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Revista entorno, diciembre 2023, número 76, pp.21-34, ISSN: 2071-8748
E-ISSN: 2218-3345, ISNI 0000 0001 2113 0101 https://isni.org/isni/0000000121130101
Propuesta de uso de cobots para
mejorar la salud ocupacional. Estudio
de caso Kyocera AVX El Salvador
Proposal for the Use of Cobots for the Improvement of Occupational Health. A
Kyocera AVX El Salvador Case Study
Omar Otoniel Flores Cortez
Universidad Tecnológica de El Salvador
Dirección de Investigaciones
omar.flores@utec.edu.sv
orcid.org/0000-0003-1754-4090
Francisco Rodolfo Ramos
Universidad Tecnológica de El Salvador
Facultad de Maestrías y Estudios de Postgrado
francisco.ramos@mail.utec.edu.sv
orcid.org/0009-0000-6491-7043
Julio Cesar Rosales Barrera
Universidad Tecnológica de El Salvador
Facultad de Maestrías y Estudios de Postgrado
julio.rosales@mail.utec.edu.sv
orcid.org/0009-0001-7279-0043
José Alvarado Orellana
Universidad Tecnológica de El Salvador
Facultad de Maestrías y Estudios de Postgrado
josealvarado@ieee.org
orcid.org/0009-0001-0630-7543
Recibido: 18 de agosto 2023
Aprobado: 13 de septiembre 2023
URI: http://hdl.handle.net/11298/1314
DOI: https://doi.org/10.5377/entorno.v1i76.17224
Resumen
La empresa Kyocera AVX tiene procesos de
fabricación parcialmente automatizados, ya que
se requiere la intervención de operadores en la
alimentación de materias primas, carga y descarga
de productos terminados, empaque, empaque y
almacenamiento. Varios de estos procesos requieren
un mayor esfuerzo físico por parte de los operarios,
comprometiendo su salud y seguridad y la protección
del producto, lo que provoca desperdicios y
deciencias en la planicación de la producción. Por
Abstract
The Kyocera AVX company has partially automated
manufacturing processes; actions like feeding raw
material, loading and unloading nished products,
packing, packaging, and storing are carried out by
human operators. In several of these processes, a
more signicant physical effort is required on the part
of the operators, this compromises their health and
safety as well as the safety of the product, therefore
causing waste and deciency in production planning.
Therefore, this study proposes a system that includes
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ello, se propone un sistema que incluya tecnologías
de robots móviles y colaborativos para ayudar a los
operadores en el proceso e integrar componentes
periféricos para el control del sistema; de esta forma,
se reducirá el esfuerzo físico por parte del personal
operativo y se incrementará la productividad.
Palabras clave
Robots, El Salvador, innovaciones tecnológicas, in-
vestigaciones, promoción de la salud ocupacional.
mobile and collaborative robot technologies to assist
operators in the process and the integration of
peripheral components for system control; in this way,
physical effort on the part of the operational personnel
will be reduced, and productivity will increase.
Key words
Robots, high-technology products – El Salvador,
industrial safety, technological innovations,
technology – research, promotion of occupational
health.
Introducción
La salud ocupacional y la seguridad industrial son
fundamentales para minimizar los riesgos y prevenir
los accidentes de trabajo, ya que están interconectadas
con el bienestar de los trabajadores y la productividad
general de un país. La gestión de la seguridad y salud
en el trabajo es un desafío para toda organización. En
El Salvador, es en el año 2010 que entra en vigencia la
Ley de Prevención de Riesgos Laborales y, con ello, la
importancia del tema de seguridad y salud ocupacional
ha crecido a un cierto nivel de compromiso (Barrera
Córdova, 2021). Es primordial que las empresas
industriales tomen medidas para evitar los riesgos
laborales y exponer a sus trabajadores a lesiones o
enfermedades profesionales. Adicionalmente, las
empresas deben garantizar a sus trabajadores un
ambiente de trabajo agradable para el desempeño
de sus funciones, teniendo en cuenta el ambiente
de trabajo donde se tomen medidas de protección
personal, tales como: señalización del área, información
de riesgos, rutas de evacuación, capacitación continua
respecto a su área de trabajo, supervisión por parte
del personal de Salud Ocupacional. El Comité de
Salud Ocupacional de cada empresa es la instancia
legal ante el Ministerio de Trabajo y Previsión Social,
que supervisa, informa y recopila estadísticas sobre
enfermedades, accidentes o incidentes laborales que
afectan a todos los trabajadores de una empresa
(Instituto Salvadoreño del Seguro Social [ISSS],
2018). Según datos tomados del Anuario Estadístico
del Instituto Salvadoreño del Seguro Social, solo en
el año 2019 (ISSS, 2020) encontramos el diagnóstico
de “Lumbago No Especicado” entre las 10 primeras
causas de consulta médica ambulatoria (ver gura 1).
En el mismo informe, dentro de las principales causas
de hospitalización en trabajadores encontramos las
“Enfermedades del Sistema Osteomuscular” (ver
gura 2). De los datos anteriores se deduce que
estas lesiones o incapacidades están asociadas al
esfuerzo físico realizado al manipular y mover cargas
manualmente.
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Figura 1
Estadística de principales causas de consulta externa en el ISSS
Nota: En la gura se puede observar que dentro de las principales causas de consultas externas en el
ISSS están las dolencias derivadas del lumbago. Fuente: ISSS (2020).
Figura 2
Estadística de principales causas de hospitalización en el ISSS
Nota: En la imagen podemos ver que las enfermedades del sistema osteomuscular están dentro de las
principales razones de hospitalización. Fuente: ISSS (2020).
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Es importante detallar que en toda actividad existe un
esfuerzo físico relacionado con un esfuerzo muscular
del trabajador, el cual puede ser estático o dinámico.
La ergonomía es el estudio del trabajo en rela-
ción con el entorno en que se lleva a cabo (el
lugar de trabajo) y con quienes lo realizan (los
trabajadores). Se utiliza para determinar cómo
diseñar o adaptar el sitio de trabajo al trabaja-
dor a n de evitar distintos problemas de salud
y de aumentar la eciencia. En otras palabras,
para hacer que el trabajo se adapte al traba-
jador en lugar de obligar al trabajador a adap-
tarse. (Organización Internacional del Trabajo
[OIT], s. f.)
Hoy en día, el uso del llamado robot colaborativo, o co-
bot, se ha popularizado como una opción eciente y
ecaz en aquellos lugares o tareas donde la seguridad
y la colaboración con las personas es una prioridad. Un
cobot es un pequeño robot o brazo mecánico que au-
tomatiza procesos industriales en entornos de trabajo
compartidos con humanos. La ventaja de emplear un
sistema robótico es reducir la carga física de los tra-
bajadores y reducir los riesgos de lesiones por malas
posturas. A pesar de la creencia popular de que los
robots pueden ser un obstáculo para el desempeño,
ya que un robot puede desarrollar más rápido los mo-
vimientos sin necesidad de descanso, y no cobra un
salario por sus servicios, es todo lo contrario, el equipo
conformado por un ser humano y un robot produce be-
necios a nivel productivo, económico y bienestar para
las personas (Minchola Gallard et al., 2013).
Los cobots disponen de elementos de seguridad y
sensores para entender su entorno, reduciendo la
probabilidad de accidentes, colisiones con personas u
otros equipos. Por lo anterior, son el complemento per-
fecto para desarrollar trabajos especícos sin que los
operarios tengan que correr ningún tipo de riesgo. Los
cobots pueden apoyar en distintos ambientes indus-
triales: puestos de trabajo de alto riesgo ergonómico,
dicultad para mantener altos índices de calidad debi-
do a errores humanos, exposición a condiciones insa-
lubres o peligrosas, mejorar la productividad y reducir
el coste operativo, y proporcionar a los operadores
funciones menos repetitivas y monótonas (Sampedro
Guamán et al., 2022).
El caso de estudio de este trabajo fue la empresa
Kyocera AVX, dedicada a la manufactura de com-
ponentes electrónicos, especícamente se analizó
el área de trabajo denominada fuse tester, donde los
trabajadores realizan ambos tipos de esfuerzos mus-
culares, estáticos y dinámicos, siendo el esfuerzo es-
tático al que están sometidos la mayor parte de su
jornada laboral.
Es en este puesto de trabajo donde el esfuerzo mus-
cular requerido está relacionado con la transformación
de energía y esfuerzo físico de trasladar bandejas,
completamente cargadas con producto terminado,
desde su puesto de trabajo hasta el estante de reco-
lección. En esta investigación se presenta una pro-
puesta de uso de cobots en el área de trabajo anali-
zada, con el objetivo de mejorar la ergonomía y salud
ocupacional del trabajador, así como apoyar la mejora
de la eciencia del trabajador y, por ende, del proceso
de producción en general.
Materiales y métodos
Esta propuesta pretende mejorar las condiciones er-
gonómicas laborales de los operarios en el área de
trabajo fuse tester. Es importante evaluar las condicio-
nes de los puestos de trabajo, las condiciones y las
posturas físicas, ante posibles riesgos de lesiones a
nivel lumbar y a nivel de extremidades superiores e
inferiores. En este caso, es relevante crear un equi-
po multidisciplinario conformado por técnicos, jefes o
encargados de planta, operarias del área de trabajo
y gerentes con toma de decisiones, a n de efectuar
un análisis de factibilidad, tomando en cuenta este do-
cumento y facilitar la aceptación del sistema robótico
propuesto y los periféricos que lo conforman.
Con la utilización de un sistema robótico en el área
de trabajo fuse tester de la empresa Kyocera AVX se
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pretende mejorar la ergonomía y reducir el riesgo de
lesiones lumbares de los operarios al manipular las
bandejas de producto terminado, impactando positi-
vamente la eciencia del proceso. Para validar y pro-
poner una solución al problema, se considerarán los
siguientes elementos:
• Instalación de un robot colaborativo para la colo-
cación de bandejas con el producto terminado en
las estaciones de ensamble hasta los estantes
de envío de material a las áreas de pruebas eléc-
tricas (quality test).
• Instalación de bandas transportadoras en los
puestos de trabajo para la entrega de las bande-
jas de producto al cobot.
• Implementación de un cobot para el traslado de
las bandejas con producto provenientes de las
máquinas de fuse tester hasta los estantes.
• Mejora de la ergonomía laboral y reducción del
riesgo de lesiones lumbares de las operarias.
Descripción de la situación
Este trabajo se realizó en el edicio SMD, especíca-
mente en el área de trabajo de los procesos Pruebas
Eléctricas de la empresa Kyocera AVX, donde exis-
ten tres secciones de trabajo: Auto Surge, Pulse Age y
Fuse Tester. En este último sector existen 16 puestos
de trabajo, y ha sido considerado para la identicación
y planteamiento de la problemática (ver gura 3).
Figura 3
Distribución en plata del proceso fuse tester
Nota: En la imagen se puede ver la ubicación de los puestos de trabajo del proceso actual fuse tester
dentro de la fábrica Kyocera AVR. Fuente: Elaboración propia.
Según los datos facilitados por el supervisor de la
planta, y a manera de ejemplo, el número de lotes de
producción realizados por turno se detalla de la forma
siguiente: ´
• Turno de día, comprendido de 7 horas laborales:
114 lotes.
• Turno de tarde, comprendido de 7 horas laborales:
124 lotes.
• Turno de noche, comprendido de 10 horas labora-
les: 160 lotes.
El lote producido se dene con la equivalencia de 1
bandeja de 9 a 11 sets completos con tiras de capa-
citores; cada mesa de trabajo produce de 1 a 2 lotes
por hora. Durante el recorrido en la sección de fuse
tester, se observa que las operadoras deben mani-
pular o cargar bandejas conteniendo magazines con
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tiras de capacitores procesados con pruebas eléctri-
cas (con un peso aproximado de 5 kg), trasladando
desde su puesto de trabajo hacia una estructura en
donde se acumulan hasta cinco bandejas; acción que
se realiza repetidamente durante el turno. Esta activi-
dad afecta a la ergonomía para la operaria debido a
la rutina de movimientos con esfuerzo físico, corrien-
do el riesgo de lesiones lumbares o en manos y pies
por caída de bandejas. La distancia por desplazar es
de 3 a 5 metros. Las bandejas apiladas y acumuladas
en la estructura deben de ser trasladadas por otra
operaria a lo largo de una ruta especíca hasta su
distribución a otros puestos de trabajo en la siguiente
etapa del proceso. En este caso, la operaria utiliza
una carretilla para trasladar las bandejas apiladas
(ver gura 4).
Figura 4
Caretilla utilizada en el proceso fuse tester
Nota: En la gura se pueden observar las dimensiones de la carretilla y la bandeja utilizadas para
transportar el producto desde las mesas de trabajo hasta la bodega de almacenamiento.
Fuente: Elaboración propia.
Como una medida de seguridad o protección para las
operarias, se utilizan cinturones de seguridad para pro-
teger la zona lumbar, zapatos deportivos u otro tipo de
calzado que brinde comodidad al caminar, así como
zonas delimitadas en piso de producción para la ma-
nipulación y traslado de bandejas. Según el supervisor
de área, no es posible conocer el reporte de incapaci-
dades en esta zona de trabajo, ya que es información
reservada de la empresa. Sin embargo, el entrena-
miento y capacitación que reciben las operarias para
la manipulación de las bandejas es estricto, a n de
reducir los riesgos de lesiones en zona lumbar, expre-
sando que la última incapacidad se reportó hace más
de ocho meses. A lo anterior, a pesar de existir el entre-
namiento y accesorios de protección personal, no se
puede ocultar la falta de ergonomía o comodidad para
el manejo de las bandejas cuando están completa-
mente ocupadas por el magazine (9 a 11 piezas). Estas
acciones repetitivas pueden ocasionar fatiga muscular
por la acción de agacharse, levantarse, utilizar ambas
manos para manipular las bandejas para su traslado u
ordenamiento en la estructura, para ser posteriormente
trasladas a la siguiente zona de trabajo.
Propuesta
Se propone la instalación de tres bandas transportado-
ras motorizadas distribuidas en las líneas de produc-
ción que se encargarán de mover las bandejas plásti-
cas llenas de tiras con los capacitores que luego irán
al área de pruebas eléctricas (ver gura 5). Al nal de
cada transporta
dora, se ubicará un robot móvil tipo
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AIV
(Autonomous Intelligent Vehicle - Vehículo Autó-
nomo Inteligente), el cual toma las bandejas al nal de
las bandas transportadoras cuando se detecten (ver
gura 6). El robot móvil desplaza las bandejas hacia
otra área donde las tomará un robot tipo colaborativo
para colocar las bandejas en los estantes, esperando
luego ser llevadas por los operarios en carretillas para
su respectivo traslado (ver gura 7).
Figura 5
Modicación a la distribución en planta incluyendo el cobot
Nota: Vista en planta del proceso y montaje de bandas transportadoras y robots (móvil - AIV y
colaborativo - cobot). Fuente: Elaboración propia.
Figura 6
Robot móvil propuesto
Nota: Dimensiones del robot móvil (AIV). Fuente: OMRON Corporation (2023a).
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Figura 7
Robot colaborativo propuesto
Nota: Dimensiones de robot colaborativo (cobot) y espacio de trabajo.
Fuente: OMRON Corporation (2023b).
Se propone la instalación de tres bandas transportado-
ras con una longitud de 14 metros cada una, en una lí-
nea de cinco máquinas, donde las operarias realizarán
el proceso de colocación de las tiras en los magazines,
para luego colocarlas en las bandejas plásticas, que
tienen una capacidad de 9 placas de capacitores ter-
minados, pudiendo colocar hasta 11 según sea el lote
a procesar (ver gura 8). El operador de la máquina co-
locará la bandeja plástica con la placa correspondiente
en la banda transportadora, que estará en constante
movimiento a baja velocidad, y la transportará hasta
el nal. La banda se compone de un sistema forma-
do por un motor eléctrico con su respectivo reductor,
un variador de frecuencia para modicar la velocidad
de la banda, y sensores para detectar la caja plástica
en puntos estratégicos de cada banda transportadora.
Este sistema estará conectado a un controlador pro-
gramable (PLC), que se comunicará mediante un bus
de campo con el controlador maestro del robot móvil,
que dará las órdenes para que el robot móvil se des-
place hasta la banda transportadora y lleve la bandeja
plástica hasta el área donde se encuentra el (cobot)
para que las pueda colocar en los estantes respectivos
(ver gura 9).
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Figura 8
Banda trasportadora propuesta
Nota: La imagen muestra la composición de la banda trasportadora propuesta para el proceso fuse tester.
Fuente: Emi Corporation (2023).
Figura 9
Controlador propuesto.
Nota: La imagen muestra el controlador programable compacto modelo
NX1P2 propuesto para el control automatizado de la banda trasportadora.
Fuente: OMRON Corporation (2023b).
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Cuando el robot móvil se coloque en la posición
especicada donde se encuentra el robot colaborativo,
este, por medio de su sistema de visión integrado,
tomará la bandeja del robot móvil utilizando la
herramienta (pinza) y la colocará en el estante que esté
disponible (ver gura 10). El robot colaborativo también
se encargará de colocar las bandejas plásticas con
los magazines en las carretillas desde los estantes, y
posteriormente los operarios trasladarán las bandejas
al área de pruebas eléctricas donde continuarán el
proceso correspondiente.
Para el sistema se dispondrá de un sistema de control
(control box) para el robot colaborativo; un sistema de
control para el robot móvil (work station) y un panel
industrial que aloja el PLC compacto (E/S incluidas),
una pantalla táctil (HMI) y una fuente de voltaje 24
VDC. Este panel industrial se utilizará para gobernar
los variadores de frecuencia de las tres bandas
transportadoras, y recibir las señales de los sensores
que indican que una bandeja ya está al nal de la
banda, y otros sensores para el conteo de bandejas.
Se utilizará una pantalla táctil para visualizar el
estado de los motores y los sensores, así como para
contar bandejas, efectuar ajustes y diagnósticos del
sistema de las bandas transportadoras (ver gura 11).
Figura 10
Caja de control y efector nal para el cobot propuesto.
Nota: Dimensiones de la cámara, caja de control de robot colaborativo
(cobot) y la pinza (herramienta) para el robot colaborativo (cobot).
Fuente: OMRON Corporation (2023).
Estos tres sistemas independientes se comunicarán
entre sí, por medio de un bus de campo, para
enviar las órdenes al robot móvil y colaborativo; y
retroalimentarán al PLC para iniciar o detener el
movimiento de la banda transportadora. Para los robots
(móvil y colaborativo), se dispondrá del teach pendant
o software para programar y accesorios para controlar
los movimientos, el punto de origen y la alineación con
la banda transportadora. A continuación, se detalla el
tiempo de proceso estimado para el traslado de las
bandejas desde las bandas transportadoras hasta su
ubicación en los estantes.
El robot móvil desarrolla una velocidad de 1.8 m/s y
una carga máxima hasta de 60 kg. El robot colaborativo
desarrolla una velocidad de 1.3 m/s y una carga
máxima de 12 kg. Tiempo de recorrido total del robot
móvil desde la banda transportadora más alejada al
robot colaborativo (estantes) y viceversa: Velocidad:
1.8 m/s. Distancia: 15 m. Tiempo total = (15 m / 1.8
m/s) x 2 = 17 segundos. Tiempo de ejecución del robot
colaborativo, colocar las bandejas del robot móvil a los
estantes: de 30 a 60 s.
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Figura 10
Gabinete y pantalla HMI para el controlador programable propuesto
Nota: Gabinete de control (montaje de PLC, pantalla HMI y accesorios eléctricos).
Fuente: OMRON Corporation (2018).
Al realizar una proyección de los puestos de trabajo
(15 en total), que inician y nalizan un lote (bandeja)
simultáneamente, el número total de bandejas en cada
banda transportadora será de cinco; asimismo, al realizar
la sumatoria de todos los puestos de trabajo se llegará
a la cantidad de 15 bandejas en un tiempo transcurrido
de 30 minutos. Tomando en cuenta la velocidad del
robot móvil y del robot colaborativo, el tiempo estimado
para que el robot móvil se desplace desde el punto de
inicio hasta cada banda transportadora, y viceversa, es
de 20 segundos, considerando llevar dos bandejas por
ruta. Cuando el robot colaborativo detecta la presencia
del robot móvil con las bandejas, el tiempo estimado en
colocar las bandejas es de 60 segundos (ver gura 12).
Por cada banda transportadora, el sistema trasladará
las cinco bandejas en un tiempo de 3.6 minutos. Al
nalizar el desplazamiento de las 15 bandejas de
las bandas transportadoras, el sistema tardará un
tiempo total aproximado de 10.8 minutos. Con estos
datos, el sistema estará listo para la siguiente tanda
de 15 bandejas
.
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Figura 11
Ruta de desplazamiento para el cobot
Nota: Vista en planta, zona de desplazamiento del robot móvil hacia las bandas transportadoras. (Móvil
- AIV y colaborativo - cobot). Fuente: Elaboración propia.
Resultados y discusión
En la siguiente tabla se resumen los principales
resultados que se podrían obtener de la intervención
por realizar a partir de la solución propuesta (ver
tabla 1).
Tabla 1
Tabla de posibles resultados de implementación de la propuesta
Situación actual Situación con implementación propuesta
Riesgo de lesiones en zona lumbar latente, a pesar de la
estricta capacitación recibida en la salud ocupacional.
Utilización de cinturón de fuerza para protección espalda
baja.
La ergonomía de los operarios se ve afectada por el hecho
de que realizan movimientos a nivel de su espalda, al
levantar y bajar las bandejas con producto terminado.
Trasladar bandejas a un estante de transporte a siguiente
proceso.
Operarios haciendo trabajo de traslado desde estaciones
de trabajo, recolectando bandejas con producto por medio
de carretillas hasta el punto de pruebas eléctricas.
La actividad descrita se desarrolla durante 3 turnos laborales,
con un promedio de 2 lotes de bandejas por hora, en cada
puesto de trabajo.
Disminución signicativa de las lesiones en la zona,
ya que los operarios podrán colocar su bandeja en la
banda trasportadora de mejor forma y sin necesidad
de esforzar su espalda al inclinarse.
El lugar de trabajo se adapta a los operarios, esto
mejora la ergonomía de forma signicativa.
El operario estarán más cómodo, ya que tendrá la
ayuda del sistema robótico, reduciendo también el
estrés laboral.
Las bandejas con producto terminado serán
trasladadas desde cada puesto de trabajo por bandas
trasportadoras, robot móvil y cobot.
Con la adaptación de esta propuesta se podrán
mejorar los tiempos de cada actividad, lo que llevaría
a una mayor producción, mejor eciencia y personal
más saludable.
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Conclusiones
Esta investigación propone la utilización de un
sistema robótico en el área de trabajo fuse tester
de la empresa Kyocera AVX. La propuesta busca
mejorar la ergonomía y reducir el riesgo de
lesiones lumbares de las operarias al manipular
las bandejas de producto terminado, afectando
positivamente la eciencia del proceso. El sistema
robótico propuesto en este trabajo ofrece ventajas
competitivas, principalmente la mejora de la
calidad de vida y de las condiciones de trabajo
de las operarias del edicio SMD en el área fuse
tester. La salud ocupacional de las operarias
se verá mejorada, ya que dejarán de realizar el
esfuerzo extra por manipular las bandejas con tiras
de capacitores terminados. El ambiente laboral
será más eciente y el número de bandejas o lotes
terminados aumentará a dos por hora. El proceso
de prueba de voltaje en las tiras será más efectivo
e incrementará la cantidad de tiras aprobadas.
Algunas de las limitantes encontradas en este
trabajo fueron: la disponibilidad del mercado
proveedor de equipos de automatización en El
Salvador, así como limitantes presupuestarias de
la compañía Kyocera AVX. El trabajo futuro se
basa en la implementación física de la propuesta,
para luego llevar a cabo un estudio para recopilar
y analizar datos sobre las mejoras esperadas con
este trabajo.
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