Triturador De Plastico Informe Super Final 1c1lr

TRITURADOR DE PLASTICO

ANCALLE QUISPE, JIMMY CLEMENTE CACERES CHAHUAYO, RODRIGO ANCALLE RAMOS, LENIN COAGUILA CHIPANA, LUIGI RODRIGUEZ AYQUE, JHON TOLEDO PACCO, JORDAN CUTIRE CONDORI, TULIO MAMANI ZAPANA, EDWIN HENRY FLORES, CHOQUE

RESUMEN La cantidad de residuos sólidos, en las últimas décadas, ha ido aumentando considerablemente y su inadecuada manipulación constituye actualmente uno de los problemas ambientales más serios. Frente a este acontecimiento, el instituto TECSUP se propuso crear conciencia del cuidado y respeto al medio ambiente en la comunidad y contribuir con la disminución del impacto negativo de los residuos sólidos al ambiente. Para lograr lo mencionado anteriormente, nosotros nos vimos en la necesidad de ejecutar un proyecto con el objeto de reducir el volumen de las botellas de plástico recolectadas en TECSUP para su eficiente almacenamiento y transporte y, a la vez, como una experiencia piloto que permita evaluar la posibilidad de su uso extendido en otros lugares similares. El objetivo de este trabajo fue el diseño de una máquina compactadora de botellas de plástico capaz de reducirlas transversalmente hasta un espesor de 10 mm, con el propósito de facilitar la recolección de dichas botellas al momento de ser desechadas por el consumidor dentro del Campus de TECSUP, así como su almacenamiento y transporte. El presente trabajo contiene los valores necesarios de la botella de referencia, la fuerza requerida para reducir su volumen transversalmente a diferentes espesores, un estudio de las máquinas que realizan las mismas funciones o similares, la idealización del proceso de compactado, el cálculo de la potencia demandada por el proceso, la selección de cada rio según catálogo o norma, el dimensionamiento de las piezas y el diseño de la estructura. También incluye los planos de ensamble, despiece y eléctrico, así como una lista de costos de adquisición y fabricación de todos los elementos. La máquina diseñada realiza el compactado por medio de cuchillas de mm de diámetro, los que giran en sentido contrario y horario a una velocidad de 11 rpm. Para ayudar a la introducción de la botella, cada cuchilla

posee 60 ángulos de corte distribuidas

simétricamente, las cuales empujan la botella hacia la abertura que hay entre los rodillos para su compactado. La potencia es suministrada por un motorreductor de engranajes cilíndricos de 1,1 kW, la transmisión de potencia se realiza por un eje compuesto por un acople mm de paso Es importante mencionar que la máquina se llegó a fabricar y ensamblar; lo que permitió hacer ensayos, que contrastados con la teoría sirvieron para mejorar la concepción del proceso de compactado, al mismo tiempo que ayudaron a mejorar el diseño y rendimiento de algunas piezas así como del conjunto.

Dedicado,

A Dios, para que el presente trabajo y lo que conlleva

de

este

sean

usados

como

herramientas para llevar las agradables noticias de perdón, nueva vida y salvación a cada persona, dando a conocer la muerte y resurrección de Cristo.

“Dios amó a cada uno de nosotros de una manera tan grande e inexplicable que dio a su Hijo único para que todo el que crea en su Hijo no se pierda, sino que tenga vida eterna y pueda disfrutar de todo lo que Dios es por toda la eternidad. Dios no envió a su Hijo al mundo para condenarnos, sino para perdonarnos, limpiarnos y salvarnos por medio de él.”

(Juan 3:16)

AGRADECIMIENTOS

Al personal del departamento de Mecánica del instituto TECSUP. Por sus valiosos aportes y experiencia durante el desarrollo de este proyecto: -

José Antonio Contreras: Profesor de Diseño de elementos de Maquinas.

-

Fernando Lazo Chávez: Tutor y profesor de Electroneumática.

-

Ignacio Mamani: Profesor de Soldadura de Mantenimiento.

-

Juan Manuel Gómez Díaz: Profesor de Equipos y Componentes Industriales.

-

Jesús Medina: Profesor de Innovación e Investigación Tecnológica

A la sección Mecánica de TECSUP, quienes supieron impartir y compartir conocimientos y experiencias diversas que nos han servido en muchos otros aspectos de la vida y estoy seguro de que no solamente a nosotros, sino también a todos mis compañeros y amigos. A Rodrigo Cáceres Chahuayo, por toda la fuerza y ánimos que nos dio durante uno de los momentos más críticos en la realización del proyecto

INTRODUCCIÓN

En las últimas décadas la cantidad de residuos sólidos ha ido aumentando considerablemente, entre ellos podemos destacar: plásticos, textiles, madera, vidrios, papel, cartón, metales, etc. Además, la inadecuada manipulación de estos desechos conforma uno de los problemas ambientales que afecta a la gran mayoría de países. Felizmente un porcentaje de estos desechos son reciclables, como por ejemplo en el caso del Perú que el porcentaje de desechos reciclables es de 20,3% en peso del total de residuos producidos. En el Perú, la mayor parte de botellas de bebidas carbónicas y aguas minerales, las cuales son consideradas residuos sólidos al desecharse, están compuestas por diferentes elementos: un recipiente, una tapa, un aro y una etiqueta. Cada uno de ellos es elaborado de distintos polímeros, sin embargo, el recipiente está hecho de polietilentereftalato (PET), el cual es un polímero caracterizado por ser 100% reciclable. Los mercados asiáticos compran todo lo que se produzca del PET. Por esta razón, en el Perú existen plantas que se encargan de la recuperación de este material, entregándolo molido y limpio, para luego ser exportado. No obstante, uno de los problemas previos que se enfrenta a menudo es la ineficiencia en el traslado de los residuos de botellas plásticas desde donde se obtienen hasta el punto de acopio, lugar de abastecimiento de plantas encargadas de moler y limpiar el PET, ya que para cada envase la masa que posee es muy poca en comparación con el volumen. Es por esta razón que se prefiere reducir el volumen de las botellas antes de transportarlas. Como consecuencia a la eficiencia de traslado se obtiene menor cantidad de viajes y así un menor consumo de energía de transporte.

INDICE

CAPITULO I

LOS DESECHOS PLÁSTICOS

1.1 INTRODUCCIÓN. Con la materia prima del plástico se puede elaborar diversos artículos tales como: Auto partes, utensilios para el hogar, envases para líquidos, recipientes para vegetales, legumbres, fibras textiles, etc. Luego que estos y otros productos plásticos cumplen su ciclo de vida son desechados, convirtiéndose en un gran problema de contaminación para el medio ambiente. Los plásticos biodegradables tardan en degradarse aproximadamente 25 años, en cambio los plásticos de alta densidad demoran un promedio de 500 años. El plástico se obtiene del petróleo que es un recurso agotable en la naturaleza, al incinerarlo es altamente contaminante produce gases que alteran la capa de ozono. Para evitar estos dos grandes problemas por parte del plástico algunos países industrializados han empezado a aplicar políticas para el reciclaje de papel, vidrio, cerámica, metales y plástico. En nuestro país estas políticas ya se están implementando por parte de algunas empresas dedicadas a la fabricación de productos plásticos. Reciclando únicamente el desecho interno obtenido en la fabricación de productos nuevos. Para un mínimo porcentaje de la cantidad de desecho existente en las calles y en los botaderos de la ciudad existen microempresas que se dedican a la recolección, venta y transporte de plástico hacia el país de Colombia, por la falta de recursos e incentivos por parte del gobierno no se obtienen resultados favorables para el país. Para comenzar con la cadena del reciclaje de plástico las empresas utilizan personas que clasifican y separan los residuos con la ayuda visual, códigos impresos en los recipientes, coloraciones, densidades, y tipo de plásticos. Para luego estos ser triturados en molinos de corte o trituración, medio por el cual se obtienen medidas apropiadas para poder fundirlos, y fabricar productos nuevos. Se debe tomar en cuenta que los productos fabricados con plástico reciclado no puede ser utilizado para envasar o almacenar alimentos, pero si otro tipo de productos tales como: auto

partes, envases de shampoo, aceites y aditivos para vehículos, etc.

1.2 PROBLEMA DE DESECHOS EN EL PERU.

La basura en el Perú constituye un gran problema, porque los diferentes municipios que conforman el territorio no poseen recursos económicos para realizar estudios y programas de recolección de desechos, para los diferentes tipos de basura (orgánica, desechos sólidos, desechos químicos, desechos de hospitales, desechos industriales, etc.) que produce la ciudadanía. Se calcula que por estas causas quedan sin recoger toneladas diarias de desechos, no son aprovechados en proyectos de reciclaje, compostaje o para la generación de energía. Finalmente son eliminados en el botadero de la ciudad.

1.3 DESECHOS SÓLIDOS.

Es lo que se deja de usar, lo que no sirve, lo que resulta de la descomposición o destrucción de una cosa, lo que se bota o se abandona por inservible. También se consideran aquellas substancias gaseosas dañinas y contaminantes del medio ambiente y de todas las diversas formas de vida.

1.4 BENEFICIOS DEL RECICLAJE.

La recuperación de los materiales de desecho para el reciclaje ofrece beneficios tanto en el orden ecológico como económico y social, brindando una nueva fuente de materias primas y disminuyendo el volumen de residuos a los que hay que darle una disposición final adecuada, minimizando el impacto ambiental que de por si producen los residuos.

1.4.1 VENTAJAS QUE PROPORCIONA EL RECICLAJE.

-

Reduce la cantidad de basura (cerca del 90% de lo que ingresa a los hogares sale como desecho).

-

Ahorra energía (La necesaria para producir una tonelada de aluminio reciclado a partir de latas de soda es solo el 5% de la energía empleada para extraer y procesar el

metal de la mina). -

Ahorra recursos naturales (Casi la mitad del hierro que se utiliza en la fabricación mundial de acero se obtiene de la chatarra, por esa vía se logra el ahorro del 75% del agua que se hubiera usado para obtener el mineral de la mina

-

Produce ahorro de dinero (En general el material reciclado es más económico).

-

Genera nuevos empleos

-

Protege el medio ambiente.

-

Impide la proliferación de plagas y roedores.

-

Ayuda a preservar los bosques.

1.5 EL PLÁSTICO.

El plástico es un material logrado en laboratorio mediante transformación sintética del carbono. Pero también del hidrógeno, nitrógeno y oxígeno en combinación con otros elementos que se obtienen del petróleo. Pueden ser conformados en una amplia variedad de productos, como envases para gaseosas, cosméticos, alimentos, auto partes, partes moldeadas, secciones extraídas, hojas y películas, recubrimientos aislantes, para alambres eléctricos, y fibras para textiles, etc. Además los plásticos son frecuentemente el ingrediente principal de otros materiales como pinturas, barnices, y varios compuestos con matriz de polímero. Las aplicaciones de los plásticos se han incrementado mucho más rápidamente que para los metales o los cerámicos durante los últimos 50 años. En realidad muchas partes hechas anteriormente de metal se hacen ahora de plástico. Lo mismo sucede con el vidrio; Los recipientes plásticos han sustituido en gran parte a los vidrio, para el envasado de productos. -

Protegen los alimentos.

-

Permiten ver a través de ellos sin tocarlos.

-

Permiten empacar al vacío.

-

Mantienen productos en buen estado por más tiempo.

-

Reduce el desperdicio de alimentos.

-

Reduce el peso de los empaques.

El plástico biodegradable tarda en degradarse 25 años, los plásticos de alta densidad tardan en descomponerse en un tiempo promedio de 500 años, por esta razón se convierte en un producto altamente contaminante, más aun si se tiene

en cuenta que los plásticos al

incinerarlo producen gases venenosos. El 90% del plástico es reciclable y podemos encontrarlo en numerosas formas y representaciones. Sin embargo, debido a su gran variedad, es difícil su clasificación.

1.5.1 IDENTIFICACIÓN Y CODIFICACIÓN DEL TIPO DE PLÁSTICO.

Está clasificación ha sido desarrollada por The Society of the Plastic Inc. (SPI) en los Estados Unidos y adoptado en varios países latinoamericanos y europeos. Este sistema permite la identificación de los siete materiales plásticos más comunes. El símbolo de identificación se compone de tres flechas que forman un triángulo con un número, que representa el tipo de material. En el centro, ubicado normalmente en el fondo de los envases.

Figura 1.1 Símbolo de identificación del plástico. Es por esta razón que se han acordado símbolos para su identificación que apenas comienzan a generalizarse en nuestro país. Los siguientes son los símbolos que se encuentran en los diferentes productos elaborados con materias plásticas. -

Polietileno Tereftalato (PET) 1.

-

Polietileno Alta Densidad (PEAD) 2.

-

Cloruro de Polivinilo (PVC) 3.

-

Polietileno Baja Densidad (PEBD) 4.

-

Polipropileno (PP) 5.

-

Poli-estireno (PS) 6.

-

Otros Plásticos (OTHER) 7.

1.5.1.1 Problemas en la identificación y codificación del plástico.

Si bien el uso de los materiales plásticos tiene innumerables ventajas, a la hora de hablar de reciclaje se encuentra con una serie de dificultades, ya que el 67% de los residuos plásticos son películas, films, bolsas, en general en los cuales se hallan mezclados PEAD, PEBD y PP. Respecto al 33% restante, correspondiente a los plásticos rígidos, y más del 70% no posee identificación debido a que el sistema de codificación no ha sido implementado por la mayoría de los fabricantes de productos plásticos

1.5.2 CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES DE LOS SÍMBOLOS PLÁSTICOS.

De acuerdo al tipo de plástico y producto a fabricar, el plástico tiene diferentes aplicaciones y características.

1.5.2.1 Polietileno tereftalato (PET) 1.

Este tipo de plástico es transparente y resistente. Sus usos son muy variados, desde envases hasta textiles. •

Envases de bebidas carbonatadas.

•

Goma de almohada y cojines.

•

Sleeping bags.

•

Fibras textiles.

1.5.2.2 Polietileno Alta densidad (PEAD) 2.

Este material es incoloro, opaco, tonos transparentes y opacados. Alta rigidez, estabilidad dimensional, dureza superficial, esterilizada. Estable frente a ácidos, álcalis y alcohol. Atacado por hidrocarburos clorados, benzol, benzina y carburante. Se los puede utilizar en. •

Envases para detergentes, lavandina, aceite para automotores

•

Shampoo.

•

Lácteos.

•

Cajones para gaseosas.

•

Baldes para pintura.

•

Macetas.

1.5.2.3 Cloruro de polivinilo (PVC) 3.

Este material puede procesarse de modo que sea claro, rígido y duro ó claro flexible y resistente. Existen dos tipos de Cloruro de Polivinilo o PVC. 1.5.2.3.1

PVC Rígido.

1.5.2.3.2

PVC Flexible.

PVC rígido. Polvo fino o granza, colores transparentes y opacos, buena resistencia, dureza y tenacidad, resistencia a la corrosión, difícilmente combustible, estable frente a ácidos y álcalis, alcohol, benzina, aceites y grasa. Atacado por éter, cetona, hidrocarburos clorados, benzol y carburantes.

PVC flexible.

Plaquetas cilíndricas o cubos incoloros o coloreados, transparentes y opacos. Muy elástico, estable frente a ácidos, álcalis débiles. Atacado por alcohol, éter, cetonas, hidrocarburos clorados, benzol, bencina y carburante

Se los encuentra en: -

Suela de zapatos.

-

Conductores eléctricos.

-

Tubos.

-

Envases de limpiadores.

-

Envases para agua mineral, aceites, jugos, mayonesas.

-

Juguetes.

-

Mangueras.

-

Caños para desagües domiciliarias y redes.

1.5.2.4 Polietileno de baja densidad (PEBD) 4.

Este material es incoloro, opaco y en todos los tonos, transparente y opaco. Alta flexibilidad, baja dureza superficial, superficie cerosa, estable frente a ácidos, álcalis y alcohol. Atacado por hidrocarburos clorados, bencina, benzol y carburantes. Sus usos pueden ser: -

Contenedores herméticos domésticos.

-

Tubos y pomos para cosméticos, medicamentos y alimentos.

-

Agitadores y sorbetes.

-

Bolsas de basura.

-

Bolsas para cubiertos plásticos.

1.5.2.5 Polipropileno (PP) 5. Gránulos incoloros, opacados y teñidos transparentes y obscuros. Posee una alta resistencia al impacto y la tracción, a la vez es flexible, puede ser rígido y transluciente, dureza superficial, esterilizante desde 120 a 130 grados centígrados. Se presta para una gran variedad, tales como:

-

Pañales desechables.

-

Productos de belleza.

-

Bolsas para patatas.

-

Bolsas para microondas.

-

Caños para agua caliente.

-

Jeringas descartables.

-

Tapas en general.

-

Cajas de baterías.

-

Parachoques de automotores.

-

Auto partes.

1.5.2.6 Poli-estireno (PS) 6. Corresponde a los materiales hechos de poli-estireno (PS). Este plástico es transparente u opaco, según sea procesado es muy versátil e imita al cristal. Se emplea en la fabricación de diferentes envases utilizados para servir alimentos y en materiales para proteger equipos delicados. Sus aplicaciones más comunes son: -

potes para lácteos de yogurt, postres, etc.

-

Potes para helados y dulces.

-

Descartables para restaurantes (platos, cubiertos, bandejas, etc.).

-

Juguetes

-

Aislantes.

-

Planchas de PS espumado.

1.5.2.7 Otros plásticos (OTHER) 7.

Generalmente no son reciclables, son resinas de diferentes tipos como ABS, PC productos co-estruidos, co-polímeros.

1.6

CONSIDERACIONES

PARA

LA

UTILIZACIÓN DEL

PLÁSTICO

RECICLADO.



Los plásticos reciclados no pueden ser utilizados para fabricar envases similares, como es el caso del aluminio y el vidrio.



El plástico reciclado no es apto para su reutilización en envases reciclados para la industria de alimentos, según la FDA.



Los plásticos reciclables son utilizados en la manufactura de otros productos tales como: Fibras para alfombras, material de empaque y relleno, esponjas plástica, transversales para las vías de los trenes y textiles.



El problema se agrava ante la situación de los escasos mercados locales para la compra y la reutilización de plásticos reciclables.



No es posible obtener una mezcla homogénea de plástico a partir de una mezcla ternaria de materiales.



Los productos que intenten fabricarse con ellos no podrán cumplir con ninguna exigencia de calidad.



Las impurezas que suelen contener los residuos deben evitarse o eliminarse, ya que son cuerpos extraños que pueden reducir la calidad del producto final.

1.7 APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOS PLÁSTICOS.

La reciclabilidad de los recursos plásticos depende del tipo de plástico. Los plásticos pueden recuperarse por medio del triturador y luego por la fusión. Los residuos deben ser en lo posible de una sola clase y medida, para que los productos tengan propiedades similares a los fabricados con materia virgen. Cuando se intenta fundir una mezcla de plástico, algunos son descompuestos por la temperatura empleada, mientras que otros solo se reblandecen. Los mejores resultados del reciclado de termoplásticos se obtienen cuando los residuos a reutilizar son de una misma clase, es decir contienen el mismo tipo de plástico, los mismos aditivos y las mismas cargas. Además el residuo debe estar libre de impurezas para obtener productos reciclados de buena calidad.

1.8

TRITURACIÓN DE LOS RECURSOS PLÁSTICOS INDUSTRIALES.

El corte de los residuos plásticos es el que está más ampliamente desarrollado. Sin embargo, las posibilidades dependen en gran medida de lo elevada que sea la proporción de un tipo especial de plástico en la recolección de residuos. La trituración de los residuos de producción está muy extendida. Tiene lugar en los propios lugares de producción o a través de empresas especializadas en la trituración. Como los residuos se recogen ya clasificados y sin contaminación, solo es necesario triturarlos para obtener material nuevo apto para transformarlo.

1.9

IMPORTANCIA DE LOS MOLINOS TRITURADORES DE PLÁSTICO.

No toda la producción de productos plásticos en la industria dedicados a la fabricación de muchos artículos, que tienen como base principal el plástico, ocupan el mercado. La mayoría de artículos nuevos cruzan por algunos problemas de calidad siendo los más importantes y los que afectan en su aspecto y calidad. 

Desigualdad de espesor del material en las paredes que los forman.



Mala formación en el instante de ser termo-formados.



No todos tienen las mismas características físicas y buena apariencia.

Por estas razones las empresas productoras de artículos plásticos o que se dedican al reciclaje de los mismos, recurren a dar una solución a este problema de desperdicio de materia prima. Han optado por volver a reprocesarlo triturándolo o moliéndolo para que este material vuelva a ser utilizado como base principal para la fabricación de otros nuevos productos, que de acuerdo a controles de calidad ocuparan el mercado consumista. La labor de los trituradores o molinos para plástico es el de cortar el material en pequeñas partículas que facilitan el manejo y la fundición del mismo, ya que un desecho plástico ocupa gran volumen, menos maniobrabilidad, mayor cantidad de energía para volver a fundirlo, mayor tiempo para fundirse completamente. El plástico triturado ofrece o proporciona algunas ventajas a las empresas y la sociedad, tales como:

En las empresas. -

Reducción de espacios en la planta.

-

Reaprovechamiento del material desperdiciado.

-

Reducción de gastos en materia prima.

En la sociedad. -

Nuevas Fuentes de trabajo.

-

Abaratamiento de materia prima.

-

Menos contaminación para el medio ambiente.

-

Reaprovechamiento de recursos.

En la actualidad existen diferentes tipos de molinos trituradores, que las industrias han optado para reprocesar el desecho interno o externo. La mayoría de los trituradores funcionan con cuchillas de corte, siendo similares en su función principal, diferenciándose únicamente entre ellos por la capacidad de corte y en algunos casos especiales por el tipo de material a triturar

CAPITULO II

PARÁMETROS, ANÁLISIS Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS

2.1 CARACTERISTICAS DE LA BOTELLA

Las botellas más consumidas en el campus de TECSUP son las botellas para bebidas carbonatadas y agua mineral de plástico de medio litro. Ellas son similares a la botella mostrada en la parte izquierda de la figura 1.01. En la parte derecha de la misma figura se muestra los componentes de la botella.

Fig. 1.01 Botellas de Plástico y elementos que la componen

Las características de las botellas de plástico, se aprecian en la tabla 1.01:

Tabla 2.01 Características de la botella de plástico promedio

Masa(g)

14-22

Altura de la Botella [mm]

210-260

Diámetro máximo [mm]

70

Diámetro pico de botella[mm]

32

En la tabla 1.02, algunas propiedades del material del recipiente que pueden ser necesarias para el diseño de la máquina, el cual está compuesto por el polímero Polietilentereftalato (PET)

Tabla 1.02 Características del PET

Peso específico [g/cm3]

1.39

Resistencia a la fluencia [N/mm2]

900

Coeficiente de fricción estático PET/acero :

0.25

Coeficiente de fricción dinámico PET/acero :

0.2

Temperatura máxima de utilización [0C]

115-170

Temperatura mínima de utilización [0C]

-40 a -60

Reciclabilidad :

100%

2.2 PARÁMETROS DE DISEÑO.

En el proceso del diseño de la máquina, es importante el conocimiento de los materiales que va a utilizar, por cuanto posibilita seleccionar o especificar la máquina idónea para realizar el trabajo con la finalidad de diseñar el modelo más conveniente para su construcción tomando en cuenta los siguientes criterios y necesidades de los operarios.

2.2.1

Costo de fabricación.

2.2.2

Seguridad de operación.

2.2.3

Costo de afilado de las cuchillas.

2.2.4

Facilidad de mantenimiento.

2.2.5

Cumplir con la necesidad del cliente.

2.2.6

Aspecto de la máquina.

2.2.7

Funcionalidad.

2.2.8

Ergonomía de la máquina.

2.2.9

Consumo de energía.

2.2.1 COSTO DE FABRICACIÓN.

Para obtener un precio de aceptación en el mercado local, es decir que el costo de la máquina no sea elevado y debe estar acorde con la economía del país, se debe utilizar todas las normas y técnicas de mano de obra existente en nuestro país como son: técnicas de soldadura, torneado, fresado, tratamientos de aceros y la respectiva utilización de materiales e insumos que se pueden encontrar en el mercado local por medio de la selección de catálogos. También se debe considerar la calidad de fabricación que consiste en controlar después de cada proceso de fabricación la calidad para evitar problemas post- ensamblaje y pérdidas de tiempo en el armado final.

2.2.2 SEGURIDAD DE OPERACIÓN.

Las normas de uso establecen que cuando una máquina este en funcionamiento no debe apoyarse o introducir las manos dentro de ella. Entonces; acatando como regla principal de seguridad, la máquina cuando este en funcionamiento y en o con el operador esta no debe ocasionar daño o riesgo al mismo con partes móviles y si las tiene deben estar completamente protegidas para que el operador no tenga o directo.

2.2.3 FACILIDAD DE MANTENIMIENTO.

Al considerar el diseño se debe garantizar un manual de mantenimiento en la que todos los repuestos y rios sean de fácil reemplazo y adquisición en el mercado, ya que esto influye directamente en la vida útil y costo de la máquina. Para su respectivo engrase de rodamientos se debe recomendar en lo posible grasas que existan en el mercado.

En el instante de que la máquina necesite de ciertas partes que tiendan a desgastarse debe prestar toda la facilidad para el cambio y uso de herramientas existentes en el mercado.

2.2.4 CUMPLIR CON LA NECESIDAD DEL CLIENTE.

Cuando la máquina esté lista para ser operada por una persona no debe presentar ciertas molestias como incomodidad para alimentar la tolva, para retirar el material cortado, facilidad de encendido y apagado. También debe estar acorde al volumen que posea el material que se va a trabajar y a la ubicación de la planta. Y al realizar la máquina el trabajo de triturado debe estar acorde a las necesidades, en tiempo de horas de trabajo y capacidad de producción.

2.2.5 ASPECTO DE LA MÁQUINA.

Es muy importante, ya que su estética y acabado de construcción influye para su aceptación en el mercado local.

2.2.6 ERGONOMÍA DE LA MÁQUINA.

El objetivo de este ámbito son los consumidores, s y las características del contexto en el cual el producto es usado. El estudio de los factores ergonómicos en los productos, busca crear o adaptar productos y elementos de uso cotidiano o específico de manera que se adapten a las características de las personas que los van a usar

2.2.7 FUNCIONALIDAD.

La máquina tendrá un alto grado de seguridad en su maniobrabilidad y funcionalidad, debido al riesgo que puede sufrir el operador, si no tiene el debido cuidado, por lo tanto se debe dar a conocer al las normas de uso del mecanismo para que se pueda establecer que sea fiable y digna de confianza en el instante de ser operada.

Además se debe tener en cuenta la capacidad de trabajo, para no exceder en rangos mayores o menores para la cual está diseñado el triturador, y debe ser utilizada específicamente para el trabajo indicado. 2.3 LISTA DE EXIGENCIAS (resumen) LISTA DE EXIGENCIAS

PAG. 1 de 2

Proyecto: DISEÑO DE UNA MÁQUINA PICADORA DE PET

REVISADO: C.C.C./J.A.Q . Responsable

N0

Deseo ó Exigencia

DESCRIPCIÓN

1

E

FUNCIÓN PRINCIPAL: Picar transversalmente una botella de plástico de tal forma que se reduzca el volumen de ella.

J.A.Q

2

E

GEOMETRIAS: Conexiones simples, fáciles de hallar en la industria y seguras.

J.A.Q

3

E

4

E

5

D

6

7

FUERZAS: La fuerza de picacion transversal debe ser la necesaria para reducir la dimensión de la botella. MATERIAL:  El flujo de material son botellas de plástico.  Las botellas al ingreso no contarán con la tapa, anillo de seguridad ni etiqueta publicitaria.  A la salida de la cadena de procesos la botella no sufrirá cambios químicos pero sí cambios en su forma. CINEMÁTICA: El proceso de compactado no debe ser tan rápido.

J.A.Q

J.A.Q

J.A.Q

E

FABRICACIÓN: La fabricación y ensamble de la máquina debe ser fácil. Los procesos de manufactura que se realizarán podrán ser llevados a cabo en el taller de TECSUP.

J.A.Q

E

SEÑALES: Se contará con botones de encendido y apagado. Serán de fácil comprensión y manejo para el operador y s (para el caso de energía eléctrica). Se tendrán luces que indique que el proceso de trituración y en estado de apagado.

J.A.Q

8

E

9

E

SEGURIDAD:  El diseño no pondrá en peligro al bajo ninguna circunstancia, esto se entiende tanto en relación a la integridad física como emocional.  El ingreso de la materia prima se encontrará cerrado mientras no sea usado.  En cuanto al medio ambiente esta máquina será amistosa sin ningún tipo de emisión de contaminantes. ERGONOMIA:  El manejo de la maquina es amigable y sencillo.  El ingreso de materia prima debe estar aproximadamente a una altura de 1,2m.  El color de la máquina será claro y el modelo sin ninguna sorpresa para no provocar distracciones en el operador.

J.A.Q

J.A.Q

Nota: Se coordinará con el área de diseño industrial.

10

E

11

E

12

E

MONTAJE: El montaje de la máquina debe ser de rápida instalación y de fácil comprensión para los operarios; asimismo, el desmontaje deberá ser rápido y simple para el posterior traslado y así poder usarla en diferentes lugares. MANTENIMIENTO:  El mantenimiento de la máquina será factible y sin complicaciones gracias a su diseño (disposición de componentes). El tiempo estimado de mantenimiento lo determinará el desgaste de las piezas involucradas. La pintura exterior sera protectora (anticorrosivo).  Para conseguir los repuestos se podrá buscar en el mercado nacional como en el internacional, dependiendo de la calidad del producto y el precio. COSTO:  Precio de diseño – s/.4 00,00  Precio de fabricación – s/.1 000,00

J.A.Q

J.A.Q

J.A.Q

2.3 ESTUDIO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA.

Después de escogida la alternativa más idónea, el proyecto se debe encaminar a la realización de un análisis que permita una profundización más amplia y detallada de la funcionalidad de este equipo. El análisis se fundamenta en los siguientes términos: 

Funcionamiento del triturador



Materiales a ser utilizados en su construcción.



Aplicación de técnicas y normas de construcción.



Sistemas de fijación y unión de elementos.

Siendo factores que afectan directamente en la calidad, apariencia y normas de uso; Factores que son de importancia para la aceptación del proyecto.

2.3.1 FUNCIONAMIENTO DEL TRITURADOR.

Es un proceso puramente mecánico y su funcionamiento general es el siguiente: Al encender el triturador por medio del interruptor empieza a girar el motor eléctrico este movimiento es transmitido al eje porta cuchillas a través de un acople, girando así el eje que contiene las cuchillas móviles de corte. La materia prima es introducida por la tolva que se encuentra en la parte superior del triturador, cuando el material es presionado entre las cuchillas fijas y las cuchillas móviles se producen el corte. El plástico cortado se mantiene en la cámara de molido para seguir siendo arrastrado y cortado hasta alcanzar las dimensiones adecuadas para pasar por el tamiz que puede tener orificios desde 0,4 mm hasta 0,14 mm de diámetro. Esta malla se encuentra en la parte inferior del triturador que es la parte de descarga o fin del proceso

2.3.2 MATERIALES A SER UTILIZADOS EN SU CONSTRUCCIÓN.

Al encontrar en el mercado local una gran variedad de productos de acero de las normas ASTM, AISI, SAE, INEN y ASSAB tales como ejes redondos, ejes rectangulares, planchas de acero de espesores muy delgados hasta los más gruesos, perfiles estructurales en diferentes dimensiones, formas y espesores para la aplicación de acuerdo a la necesidad; Y partiendo como base al estudio de diseño y selección de elementos, todas las partes que forman el molino triturador están construidas en acero, variando para su utilización únicamente el tipo de material, espesor, calidad y norma de fabricación.

2.3.3 APLICACIÓN DE TÉCNICAS Y NORMAS DE CONSTRUCCIÓN.

Para dar configuración de acuerdo al diseño de cada elemento que conforman la máquina se utilizaran todas las técnicas de conformado para el acero ya sea por medio de arranque de viruta, esmerilado, perforado y pulido con el uso de maquinaria destinada al torneado, fresado y rectificado.

2.3.4 SISTEMAS DE FIJACIÓN Y UNIÓN DE ELEMENTOS.

El triturador consta de elementos que deben ser fijados entre sí por medio de elementos roscados es decir pernos y tuercas en el mercado local se encuentra una gran variedad de ellos bajo la norma SAE y con distintos grados de dureza, dan garantía y seguridad a los elementos que unen entre sí. El molino triturador también posee partes tales como las placas que forman la cámara de molienda y la estructura soporte, tienen que ser unidos entre sí para formar el elemento propiamente detallado. La unión por soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido es una técnica segura, económica y proporciona una buena estética al producto terminado.

CAPÍTULO 3

DISEÑO DE LA TRITURADORA DE PLÁSTICO

3. ELABORACIÓN DEL PROYECTO ÓPTIMO 3.1. Estructura de funciones La función total de la compactadora de botellas puede representarse en forma de una caja negra, donde se tienen en cuenta tres magnitudes de entrada y de salida (ver figura 2.01). Energía Botella de plástico Señal

Trituradora de Plástico

Energía Botella de plástico trituradora Señal

Fig. 3.01 Caja negra

Se define el ingreso y salida de: la materia, energía y señales.

INGRESO 

Material: Una botella de plástico



Energía: Fuerza humana y fuerza desconocida



Señales: Señal de tipo visual para inicio del proceso

SALIDA 

Material: Una botella de plástico triturada



Energía: Calor, vibraciones, sonidos

 Señales: Señal de tipo visual de finalización del proceso DESCRIPCIÓN DE FUNCIONES  Preparar: Se prepara el material para introducirlo en la máquina. Esto consiste en retirar la tapa, el anillo y etiqueta.  Alimentar: Se introduce la botella ya preparada en la máquina.  Transmitir fuerza: Consiste en transmitir la fuerza desde el lugar donde se genera hasta el lugar de triturado.  Multiplicar fuerza: Se amplifica la fuerza que se le entrega a la maquina hasta la fuerza

requerida para triturar la botella.  Triturar: Se tritura la botella de forma transversal desde su forma original hasta dejarla a un espesor de 1 cm.  Almacenar: La botella es trasladada hasta un depósito donde se encuentran las otras botellas trituradas. 2.1.2 Matriz morfológica

Triturar Triturada

3.2 Proyecto Preliminar Para el proyecto preliminar se consideran los pasos que sigue el operario y las etapas por las que está sometida la botella, estas son mencionadas a continuación. Se representa el proceso de triturado y el de funcionamiento para el en la figura 3.02.

Procedimiento del

1) Se retira la tapa, el anillo y la etiqueta. 2) Se introduce la botella en la máquina. 3) Pulsa el botón de triturar. 4) Esperar aproximadamente 30 segundos y se pulsa el botón apagar.

Etapas para el triturado de la botella

1) La botella cae a la abertura que está entre las cuchillas. 2) La botella es empujada por las cuchillas hacia la abertura que hay realizando el proceso de triturado. 3) La botella sale triturada de la abertura y cae al recipiente.

Fig. 2.02 Diseño de una trituradora de plástico

3.3 CÁLCULOS

3.3.1 CÁLCULO DE LA POTENCIA DE ACCIONAMIENTO PARA EL CORTE DE LA BOTELLA DE PET. La potencia de accionamiento del motor eléctrico, es la fuerza que se transmitirá directamente hacia el eje rotor para por medio de las cuchillas de corte para realizar el triturado de la botella de PET. Para el cálculo de la potencia de accionamiento de debe conocer la velocidad tangencial del filo de corte, la velocidad de alimentación del elemento 1.1 CÁLCULO DE LA VELOCIDAD TANGENCIAL vt 

r.n . 30

0,12.60. 30 vt  0, 75 m s

vt 

Donde: Vt= Velocidad tangencial del filo (m / Seg.) r = Radio (m) η = Número de revoluciones (RPM) Reemplazando valores en la ecuación de la velocidad tangencial se tiene que: 1.2 CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DE ALIMENTACIÓN

Vmat 

q .A

10 1380 x(0.3x0.04) Vmat  0.6

Vmat 

Donde: Val = Velocidad de alimentación (m / Seg). q = Cantidad de producción (10 Kg / h). ρ = Densidad del PET (1380 Kg/m3) A = Área de alimentación (0.3*0.04) m2. Reemplazando valores en la ecuación de la velocidad tangencial se tiene que:

1.3 CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DE CORTE

Vc  Vt 2  Vmat 2

Donde: Vc= Velocidad de corte (m / Seg.) Vt = Velocidad tangencial del filo (m / Seg.) Vmat= Velocidad de alimentación (m / Seg.)

Vc  0.752  0.62 Vc  0.96m / s La potencia de accionamiento es igual a:

P  F.Vc Reemplazando el valor de la fuerza requerida para el corte y la velocidad de corte en la ecuación de la potencia se tiene que la potencia de accionamiento es igual a

P  200*0.96 P  0.192 Kwatts P  0.25HP

La potencia obtenida de 0.25 Hp se multiplica por un factor de trabajo de 1.2 para trabajo moderado, se tiene que la potencia de accionamiento para el molino triturador es igual a 0.33

Hp. La dificultad de conseguir en el mercado local un motor eléctrico de 0.3312 HP, y 60 RPM; Obliga a seleccionar un motor eléctrico de 0.5 HP como potencia de accionamiento a 1800 RPM con un convertidor de velocidad para obtener los 60 RPM para el triturador. Con un servicio diario de trabajo 8 horas y un número de arranques 1 por día.

CAPITULO 4

CONSTRUCCION, PLANOS Y COSTO DE FABRICACION

4.1 CONSTRUCCIÓN Y MONTAJE DE ELEMENTOS

Terminado el diseño, cálculo y selección de elementos; Se procede a la construcción de los elementos que forman el molino triturador. Para la construcción del eje rotor se compra un bloque de acero bajo la norma AISI 1020 cuyas dimensiones son 390 mm de largo por 200 mm de altura y 75 mm de espesor; Obtenido el bloque de acero se procede al maquinado del mismo. De acuerdo al diseño y las dimensiones del plano del eje rotor en primer lugar se centra el bloque de acero en el torno para tornear los extremos esto es donde se apoyaran las chumaceras y la polea. Para culminar con el centrado y roscado de los orificios de las cuchillas móviles, Esta operación se efectúa de forma manual. El segundo paso de la construcción es la preparación de las placas que forman la cámara de molienda, que son fabricadas en acero bajo la norma AISI 1020 con un espesor de 10mm. De igual manera con las dimensiones del diseño se procede al refrentado en la fresadora de cada una de las placas que forman la cámara de molienda. Un trabajo adicional se realiza en las dos placas laterales que es el torneado y roscado de los orificios en donde se fijaran las chumaceras que sujetan al eje rotor. Se realiza también el centrado de orificios de las cuchillas fijas en las dos placas soporte para la sujeción de las mismas. También se efectúan las perforaciones y el roscado de las dos placas para soporte del tamiz. Terminada la construcción de todas las placas que forman la cámara de molienda y la construcción del eje rotor se procede al ensamblaje de la cámara de molienda con el eje rotor ya que forman un solo cuerpo. La unión de las placas de la cámara de molienda se realiza por medio de soldadura por arco con electrodo revestido. Enseguida se colocan las chumaceras con el eje rotor por medio de pernos, culminando con la colocación del acople

que servirá para el accionamiento del eje rotor.

Luego se prosigue con la construcción de la mesa soporte, donde de acuerdo al diseño se corta el perfil seleccionado ángulo de (50 X 50 X 6) bajo la norma AISI 1020 para luego ser unido por medio de soldadura por arco con electrodo revestido. El centrado de los orificios y el maquinado de los mismos en la placa soporte para el alojamiento del motor eléctrico se realiza antes de colocarla en la estructura, para luego unir la placa a la estructura soporte por medio de soldadura. Más tarde se prosigue a la colocación de la cámara de molienda con el eje rotor armados en la estructura soporte. Estos dos elementos se unen por medio de soldadura por arco con electrodo revestido. El alineamiento y centrado del motor eléctrico se realiza utilizando un nivel y regla entre la polea del eje rotor y la polea del motor eléctrico, deben mantener una posición completamente lineal entre sí. Para luego de pintar el conjunto completo se procede al ajuste de los pernos de sujeción del motor eléctrico contra la placa soporte del motor con la ayuda de una llave hexagonal de mano. La construcción del tamiz o malla de cernido se realiza en acero AISI- 1020 con 2 mm de espesor, de igual manera con las dimensiones de diseño se procede al trazo para las 81 perforaciones de 8 mm de diámetro y las perforaciones en los extremos del tamiz para la sujeción en la cámara de molienda. Las perforaciones se realizan con un taladro de forma manual. Obtenido el tamiz con todas sus perforaciones se procede a dar la curvatura necesaria Para la construcción de la tolva de alimentación, la tolva de descarga y el protector de correas se utilizan acero AISI 1020 de 1mm de espesor. Con la ayuda de un programa de dibujo INVENTOR se procede a obtener cada una de las piezas en escala 1:1 que forman la tolva de alimentación, la tolva de descarga Obtenidas todas las piezas con sus respectivas perforaciones, ángulos y dobleces que forman la tolva de descarga, la tolva de alimentación Se culmina la construcción y ensamblaje del triturador con el respectivo recubrimiento de pintura.

4.2 ESPECIFICACIONES DEL SISTEMA Las especificaciones de la máquina para un buen uso son las siguientes 

Potencia:



Velocidad de giro: rpm



Voltaje: 220V/440V



Intensidad de corriente:



Frecuencia:



Altura: 1.14 m



Anchura: 30 cm



Profundidad: 60 cm



Peso:

Como la mayoría de los componentes han sido fabricados de SAE 1020, la corrosión de la máquina se da manera rápida. Por esta razón, se protege con un recubrimiento con pintura anticorrosiva. Para su ejecución se requiere un galón de esmalte anticorrosivo y medio litro de disolvente 4.3 LISTA DE PLANOS

NOMBRE Y ABREVIACION DE LOS PLANOS ABREVIACION NOMBRE Angulo 1 PLANOS PROYECTO Hoja 1/20 Angulo 2 PLANOS PROYECTO Hoja 2/20 Anillo de Sujecion PLANOS PROYECTO Hoja 3/20 Cuchilla 1 PLANOS PROYECTO Hoja 4/20 Cuchilla 2 PLANOS PROYECTO Hoja 5/20 Cuchilla 3 PLANOS PROYECTO Hoja 6/20 Cuchilla 4 PLANOS PROYECTO Hoja 7/20 Cuchilla 5 PLANOS PROYECTO Hoja 8/20 Plancha caja 1.1 PLANOS PROYECTO Hoja 9/20 Plancha caja 1.2 PLANOS PROYECTO Hoja 10/20 Plancha caja 1.3 PLANOS PROYECTO Hoja 11/20 Plancha caja 2.1 PLANOS PROYECTO Hoja 12/20 Plancha caja 2.2 PLANOS PROYECTO Hoja 13/20 Plancha caja 2.3 PLANOS PROYECTO Hoja 14/20 Plancha frontal Caja PLANOS PROYECTO Hoja 15/20 Eje PLANOS PROYECTO Hoja 16/20 plancha lateral caja PLANOS PROYECTO Hoja17/20

PLANOS PROYECTO Hoja 18/20 PLANOS PROYECTO Hoja 19/20 PLANOS PROYECTO Hoja 20/20

Estructura metálica Planchas de Tolva Soportes plancha

4.4 ESTIMADO COSTOS DE FABRICACIÓN En el presente punto se muestran los costos estimados de la máquina. Los costos se dividen en costo de fabricación, costo de diseño y costo de armado. El costo de fabricación está dividido en tres partes, como lo muestra la tabla 3.02, sin embargo, se agrupan en dos para hacer la siguiente explicación:

Costo de Fabricación  Costo de elementos seleccionados: Son los costos de todos elementos seleccionados incluyendo el del motor-reductor. Se aclara que todos los elementos pertenecientes a esta división fueron comprados, son los pertenecientes a la fecha febrero-mayo del 2017.  Costo de elementos elaborados: Son los costos de los elementos que son manufacturados. Los valores mostrados en la tabla son el resumen del estimado de costo de cada elemento.. En el costo de los procesos está incluido el costo del operario

Costo de Diseño

Para los costos de diseño se considera que el tiempo empleado es de cuatro meses y el costo del tiempo empleado por mes es de S/. 100. Por lo tanto, el costo total de diseño es de S/.4 00.00 (cuatrocientos con 00/100 nuevos soles)

Costo de Armado

Para el costo de armado, se emplean dos personas. El armado se realiza durante 4 días y se trabaja 5 horas diarias. Considerando que el costo es de 10 soles/h.hombre, el costo total de armado es de S/. 200.00 (doscientos con 00/100 nuevos soles)

El resumen de costos se muestra en la tabla 3.02. Los costos están en nuevos soles: Tabla 3.02 Resumen de costos en nuevos soles (S/.)

COSTO DE FABRICACION MOTORREDUCTOR ELEMENTOS SELECCIONADOS ELEMENTOS ELABORADOS SUBTOTAL COSTO DE DISEÑO COSTO DE ARMADO COSTO TOTAL

500 400 300 1200 S/. 400.00 S/. 200.00 S/. 1,800.00

4

CONCLUSIONES

1. Se diseñó una máquina trituradora de botellas de plástico capaz de reducir transversalmente una botella por vez hasta un espesor de 2 mm. Luego, dicha máquina se fabricó con el propósito de facilitar la recolección de dichas botellas, al momento de ser desechada por el consumidor dentro del Campus de TECSUP, así como su almacenamiento y transporte. 2. El proceso de triturado se realiza por medio de cuchillas que giran en sentido contrario a una velocidad de 11 rpm; dichas cuchillas son de 341 mm de diámetro y 300 mm de largo, los cuales son movidos por un sistema de eje compuesta. La potencia es suministrada por un motorreductor trifásico de 1,1 kW de potencia adaptado para trabajar con tensiones de 220 V ó 440 V. La máquina trituradora tiene un peso total aproximado de 450 kg y sus dimensiones generales son: 1,02 m de ancho, 1,56 m de altura y 0,87 m de profundidad. 3. Para garantizar el ingreso de las botellas hacia la abertura de triturado, fue necesario crear una tolva de seguridad, consiguiendo con ello, una medida de seguridad. 4. Se emplea un eje estático para las cuchillas, con el propósito de evitar el uso de un árbol que incrementaría la longitud del conjunto. 5. La estructura metálica fue diseñada para adecuarse a la forma de una carcasa concebida con criterios ergonómicos para su uso dentro del Campus. Dicha estructura se compone de una parte, y la unión entre ellas es atornillada, lo cual facilita el montaje y desmontaje. 6. El costo total de la máquina es de S/. 1800.00. Este costo consta de tres partes: El costo

de fabricación es igual a S/. de armado es S/.200

; el costo de diseño se estimó en S/.4 00.00; y el costo

RECOMENDACIONES

1) Se recomienda fabricar una caja que cubra el sistema de transmisión para proteger el

lubricante y brindar seguridad al momento de retirar las botellas del depósito. Por otro lado, se aconseja colocar en el ingreso de la tolva una restricción que solo permita el ingreso de la botella, para brindar seguridad al operario.

2) Se sugiere que el inicio y fin del proceso de triturado sea automático, para asegurarse

que el proceso se lleve a cabo en su totalidad con eficiencia y no sea afectado por la voluntad del operario, al momento de hacer uso de los pulsadores. Además, es recomendable colocar un indicador de saturación de depósito.

3) La estructura metálica fue diseñada para adecuarse a la forma de una carcasa

propuesta. No obstante, su forma y tamaño puede ser modificado para otras carcasas

4) Es aconsejable implementar un sistema manual o automático que se encargue de

retirar la tapa, anillo y etiqueta, ya que en ocasiones resulta incómodo para el extraer estos tres elementos, en especial el anillo.