaptados, más cómodos, menos exasperantes y fatigantes para el usuario”.


En el año 2000 la Asociación Internacional de Ergonomía la define como “La ergonómica disciplina científica referida a la comprensión de interacciones entre seres humanos y a otros elementos de un sistema, y la profesión que aplica teoría, principios, datos y métodos al diseño para optimizar funcionamiento del bienestar humano y de sistema total”
Como se aprecia de la revisión de conceptos existe algo en común en cada definición que es el mejoramiento de la relación entre el hombre y su entorno de trabajo a través de la ciencia o la ingeniería para mejorar las actividades diarias en el trabajo, además que es una ciencia que busca la prevención tanto de accidentes como de enfermedades laborales y el equilibrio entre el bienestar de las personas y los costos, es una ciencia que de ser aplicada correctamente en el Ecuador tal como en otros países de América Latina traería múltiples beneficios a nuestro sistema productivo.
La ergonomía tiene como ciencia un gran campo de acción, por lo cual abarca una gran cantidad de disciplinas como las ciencias naturales y las ciencias sociales. Las disciplinas que conforman a la ergonomía son las siguientes:

A) La Ingeniería, esta analiza matemáticamente los cambios físicos a la tarea y controla la exposición a riesgos. Los controles de ingeniería actúan sobre la fuente de los riesgos.

B) La psicología, la cual basa su estudio en el comportamiento del

hombre dentro de su ambiente de trabajo.

C) La fisiología, esta estudia los órganos y la constitución de los mismos, para analizar como se ven afectados por el medio ambiente.

D) La antropometría, la cual trata con las medidas del cuerpo humano que se refieren al tamaño del cuerpo, formas, fuerza y capacidad de trabajo.

E) La legislación, la cual está basada en el estudio y formulación de leyes que rigen la vida jurídica de la sociedad.

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