Diseño de una trituradora de PET
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(2) CONTENIDO PÁGINA INTRODUCCIÓN 3 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 4 1.1. ESTADO DEL ARTE 15 1.2. JUSTIFICACIÓN 16 2. OBJETIVOS 16 2.1. OBJETIVO GENERAL 16 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 17 3. MARCO TEÓRICO 17 4. OPCIONES DE DISEÑO 18 5. DISEÑO 21 6. SELECCIÓN 29 7. CONCLUSIONES 34 APÉNDICE A: COSTO DE LOS MATERIALES DE LA TRITURADORA 36 APÉNDICE B: MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO 38 BIBLIOGRAFÍA 44 ANEXOS: PLANOS DE LA MÁQUINA ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1: PROCESO DE RECICLADO MECÁNICO 5 FIGURA 2: FASES DE LA TRITURACIÓN DEL PLÁSTICO 6 FIGURA 3: CORTADORA ROTATIVA TIPO PICADORA DE FORRAJE 7 FIGURA 4: MOLINO DE MARTILLOS 7 FIGURA 5: MOLINO DE DISCOS 8 FIGURA 6: MOLINO DE CUCHILLAS 8 FIGURA 7: TRITURADORA DE MARTILLOS 9 FIGURA 8: TRITURADORA DE CUCHILLAS 10 FIGURA 9: DOS EJES DE TRITURACIÓN CON CUCHILLAS 10 DISTRIBUIDAS FIGURA 10: UN EJE CON CUCHILLAS DESFASADAS A LO LARGO DEL 11 MISMO FIGURA 11: UN EJE CON CUCHILLAS DISTRIBUIDAS A LO LARGO DEL 12 MISMO Y SEPARADAS 180° ENTRE SÍ FIGURA 12: CRIBA PLANA 13 FIGURA 13: CRIBA DE MEDIA LUNA 14 FIGURA 14: CRIBA DE DOBLE MEDIA LUNA 14 FIGURA 15: ESQUEMA DE TRANSMISIÓN POR CORREAS 24 FIGURA 16: DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO 25 FLECTOR DEL EJE EN EL PLANO X-Y FIGURA 17: DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO 26 FLECTOR DEL EJE EN EL PLANO X-Z FIGURA 18: DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO 27 FLECTOR DE UN LADO DE LA ESTRUCTURA FIGURA 19: ESQUEMA DE UN RODAMIENTO DE BOLAS 32 FIGURA 20: TABLA DE MEDIDAS DE LOS RODAMIENTOS 32 FIGURA 21: TRITURADORA DE PLÁSTICO PET PARA PROCESAR 100 Kg 33 AL DÍA FIGURA 22: SEÑALES DE SEGURIDAD EN EL TRABAJO 38-40 ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1: PROPIEDADES DEL PET 17 TABLA 2: MATRIZ QFD 20 TABLA 3: CÁLCULOS DE LOS DIÁMETROS DEL EJE 31 TABLA 4: COSTO DE LOS MATERIALES 36. 2.
(3) DISEÑO DE UNA TRITURADORA DE PET PARA PROCESAR 100 Kg AL DÍA. Resumen: El plástico tipo PET aporta soluciones a la industria y es ampliamente utilizado, sus características son especiales como por ejemplo es inerte (no reacciona con producto que contiene), es sumamente liviano, entre otros; esta propiedades hacen al PET muy atractivo a la industria, lo que lleva a la producción en masa, a pesar de que los plásticos son reutilizables y reciclables estos procesos no se llevan a cabo de una forma proporcional con la producción del plástico, ocasionando grandes acumulaciones de plásticos en los botaderos, que aunque no reaccionan con las basuras si retardan el tiempo de degradación además de la acumulación de lixiviados dentro de ellos. Para corregir esta situación se presentará a la industria del reciclaje una máquina trituradora de PET que les permita procesar cantidades a la medida de su capacidad en el mismo lugar de acopio y además reducir el volumen que ocupa.. INTRODUCCIÓN: Plástico: Materiales polímeros orgánicos (compuestos formados por moléculas orgánicas gigantes) que son plásticos, es decir, que pueden deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas pueden ser de origen de natural, por ejemplo, la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o sintéticas, como el polietileno y el nailon. 1 Los plásticos se caracterizan por una alta relación resistencia/densidad, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico. Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticas, mientras que las entrecruzadas son termoestables. 2 PET (Polietileno Tereftalato): Se produce a partir del Ácido Tereftálico y el Etilenglicol, por policondensación; existen dos tipos: grado textil y grado botella. Para el grado botella se lo debe post condensar, existiendo diversos colores para estos usos. (Chapa, 2005) En la industria se utilizan grandes cantidades de PET (polietileno Tereftálico), un plástico que permite el envasado de bebidas, aguas, productos de aseo y una gran cantidad de productos más que hacen del PET un compuesto muy útil para las compañías para comercializar sus productos y hacerse competitivas. Debemos tener en cuenta que la dinámica de la industria exige una producción elevada de PET, generando diariamente volúmenes inmensos de desecho plástico, no obstante, los pasticos tienen la propiedad de ser reutilizados o reciclados, características que proporcionan la oportunidad de crear industrias dedicadas al reciclado de PET y a su comercialización como una materia prima para que circule nuevamente en las empresas. 1. (Chapa, 2005). 2. (Chapa, 2005). 3.
(4) También existen empresas envasadoras que realizan el reciclaje del PET en el mismo proceso de la producción y envasado de sus productos. 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: Diariamente se procesan grandes cantidades de plásticos para proveer de bienes a las personas y empresas que los necesitan. Estos bienes después de haberse utilizado su contenido, se desechan, e inician un proceso de pos consumo, que, en la mayoría de los casos no es el mejor para el medio ambiente. El plástico que no se recicla es llevado a los grandes botaderos donde se mezclan con todo tipo de desechos, y aunque no reacciona con ellos si interfiere en el proceso normal de biodegradación de los residuos orgánicos, y en la evacuación de los lixiviados que resultan de estos desechos, además ocupan demasiado espacio y muchos desechos se almacenan dentro de ellos y no permiten una adecuada descomposición y disminución de los volúmenes de las basuras en los botaderos. Adicionalmente para la producción de plásticos se necesitan grandes cantidades de materias primas y energía, que se podrían reducir si se reciclaran estos compuestos. También es evidente que al reciclar y reutilizar el PET se dejarían de utilizar materias primas y se reduciría el volumen de materiales plásticos en los botaderos. Por otro lado, es importante mostrar que, por ser reciclado el plástico, se podría utilizar en una gran cantidad de productos como alfombras, mesas, sillas y en muchas otras aplicaciones en las que tradicionalmente se han utilizado materias primas de origen natural y que se dejarían de usar para dar paso a nuevos materiales. Los plásticos tipo PET reciclados también se utilizan para producir nuevos envases, pero se deben realizar procesos físicos y químicos para conseguir las características estándares del plástico, para poder usarse nuevamente en la industria. Aunque existen en Colombia empresas dedicadas al reciclaje de plástico, muchas de ellas no cuentan con la maquinaria necesaria para triturar el PET y llevarlo a un estado granulado, situación que los obliga a vender las botellas o recipiente tal como le recolectan y a tener centros de acopio donde este material ocupa gran espacio, impidiéndole almacenar mayores cantidades si lo procesaran y ellos mismos lo comercializaran. 1.1. ESTADO DEL ARTE Después de recolectar los materiales reciclables, se separan para su respectivo procesado, para el PET, la técnica más utilizada en la actualidad es el reciclado mecánico mostrado en la figura 1. Este consiste en la molienda, separación y lavado de los envases. Las escamas resultantes de este proceso se pueden destinar en forma directa, sin necesidad de volver a hacer pellets, en la fabricación de productos por inyección o extrusión.. 4.
(5) Figura 1. Proceso de reciclado mecánico. Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016). El proceso de reciclado mecánico del PET no causa contaminación al medio ambiente, con el tratamiento de los líquidos del proceso se llega a controlar el proceso ambientalmente, además desde el punto de vista técnico, se puede decir que las plantas de reciclado mecánico requieren inversiones moderadas en cambio las del reciclaje químico requieren inversiones mayores. Después de la preparación del material se realiza la trituración que es la siguiente operación dentro del proceso del reciclado, donde se utilizan trituradoras para dividir en partes más pequeñas el plástico, su apariencia es como la de un molino, y varían muy poco dependiendo del volumen de procesado del material, generalmente cuentan con dos cuchillas o rodillos paralelos con cuchillas afiladas, ya sean en forma vertical u horizontal, tienen una tolva o boca de entrada para el material, un motor, engranes y cadenas, estructuras de soporte y caja de salida para el material. La figura 2, muestra las cuatro fases del triturado mecánico:. 5.
(6) FASE 1: El cuerpo a destruir está apoyado sobre el grupo de cuchillas. Para la trituración no es necesario aplicar ningún "empujador".. FASE 3: La especial construcción de los dientes, facilita una acción continua de enganche del material.. FASE 2: Al arrancar la máquina los discos de introducción facilitan la trituración del plástico forzando para introducir en el grupo de corte.. FASE 4: El triturador permite obtener material triturado hasta 12-14 mm. Figura 2: Fases de la trituración del plástico. Fuente: http://www.trittonxxi.com/ri-triturador-trituradores-trituradora-trituradoras/molino-trituradorprecios/plasticos/carton/18 (Recuperado el 25/04/2016). Las fases descritas para la trituración representan un tipo de diseño de la máquina mediante la distribución de las cuchillas en dos ejes. Tipos de trituradoras Para la realización de la trituración se utilizan máquinas trituradoras, cortadoras y molinos; se va a descartar a las trituradoras de mandíbulas de doble y simple efecto, las trituradoras primarias, secundarias y terciarias y a las trituradoras giratorias tipo cono debido a que la capacidad a la que operan y la finalidad para la que fueron diseñadas es diferente a lo que se necesita. Máquinas cortadoras rotativas Se caracterizan por poseer una cámara de corte amplia, la misma que se encuentra atravesada por un eje que porta cuchillas, las que se encuentran distribuidas uniformemente en toda su longitud y pueden disponerse perpendicular al eje o tener un pequeño ángulo de inclinación como se lo ve en la figura 3. El eje gira a altas revoluciones y se puede alinear horizontal o verticalmente a la cámara, siendo esta última la más adecuada y eficiente. Se utilizan estas máquinas para procesar materiales húmedos, ideal para aplicaciones agropecuarias.. 6.
(7) Figura 3: Cortadora rotativa de tipo “picadora de forraje” Fuente: http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/06_Apunte%20Molienda.pdf (Recuperado el 25/04/2016). A continuación, se describen los molinos que pueden realizar la molienda de las botellas de PET. Molinos de martillos En la figura 4, se puede observar este tipo de molino el cual actúa por efecto de impacto, compresión, frotamiento y cizalladura del material entre dos cuerpos. Consiste en una serie de barras de libre movimiento o martillos los cuales están sujetos a unos pivotes y estos a un eje rotatorio. Las botellas que ingresan por la tolva son quebradas por los martillos para luego pasar por la criba. Los pivotes cumplen una función especial ya que ayudan a los martillos a transferir la energía de impacto hacia el material a reducir permitiendo reducir el desgaste en rodamientos y de los martillos. El tamaño de salida del material dependerá de la velocidad del rotor, tamaño del tamiz y la velocidad de introducción del material.. Figura 4: Molino de martillos. Fuente: Molino de discos NOGUÉS F, GARCÍA D., (2010) “Energía de la biomasa”, Ed. Prensas Universitarias de Zaragoza, 1ra. Edición, España págs.: 257-266 (Recuperado el 25/04/2016). 7.
(8) Este tipo de molino posee uno o dos discos que contienen una hilera de dientes concéntricos que trabajan a altas velocidades como el mostrado en la figura 5. Para el caso de un solo disco, las hileras de dientes del plato se encuentran organizadas de manera que encajan perfectamente con las de la pared de la cámara de molienda; en cambio para el caso de doble disco las hileras de un disco encajan entre las del otro, permitiendo triturar todo lo que atraviese entre ellos. En el molino de doble disco uno de ellos puede ser estático o ambos girar, pero en sentidos contrarios (600 – 1500 rpm). Figura 5: Molino de discos Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016) Molino de cuchillas Este tipo de molino es similar al molino de martillos, en este caso al eje se le puede colocar varios tipos de cuchillas; en su parte inferior se encuentra un tamiz el cual es el encargado de controlar el tamaño de las partículas tal como se lo puede observar en la figura 6. El tamaño también depende de la distancia de las cuchillas del rotor hacia las cuchillas estáticas del bastidor y de la velocidad de rotación (200 – 800 rpm). Estos molinos aplican presión por medio de cuchillas en un área lineal del material haciendo que disminuyan las secciones transversales de las partículas por medio de deformación plástica. La eficiencia dependerá del correcto mantenimiento que se proporcione a las cuchillas, se recomienda que el material no sobrepase el tamaño de las cuchillas y que la carga nunca supere la mitad de su capacidad.. Figura 6: Molino de cuchillas Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016). 8.
(9) Trituradoras Tanto los molinos como las trituradoras guardan una relación en su funcionamiento, la diferencia radica en el tamaño de los materiales a procesar y por lo tanto la cantidad de fuerza que se necesita ejercer, aspectos que influyen en el tamaño y robustez de la máquina. Estas máquinas se utilizan generalmente para ruptura de materiales duros y de grandes dimensiones; tienen como principio de funcionamiento la compresión lenta, cizallamiento, impacto y atrición. Trituradora de martillos Su funcionamiento es similar al molino de martillos excepto en una variante en el diseño, por lo general los martillos no pivotan en el eje porta martillos lo que le proporciona una mayor fuerza al impacto en la periferia de la cámara de trituración. En la figura 7 se muestra la máquina, la cual puede ser utilizada tanto para seco y húmedo como trituración de materiales duros y frágiles que se tiene en la industria química, metalúrgica, construcción de carreteras, gas, energía térmica etc.. Figura 7: Trituradora de martillos. Fuente: http://trituradoras-de-roca.com/Trituradora-Fija/Trituradora-de-martillos.html. (Recuperado. el. 25/04/2016). Trituradora de cuchillas Su funcionamiento es similar al molino de cuchillas, el número de discos que contienen a las cuchillas es variable de 1 a 20 dependiendo de la aplicación. Los discos presentan diferentes configuraciones tanto circulares como triangulares y poseen una gran masa. Generalmente se ubican 2 o 3 cuchillas en la periferia de los discos y en algunos casos se regulan con sistemas de pistones o resortes hechos por el cual su estructura debe ser robusta como se muestra en la figura 8.3. 3. (Vásconez, 2013. Pp. 9-15) 9.
(10) Figura 8: Trituradora de cuchillas Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016). Trituración y clasificación Este módulo cumple con las siguientes funciones: Triturar el plástico hasta alcanzar el tamaño adecuado y clasificar el material de forma que sólo pase el que tenga el tamaño adecuado. Se proponen diferentes formas de solución de estas funciones que después de combinarlas se verá el resultado en diferentes opciones de módulos. Triturar el plástico para alcanzar el tamaño adecuado Existen diferentes formas con las que se puede llegar a este objetivo, de las cuales algunas son: Dos ejes de trituración con cuchillas distribuidas Las cuchillas tienen la forma de fresas de corte y se encuentran distribuidas a lo largo de los ejes, los cuales giran en sentidos contrarios, haciendo que las cuchillas vayan atrapando el material y lo vayan triturando como se muestra en la figura 9.. Figura 9: Dos ejes de trituración con cuchillas distribuidas Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016). 10.
(11) Ventajas Se tiene mayor fuerza de corte por la presión entre las cuchillas; las cuchillas al girar en sentidos contrarios atrapan al material de mejor manera para triturarlo, otra de las ventajas es que las cuchillas son intercambiables. Se obtiene menos recirculación de material debido al gran número de cuchillas dispuestas para triturar el plástico y hay una disminución del tiempo en la trituración. Desventajas Las cuchillas deben tener la separación entre sí, adecuada para poder cortar al material y evitar fricción entre las mismas y en el caso de que una cuchilla falle se debe cambiar la fresa completa. Existe la posibilidad de atascamientos, si la separación de las cuchillas que están en los diferentes ejes no es la adecuada. Debido a la gran presión generada por las cuchillas al triturarlas podría ocasionar que aumente la temperatura entre ellas y hacer que el plástico se derrita y se quede adherido en las cuchillas además no cortaría hasta el tamaño deseado. Debido a la disposición e interacción dependientes entre dos ejes con varias cuchillas, el montaje de esta parte de la máquina debe ser muy bien calculada para evitar excesivas vibraciones y por último su costo de fabricación alto por la complejidad de la geometría. Un eje con cuchillas desfasadas a lo largo del mismo En este tipo de trituración, las cuchillas son individuales y están dispuestas en tres hileras en el eje dando una forma helicoidal. El corte y la trituración se producen cuando el movimiento del eje lleva al plástico a uno de sus bordes del bastidor, el cual también tiene una cuchilla fija dispuesta para la trituración, su geometría se la observa en la figura 10.. Figura 10: Un eje con cuchillas desfasadas a lo largo del mismo Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016). 11.
(12) Ventajas Se aprovecha del efecto del sinfín para atrapar el material entre la cuchilla del borde y las del eje con eso se atrapa el material de mejor manera como en un molino y por la forma del arreglo de las cuchillas puede hacer recircular al plástico de mejor manera evitando en gran parte el salto del mismo hacia las paredes. Presenta cuchillas intercambiables y las operaciones de mantenimiento son sencillas, por lo que no se requieren personal calificado. Desventajas La cuchilla si no está afilada puede hacer que el plástico no se corte y se vaya acumulando en el borde además se debe asegurar la separación adecuada entre el borde afilado y el eje. Presenta un costo elevado por la complejidad de la construcción Un eje con dos cuchillas distribuidas a lo largo del mismo y separadas 180 ° entre si En la figura 11, se tiene el eje con dos cuchillas continuas, y gira aprovechándose de este efecto triturando el material al apresarlo entre la cuchilla del eje y el borde afilado similar a la solución anterior.. Figura 11: Un eje con cuchillas distribuidas a lo largo del mismo y separadas 180°entre sí Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016). Ventajas De fácil construcción ya que la disposición de las cuchillas ejecutara operaciones de desgarre y corte haciendo recircular el material aprovechando su forma de paletas. Las operaciones de mantenimiento son sencillas, por lo que no se requieren personal muy calificado. Desventajas Si no está afilada la cuchilla puede hacer que el plástico no se corte, incluso atascarse por lo que se debe asegurar la separación adecuada entre el borde afilado y el eje. Las cuchillas no son intercambiables, en caso de daño el eje debe ser reemplazado y por la velocidad y forma de esta gran parte del material tiende a saltar a las paredes de la tolva, aumentando el tiempo de trituración. 12.
(13) Clasificar el material de manera que sólo pase el que tenga el tamaño adecuado Esta función permite que el material triturado que tenga el tamaño adecuado pase a ser almacenado y el que no cumple con el tamaño estimado, pase a ser triturado nuevamente. Para la clasificación se usa una criba o tamizadora metálica. Criba plana En la figura 12, se muestra una tamizadora de metal acoplada a la máquina, por debajo del eje o los ejes, según corresponda.. Figura 12: Criba plana Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016). Ventajas La fabricación es relativamente fácil como también su montaje y desmontaje además las operaciones de mantenimiento son sencillas por lo que no se requieren personal muy calificado. Desventajas Existirá material que tape la tamizadora en los extremos más lejanos del eje o los ejes, que no permita aprovechar el mismo ni su recirculación lo que podría causar también los taponamientos en el tamiz. Criba de media luna Criba de metal con la forma de un medio cilindro, que presenta una pequeña holgura con las cuchillas del eje, permitiendo que estas recojan el material que no ha pasado, por tener el tamaño inadecuado para ser almacenado como se muestra en la figura 13.. 13.
(14) Figura 13: Criba de media luna Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016). Ventajas Por lo cerca que están las cuchillas se aprovecha el material que no pasa y vuelve a triturarse facilitando la recirculación del plástico que no tiene el tamaño adecuado para pasar por los orificios de la criba; con esta geometría no se desperdicia el material ni existe acumulación de plástico en ningún punto de la criba debido a su geometría circular. Al ayudar a ejercer presión entre las cuchillas y el plástico y por la alta velocidad manejada, corta de manera continua. Desventajas La separación entre el eje de cuchillas y la criba debe ser muy bien definida, para que se pueda ejecutar el proceso de corte y de recirculación del material, además debe estar correctamente centrado la criba con el eje, para mantener una separación uniforme constante entre todas las cuchillas y la criba. Criba de doble media luna El funcionamiento es similar al de la criba de media luna, sólo que en este caso esta criba se usa cuando se tienen 2 ejes de trituración. Por su similitud al anterior comparten las mismas ventajas y desventajas, su geometría se observa en la figura 14.. Figura 14: Criba de doble media luna Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016). Ventajas. 14.
(15) Por lo cerca que está del eje se aprovecha el material que no pasa el cual vuelve a triturarse además ofrece una mayor velocidad de trituración. Desventajas Mayor dificultad en la fabricación, montaje y alineación correcta ya que debe estar correctamente centrada la criba con el eje correspondiente para mantener una separación constante entre todas las cuchillas. La unión entre las cribas puede llegar a constituir un lugar de acumulación de material. 4 1.2. JUSTIFICACIÓN Existen en Colombia empresas de recolección y recuperación separación de envases, bolsas, cajas, recipientes, botellas, entre muchos otros, que tienen centros de almacenamiento para recibir este material reciclado; a pesar de esto, no cuentan con maquinaria para procesar y convertir el plástico tipo PET en granos y comercializarlo limitándolos a solo participar de reciclado y no del mercado del plástico listo para la utilización como materia prima. En otras palabras, se pondría a disposición el diseño de una máquina trituradora que estaría al alcance de un número mayor de empresarios, insertándolos en otros mercados no explorados por ellos. Para poder satisfacer los requerimientos de la industria, se pueden hacer nuevos diseños de la maquinaria que se utiliza para el reciclaje, estos diseños pueden contemplar diferentes máquinas que ya existen y analizar sus elementos y capacidades para crear un diseño apropiado para las empresas. Se puede contemplar por ejemplo un diseño de un equipo más pequeño de menor capacidad pero que sea asequible a los recicladores. También se puede contemplar un diseño que se combine un tipo de trituración con otro tipo de transmisión, inclusive, se puede diseñar una máquina que sea más fácil de operar. En pocas palabras el diseño puede adaptar las máquinas y los procesos para el mejoramiento de la industria, el aumento de la producción y la inserción al mercado de otro tipo de empresarios y competidores. Al realizar un prototipo para la trituración se presenta la oportunidad académica de integrar la técnica y el saber a la práctica, situación que tiene una incidencia positiva en la industria y en las personas que se ven beneficiadas, con nuevos diseños y procesos que mejoran la calidad laboral y los ingresos, dicho de otra manera, el saber académico puede tener un impacto positivo en la vida social de las personas, llámense, empresarios, trabajadores, recicladores, o estudiantes.. 4. (Vásconez, 2013. Pp. 37-42). 15.
(16) La realización de un diseño para triturar plástico presentaría una posibilidad para los recicladores, posibilidad que al ser implementada reduciría drásticamente la acumulación de plásticos en los botaderos y mejoraría la situación y condición medioambientales en las que están sumidos los botaderos y los rellenos. Este diseño no solo estaría al alcance de los recicladores, sino de toda la comunidad, permitiendo que se implemente en cualquier parte del país, y que cualquier persona o empresa con pocos recursos pueda hacer realidad esta idea de reutilizar el PET, hacer parte de la industria y contribuir al mejoramiento del medio ambiente.. 2. OBJETIVOS. 2.1. OBJETIVO GENERAL. Diseño de una trituradora de plástico tipo PET con una capacidad para procesar 100 kilogramos al día. 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 2.2.1. Recopilar información pertinente. 2.2.2. Proponer opciones de diseño. 2.2.3. Realizar una matriz QFD. 2.2.4. Seleccionar la mejor opción de acuerdo a la tabla. 2.2.5. Diseñar los elementos mecánicos no normalizados. 2.2.6. Seleccionar los elementos estandarizados. 2.2.7. Hacer una tabla con los costos de los materiales. 2.2.8. Elaborar el manual de operación y mantenimiento. 2.2.9. Realizar una animación en SOLID EDGE.. 16.
(17) 3. MARCO TEÓRICO Tabla 1: Propiedades del plástico tipo PET5. 5. http://www.elaplas.es/wp-content/uploads/pet.pdf (Recuperado el 05/05/2016). 17.
(18) 4. OPCIONES DE DISEÑO Para la selección del modelo se escogieron tres diseños diferentes que se presentan a continuación Opción 1: Dos ejes de trituración con cuchillas distribuidas. (Ver figura 9) Ventajas: Mayor fuerza de presión, cuchillas intercambiables y menor recirculación de material. Desventajas: Si falla la cuchilla se debe cambiar la fresa completa y un alto costo de fabricación. Opción 2: Un eje con cuchillas desplazadas a lo largo del mismo. (Ver figura 10) Ventajas: Las cuchillas son intercambiables y el mantenimiento es sencillo. Desventajas: Alto costo por la complejidad de la fabricación y si no está bien afilada la cuchilla el plástico se derrite y se pega en los bordes. Opción 3: Un eje con cuchillas distribuidas a lo largo del mismo y separadas 180°. (Ver figura 11) Ventajas: fácil construcción, las cuchillas hacer recircular el material, fácil mantenimiento y no se requiere personal calificado. Desventajas: Alto tiempo de trituración, las cuchillas no son intercambiables y en caso de daño el eje debe ser reemplazado. Para evaluar cada una de las opciones se utilizará la matriz QFD que califica diferentes características de los modelos y permite seleccionar el más adecuado.. 18.
(19) Matriz QFD: Despliegue de la función de la calidad Para la selección del modelo de la trituradora de PET se tomaron tres prototipos, a todos los modelos se le calificará una serie de características y de estos tres modelos se seleccionará uno, el que haya tenido el mayor valor en la sumatoria de los valores que se le asignaron. La calificación se dará entre uno y diez (1-10) donde uno es poco idóneo o satisfactorio y diez idóneo o satisfactorio. Características técnicas: Tritura el PET: La máquina logra romper el plástico o las botellas, es decir, el PET no se pega en las cuchillas ni impide el buen funcionamiento del equipo. Granos adecuados: El tamaño de grano producido es regular y mediano. Dimensiones: La máquina ocupa un espacio que no impida el buen funcionamiento de la logística donde sea puesta en marcha y, además, permite triturar botellas de PET grandes y pequeñas. Seguridad de la máquina: El diseño no pone en riesgo de ningún tipo la vida y la integridad de las personas que operan la máquina o trabajan cerca de ella. Eficiencia: El equipo tritura la cantidad de material esperado. Materiales: Los elementos y materia prima del modelo son de buena calidad.. Requerimientos de los usuarios Precio: Es posible comprar el modelo y además genera rentabilidad Fácil mantenimiento: El mantenimiento de la máquina se puede realizar en un tiempo prudente para que no afecte el funcionamiento de la empresa. Repuestos locales: Los repuestos y la intervención se pueden realizar localmente Mano de obra no calificada: No se requiere una alta calificación para la operación del equipo Garantía: El fabricante ofrece garantía. En la matriz de relaciones se observan tres figuras geométricas, cada una representa la relación que existe entre las características técnicas y los requerimientos de los clientes así 19.
(20) Relación fuerte ● Relación media □ Relación débil ◊. SEGURIDAD DE LA MÁQUINA. EFICIENCIA. MATERIALES. ◊ ◊ ◊ ◊ ◊. □ □ ◊ ● ◊. ◊ ◊ ● ◊ ◊. □ ◊ ● □ ◊. ● ◊ ◊ ● ●. 7 7 7 8 10. OPCIÓN 1. 8. 9. 8. 10 10 10. 94. OPCIÓN 2. 8. 9. 8. 10. 8. 10. OPCIÓN 3. 5. 6. 8. 10. 5. 10. 7 9 10 10 10. OPCIÓN 3. DIMENSIONES. ◊ ◊ ◊ ◊ ◊. OPCIÓN 2. TAMAÑO DE GRANO ADECUADO. PRECIO MANTENIMIENTO FÁCIL MANO DE OBRA CALIFICADA REPUESTOS LOCALES GARANTÍA. SELECCIÓN DEL MODELO DE TRITURADORA DE PET. OPCIÓN 1. TRITURA EL PET. Tabla 2: Matriz QFD. 7 8 8 9 10. 99 86. De las tres opciones la que obtuvo la mayor calificación fue la opción 2, es decir, el diseño de un eje con cuchillas desplazadas a lo largo del mismo. (Ver figura 10), que se utilizará como referencia para el diseño de la trituradora de plástico PET con capacidad para procesar 100 Kg al día.. 20.
(21) 5. DISEÑO Parámetros de diseño Velocidad angular del motor (ω motor) = 1800 rpm =188,5 rad/s Velocidad angular del eje (ω eje) =450 rpm = 47,125 rad/s Diámetro del disco porta cuchillas Ø= 0,18 m Las fórmulas que se utilizan en los siguientes cálculos se tomaron del libro Diseño de Elementos de Robert Norton, primera edición.. Donde P req es la potencia requerida F es la fuerza V es la velocidad tangencial ω es la velocidad angular R es el radio del disco de corte RT es la relación de transmisión La fuerza requerida F que se utiliza para el diseño es de 50 N, para emplear este valor se utilizó como referencia el trabajo realizado por Chapa y Martínez tomado del sitio web: https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/2342/1/4626.pdf Recuperado el (06/10/2016), donde determinan que la fuerza para poder triturar el plástico tipo PET es de. 37.33 N. De la ecuación 2 obtenemos que P = 212 W. Para la transmisión de potencia se han seleccionado correas, puesto que son eficientes a altas velocidades y medianas potencias, su eficiencia es del 95%. También se han escogido por su fácil mantenimiento. Factor de servicio FS = 1,3; seleccionado de la tabla que presenta los diferentes tipos de máquinas y motores con sus respectivos coeficientes de correlación de potencia de diseño 21.
(22) del catálogo de correas del sitio web: http://www.frbb.utn.edu.ar/frbb/images/carreras/elementosdemaquinas/CasoEstudio11_2013.pdf recuperado el (01/11/2016). Del catálogo se utilizaron también, las siguientes fórmulas para la selección. de las características de la correa.. Donde P dis es la potencia de diseño y FS es el factor de servicio. Donde RT es la relación de transmisión Dp y dp son los diámetros primitivos de las poleas (. ). (. (. ( [. )). ). ]. Donde L es la longitud teórica de la correa C es la distancia aproximada entre centros |. |. Donde Ccorr es la distancia entre centros corregido teniendo en cuenta la correa comercial seleccionada Lc es la longitud comercial. Donde Fac es el factor de corrección por arco de contacto. Donde Pclas es la potencia clasificada Pcat es la potencia del catálogo Fl es el factor de corrección por longitud. 22.
(23) Donde N es el número de correas necesarias para transmitir dicha potencia De la ecuación 4 se tiene que P dis = 276 W, se utilizará un motor de medio caballo de potencia (0.5 HP).. De la ecuación 3 se obtiene que la relación de transmisión es RT = 4 Transmisión de potencia Para la transmisión se utilizarán correas, puesto que se recomienda para esta aplicación. Seleccionando del catálogo se tiene que se necesita un perfil de correa tipo A (13x8). Perfil de correa tipo A Diámetro dp = 63mm, obtenido del catálogo Diámetro Dp = 252 mm obtenido de la ecuación 5 Distancia entre correas dc = 300 mm Utilizando la ecuación 6 se tiene que Lt = 1124 mm L. comercial = 1198 mm № 46 (perfil tipo A 13x8) Como se debe seleccionar una correa comercial, la distancia entre centros corregida es de 337 mm obtenida de la ecuación 7. De la ecuación 8 se define que F ac = 0,92 y Fl = 0,92 De la ecuación 9 se obtiene que P clas = 0,65 HP De la ecuación 10 se concluye que se necesita una correa. 23.
(24) Cálculo de la fuerza que ejerce la correa sobre el eje: Figura 15: Esquema de transmisión de potencia por correas. Donde F1 es el lado más tenso de la correa F2 es el lado menos tenso. Donde T es el torque De la ecuación 12 se sabe que T = 5,9 Nm De la ecuación 11 concluye que F1 = 82 N y F2=16 N F1+F2=98 N El ángulo del motor con respecto al eje es α = 20°,. Diseño del eje Componente en Z. Fz = (98N) Cos (20º) = 92 N. Componente en Y. Fy = (98N) Sen (20º) =34 N. 24.
(25) Figura 16: Diagrama de fuerza cortante y momento flector del eje en el plano X-Y, realizado en el software MDSolids 3.5 En la figura 16 P1= 34 N=Fy. El momento máximo en el plano X-Y es de 38 Nm. 25.
(26) Figura 17: Diagrama de fuerza cortante y momento flector del eje en el plano X-Z, realizado en el software MDSolids 3.5 En la figura 17 P1= 92 N=Fz. El momento máximo en el plano X-Z es de 4,6 Nm ‖ Donde ‖. ‖. √(. (. )). (. (. )). ‖ es la resultante de los momentos en cada plano. Mmax(xy) es el momento máximo en eje xy Mmax(xz) es el momento máximo en eje xz De la ecuación 13 se obtiene que la magnitud del momento máximo es de 38,317 Nm 26.
(27) Cálculos de la estructura de la trituradora de PET De la trituradora se estima una masa aproximado de 20 Kg, apoyados sobre la estructura. Como la estructura es simétrica, es posible simplificar los cálculos hallando únicamente la mitad de las reacciones. W=200 N; W1=100 N, puesto que es el valor de la mitad del peso estimado de la trituradora de PET Figura 18: Diagrama de fuerza cortante y momento flector de un lado de la estructura. Realizado en el software MDSolids 3.5. 27.
(28) Donde M es el momento máximo Y es la distancia del plano neutro al punto en el cuál se calcula el esfuerzo (punto más alejado del eje neutro) I es el segundo momento de área La sección transversal del tuvo cuadrado es de 25.4 mm de lado y 1 mm de espesor, ver detalle A del plano número 12. Con el momento máximo, que es de 14,21 Nm, hallamos el esfuerzo de flexión al que está sometido la viga utilizando la ecuación 14, ese esfuerzo es de 26 MPa. Cálculo del esfuerzo axial al que se encuentran sometidos los apoyos:. Donde A es el área de la sección transversal F es igual 57 N. σ axial = 0,57 MPa. 28.
(29) 6. SELECCIÓN El cálculo del eje se realiza teniendo en cuenta la ecuación que cumple con las observaciones de la norma ANSI B106.IM-1985 “Desing of transmission Shafting” (Diseño de ejes de transmisión), la cual involucra las siguientes variables. [. √[. [ ] ]. ]. N= el factor de seguridad Kf = Concentrador de esfuerzo de la sección M=Momento flector de la sección Sn’ = resistencia a la fatiga estimada real T= Torque de la sección Sy=Esfuerzo a la fluencia. En el diseño del eje se tiene en cuenta el diámetro más grande que nos arroje la ecuación anterior (ecuación 16), teniendo en cuenta que el eje debe tener una sección transversal continua para el montaje de las cuchillas, debido a esta consideración de diseño se utilizaron los valores máximos de momento y torsión con el fin de encontrar el diámetro más grande que presente el eje para su construcción; otro factor que se debió tener en cuenta para el diseño del eje sin ninguna expansión del diámetro, ni cuñeros es considerar un Kf (Concentrador de esfuerzo de la sección) continuo como 1, ya que no presenta afectaciones para el diseño en ninguna parte del eje. Kf =1 (por no tener cambios de sección en el eje, ni cuñeros) El factor de seguridad estimado según parámetros bibliográficos: N=2 El material escogido para realizar los cálculos de eje es: Acero 1050 CR (Rolado en frio) las características del material son: Sut (Esfuerzo último) = 690 MPa Sy (Esfuerzo a la fluencia) = 579 MPa. 29.
(30) Para calcular el S n’ se debe conocer el Sn (resistencia a la fatiga) relacionándola en función de la resistencia a la tensión del acero (según gráfica) Sn= 250 MPa. También se debe tener en cuenta los factores de Cm (Factor de material) = 1. (Por ser acero forjado) Cs (Factor de tamaño) = 1. (Al no conocerse el tamaño) Cst (Factor de tipo de esfuerzo) = 1. (Por ser un esfuerzo flexionante al que se somete el eje) CR (Factor de confiabilidad) = 0,75 (al considerar una confiabilidad de 0,999) Para calcular el Sn’ se realiza el producto de la resistencia a la fatiga por los demás factores mencionados: Sn’= Sn Cm Cs Cst CR Sn’= 187,5 Mpa Los valores de momento flector y torque del eje según los cálculos de la polea, los apoyos y la carga que el material recibe son los siguientes. Momento flector Mx-y =37, 4 Nm Mx-z =4,6 Nm M=MR= 37,68 Nm Momento de Torsión T=6 Nm El diámetro mayor del eje diseñado es de:. Se realiza una segunda iteración corrigiendo el factor de tamaño porque ya conocemos un primer valor del diámetro del eje Como el diámetro está entre: 7,62mm < D <50mm (. ) 30.
(31) El. de la segunda iteración es de:. El nuevo valor de la resistencia a la fatiga estimada real es de obtenido de la ecuación 17 Sn’= 172,875 MPa Recalculando el diámetro del eje con el nuevo Sn’ se obtiene de la ecuación 16 que:. Estandarizando el diámetro del eje para la selección del rodamiento comercial se tiene que:. Tabla 3: Cálculos de los diámetros del eje MATERIAL Sut (Esfuerzo ultimo) SY (Esfuerzo a la Fluencia) Nf (Factor de seguridad). Mx-y (momento en el eje z) Mx-z (momento en el eje y) MR (momento resultante). M (momento en cada punto) T (torque en cada punto) Sn (Resistencia ala fatiga) Cs (Factor de tamaño) CR (Factor de confiabilidad) Cm (Factor de material) Cst (Factor de carga) Sn' (Límite de resistencia ala fatiga). Acero AISI 1050 CR 690000000 Pa 579000000 Pa 2. A 37,4 4,6 37,68. PUNTOS C 37,4 4,6 37,68. B 37,4 4,6 37,68. UNIDAD D 37,4 4,6 37,68. E 37,4 4,6 37,68. N-m N-m N-m. PUNTOS UNIDAD A B C D E 37,68 37,68 37,68 37,68 37,68 N-m 6 6 6 6 6 N-m 250000000 250000000 250000000 250000000 250000000 Pa 1 1 1 1 1 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 187500000 187500000 187500000 187500000 187500000 Pa Primera Iteración. UNIDAD. Datos concentradores de esfuerzo D/d r asumido r/d Kt (Concentrador de esfuerzo) q (factor de sensibilidad de la muesca) Kf (Concentrador de esfuerzo por fatiga). 1. 1. 1. 1. 1. D1 (Diametro Nº 1). 16,003. 16,003. 16,003. 16,003. 16,003. Cs (Factor de tamaño) Sn'' (Limite de resistencia ala fatiga) D2 (Diametro Nº 1) Dest (Diametro estandarizado). 0 0. 0 0. 0 0. 0 0. 0 0. mm. Segunda iteración UNIDAD A B C D E 0,922 0,922 0,922 0,922 0,922 172875000 172875000 172875000 172875000 172875000 Pa 16,441. 16,441. 16,441. 16,441. 16,441. mm. 18. 20. 25. 25. 20. mm. 31.
(32) La selección del rodamiento (según catálogo de rodamiento de bolas SKF) se selecciona un rodamiento con las siguientes características: D (Diámetro del eje o Diámetro interno de rodamiento): 20 mm Carga del eje: 950 N Carga por cada rodamiento: 475N Después de realizar los cálculos se busca en el catálogo un rodamiento que cumpla con las características necesarias para el funcionamiento del equipo, tales como diámetro del eje 20 mm y diámetro externo 52 mm.. Figura 19: Esquema de un rodamiento de bolas donde están representadas las medidas de entrada para su selección. Tomado de http://www.skf.com/binary/86-236499/SKF-Energy-Efficientdeep-groove-ball-bearings---6692_3-ES.pdf recuperado el 01/11/2016. Figura 20: Tabla con las diferentes medidas de rodamientos con diámetros d entre 17 y 80 mm. Tomado de http://www.skf.com/binary/86-236499/SKF-Energy-Efficient-deep-groove-ball-bearings--6692_3-ES.pdf recuperado el 01/11/2016. Se seleccionó un par de rodamiento SKF de referencia E2.6304-2Z, que cumple con las características especificadas. 32.
(33) Figura 21: Trituradora de plástico PET para procesar 100 Kg al día. 33.
(34) 7. CONCLUSIONES La información seleccionada a través de internet presenta varias propuestas de diseño no solo en Colombia, sino también en los diferentes países de Latinoamérica, donde se desea contribuir a la disminución de la contaminación y el manejo adecuado de los residuos sólidos, como son las botellas de plástico, que son muy consumidas en la industria, en estas propuestas se evidencia la inmensa necesidad que existe de crear máquinas y diseños para responder a la gran producción de material y poder procesarlo, es decir, lavarlo, limpiarlo, comprimirlo, molerlo y finalmente triturarlo; Son muy bajos los niveles de reutilización del plástico en Bogotá, que corresponden al 25%, de 40.000 toneladas que se producen en un año se reciclan tan solo 10.000 según Garzón y Rodríguez (http://www.ingenieroambiental.com/2060/planta%20de%20reciclado.pdf) y se justifica avanzar en el diseño de dispositivos para su procesamiento y manejo. Para el diseño de una trituradora se deben tener en cuenta varios aspectos, como la cantidad de material que procesa al día, los materiales, el precio o la garantía, entre otros; aspectos que es necesario tener en cuenta para proporcionar una guía o ruta y obtener un modelo de trituradora que responda tanto a las necesidades de los clientes como también al problema actual de contaminación y manejo de residuos sólidos, por ello, se debe establecer claramente la características principales que debe tener una máquina a la hora de ser diseñada y construida para que beneficie a la mayor cantidad de personas y genere rentabilidad en las empresas, sin perder de vista el impacto positivo que tendría en el ambiente. Para el diseño del eje es necesario realizar el análisis estático y después de hacer el análisis estático del eje de la trituradora se concluye que el diámetro seguro para un buen funcionamiento de la trituradora es de 17 mm, con este diámetro se garantizara una alta vida útil del equipo según la bibliografía utilizada. Después de elaborar el manual se concluye que se deben diseñar las partes de la máquina de una forma sencilla para que al momento de su mantenimiento sea fácil su desmontaje y que en caso de que se dañe alguna pieza, esta pueda ser fabricada por un taller local. Los costos que tienen una incidencia en el precio de la máquina son los de las cuchillas y el eje, que corresponden al 57% del total del valor de la cotización, presentada en la tabla 4 de los costos de los materiales, por tanto de debe diseñar de tal forma que se garantice que no se sometan a esfuerzos y/o funciones para las que no fueron diseñados. Para la selección de los elementos que ya existen en el mercado es importante hacerlo con marcas reconocidas y que tengan presencia y respaldo en el país, todo esto, para que el mantenimiento sea sencillo y se pueda hacer en un tiempo prudente, además del costo de fabricación que no debe elevarse por elementos estandarizados que se pueden obtener fácilmente en el mercado nacional. 34.
(35) En general, la ruta de diseño con la que mejores resultados se obtiene, consiste en recopilar información de diseños que ya existen en el marcado y analizar cuál es el que mejor soluciona las necesidades específicas del sector en el que se quiere impactar de manera positiva, además, es importante conocer la situación de la industria colombiana para que la fabricación del equipo sea fácil y no requiera un costo elevado.. 35.
(36) Apéndice A COSTO DE LOS MATERIALES DE LA TRITURADORA Tabla 4: Costo de los materiales ELEMENTO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22. TOTAL. DESCRIPCIÓN TAPA FRONTAL TAPA LATERAL DERECHA TAPA LATERAL IZQUIERDA EJE CUCHILLA SEPARADOR REJILLA TOLVA ESTRUCTURA POLEA DEL MOTOR POLEA EJE PROTECTOR MOTOR CORREA DE TRANSMISIÒN RODAMIENTO TUERCA M18 ARANDELA 18 mm TORNILLO M5 TORNILLO M10 TORNILLO M12 TUERCA M12 TORNILLO M4. PRECIO UNITARIO CANTIDAD PRECIO TOTAL. $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $. 40.000 50.000 50.000 170.000 100.000 6.000 100.000 200.000 220.000 25.000 70.000 120.000 390.000 35.000 5.000 1.400 500 400 400 600 350 400. 1 1 1 1 17 17 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 14 2 4 4 2. $ 40.000 $ 50.000 $ 50.000 $ 170.000 $ 1.700.000 $ 102.000 $ 100.000 $ 200.000 $ 220.000 $ 25.000 $ 70.000 $ 120.000 $ 390.000 $ 35.000 $ 10.000 $ 1.400 $ 500 $ 5.600 $ 800 $ 2.400 $ 1.400 $ 800. $ 3.294.900. 36.
(37) Cotizaciones Precio de motores marca Siemens Tomado de http://www.industry.siemens.com/home/aan/es/colombia/Documents/Lista%20de%20precios%202015%20co lombia%20.pdf recuperado el 01/11/2016. 37.
(38) Apéndice B MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Lea cuidadosamente este manual antes de poner en funcionamiento la máquina trituradora de plástico PET. 1. Señales: Preste atención y conozca cada una de las siguientes señales, que pueden estar en la máquina o en sus alrededores y están advirtiendo de algún peligro o riesgo para su integridad y seguridad personal o la de sus compañeros de trabajo: 1.1.Señales de advertencia. 1.2. Señales de prohibición. 38.
(39) 1.3. Señales de obligación. 1.4. Señales de lucha contra incendios. 39.
(40) 1.5. Señales de salvamento o socorro. Figura 22: Señales de seguridad en el trabajo. Tomado de https://dissenyproducte.blogspot.com.co/2016/06/senalizacion-optica-de-seguridad-y.html (recuperado el 01/11/2016). 2. Transporte y almacenamiento: Para el transporte de la trituradora es recomendable utilizar un vehículo donde pueda ser sujetada sin problemas y no reciba ningún golpe que pueda comprometer el funcionamiento de la máquina o de alguno de sus componentes, además, se recomienda almacenarla en un espacio libre de filtraciones, goteras, humedad o que este expuesta a ácidos o sustancias que puedan afectarla. 3. Uso: El equipo fue diseñado exclusivamente para la trituración de plástico tipo PET (Polietileno Tereftalato) y por ningún motivo debe triturarse o procesarse otro tipo de material, tenga en cuenta que otros materiales pueden sobrecargar máquina o poner en riesgo la vida y la integridad de las personas que trabajan cerca del equipo. 3.1. Placa: La máquina cuenta con una placa donde están registrados todos los datos relevantes que nos permiten tomar decisiones frente al uso, instalación, mantenimiento y puesta en marcha del equipo, estos datos son: 3.1.1. Referencia 3.1.2. Serie 3.1.3. Potencia y voltaje del motor 40.
(41) 3.1.4. Conexión del motor 3.1.5. Peso 3.1.6. Capacidad 4. Instalación y puesta en marcha: La instalación debe realizarse en un lugar donde no haya ningún tipo de contacto con el agua, humedad o sustancias que puedan interrumpir el funcionamiento del motor y dañar la máquina. También se debe tener cuidado con el ingreso de elementos a la tolva por donde se suministra el plástico para ser triturado y que pueden poner en riesgo la integridad de las personas y el buen funcionamiento de la máquina. Todas las partes del equipo deben estar correctamente ensambladas y ajustadas, además, el equipo debe estar bien aferrado al suelo o a la base o soporte que se haya diseñado para él. Todas las partes del equipo se deben ensamblar y utilizar puesto que fueron diseñadas para el correcto funcionamiento de la máquina y la seguridad de las personas que la operan. La operación y puesta en marcha debe ser realizada por personas que estén calificadas para hacerlo y que tengan experiencia en el uso de este tipo de máquinas. 5. Operación: El personal que opere la trituradora de plástico tipo PET debe ser capacitado y entrenado para su adecuado manejo y debe cumplir, por su seguridad, con las siguientes normas: 5.1. Se deben cumplir todas las normas de riesgos laborales y salud ocupacional que establece la ley. 5.2. Por ningún motivo tener contacto con las partes en movimiento, mantenga las manos, cabello, ropa floja y herramientas alejada de los elementos en movimiento. 5.3. No usar nunca la máquina sin que todas las protecciones estén perfectamente montadas en su sitio, mantenga todas las puertas, paneles, cubiertas cerradas y aseguradas en su lugar, cuando tenga necesidad de quitar cubiertas para realizar labores de mantenimiento o reparar un equipo asegúrese de que sea hecho únicamente por personal calificado. 5.4. Siempre se debe utilizar protección para la cabeza, los ojos, oídos, brazos, pies y demás partes del cuerpo que puedan verse afectados por la operación de la máquina. 41.
(42) 5.5. Prevenir los contactos accidentales del cuerpo con partes metálicas de la máquina como tubos, depósito o partes de metal conectadas a tierra. No usar nunca la máquina en presencia de agua o en ambientes húmedos. 5.6. Detenga la marcha del motor antes de hacer cualquier instalación o conexión. 5.7. Desconectar la máquina antes de realizar cualquier operación de asistencia, inspección, mantenimiento, limpieza y cambio o control de cualquier pieza con el fin de prevenir arranques accidentales del motor cuando se le esté realizando labores de mantenimiento 5.8. No transportar la máquina mientras está conectado a la fuente eléctrica, asegurarse de que el interruptor esté en la posición de APAGADO antes de conectar la máquina al suministro eléctrico. 5.9. No usar instrumentos o accesorios inadecuados, pues podrían quedar atrapados en las partes en movimiento. Llevar un gorro para cubrir el cabello si es necesario. 5.10. La máquina no debe ser utilizado jamás si se está bajo el efecto del alcohol, drogas o medicinas que puedan inducir somnolencia. 5.11. Poner en funcionamiento la máquina conforme a las instrucciones de este manual, no debe ser utilizado por niños ni personas que no tienen familiaridad con su funcionamiento. 5.12. Si mientras la máquina trabaja produce ruidos extraños o excesivas vibraciones, o si pareciera defectuoso, interrumpir su funcionamiento inmediatamente y comprobar su funcionalidad. 5.13. El equipo debe ser operado por una sola persona a la vez. 6. Mantenimiento: El mantenimiento preventivo debe realizarse con regularidad y por personal calificado, este mantenimiento debe incluir los siguientes procesos: 6.1. Antes de poner en marcha el equipo se debe revisar que todas las partes estén ajustadas. 6.2. Se debe mantener el equipo aseado revisar que el material que se triturara esta adecuado para el proceso y no afecte el buen funcionamiento de la máquina. 6.3. Establecer un cronograma donde se registre periódicamente la revisión de todas las partes del equipo y su estado.. 42.
(43) 6.4. Revisar el desgaste de cada una de las piezas o partes para evitar que falle el equipo. 6.5. Lubricar las partes o componentes que sea necesario, además llevar un registro de esto 6.6. En caso de realizar el cambio de algún elemento o componente en la empresa se debe tener en el inventario de repuestos de reserva. 6.7. Para el buen funcionamiento de la maquina se debe prepara las botellas de plástico, eliminando elementos que puedan afectar el buen funcionamiento de la máquina. 6.8. En caso de necesitar el cambio de una pieza o el mantenimiento correctivo el equipo debe ser llevado con el fabricante. 7. Partes, planos y esquemas 8. Garantía: El diseñador ofrece garantía solo por defectos de fábrica y no por el uso inadecuado de la trituradora.. 43.
(44) BIBLIOGRAFÍA. 1. Universidad EAFIT. (s.f.). Reinventando insumas a través de la innovación). Recuperado de http://www.eafit.edu.co/cice/emprendedoreseafit/Documents/Enka.pdf. 2. Aluna Consultores Limitada. (abril de 2011). Estudio Nacional del Reciclaje y los Recicladores. Recuperado de http://www.cempre.org.co/sites/default/files/3926estudio_nacional_de_reciclaje_aproximacicn_al_mercado_de_reciclables_y_las_ex periencias_significativas_0.pdf. 3. Chapa Córdova, O. F. (2005) Diseño de equipo para molienda y lavado de PET (Polietileno Tereftalato). (Tesis de grado, Escuela Superior Politécnica del Litoral). Recuperado de https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/4247/1/6767.pdf 4. Vásconez Ortiz, A. P. (2013). Diseño y simulación de una máquina trituradora de plástico de 15Kg/h para el laboratorio de conformado de la facultad de ingeniería mecánica. (Proyecto de grado, Escuela Politécnica Nacional). Recuperado de http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf 5. Rodríguez Ramírez, N. N., Avellaneda Leal, L.H., Zerda Esguerra, D. L., (2014). Estudio de factibilidad para la recolección, acopio, molida y comercialización de PET (Polietileno Tereftalato) en el municipio de Soacha. (Proyecto de grado, Corporación Universitario Minuto de Dios, UNIMINUTO). Recuperado de http://repository.uniminuto.edu:8080/jspui/bitstream/10656/3147/1/TA_RodriguezR amirezNenyNereidi_2014.pdf 6. B2Bportales. (agosto-septiembre de 2011). Tecnología del plástico. Recuperado de file:///C:/Users/user/Downloads/TPAUG2011.pdf 7. Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito (2007-2). PLÁSTICOS PROTOCOLO recuperado de http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/2734_plimeros.pdf. 44.
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(46) 151. 24 396. 698 884. UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1:10 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. DE PET. PLANO # 1 DE 15. ESQUEMA GENERAL. 702,5. 585. 470. 396 408,5 34.
(47) Número del Elemento 15 2. 10 1. 6 17. 8 1. 7 1. 2 1 18 14. 1 1 22 2 9 1. 20 4. 3 1. 12 1. 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1. Nombre del Elemento Tornillo M4 Tuerca M12 Tornillo M12 Tornillo M10 Tornillo M5 Arandela 18mm Tuerca M18 Rodamiento Correa de Transmisión Motor Protector Polea Eje Polea Motor Estructura Tolva Rejilla Separador Cuchilla Eje Tapa Lateral Izqierda Tapa Lateral Derecha Tapa Frontal. TRITURADORA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1:10 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. Cantidad. DE PET. PLANO # 2 DE 15. LISTA DE PARTES. 2 4 4 2 14 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 17 17 1 1 1 1.
(48) Número del Nombre del Elemento Elemento. Cantidad. 6. Separador. 17. 5. Cuchilla. 17. 4. Eje. 1. 459. 30°. R9. 0. 349,39. 4 1. 6 17. 5 17. EL ENSAMBLE DE LAS CUCHILLAS SE HACE POR AJUSTE POR INTERFERANCIA DANDO UN GIRO APROXIMADO DE 30° ENTRE CUCHILLAS UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1:5 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. DE PET. PLANO # 3 DE 15. ENSAMBLE DEL EJE.
(49) 10. 10. 35. O 5 X8. 11,5. 396. 11,5. 0 R1. O 12X2. 27,5. 42,22 97,2 152,2 197,2 207,2. UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1:5 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. DE PET. PLANO #4 DE 15. TAPA FRONTAL.
(50) 21. DETALLE A 1:1. 2. s1. R 0, 31 8 1°. M10 `15. 42,2. 92. 23. M5 X7 `35. 11,5. 42,2. 55. 152,2 177,2. 55. O 48. A. 55. 207,2. O 52 H8. +0,046 0. 45. 89. 182,1 UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1:2 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. DE PET. PLANO # 5 DE 15. TAPA LATERAL DERECHA.
(51) 21. 2. s1. R 0,3. DETALLE A 1:1 89. 8 1°. 55 42,2. 42,2. 55. 152,2. 92 M5 X7 `35. 23. 11,5. 177,2. A. 182,1. TRITURADORA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1:2 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. DE PET. PLANO # 6 DE 15. TAPA LATERAL IZQUIERDA. 207,2. O 52 H8. 55. O 48. +0,046 0. 45. M10 `15.
(52) 6 R0 ,5. O 76. DETALLE E 1:1. +0,024 +0,015. O 18 h6 O 20. DE C. 14,5. DETALLE D 5:1 O 25 n5. 5,6. 2. 0 -0,011. DETALLE C 1:1. 14 3,5. O 2,5. 2,97. 9,5 O 20. 60°. 0,5. 3. B. CORTE B-B. M18. B. 20,5 24 48 79 429 459. TRITURADORA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1 : 5 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. PLANO # 7 DE 15. EJE. DE PET.
(53) 10. 40°. R3. 7,5 8. 4,53 R 10. R 90. R4 0. 5 H6 2 O. 13 25,0 00 25,0. DISEÑADO EN ACERO AISI-SAE 2510 CON TRATAMIENTO TERMICO DE TEMPLE UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1 : 2 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. DE PET. PLANO # 8 DE 15. CUCHILLA.
(54) A O 25 H6. O 80. +0,013 0. A. 10. s1 X2. CORTE A-A. UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1:1 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. PLANO # 9 DE 15. SEPARADOR. DE PET.
(55) 0 R1. 10. 0 -0,035. 27,5. 25. 10. +0,045 0. 350. O 12. 12,5. 49. 370. 40. 13. 10. 45. 42,22 55. 35 11,5 396. UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1:5 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. PLANO # 10 DE 15. REJILLA. DE PET. 177,2. 55. 120°. R1. 20. 10. R. , 77 8 7.
(56) 230 388 44 5. 10. A B 13. 105. O10 X 2. 445. 22,5. 3 49. 183. VISTA B VISTA A LAMINA GALVANIZADA DE 1mm DE ESPESOR. UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1:5 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. PLANO # 11 DE 15. TOLVA. DE PET.
(57) 136. 62. 394. 24,5 O 12 X4. 24,5. 1. DETALLE A. 177. 414. 13. 698. 298. A 137. 4 R1. 136. UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1:10 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. DE PET. PLANO # 12 DE 15. ESTRUCTURA.
(58) O 34°. 5. s0,5 X2. 21,1. O 69,6. O 43,6. H8 O 18. 7 +0,02 0. 13 20. UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 2:1 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. DE PET. PLANO # 13 DE 15. POLEA MOTOR.
(59) ,3 R0 8 H8 1 O. 21,1. O 232,6. s0,5 X2. O 258,6. 5. 7 +0,02 0. 13 20. UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1:2 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. DE PET. PLANO # 14 DE 15. POLEA EJE.
(60) 1. R1. DETALLE B 1:2 0 R9. 73. A R. 125. 71. B. ,5 328. 20 40. A. 12. 27. 45 18. 162. R4 0. 286 313. 72. CORTE A-A. 40. 515 LAMINA DE ACERO GALVANIZADO DE 1 mm DE ESPESOR. UNIVERSIDAD DISTRITAL TRITURADORA FRANCISCO JOSÉ DE ESCALA: 1 : 5 FORMATO: A4 CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA FECHA : 01 / 11 / 2016 DANIEL HOYOS MATEUS MARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS. DE PET. PLANO # 15 DE 15. PROTECTOR.
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