UNIVERSIDAD TECNOLGICA AMRICAFACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERACARRERA DE INGENIERA MECNICA

MOLINO TRITURADOR DE BOTELLAS DESECHABLES

Proyecto profesional de grado previo a la obtencin del Ttulo de Ingeniero Mecnico: Especialidad Mecnica Automotriz.

Autores:

Mauricio Ivn Falconi Flores. Robinson Rodrigo Tiaguaro Rea.

Tutor:

Ing. Msc. Juan Carlos Parra.

Quito, Octubre del 2009.

II

DECLARACIN

Nosotros, Falconi Flores Mauricio Ivan y Tiaguaro Rea Robinsn Rodrigo. Declaramos bajo juramento que el trabajo aqu escrito es de nuestra auditoria; que no ha sido previamente presentado para ningn grado o calificacin profesional; y que hemos consultado las referencias bibliogrficas que se incluyen en este documento.

A travs de la presente declaracin cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondiente a este trabajo. A la Universidad Tecnolgica Amrica, segn lo establecido por la ley de propiedad intelectual, por su reglamento y por la normativa institucional vigente.

-----------------------------------Falcn F. Mauricio I.

----------------------------------Tiaguro R. Robinsn R.

III

CERTIFICACIN

Certifico que el presente Proyecto Profesional de Grado titulado MOLINO TRITURADOR DE BOTELLAS DESECHABLES, fue un trabajo desarrollado por los seores Egresados: Falconi Flores Mauricio Ivn y Tiaguaro Rea Robinson Rodrigo, de la Carrera de Ingeniera Mecnica de la Universidad Tecnolgica Amrica, de forma integra e indita de acuerdo a mi direccionamiento.

Ing. Msc. Juan Carlos Parra

Docente de la Facultad de Ciencias de la Ingeniera UNITA

Director del Proyecto

IV

DEDICATORIA

El presente proyecto est dedicado a La mujer que me dio el ser Mi Madre Margarita Leonor Flores ; Por su apoyo incondicional y moral.

A Ximena y Franklin mis hermanos; Gracias por todo el cario brindado sobre toda circunstancia.

Mauricio Falconi Flores.

A quienes me han inculcado valores que con el transcurrir del tiempo sirvieron para formar una persona de bien y que cada minuto de mi vida me impulsan a seguir adelante, mis padres.

Con quienes han compartido conmigo: risas, llantos, juegos, peleas, aventuras, emociones en fin un milln de cosas, mis hermanos.

Y a Dios, que con un soplo divino dio vida a este ser que por algn motivo me puso en este camino, y este camino tiene nombre: ayudar y dar alegra a muchas personas.

Robinson Tiaguaro

V

AGRADECIMIENTO

A la Universidad Tecnolgica Amrica y a todo el personal docente que conforma la Facultad de Ciencias de la Ingeniera Mecnica, por compartir los conocimientos bsicos para nuestra formacin tanto profesional como personal.

Un agradecimiento especial y de gratitud al Ing. Juan Carlos Parra por compartir sus conocimientos profesionales, sugerencias, don de gente e ideas.

Al Sr. Geovanny Chacon Gerente General de la Empresa Estratech Ca. Ltda. por facilitarnos las instalaciones y equipos indispensables para la fabricacin armado y ensamblaje de nuestro proyecto.

Y a cada una de las personas que de una u otra manera supieron aportar con su apoyo, sugerencias y conocimientos para llegar a la culminacin de este trabajo.

VI

NDICE GENERALPgina

PORTADA DECLARACIN CERTIFICACIN DEDICATORIA AGRADECIMIENTO NDICE GENERAL NDICE DE FIGURAS NDICE DE TABLAS RESUMEN INTRODUCCIN

I II III IV V VI XIII XVI XVII XIX

CAPTULO I LOS DESECHOS PLSTICOS1.1.- INTRODUCCIN 1.2.- BREVE RESEA HISTRICA DE LOS DESECHOS 1.3.- PROBLEMA DE DESECHOS EN EL ECUADOR 1.3.1.- PORCENTAJES DE DESECHOS EN EL ECUADOR 1.4.- DESECHOS SLIDOS 1.4.1.- PROCESO DE RECUPERACIN DE RECURSOS 1.4.2.- PROCESAMIENTO DE RESIDUOS 1.4.3.- REUTILIZACIN 1.5.- PROCESO DE RECICLAJE 1.5.1.- EL OBJETIVO DE RECICLAR 1.5.2.- EL REAPROVECHAMIENTO EN EL RECICLAJE 1.6.- BENEFICIOS DEL RECICLAJE 1.6.1.- VENTAJAS QUE PROPORCIONA EL RECICLAJE 1.7.- ESTRATEGIAS DE COMUNICACIN 1 2 3 6 6 7 7 8 8 8 9 9 9 10

VII

1.8.- COMERCIALIZACIN Y ADQUISICIN 1.9.- EL PLSTICO 1.9.1.- IDENTIFICACIN Y CODIFICACIN DEL TIPO DE PLSTICO

11 11 12

1.9.1.1.- PROBLEMAS EN LA IDENTIFICACIN Y CODIFICACIN DEL PLSTICO 13 1.9.2.- CARACTERSTICAS Y APLICACIONES DE LOS SMBOLOS PLSTICOS 1.9.2.1.- POPLIETILENO TEREFTALATO (PET) 1 1.9.2.2.- POPLIETILENO ALTA DENSIDAD (PEAD) 2 1.9.2.3.- CLORURO DE POLIVINILO (PVC) 3 1.9.2.3.1.- PVC RGIDO 1.9.2.3.2.- PVC FLEXIBLE 1.9.2.4.- POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD) 4 1.9.2.5.- POLIPROPILENO (PP) 5 1.9.2.6.- POLI-ESTIRENO (PS) 6 1.9.2.7.- OTROS PLSTICOS (OTHER) 7 1.10.- CONSIDERACIONES PARA LA UTILIZACIN DEL PLSTICO RECICLADO 1.11.- APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOS PLSTICOS 1.11.1 TRITURACIN DE LOS RECURSOS PLSTICOS INDUSTRIALES 1.11.2.- PROCESO DE TRITURACIN DEL PLSTICO 1.12.- IMPORTANCIA DE LOS MOLINOS TRITURADORES DE PLSTICOS 13 14 14 14 15 15 16 16 17 1818

19 19 20 21

CAPTULO II PARMETROS, ANLISIS Y SELECCIN DE ALTERNATIVAS2.1.- DEFINICIN DEL PROBLEMA 2.1.1.- RESTRICCIN Y LIMITACIN 2.2.- PARMETROS DE DISEO 2.2.1.- COSTO DE FABRICACIN 2.2.2.- SEGURIDAD DE OPERACIN 2.2.3.- FACILIDAD DE MANTENIMIENTO 2.2.4.- CUMPLIR CON LA NECESIDAD DEL CLIENTE 2.2.5.- ASPECTO DE LA MQUINA 2.2.6.- ERGONOMA DE LA MQUINA 23 23 24 25 25 25 26 26 26

VIII

2.2.7.- FUNCIONALIDAD 2.3.- PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS 2.3.1.- ALTERNATIVA 1 2.3.2.- ALTERNATIVA 2 2.3.3.- ALTERNATIVA 3 2.4.- SELECCIN DE LA ALTERNATIVA MS VIABLE 2.4.1.- CONCLUSIN DE LA EVALUACIN 2.5.- ESTUDIO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA 2.5.1.- FUNCIONAMIENTO DEL MOLINO TRITURADOR 2.5.2.- MATERIALES A SER UTILIZADOS EN SU COSNTRUCCIN 2.5.3.- APLICACIN DE TCNICAS Y NORMAS DE COSNTRUCCIN 2.5.4.- SISTEMAS DE FIJACIN Y UNIN DE ELEMENTOS

28 28 29 30 33 35 36 37 37 38 38 39

CAPITULO III DISEO Y CONSTRUCCIN DEL MOLINO TRITURADOR3.1.- DISEO, CLCULO Y SELECCIN DE ELEMENTOS 3.2.- CLCULO DEL NMERO DE REVOLUCIONES PARA EL CORTE 3.2.1.- CLCULO DEL PESO DE LAS ALETAS PARA CORTE 3.2.1.1.- CLCULO DEL VOLUMEN DEL CUADRANTE DE CRCULO 3.2.1.2.- CLCULO DE LA MASA DEL CUADRANTE DE CRCULO 3.2.1.3.- CLCULO DEL PESO DEL CUADRANTE DE CRCULO 3.2.2.1.- CLCULO DEL VOLUMEN DEL RECTNGULO DE LA ALETA 3.2.2.2.- CLCULO DE LA MASA DEL RECTNGULO 3.2.2.3.- CLCULO DEL PESO DEL RECTNGULO 3.2.3.1.- CLCULO DEL VOLUMEN DE LA PARBOLA 3.2.3.2.- CLCULO DE LA MASA DE LA PARBOLA 3.2.3.3.- CLCULO DEL PESO DE LA PARBOLA 3.2.4.- CLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA ALETA 3.2.4.1.- CLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA PARBOLA 3.2.4.2.- CLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DEL RECTNGULO 3.2.4.3.- CLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DEL CUADRANTE DEL 40 41 42 43 43 44 45 45 46 46 47 48 49 49 50

IX

CRCULO 3.2.4.4.- UBICACIN DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA ALETA 3.3.- CLCULO DE LA POTENCIA DE ACCIONAMIENTO PARA EL CORTE DE LA BOTELLA DE PET 3.3.1.- CLCULO DE LA VELOCIDAD TANGENCIAL 3.3.2.- CLCULO DE LA VELOCIDAD DE ALIMENTACIN 3.3.3.- CLCULO DE LA VELOCIDAD DE CORTE 3.4.- SELECCIN DE LA CORREA TRAPEZOIDAL 3.4.1.- DETERMINACIN DEL FACTOR DE SERVICIO 3.4.2.- CLCULO DE LA POTENCIA DE DISEO 3.4.3.- DETERMINACIN DE LA SECCIN DE LA BANDA 3.4.4.- SELECCIN DE LOS DIMETROS DE POLEAS, LA RELACIN DE TRANSMISIN Y EL NMERO DE REVOLUCIONES DEL EJE ROTOR 3.4.5.- CLCULO DE LA POTENCIA CORREGIDA POR CORREA TRAPEZOIDAL 3.4.6.- CLCULO DEL NMERO DE CORREAS TRAPEZOIDALES 3.4.7.- CLCULO DE LA TENSIN TRANSMITIDA POR CORREA TRAPEZOIDAL 3.4.7.1.- CLCULO DEL FACTOR DE CORRECCIN 3.4.7.1.1.- CLCULO DE LA DISTANCIA ENTRE EJES DE LAS POLEAS 3.5.- DISEO Y CLCULO DEL EJE ROTOR 3.5.1.- DATOS INTEGRADOS DE LA MQUINA PARA EL CLCULO DEL EJE 3.6.- FUERZAS ACTUANTES EN EL PLANO X Y DEL EJE ROTOR 3.6.1.- DIAGRAMA DE CORTANTE 3.6.2.- DIAGRAMA DE MOMENTOS 3.7.- FUERZAS ACTUANTES EN EL PLANO X Z DEL EJE ROTOR 3.7.1.- CLCULO DE LA FUERZA DE CORTE 3.7.2.- TENSIONES PRODUCIDAS POR LA CORREA TRAPEZOPIDAL 3.7.3.- DIAGRAMA DE CORTANTE 3.7.4.- DIAGRAMA DE MOMENTOS 3.8.- DISEO DEL ROTOR

51 52

57 58 58 59 60 60 61 62

62

64 64

65 66 67 69

70 71 72 73 73 73 76 77 78 78

X

3.8.1.- CLCULO DEL MOMENTO RESULTANTE MXIMO 3.8.2.- CLCULO DE LOS FACTORES QUE MODIFICAN EL LMITE A FATIGA DEL EJE ROTOR 3.8.2.1.- FACTOR DE RESISTENCIA DE SUPERFICIE (KA) 3.8.2.2.- FACTOR DE RESISTENCIA DE TAMAO (Kb) 3.8.2.3.- FACTOR DE CARGA (Kc) 3.8.2.4.- FACTOR DE RESISTENCIA DE TEMPERATURA (Kd) 3.8.2.5.- FACTOR DE EFECTOS DIVERSOS (Ke) 3.8.2.6.- FACTOR DE LMITE DE RESISTENCIA A LA FATIGA (Se) 3.8.3.- CLCULO DEL TORQUE 3.9.- CLCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD 3.10.- CONFIGURACIN GEOMTRICA DEL EJE 3.11.- SELECCIN DE RODAMIENTOS 3.12.- SELECCIN DE LA CUA O CHAVETA 3.13.- DISEO DE LAS ALETAS PARA CORTE 3.13.1.- DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE 3.13.1.1 DIAGRAMA DE CORTANTE 3.13.1.2.- DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR 3.13.2.- CLCULO DEL MOMENTO DE INERCIA DE LA ALETA 3.13.2.1.- MOMENTO DE INERCIA DEL CUADRANTE DE CRCULO 3.13.2.2.- MOMENTO DE INERCIA DEL RECTNGULO 3.13.2.3.- MOMENTO DE INERCIA DE LA PARBOLA 3.13.3.- CLCULO DEL MOMENTO DE INERCIA TOTAL 3.13.4.- DEFLEXIN MXIMA EN LA ALETA 3.14.- SELECCIN DE LAS CUCHILLAS PARA CORTE 3.14.1.- AFILADO DE LAS CUCHILLAS DE CORTE 3.15.- DIMENSIONAMIENTO, ESQUEMA Y FABRICACIN DE LA TOLVA DE ALIMENTACIN 3.15.1.- PARTES COMPONENTES DE LA TOLVA 3.15.2.- PROCESO DE FABRICACIN DE LA TOLVA 3.16.- DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA CMARA DE MOLIENDA

79

80 81 81 82 82 83 86 86 87 88 89 92 94 95 96 96 97 98 99 100 101 102 103 104

105 105 106

107

XI

3.16.1.- DISEO Y

DIMENSIONAMIENTO

DE

LOS

APOYOS 109

PARA LAS CUCHILLAS MVILES 3.16.2.- DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA PLACA PARA SUJESIN DEL TAMIZ 3.16.3.- SOLDADURA DE LA CMARA DE MOLIENDA 3.16.4.- DIMENSIONAMIENTO DEL TAMIZ DE CERNIDO 3.16.5.- DIMENSIONAMIENTO DE LA CMARA DE DESCARGA 3.17.- DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA PLACA SOPORTE DEL MOTOR 3.18.- DISEO Y CLCULO DE LA MESA O ESTRUCTURA PARA SOPORTE 3.18.1.- CLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA ESTRUCTURA 3.18.2.- UBICACIN Y REPRESENTACIN DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA ESTRUCTURA SOPORTE 3.18.3.- CLCULO DE LA FUERZA DE EMPUJE 3.18.4.- CLCULO DE LA ESTRUCTURA SOPORTE 3.18.4.1.- DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES EN EL PORTICO 3.18.4.2.- CLCULO DE LA DEFLEXIN MXIMA EN LA VIGA SUPERIOR B - C DEL PORTICO 3.18.4.2.1.- DIAGRAMA DE CORTANTE DE LA VIGA 3.18.4.2.2.- DIAGRAMA DE MOMENTOS DE LA VIGA 3.18.4.2.3.- CLCULO DEL ESFUERZO MXIMO 3.18.4.2.4.- CLCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD 3.18.4.3- DISEO DE LOS PUNTALES DE LA ESTRUCTURA

110 110 114 115

116

118 120

125 127 129 135

138 141 141 144 144 145

CPTULO IV CONSTRUCCIN, FUNCIONAMIENTO4.1.- CONSTRUCCIN Y MONTAJE DE ELEMENTOS 4.2.- ANLISIS DE COSTOS DE EJECUCIN DEL PROYECTO 151 153

MONTAJE,

GASTOS

Y

PRUEBAS

DE

XII

4.2.1.- COSTO DE MATERIALES 4.2.2.- COSTO DE MANO DE OBRA 4.2.3.- COSTO GASTOS VARIOS 4.2.4.- COSTO TOTAL DEL PROYECTO 4.3.- PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 4.3.1.- RESULTADO DE PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 4.3.2.- PRUEBAS DE CAPACIDAD DE PRODUCCIN CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFA ANEXOS

154 155 155 156 156 159 160 164 165 166 169

XIII

NDICE DE FIGURASPgina Figura 1.1 Figura 1.2 Figura 2.1 Planta de clasificacin de desechos Smbolo de identificacin del plstico Triturador con un eje rotor de 2 aletas con 2 cuchillas Giratorias y 2 cuchillas fijas Figura 2.2 Triturador con eje rotor cilndrico con 2 cuchillas giratorias Y 2 cuchillas fijas Figura 2.3 Triturador con rodillos de prensado, con un eje rotor Cilndrico Figura 3.1 Figura 3.2 Figura 3.3 Figura 3.4 Figura 3.5 Figura 3.6 Configuracin geomtrica del eje rotor Geometra de las aletas para corte Centro de gravedad de la parbola Centro de gravedad del rectngulo Centro de gravedad del cuadrante de crculo Ubicacin de los centros de gravedad de cada cuerpo que forma la aleta Figura 3.7 Ubicacin del centro de gravedad de la aleta con respecto A los ejes X Y Figura 3.8 Figura 3.9 Fuerzas actuantes en la aleta Tensin en las correas trapezoidales 55 55 65 72 72 73 76 77 77 78 89 89 93 95 52 33 42 42 49 50 51 31 29 5 13

Figura 3.10 Fuerzas actuantes X Y Figura 3.11 Diagrama de cortante Figura 3.12 Diagrama de momentos Figura 3.13 Fuerzas resultantes en la polea del eje rotor Figura 3.14 Fuerzas actuantes X Z Figura 3.15 Diagrama de cortante Figura 3.16 Diagrama de momentos Figura 3.17 Configuracin geomtrica del eje Figura 3.18 Fuerzas en los extremos A y B del eje Figura 3.19 Configuracin geomtrica de la chaveta Figura 3.20 Configuracin geomtrica de las aletas

XIV

Figura 3.21 Diagrama de cuerpo libre Figura 3.22 Diagrama de cortante de la aleta Figura 3.23 Diagrama de momento flector de la aleta Figura 3.24 Graficas que componen la aleta Figura 3.25 Cuadrante de crculo de la aleta Figura 3.26 Rectngulo de la aleta Figura 3.27 Parbola de la aleta Figura 3.28 ngulos de las cuchillas para corte Figura 3.29 Tolva de alimentacin Figura 3.30 Cmara de molienda Figura 3.31 Placa apoya cuchillas Figura 3.32 Placa de sujecin del tamiz Figura 3.33 Fuerzas actuantes en los soportes de cuchillas mviles Figura 3.34 rea de soldadura de soportes para cuchillas Figura 3.35 Tamiz de cernido Figura 3.36 Tolva de descarga Figura 3.37 Placa de soporte del motor elctrico Figura 3.38 Diseo y medidas constructivas de la mesa soporte Figura 3.39 Centros de gravedad seccin A Figura 3.40 Centros de gravedad seccin B Figura 3.41 Ubicacin de centros de gravedad secciones A B plano X Z Figura 3.42 Ubicacin de centros de gravedad secciones A B Plano X Y Figura 3.43 Ubicacin del centro de gravedad de la estructura soporte Figura 3.44 Aplicacin de la fuerza de empuje Figura 3.45 Estructura o mesa soporte Figura 3.46 Pesos que actan en la mesa o estructura soporte Figura 3.47 Configuracin geomtrica y dimensiones de la mesa o estructura soporte Figura 3.48 Diagrama de cuerpo libre del prtico Figura 3.49 Diagrama de momentos flectores en el prtico Figura 3.50 Diagrama de cuerpo libre de la viga B C

95 96 96 97 98 99 100 104 107 109 109 110 111 112 115 115 116 120 121 122

122

124 126 127 128 129

130 131 135 138

XV

Figura 3.51 Diagrama de cortante de la viga B C Figura 3.52 Diagrama de momentos de la viga B C Figura 4.1 Tipo de botellas

141 141 157

XVI

NDICE DE TABLASPgina

Tabla 2.1 Tabla 2.2 Tabla 3.1 Tabla 3.2 Tabla 3.3

Promedio de estaturas Calificacin de alternativas Matriz de factor de servicio Seccin de la correa trapezoidal Seleccin de dimetros de poleas y la relacin de Transmisin

27 35 61 62

63 68

Tabla 3.4 Tabla 3.5

Factores para correccin Diagrama de factores de concentracin de esfuerzos tericos Kt

84 85 93 111 154 155 155 156 157 158 158 159 159 160 161 161 162

Tabla 3.6 Tabla 3.7 Tabla 3.8 Tabla 4.1 Tabla 4.2 Tabla 4.3 Tabla 4.4 Tabla 4.5 Tabla 4.6 Tabla 4.7 Tabla 4.8 Tabla 4.9 Tabla 4.10 Tabla 4.11 Tabla 4.12 Tabla 4.13 Tabla 4.14

Diagrama de sensibilidad de la muesca Seleccin de chavetas y ranuras Propiedades de metal soldante Costo de materiales Costo de mano de obra Costo gastos varios Costo total del proyecto Prueba de corte 1 Prueba de corte 2 Prueba de corte 3 Prueba de corte 4 Resultado de pruebas de funcionamiento Tiempos y pesos de operacin ciclo 1 Tiempos y pesos de operacin ciclo 2 Tiempos y pesos de operacin ciclo 3 Tiempos y pesos de operacin ciclo 4 Tiempos y pesos totales por nmero de ciclos de operacin

162

XVII

RESUMEN

El presente Proyecto Profesional de Grado tiene como propsito disear y construir un molino triturador de botellas plsticas desechables, cuya finalidad es el de incentivar el reciclaje de productos desechables plsticos generando de esta manera una nueva fuente de trabajo.

El molino triturador de botellas plsticas desechables es una mquina que tritura o corta las botellas plsticas en partculas pequeas. Estas partculas se las denominan pellets; Y con la ayuda de una mquina estrusora los pellets se pueden convertir en productos plsticos nuevos; Que luego podrn ser comercializados.

El primer captulo del presente proyecto abarca una breve resea histrica de los productos plsticos, los problemas de desechos que existen en el Ecuador , porcentajes de tipos de desechos en las principales ciudades del Ecuador, procesos para el reciclaje, beneficios del reciclaje, el plstico, tipos de plsticos, identificaciones y codificaciones en los plsticos, comercializacin y adquisicin de plsticos.

En el segundo captulo se realiza el respectivo estudio de los parmetros de diseo, el anlisis y la seleccin de la alternativa ms viable, con la ayuda de un cuadro comparativo de calificacin de factores que influyen en la seleccin; Terminando con el estudio de la alternativa seleccionada.

El tercer captulo est dedicado al diseo del molino triturador, partiendo del clculo del motor de accionamiento, clculo de correas trapezoidales, seleccin de poleas, clculo del eje rotor, seleccin de rodamientos y cuchillas de corte, diseo de la tolva de alimentacin y de la cmara de molienda, clculo de uniones soldadas, clculo y diseo de la estructura soporte de los elementos que forman el molino triturador.

XVIII

Y el captulo cuarto esta compuesto por el montaje de elementos, gastos incurridos en la fabricacin del proyecto, pruebas de funcionamiento, conclusiones y recomendaciones.

Adems terminando en los anexos con los planos de construccin de la mquina, un manual de operacin y de mantenimiento, tablas de seleccin de propiedades de aceros, perfil estructural, cuchillas, rodamientos, motor elctrico y fotografas de la mquina.

XIX

INTRODUCCIN

La contaminacin del medio ambiente es un gran problema para todos los pases desarrollados y subdesarrollados.

Se considera como contaminacin a todo tipo de desechos tales como desechos qumicos, desechos industriales, basura slida a los recipientes plsticos, cartn, vidrio, metales, fibras textiles, etc. y la basura orgnica.

Siendo un 90% de todos estos desechos reciclables.

Reciclable quiere decir volver a fabricar productos nuevos de productos convertidos en basura.

El presente estudio se basa en el reciclado del plstico PET que es utilizado en la fabricacin de botellas y envases desechables, con productos de gran consumo humano.

El PET es un derivado del petrleo altamente contaminante. Para que un producto desechable de PET se destruya en la naturaleza toma un periodo mayor a 500 aos, mientras que al ser incinerado produce gases nocivos altamente contaminantes para la atmsfera.

Al tener como gran problemtica al tiempo para destruccin y la emanacin de gases contaminantes por la incineracin, se procede al diseo y construccin de un molino triturador de desechos plsticos de PET. Donde la accin de cortar y triturar al plstico en partculas pequeas facilita el reproceso del PET, sin producir daos al medio ambiente.

La idea principal del proyecto se fundamente en un prototipo de un molino triturador, la mquina mencionada se disea y calcula mediante el anlisis de la

XX

teora de falla en cada uno de sus elementos, se construye mediante materiales y elementos existentes en el mercado local. Los propsitos fundamentales que persigue el presente proyecto son: Generar tecnologa en el pas, incentivar el reciclaje como una gran alternativa. La optimizacin de recursos agotables como el petrleo, crear fuentes de trabajo y evitar la contaminacin con productos que toman demasiado tiempo para su destruccin.

El molino triturador corta botellas desechables de 500cc. de capacidad, que son fabricadas de PET, el corte se efecta por un proceso netamente mecnico. Que se detalla a continuacin.

La botella de PET es prensada y luego introducida en la tolva de alimentacin, la misma que tiene contacto directo con la cmara de molienda; En cuyo interior se encuentra el eje rotor, el mismo que gira a 754 RPM, posee dos cuchillas giratorias las mismas que arrastran a la botella en el interior de la cmara de molienda, el arrastre produce que choque la botella contra las cuchillas fijas ocasionando de esta manera el corte por cizalladura.

Paulatinamente la botella plstica es arrastrada y cortada alcanzado partculas de dimensiones que puedan pasar por el tamiz de cernido de esta manera siendo evacuadas hacia el exterior. El eje rotor es accionado por un motor elctrico con un sistema de transmisin por banda trapezoidal.

Concluye el proyecto presentando las capacidades de produccin, costos reales de la fabricacin de la mquina, y un manual de mantenimiento de la mquina.

1

CAPITULO I

LOS DESECHOS PLSTICOS

1.1 INTRODUCCIN.

La industria del plstico empez con el descubrimiento de la nitrocelulosa por el ingles Alexander Parkes en 1864, Parkes no exploto comercialmente su descubrimiento. Luego de 10 aos las industrias se dieron cuenta de lo que podran fabricar con esta nueva materia.1

Con la materia prima del plstico se puede elaborar diversos artculos tales como: Auto partes, utensilios para el hogar, envases para lquidos, recipientes para vegetales, legumbres, fibras textiles, etc.

Luego que estos y otros productos plsticos cumplen su ciclo de vida son desechados, convirtindose en un gran problema de contaminacin para el medio ambiente.2

Los plsticos biodegradables tardan en degradarse aproximadamente 25 aos, en cambio los plsticos de alta densidad demoran un promedio de 500 aos.3

El plstico se obtiene del petrleo que es un recurso agotable en la naturaleza, al incinerarlo es altamente contaminante produce gases que alteran la capa de ozono.4

1 2

MICHAELI Greig Kaufman Vossenburger, pg. 7 Integra pg. 10 3 Ibd. 2 pg. 10 4 www.Monografias.com/trabajos10recis.shtml

2

Para evitar estos dos grandes problemas por parte del plstico algunos pases industrializados han empezado a aplicar polticas para el reciclaje de papel, vidrio, cermica, metales y plstico.

En nuestro pas estas polticas ya se estn implementando por parte de algunas empresas dedicadas a la fabricacin de productos plsticos. Reciclando nicamente el desecho interno obtenido en la fabricacin de productos nuevos. 5

Para un mnimo porcentaje de la cantidad de desecho existente en las calles y en los botaderos de la ciudad existen microempresas que se dedican a la recoleccin, venta y transporte de plstico hacia el pas de Colombia, por la falta de recursos e incentivos por parte del gobierno no se obtienen resultados favorables para el pas.6

Para comenzar con la cadena del reciclaje de plstico las empresas utilizan personas que clasifican y separan los residuos con la ayuda visual, cdigos impresos en los recipientes, coloraciones, densidades, y tipo de plsticos. Para luego estos ser triturados en molinos de corte o trituracin, medio por el cual se obtienen medidas apropiadas para poder fundirlos, y fabricar productos nuevos.7

Se debe tomar en cuenta que los productos fabricados con plstico 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 vehculos, etc.8

1.2 BREVE RESEA HISTORICA DE LOS DESECHOS.

Desde que Eva arrojo el primer corazn de manzana, comenzaron a aparecer los residuos, los cuales no fueron de fundamental importancia, mientras los hombres

5 6

www.municipiodeloja.gov.ec. Pg. 1 Ibd. 5, pg. 1 7 www.ambiente.gov.ec/AMBIENTE/legislacin/docs/libroVII_TV.htm 8 Ibd. 1 pg. 8

3

vivan como tribus nmadas, pues los residuos quedaban y ellos cambiaban de lugar, pero comenz a ser relevante cuando estas poblaciones se convirtieron en sedentarias, pues sus residuos eran depositados en su entorno. Pero el problema verdadero apareci cuando se conformaron las ciudades, ya que el nmero de habitantes se incremento y por ende sus desperdicios.9

1.3 PROBLEMA DE DESECHOS EN EL ECUADOR.

La basura en el Ecuador constituye un gran problema, porque los diferentes municipios que conforman el territorio no poseen recursos econmicos para realizar estudios y programas de recoleccin de desechos, para los diferentes tipos de basura (orgnica, desechos slidos, desechos qumicos, desechos de hospitales, desechos industriales, etc.) que produce la ciudadana.10

La provincia de Galpagos esta amenazada por la contaminacin; Debido a la falta de proyectos adecuados para el tratamiento de la basura. Especialmente en la isla Santa Cruz.11

Se requiere apoyo del estado y de los gobiernos para procesar los desechos slidos. A veces la basura se une a las corrientes de agua dulce y pone en peligro la salud de los habitantes.12

En el Distrito Metropolitano el manejo de los desechos slidos pasa por siete problemas. Tales como:13

-

La basura es dejada sobre la va pblica por la ciudadana, sin colocarla en fundas plsticas.

9

Los desperdicios son arrojados en las calles o quebradas. Los comerciantes ambulantes dejan la basura en las esquinas.

Manual de reciclaje de plsticos, Corporacin OIKOS/USAID2004, pg. 8 www.lahora.com.ec/noticiacompleta.asp. Ibd. 10. 12 www.ambiente.gov.ec/AMBIENTE/legislacin/docs/libroVII_TV.htm 13 Ibd. 12. pg. 310 11

4

-

Los vehculos recolectores de EMASEO en su mayor parte ya han cumplido con su ciclo de servicio o vida til.

-

Los vehculos de las empresas contratistas no son lo bastante adecuados para transportar los desperdicios.

-

Estas empresas contratistas tienen pocos vehculos para la recoleccin de basura.

-

El manejo de los desechos qumicos, industriales y hospitalarios no tienen el debido tratamiento.

Los problemas mencionados, han generado que Quito se vea rezagado con respecto a otras ciudades del Ecuador.

Se calcula que por estas causas quedan sin recoger 300 toneladas diarias de desechos, no son aprovechados en proyectos de reciclaje, compostaje o para la generacin de energa. Finalmente son eliminados en el botadero de la ciudad.

Un caso muy especial es el municipio de Loja que tiene una posicin muy avanzada en todo lo que es manejo de los desechos slidos. Este manejo integral tiene tres pasos, el primer paso es la clasificacin domiciliaria de los desechos slidos en biodegradable y no biodegradable. Los dos siguientes pasos son la valoracin de los desechos en la planta de lombricultura o planta de reciclaje y la disposicin final en el relleno sanitario de la ciudad.14

El

programa

de

clasificacin

domiciliaria

ya

se

ejecuta

desde

1998,

expandindose sucesivamente. Ahora abarca ms del 80% de la ciudad de Loja.

El anlisis repetido de la basura muestra que la mayora de los lojanos cumplen muy bien con este sistema, ms del 90% de los desechos se clasifican de acuerdo con los requerimientos. El objetivo es extender la clasificacin a la ciudad entera as como mantener la calidad de la misma a travs de capacitacin y monitoreo.15

14 15

www.municipiodeloja.gov.ec. Ibd. 14. Pg. 2

5

El reciclaje de los desechos no biodegradables es otro componente importante de la gerencia integral de los desechos slidos, a fin de mejorar las condiciones laborales de los recicladores lojanos, el municipio ha construido una planta de reciclaje sobre el relleno sanitario. La planta de clasificacin de desechos est equipada con una prensa hidrulica, lavadoras de plstico y vidrio. Posee un equipo adecuado para la clasificacin del material reciclable. La planta de reciclado esta operando desde marzo del 2004. Actualmente trabajan obreros municipales y recicladores paralelamente, se espera desplazar a los empleados recicladores a mediano plazo.16

Se ha introducido tambin la recoleccin y disposicin diferenciada de los desechos peligrosos generados en los hospitales y otros centros de salud.17

El municipio cuenta con un vehculo especial para esta tarea y ha construido dos celdas de seguridad separadas. Y ha realizado una capacitacin intensiva de todo el personal municipal involucrado.18

FUENTE: www.municipiodeloja.gov.ec.

Figura 1.1 Planta de clasificacin de desechos

En las dems provincias que posee el pas cruzan problemas ya conocidos por la ciudadana en general, como son:19

16 17

Ibd. 14. Pg. 2 Ibd. 14. Pg. 3 18 Ibd. 14. Pg. 3 19 www.ded.org.ec/essapa30.htm

6

-

Los vehculos recolectores son obsoletos. La mala disposicin de los ciudadanos de no saber colocar los desechos en lugares apropiados.

-

Carencia de recursos econmicos en los diferentes municipios. No se cuenta con planes y programas de recoleccin de basura La indebida educacin y comunicacin por parte de los municipios hacia la ciudadana.

1.3.1 PORCENTAJES DE DESECHOS EN EL ECUADOR.

Segn estadsticas de EMASEO, establecidas en el mes de noviembre del ao 2004 se produjo en el Distrito Metropolitano de Quito 1.400 toneladas diarias de desechos slidos en la zona norte y la zona sur respectivamente. La misma que sera dividida en cinco grupos con sus respectivos porcentajes. .20

40% Plstico. 25% Papel. 15% Desechos orgnicos. 10% Desechos metlicos y 10% Basura.

Tambin se estableci que en el Ecuador por da, cada persona produce 0,72 Kg. de desechos

1.4 DESECHOS SLIDOS.

Es lo que se deja de usar, lo que no sirve, lo que resulta de la descomposicin o destruccin de una cosa, lo que se bota o se abandona por inservible.21

20 21

Folleto Fundacin Natura 3R/2005. pg. 4. Folleto Fundacin Natura 3R/2005. pg. 5

7

Tambin se consideran aquellas substancias gaseosas dainas y contaminantes del medio ambiente y de todas las diversas formas de vida.

La acumulacin de residuos domsticos slidos constituye hoy en da un problema agobiarte. El aumento de la poblacin, junto al desarrollo del proceso de urbanizacin y la demanda creciente de bienes de consumo, intensidad de la propaganda y publicidad, determina un aumento incesante del peso y volumen de los desechos producidos, tales como plstico, papel, basura orgnica, metal, etc.22

1.4.1 PROCESO DE RECUPERACIN DE RECURSOS.

La recuperacin de recursos consiste en la reduccin domstica de los residuos slidos mediante un proceso que incluye la recuperacin de energa, los residuos slidos seran la materia prima del proceso y la recuperacin de la energa ser el producto primario.

Los materiales recolectados deben prepararse para el mercado. La preparacin depender del tipo y volumen del material recolectado, de acuerdo a la demanda existente en el mercado para cada material.23

1.4.2 PROCESAMIENTO DE RESIDUOS.

Son tecnologas que se aplican para la reduccin del volumen de desechos, tales como:24

22 23

Triturado o corte del desecho. Fabricacin de productos nuevos utilizando el material desechado. Obtencin de materia prima a base del desecho. Bajo costo de la materia prima para la produccin de productos nuevos.

Ibd. 21, pg. 6 Ibd. 22, pg.6 24 ARMANDO DEFFIS, la basura es la solucin. pg. 17

8

1.4.3 REUTILIZACIN.

La reutilizacin es impedir que los residuos producidos se desperdicien e intentar emplearlos como materia prima en la produccin, despus de una etapa de preparacin.25

1.5 PROCESO DE RECICLAJE.

Se definir bajo tres conceptos:26

Reciclar.- Volver ha utilizar los desechos para que formen parte de nuevos productos similares.

Reciclaje.- La separacin de los desechos como papel, plstico, vidrio, metales y otros para que pueda ser utilizado como materia prima.

Reciclables.- Son los materiales de desechos que pueden entrar en el proceso de reciclaje.

1.5.1 EL OBJETIVO DE RECICLAR.

El objetivo principal es la disposicin o eliminacin de los desechos, sin descuidar los aspectos higinicos y de salud.27

La eliminacin de la basura se optimiza con la reduccin, la reutilizacin y el reciclaje de los residuos que a su vez significa un efectivo resguardo de los recursos naturales, mediante un aprovechamiento de los desechos como materia prima para procesos productivos.28

25 26

Ibd. 21, pg. 7 Ibd. 21, pg. 13 27 Ibd. 21, pg. 13 28 Ibd. 21, pg. 22

9

1.5.2 EL REAPROVECHAMIENTO EN EL RECICLAJE.

Es la capacidad de devolver los desechos o materiales al comercio, Debe haber un mercado para estos materiales para que tenga lugar el reciclaje. El reciclaje no mantiene a un material fuera de la masa de residuos en forma definitiva, sino que pospone el da en el que el mismo ingresa en la masa de residuos, y en ltima instancia reduce la cantidad de residuos, en virtud de que los materiales son utilizados ms de una vez antes de su disposicin.29

1.6 BENEFICIOS DEL RECICLAJE.

La recuperacin de los materiales de desecho para el reciclaje ofrece beneficios tanto en el orden ecolgico como econmico y social, brindando una nueva fuente de materias primas y disminuyendo el volumen de residuos a los que hay que darle una disposicin final adecuada, minimizando el impacto ambiental que de por si producen los residuos.30

1.6.1 VENTAJAS QUE PROPORCIONA EL RECICLAJE.

-

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

-

Ahorra energa

(La necesaria para producir una tonelada de aluminio

reciclado a partir de latas de soda es solo el 5% de la energa empleada para extraer y procesar el metal de la mina). Ahorra recursos naturales (Casi la mitad del hierro que se utiliza en la fabricacin mundial de acero se obtiene de la chatarra, por esa va se logra el ahorro del 75% del agua que se hubiera usado para obtener el mineral de la mina).

29 30

Ibd. 21, pg. 24 www,repamar.org/search.php

10

-

Produce ahorro de dinero (En general el material reciclado es ms econmico).

-

Genera nuevos empleos (Segn una encuesta en EEUU, por cada milln de tonelada de desechos que se recicle se crean 2.000 nuevos puestos de trabajo).

-

Protege el medio ambiente. Evita la formacin de nuevos basureros. Colabora con la recuperacin de los suelos (en forma de abono). Elimina la generacin de contaminantes del aire (gases y malos olores). Impide la proliferacin de plagas y roedores. Ayuda a preservar los bosques. Protege las aguas superficiales y las aguas subterrneas.31

1.7 ESTRATEGIAS DE COMUNICACIN.

El mayor problema es persuadir a la ciudadana que el reciclaje es beneficioso, pero para instalar esta costumbre requerir de la superacin de algunos obstculos como son: el inconveniente que trae la separacin de los residuos en el hogar. En muchas ocasiones las personas en general reaccionan con quejas respecto a que el reciclaje implica mucho tiempo y por otro lado que es un proceso sucio.

Para que el programa de reciclaje de resultados se debe tratar de minimizar los inconvenientes que puedan aparecer y dar mayor nfasis a los beneficios positivos que otorga el reciclaje.32

31 32

www.ded.org.ec/essapa29.htm BAER, Eric: pg. 157

11

1.8 COMERCIALIZACIN Y ADQUISICIN.

La venta de los materiales recuperados tiene sus inconvenientes ya que no todos tienen un mercado.

La adquisicin, se refiere a la demanda de productos elaborados con materiales reciclados. Es necesario que el gobierno implemente polticas orientadas a generar un mercado para estos materiales.33

1.9 EL PLSTICO.

El plstico es un material logrado en laboratorio mediante transformacin sinttica del carbono. Pero tambin del hidrgeno, nitrgeno y oxigeno en combinacin con otros elementos que se obtienen del petrleo.34

Pueden ser conformados en una amplia variedad de productos, como envases para gaseosas, cosmticos, alimentos, auto partes, partes moldeadas, secciones extradas, hojas y pelculas, recubrimientos aislantes, para alambres elctricos, y fibras para textiles, etc. Adems los plsticos son frecuentemente el ingrediente principal de otros materiales como pinturas, barnices, y varios compuestos con matriz de polmero.35

Las aplicaciones de los plsticos se han incrementado mucho ms rpidamente que para los metales o los cermicos durante los ltimos 50 aos.

En realidad muchas partes hechas anteriormente de metal se hacen ahora de plstico. Lo mismo sucede con el vidrio; Los recipientes plsticos han sustituido en gran parte a los vidrio, para el envasado de productos.36

33 34

Ibd. 32, BOVEY, Frank: Qumica de los plsticos, pg.16 35 Ibd. 34, pg. 17 36 BOVEY, Frank: Qumica de los plsticos, pg.17

12

Los plsticos tienen varias ventajas; Por ejemplo

-

Protegen los alimentos. Permiten ver a travs de ellos sin tocarlos. Permiten empacar al vaco. Mantienen productos en buen estado por ms tiempo. Reduce el desperdicio de alimentos. Reduce el peso de los empaques.

El plstico biodegradable tarda en degradarse 25 aos, los plsticos de alta densidad tardan en descomponerse en un tiempo promedio de 500 aos, por est razn se convierte en un producto altamente contaminante, ms aun si se tiene en cuenta que los plsticos al incinerarlo producen gases venenosos. 37

El 90% del plstico es reciclable y podemos encontrarlo en numerosas formas y representaciones. Sin embargo, debido a su gran variedad, es difcil su clasificacin.38

1.9.1 IDENTIFICACIN Y CODIFICACIN DEL TIPO DE PLSTICO.

Est clasificacin ha sido desarrollada por The Society of the Plastic Inc. (SPI) en los Estados Unidos y adoptado en varios pases latinoamericanos y europeos.

Este sistema permite la identificacin de los siete materiales plsticos ms comunes.

El smbolo de identificacin se compone de tres flechas que forman un tringulo con un nmero, que representa el tipo de material. En el centro, ubicado normalmente en el fondo de los envases.39

37 38

Ibd. 36, pg. 18. Ibd. 36. Pg. 18. 39 BOVEY, Frank: Qumica de los plsticos, pg.19

13

Figura 1.2 Smbolo de identificacin del plstico.

Es por est razn que se

han acordado smbolos para su identificacin que

apenas comienzan a generalizarse en nuestro pas.

Los siguientes son los smbolos que se encuentran en los diferentes productos elaborados con materias plsticas.

-

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 Plsticos (OTHER) 7.

1.9.1.1 Problemas en la identificacin y codificacin del plstico.

Si bien el uso de los materiales plsticos tiene innumerables ventajas, a la hora de hablar de reciclaje se encuentra con una serie de dificultades, ya que el 67% de los residuos plsticos son pelculas, films, bolsas, en general en los cuales se hallan mezclados PEAD, PEBD y PP. Respecto al 33% restante, correspondiente a los plsticos rgidos, y ms del 70% no posee identificacin debido a que el

14

sistema de codificacin no ha sido implementado por la mayora de los fabricantes de productos plsticos.40

1.9.2 CARACTERSTICAS Y APLICACIONES DE LOS SMBOLOS PLSTICOS.

De acuerdo al tipo de plstico y producto a fabricar, el plstico tiene diferentes aplicaciones y caractersticas.

1.9.2.1 Polietileno tereftalato (PET) 1.

Este tipo de plstico es transparente y resistente. Sus usos son muy variados, desde envases hasta textiles.41

-

Envases de bebidas carbonatadas. Goma de almohada y cojines. Sleeping bags. Fibras textiles.

1.9.2.2 Polietileno alta densidad (PEAD) 2.

Este material es incoloro, opaco, tonos transparentes y opacados. Alta rigidez, estabilidad dimensional, dureza superficial, esterilizada. Estable frente a cidos, lcalis y alcohol.

Atacado por hidrocarburos clorados, benzol, benzina y carburante. Se los puede utilizar en:42

40 41

Envases para detergentes, lavandina, aceite para automotores.

Ibd. 39, pg. 20 Ibd. 39 pg. 21 42 Ibd. 39, pg.22

15

-

Shampoo. Lcteos. Cajones para gaseosas. Baldes para pintura. Macetas.

1.9.2.3 Cloruro de polivinilo (PVC) 3.

Este material puede procesarse de modo que sea claro, rgido y duro claro flexible y resistente.

Existen dos tipos de Cloruro de Polivinilo o PVC.43

-

PVC Rgido. PVC Flexible.

1.9.2.3.1 Pvc rgido.

Polvo fino o granza, colores transparentes y opacos, buena resistencia, dureza y tenacidad, resistencia a la corrosin, difcilmente combustible, estable frente a cidos y lcalis, alcohol, benzina, aceites y grasa. Atacado por ter, cetona, hidrocarburos clorados, benzol y carburantes.44

1.9.2.3.2 Pvc flexible.

Plaquetas cilndricas o cubos incoloros o coloreados, transparentes y opacos. Muy elstico, estable frente a cidos, lcalis dbiles. Atacado por alcohol, ter, cetonas, hidrocarburos clorados, benzol, bencina y carburantes.4543 44

Ibd. 39, pg. 22 Ibd. 39, pg. 23 45 Ibd. 39, pg. 24

16

Se los encuentra en:

-

Suela de zapatos. Conductores elctricos. Tubos. Envases de limpiadores. Envases para agua mineral, aceites, jugos, mayonesas. Juguetes. Mangueras. Caos para desages domiciliarias y redes.

1.9.2.4 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 cidos, lcalis y alcohol. Atacado por hidrocarburos clorados, bencina, benzol y carburantes.

Sus usos pueden ser:46

-

Contenedores hermticos domsticos. Tubos y pomos para cosmticos, medicamentos y alimentos. Agitadores y sorbetes. Bolsas de basura. Bolsas para cubiertos plsticos.

1.9.2.5 Polipropileno (PP) 5.

Grnulos incoloros, opacados y teidos transparentes y obscuros.

46

Ibd. 39, pg. 24

17

Posee una alta resistencia al impacto y la traccin, a la vez es flexible, puede ser rgido y transluciente, dureza superficial, esterilizante desde 120 a 130 grados centgrados.47

Se presta para una gran variedad, tales como:

-

Paales desechables. Productos de belleza. Bolsas para patatas. Bolsas para microondas. Caos para agua caliente. Jeringas descartables. Tapas en general. Cajas de bateras. Parachoques de automotores. Auto partes.

1.9.2.6 Poli-estireno (PS) 6.

Corresponde a los materiales hechos de poli-estireno (PS). Este plstico es transparente u opaco, segn sea procesado es muy verstil e imita al cristal. Se emplea en la fabricacin de diferentes envases utilizados para servir alimentos y en materiales para proteger equipos delicados.48

Sus aplicaciones ms comunes son:

-

potes para lcteos de yogurt, postres, etc. Potes para helados y dulces. Descartables para restaurantes (platos, cubiertos, bandejas, etc.). Juguetes.

47 48

Ibd. 39, pg. 25 Ibd. 39 pg. 26

18

-

Aislantes. Planchas de PS espumado.

1.9.2.7 Otros plsticos (OTHER) 7.

Generalmente no son reciclables, son resinas de diferentes tipos como ABS, PC productos co-estruidos, co-polmeros.49

1.10

CONSIDERACIONES

PARA

LA

UTILIZACIN

DEL

PLSTICO

RECICLADO.

-

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

-

El plstico reciclado no es apto para su reutilizacin en envases reciclados para la industria de alimentos, segn la FDA.

-

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

-

El problema se agrava ante la situacin de los escasos mercados locales para la compra y la reutilizacin de plsticos reciclables.

-

No es posible obtener una mezcla homognea de plstico a partir de una mezcla ternaria de materiales.

-

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

-

Las impurezas que suelen contener los residuos deben evitarse o eliminarse, ya que son cuerpos extraos que pueden reducir la calidad del producto final.50

49 50

Ibd. 39, pg. 26 Ibd. 39, pg. 27

19

1.11 APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOS PLSTICOS.

La reciclabilidad de los recursos plsticos depende del tipo de plstico. Los plsticos pueden recuperarse por medio del molino o triturador y luego por la fusin.

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.51

Cuando se intenta fundir una mezcla de plstico, algunos son descompuestos por la temperatura empleada, mientras que otros solo se reblandecen.52

Los mejores resultados del reciclado de termoplsticos se obtienen cuando los residuos a reutilizar son de una misma clase, es decir contienen el mismo tipo de plstico, los mismos aditivos y las mismas cargas. Adems el residuo debe estar libre de impurezas para obtener productos reciclados de buena calidad.53

1.11.1 TRITURACIN DE LOS RECURSOS PLSTICOS INDUSTRIALES.

El corte de los residuos plsticos es el que est ms ampliamente desarrollado. Sin embargo, las posibilidades dependen en gran medida de lo elevada que sea la proporcin de un tipo especial de plstico en la recoleccin de residuos. La trituracin de los residuos de produccin est muy extendida. Tiene lugar en los propios lugares de produccin o a travs de empresas especializadas en la trituracin. Como los residuos se recogen ya clasificados y sin contaminacin, solo es necesario triturarlos para obtener material nuevo apto para transformarlo.54

51 52

DEFFIS, Armando: La basura es la solucin, pg, 15 Ibd. 51. 53 Ibd. 51 54 Ibd. 51, pg. 16

20

1.11.2 PROCESO DE TRITURACIN DEL PLSTICO.

La trituracin empez a desarrollarse en los aos 70, cuando algunos pases comenzaron a incinerar los residuos plsticos.55

El proceso ms comn consiste en la separacin, limpieza y peletizado.

Separacin.- La separacin se la puede efectuar por mtodos manuales y por sistemas automatizados.

Los mtodos de separacin pueden ser clasificados en separacin macro y micro molecular.

La macro separacin.-

Se la realiza sobre el producto completo usando el

reconocimiento ptico del color o de la forma, tambin se la efectuar por la codificacin de nmeros. La separacin manual se incluye dentro de est categora.

La micro separacin.- Puede hacerse por una separacin fsica basada en el tamao, peso, densidad, etc.

Separacin molecular.- Es el proceso del plstico por disolucin del mismo. Los disolventes ms eficaces son aquellos cuya composicin qumica es similar a la del plstico a disolver. Y luego separar los plsticos basados en la temperatura.

Limpieza.- Los plsticos separados estn generalmente contaminados con comida, papel, piedras, polvo, pegamentos, etc. De ah que tienen que ser primero limpiados para ser cortado, y luego lavar este material triturado en un bao con detergente.

Peletizado.- El material limpio y seco puede ser vendido o puede convertirse en pellet, para esto el granulado debe fundirse y pasarse a travs de un tubo para55

Ibd. 51

21

tomar la forma de espagueti al enfriarse en un bao de agua, una vez fri es cortado en pedacitos llamados pellets.56

1.12 IMPORTANCIA DE LOS MOLINOS TRITURADORES DE PLSTICO.

No

toda la produccin de productos plsticos en la industria dedicados a la

fabricacin de muchos artculos, que tienen como base principal el plstico, ocupan el mercado.

La mayora de artculos nuevos cruzan por algunos problemas de calidad siendo los ms importantes y los que afectan en su aspecto y calidad.

-

Desigualdad de espesor del material en las paredes que los forman. Mala formacin en el instante de ser termo-formados. No todos tienen las mismas caractersticas fsicas y buena apariencia.

Por estas razones las empresas productoras de artculos plsticos o que se dedican al reciclaje de los mismos, recurren a dar una solucin a este problema de desperdicio de materia prima.

Han optado por volver a reprocesarlo triturndolo o molindolo para que este material vuelva a ser utilizado como base principal para la fabricacin de otros nuevos productos, que de acuerdo a controles de calidad ocuparan el mercado consumista.

La labor de los trituradores o molinos para plstico es el de cortar el material en pequeas partculas que facilitan el manejo y la fundicin del mismo, ya que un desecho plstico ocupa gran volumen, menos maniobrabilidad, mayor cantidad de energa para volver a fundirlo, mayor tiempo para fundirse completamente. El plstico triturado ofrece o proporciona algunas ventajas a las empresas y la sociedad, tales como:56

Ibd. 51 pg, 17

22

En las empresas.

-

Reduccin de espacios en la planta. Reaprovechamiento del material desperdiciado. Reduccin de gastos en materia prima.

En la sociedad.

-

Nuevas fuentes de trabajo. Abaratamiento de materia prima. Menos contaminacin 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 mayora de los trituradores funcionan con cuchillas de corte, siendo similares en su funcin principal, diferencindose nicamente entre ellos por la capacidad de corte y en algunos casos especiales por el tipo de material a triturar.

23

CAPITULO II

PARMETROS, ANLISIS Y SELECCIN DE ALTERNATIVAS

2.1 DEFINICIN DEL PROBLEMA.

La agobiante cantidad de desechos slidos, (1,400 toneladas diarias de desperdicios) que produce el Distrito Metropolitano de Quito, de los cuales el 40% pertenece a la clasificacin general de plsticos (560 toneladas por da), mientras que el 15% (84 toneladas diarias) se encuentran elaborados con materia prima PET, que se puede reciclar en su totalidad, el mismo que en gran cantidad no es aprovechado, sino es ubicado en los botaderos de la ciudad. 1

Con el molino triturador se reutilizaran estos residuos plsticos, para la fabricacin de productos nuevos.

Generando de esta manera varios beneficios sociales tales como:

-

Ahorro de materiales vrgenes. Descontaminacin del medio ambiente. Fuentes de trabajo. Aumento de ingresos econmicos. Obtencin de materia prima a bajo costo.

2.1.1 RESTRICCIN Y LIMITACIN.

Una de las mayores restricciones para el diseo y construccin de un molino triturador para plstico es la cantidad de desperdicios, (84 toneladas por da ) que1

Folleto Fundacin Natura 3R/2005. pg. 4.

24

son fabricados con PET como materia prima en la elaboracin de productos reciclables tales como: botellas desechables de bebidas gaseosas, agua destilada, agua purificada, y otros lquidos no aceitosos

2.2 PARMETROS DE DISEO.

En el proceso del diseo de la mquina, es importante el conocimiento de los materiales que va a utilizar, por cuanto posibilita seleccionar o especificar la mquina idnea para realizar el trabajo con la finalidad de disear el modelo ms conveniente para su construccin tomando en cuenta los siguientes criterios y necesidades de los operarios.

-

Costo de fabricacin. Seguridad de operacin. Costo de afilado de las cuchillas. Facilidad de mantenimiento. Cumplir con la necesidad del cliente. Aspecto de la mquina. Funcionalidad. Ergonoma de la mquina. Consumo de energa.

El objetivo primordial para realizar esta mquina es el de poder facilitar a las personas su adquisicin y a su vez dar mayor facilidad de mantenimiento.

Para obtener como eleccin nica la mquina que se desea disear y construir, enseguida se efecta un anlisis de acuerdo a los factores que difieren para la respectiva calificacin.

25

2.2.1 COSTO DE FABRICACIN.

Para obtener un precio de aceptacin en el mercado local, es decir que el costo de la mquina no sea elevado y debe estar acorde con la economa del pas, se debe utilizar todas las normas y tcnicas de mano de obra existente en nuestro pas como son: tcnicas de soldadura, torneado, fresado, tratamientos de aceros y la respectiva utilizacin de materiales e insumos que se pueden encontrar en el mercado local por medio de la seleccin de catlogos.

Tambin se debe considerar la calidad de fabricacin que consiste en controlar despus de cada proceso de fabricacin la calidad para evitar problemas postensamblaje y prdidas de tiempo en el armado final.

2.2.2 SEGURIDAD DE OPERACIN.

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

2.2.3 FACILIDAD DE MANTENIMIENTO.

Al considerar el diseo se debe garantizar un manual de mantenimiento en la que todos los repuestos y accesorios sean de fcil reemplazo y adquisicin en el mercado, ya que esto influye directamente en la vida til y costo de la mquina.

Para su respectivo engrase de rodamientos se debe recomendar en lo posible grasas que existan en el mercado.

26

En el instante de que la mquina 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 mquina este 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.

Tambin debe estar acorde al volumen que posea el material que se va ha trabajar y a la ubicacin de la planta.

Y al realizar la mquina el trabajo de triturado debe estar

acorde a las

necesidades, en tiempo de horas de trabajo y capacidad de produccin.

2.2.5 ASPECTO DE LA MQUINA.

Es muy importante, ya que su esttica y acabado de construccin influye para su aceptacin en el mercado local.

2.2.6 ERGONOMA DE LA MQUINA.

El objetivo de este mbito son los consumidores, usuarios y las caractersticas del contexto en el cual el producto es usado. El estudio de los factores ergonmicos en los productos, busca crear o adaptar productos y elementos de uso cotidiano o especfico de manera que se adapten a las caractersticas de las personas que los van a usar. Es decir la ergonoma es transversal, pero no a todos los productos, sino a los usuarios de dicho producto.

27

El diseo ergonmico de productos trata de buscar que stos sean: eficientes en su uso, seguros, que contribuyan a mejorar la productividad sin generar patologas en las personas, que en la configuracin de su forma indiquen su modo de uso, etc.2

El diseo ergonmico del puesto de trabajo debe tener en cuenta las caractersticas antropomtricas de la poblacin, la adaptacin del espacio, las posturas de trabajo, el espacio libre, la interferencia de las partes del cuerpo, el campo visual, la fuerza del trabajador y el estrs biomecnico, entre otros aspectos. Los aspectos organizativos de la tarea tambin son tomados en cuenta.3 Considerando el contexto sobre ergonoma para el diseo o fabricacin de un producto o mquina se establece la altura del molino triturador de botellas plsticas. La respectiva altura es obtenida con las estaturas ms comunes en nuestro medio laboral, para luego efectuar una media aritmtica y as obtener la altura que permita la adecuada operacin; Por el operario sin producirle ningn tipo de molestias o lesiones. Tabla 2.1 Promedio de estaturas.

MUESTRAMuestra 1. Muestra 2. Muestra 3. Muestra 4. Promedio.

ESTATURA (cm.) 160 165 170 175 167.5

FUENTE: Los autores.

2 3

http://es.wikipedia.org/wiki/Ergonom%C3%ADa, Pg. 2 Ibd. 2 , Pg. 5

28

El promedio de estaturas es igual a un metro con sesenta y ocho centmetros, si se considera que la altura ideal de trabajo de un hombre en pie de esta estatura es el nivel del codo flexionado se establece que la altura del molino debe ser entre 90 y 100 centmetros para una mejor operacin laboral.

2.2.7 FUNCIONALIDAD.

La mquina tendr 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 usuario las normas de uso del mecanismo para que se pueda establecer que sea fiable y digna de confianza en el instante de ser operada.

Adems se debe tener en cuenta la capacidad de trabajo, para no exceder en rangos mayores o menores para la cual esta diseado el molino triturador, y debe ser utilizada especficamente para el trabajo indicado.

2.3 PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS.

En la actualidad existen diferentes tipos de molinos trituradores para plstico, que van clasificados por su diseo, funcionamiento, de acuerdo al tipo de material a triturar y capacidad de produccin del material cortado.

Para la elaboracin del presente proyecto se expone tres tipos de trituradores que son considerados los ms sencillos, comunes, econmicos y similares en sus caractersticas tcnicas, para la trituracin de plstico.

-

Triturador de 2 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas. Triturador de 3 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas. Triturador de 6 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas.

29

2.3.1 ALTERNATIVA 1 (Triturador con un eje rotor de 2 aletas con 2 cuchillas giratorias y dos cuchillas fijas).

Para el presente estudio se designa como la alternativa 1 a:

El molino triturador de dos cuchillas giratorias y dos cuchillas fijas.

Figura 2.1 Triturador con un eje rotor de 2 aletas con 2 cuchillas giratorias y dos cuchillas fijas

Este tipo de molino o triturador esta compuesto por un eje porta cuchillas que tiene dos aletas, que ayudan al arrastre del material para ser triturado. En los extremos del eje se encuentran las cuchillas mviles que son sujetas por medio de pernos. Est fabricado en acero.

En la cmara de trituracin se ubican las cuchillas fijas que van empernadas en la parte frontal y posterior, tambin se encuentran los orificios para la fijacin de los

30

rodamientos de pared que sujetan al eje rotor de una manera flotante. Mientras que en la parte inferior se encuentra el tamiz o malla de sernimiento. Est construida en acero con perforaciones que facilitan el desalojo del material cortado.

La estructura o cuerpo esta hecho de acero en donde se monta el motor elctrico para su accionamiento.

Tiene una produccin de 10 kg / h

Ventajas.

-

Fcil mantenimiento. Facilidad en su transportacin. Seguridad de accidentes para el operador. Bajo consumo de energa para su funcionamiento. Facilidad de operacin. Bajo costo de mantenimiento en el afilado de las cuchillas. Facilidad de adquisicin de las cuchillas de corte en el mercado local.

Desventajas.

-

Produce ruido durante la accin de corte o triturado de plstico. Dificultad en la construccin del eje rotor.

2.3.2 ALTERNATIVA 2 (Triturador con un eje rotor cilndrico con 2 cuchillas giratorias y dos cuchillas fijas).

En la figura (2.2) se establece como la alternativa 2 al molino triturador de tres cuchillas giratorias y dos cuchillas fijas con todos sus elementos.

31

Figura 2.2 Triturador con un eje rotor cilndrico con 2 cuchillas giratorias y dos cuchillas fijas

El eje rotor de est tipo de triturador es de forma cilndrica; Las cuchillas mviles se insertan en una ranura y son asegurados con tres prisioneros. Su fabricacin se la realiza por medio de mecanizado y arranque de viruta, est fabricado en acero.

La cmara de molienda esta fabricada con placas de acero de un cuarto de espesor, Adems la cmara de molienda forma parte del cuerpo o estructura del molino. Dentro de la cmara se encuentran las cuchillas fijas que son dos.

El tamiz es la placa de cernido, posee perforaciones en toda el rea y permite la evacuacin del material cortado est sujeto por medio de pernos a la cmara de trituracin.

32

El motor elctrico est colocado con pernos a un costado de la estructura que es de acero electro soldado. 4

Tiene una capacidad de produccin de 10 kg / h

Ventajas.

-

Bajo costo de fabricacin. Facilidad de operacin. Por su simplicidad es de fcil y econmico mantenimiento. Seguridad de accidentes para el operador en el instante de su funcionamiento.

-

Facilidad y comodidad para el operador en el instante de alimentar la tolva.

Desventajas.

-

En el instante de cambio de cuchillas se debe retirar la tolva. Produce ruido durante la accin de corte o triturado de plstico. Dificultad de conseguir en el mercado local las cuchillas de corte.

4

www.uam.com.mex.

33

2.3.3 ALTERNATIVA 3 (Triturador con rodillos de prensado, con un eje rotor cilndrico con 2 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas).

Por ltimo la alternativa 3 Triturador con rodillos de prensado, con un eje rotor cilndrico con 2 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas

Figura 2.3 Triturador con rodillos de prensado, con un eje rotor cilndrico con 2 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas

Este tipo de triturador est construido en dos partes:

-

La tolva, los rodillos de prensado, la cmara de trituracin, el eje porta cuchillas y las cuchillas fijas forman un solo cuerpo.

-

Mientras que el tamiz, el apoyo del motor elctrico y el orificio de descarga se encuentran formando la base.

El eje porta cuchillas es de forma circular cada 180 grados se insertan las cuchillas para el corte del material, esta construido en acero mecanizado por arranque de viruta.

34

Los rodillos de prensado poseen revoluciones de giro de transmisin mucho menor que el eje rotor y los dos mecanismos reciben el movimiento del motor elctrico.

La cmara est elaborada en hierro fundido donde se colocan las cuchillas fijas por medio de pernos.

La base que contiene el motor elctrico, y sostiene el tamiz que est construido en acero electro soldado.

Este tipo de triturador tiene una capacidad de produccin de 10 kg / h5

Ventajas.

-

El material a triturar es prensado por la misma mquina. Facilidad de operacin por parte del operador. Seguridad de operacin para el operador durante su funcionamiento.

Desventajas.

-

Elevado costo para su fabricacin. Mayor peso, por lo cual dificulta su transportacin. Alto costo de mantenimiento. Produce ruido durante la accin de corte o triturado de plstico.

5

www.isve.com/sp/tritotuto-25-66htm.

35

2.4 SELECCIN DE LA ALTERNATIVA MS VIABLE.

En la tabla 2.2 se realiza la comparacin de los parmetros de diseo, los mismos que multiplicados por un factor de ponderacin, ayudan a obtener un resultado real de los parmetros que influyen para la eleccin del triturador ms adecuado, entre las tres alternativas.

El valor de los factores de ponderacin se califica de acuerdo a la importancia de cada uno de los parmetros, resultados obtenidos por encuestas.

Tabla 2.2 Calificacin de alternativas.

ALTERNATIVA 1 ALTERNATIVA 2 ALTERNATIVA 3

PARMETROS

Factores de Calific. Valor Pondera. 0.2 0.15 9 10 10 1.8 1.5 2.0

Calific.

Valor

Calific.

Valor

Costo de fabricacin. Facilidad de operacin.

9 10 10

1.8 1.5 2.0

8 10 10

1.6 1.5 2.0

Seguridad de operacin. 0.2 Costo de afilado. de las cuchillas Facilidad de mant. Aspecto de la mquina. Capacidad de produccin. Consumo de energa para su funcionamiento.

0.1 0.15

10 10

1.0 1.5

10 9

1. 0 1.35

8 9

0.8 1.35

0.05

10

0.5

8

0.4

8

0.4

0.1

10

1.0

9

0.9

9

0.9

0.05

10

0.5

10

0.5

10

0.5

1.0

9.8

9.45

9.05

FUENTE: Los autores

36

Al analizar cada parmetro que interviene en la calificacin para la seleccin de la alternativa ms viable, se considera los aspectos econmicos, tiempo, esttica, produccin y seguridad. Siendo el ms alto el que mayores beneficios y ventajas proporcione sobre cada una de las alternativas propuestas.

La evaluacin numrica anterior que se da a cada factor que interviene en la calificacin de las alternativas se considera con los puntajes de:

10 puntos ---------- Mayor beneficio o mayor ventaja. 9 puntos ---------- Beneficio medio o ventaja media. 8 puntos ---------- Bajo beneficio o baja ventaja.

Siendo la sumatoria de los puntajes el valor ms alto el que otorgue mayor ventaja para la eleccin de la alternativa ms viable. Donde se aplicarn las condiciones y necesidades bsicas del diseo.

2.4.1 CONCLUSIN DE LA EVALUACIN.

Despus de haber efectuado el anlisis, se procede a la seleccin de la mejor alternativa, obteniendo como resultado al molino triturador de dos cuchillas giratorias y dos cuchillas mviles, con un total de 9.8 puntos, que es el ms idneo y aceptable para el diseo y construccin.

La alternativa seleccionada tendr una capacidad de produccin de 10 kg / h para un servicio diario de trabajo de 8 horas.

Se debe tomar muy en cuenta que dentro de nuestro medio, la mquina que se eligi no tenga problemas de eleccin de materiales y procesos de fabricacin al ser utilizados en el maquinado y diseo para la construccin.

37

2.5 ESTUDIO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA. Despus de escogida la alternativa ms idnea, el proyecto se debe encaminar a la realizacin de un anlisis que permita una profundizacin ms amplia y detallada de la funcionalidad de este equipo.

El anlisis se fundamenta en los siguientes trminos:

-

Funcionamiento del molino triturador. Materiales a ser utilizados en su construccin. Aplicacin de tcnicas y normas de construccin. Sistemas de fijacin y unin de elementos.

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

2.5.1 FUNCIONAMIENTO DEL MOLINO TRITURADOR.

Es un proceso puramente mecnico y su funcionamiento general es el siguiente:

Al encender el molino triturador por medio del interruptor de ignicin empieza a girar el motor elctrico este movimiento es transmitido al eje porta cuchillas a travs de poleas y correas de transmisin, girando as el eje que contiene las cuchillas mviles de corte.

La materia prima es introducida por la tolva que se encuentra en la parte superior del molino, cuando el material es presionado entre las cuchillas fijas y las cuchillas mviles se produce el corte. El plstico cortado se mantiene en la cmara 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 dimetro. Esta malla se encuentra en la parte inferior del triturador que es la parte de descarga o fin del proceso.

38

Los tres tipos de trituradores mencionados anteriormente tienen el mismo principio de funcionamiento la nica diferencia entre ellos es la forma y dimensiones del eje porta cuchillas, el nmero de cuchillas mviles, el aspecto fsico en la estructura y la cantidad de produccin por hora.

2.5.2 MATERIALES A SER UTILIZADOS EN SU CONSTRUCCIN.

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 ms gruesos, perfiles estructurales en diferentes dimensiones, formas y espesores para la aplicacin de acuerdo a la necesidad; Y partiendo como base al estudio de diseo y seleccin de elementos, todas las partes que forman el molino triturador estn construidas en acero, variando para su utilizacin nicamente el tipo de material, espesor, calidad y norma de fabricacin.

2.5.3 APLICACIN DE TCNICAS Y NORMAS DE CONSTRUCCIN.

Para dar configuracin de acuerdo al diseo de cada elemento que conforman la mquina se utilizaran todas las tcnicas 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.

De igual manera se utilizarn las normas de fabricacin INEN, normas de uso y normas de seguridad.

39

2.5.4 SISTEMAS DE FIJACIN Y UNIN DE ELEMENTOS.

El molino triturador consta de elementos que deben ser fijados entre s 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 garanta y seguridad a los elementos que unen entre s.

Los elementos que se encuentran unidos con pernos y tuercas son: Los rodamientos de pared, el tamiz, el protector de correas de transmisin, el motor elctrico las cuchillas fijas y mviles.

El molino triturador tambin posee partes tales como las placas que forman la cmara de molienda y la estructura soporte, tienen que ser unidos entre s para formar el elemento propiamente detallado. La unin por soldadura por arco

elctrico con electrodo revestido es una tcnica segura, econmica y proporciona una buena esttica al producto terminado.

40

CAPITULO III

DISEO Y CONSTRUCCIN DEL MOLINO TRITURADOR

3.1 DISEO, CLCULO Y SELECCIN DE ELEMENTOS. Para dar principio al proceso de clculo, diseo y seleccin de elementos que componen el molino triturador se determinan las dimensiones generales de acuerdo a condiciones de labor, despus de un proceso de observacin y el afn de cumplir con los requerimientos de los operarios de mejorar sustancialmente la productividad. La altura de trabajo, debe permitir la operacin de una persona que trabaje en posicin erguida, colocacin que facilita la labor debido a condiciones ergonmicas tomando en consideracin que el propsito de este proyecto es que el operario realice el mnimo esfuerzo en cada operacin y de fcil mantenimiento. El molino triturador es una mquina que ser ubicad a en un sitio especfico de trabajo. Razn por la cual, favorece en la utilizacin de un motor elctrico como el sistema principal de accionamiento mecnico, proporcionando ventajas tales como disminucin de ruido, mayor economa en el uso de energa y bajo costo en su mantenimiento. La utilizacin de correas tipo V para la transmisin de fuerza y movimiento para la mquina es una opcin de gran ventaja en el desarrollo del proyecto, ya que al usar una banda de transmisin se obtiene una mayor eficiencia, disminucin de ruido y un bajo costo econmico; En comparacin con las transmisiones por cadena y piones. De igual manera para el clculo de ejes se obtendr el material adecuado con su respectiva dureza para la fabricacin del eje rotor.

41

La eleccin de rodamientos, chumaceras, cuchillas y pernos se fundamentar en el anlisis de fuerzas, y la ayuda de manuales o catlogos. Para otros elementos que componen el triturador para plstico como son la estructura electrosoldada para el cuerpo y soporte del eje, la tolva de alimentacin, el tamiz de cernimiento, se emplearn los respectivos centros de gravedad, fuerzas, parmetros de funcionamiento y de diseo para su construccin.

3.2 CLCULO DEL NMERO DE REVOLUCIONES PARA EL CORTE. El espesor comnmente utilizado para la fabricacin de los envases de PET es de 3mm, es por ello que la energa necesaria para provocar la fractura y ruptura total del material, definida como energa de impacto de la prueba Izod NIIE=0.285jse requiere una fuerza de de 14.89N1. Segn un estudio de polmeros realizado por el Instituto Tecnolgico de Celaya al PET. Para poder calcular el nmero de revoluciones necesarias para el corte de la botella de PET, es fundamental saber la configuracin geomtrica del eje rotor con sus respectivas dimensiones. Para as poder calcular el peso total y el centro de gravedad de las aletas. En la figura (3.1) se muestra la configuracin geomtrica del eje rotor.

1

Congreso Nacional de Tecnologa Industrial DISEO DE MQUINA RECICLADORA DE PET , pg. 4

42

Figura 3.1 Configuracin geomtrica del eje rotor.

3.2.1 CLCULO DEL PESO DE LAS ALETAS PARA CORTE. Las aletas para corte se encuentran formadas por tres cuerpos geomtricos que son: un cuadrante de crculo, un rectngulo y una parbola.

Figura 3.2 Geometra de las aletas para corte

Conociendo las dimensiones de altura, ancho y profundidad de cada una de las figuras que forman la aleta, se obtiene el volumen, que multiplicado por la densidad del acero se puede calcular la masa, la misma que por la aceleracin gravitatoria normal se obtiene el peso de cada uno de los cuerpos.

43

Primero se calcula el volumen total de la figura slida basada en el rea por la longitud, para luego obtener la masa y por ltimo el peso total. Este procedimiento se aplica a los tres cuerpos que forman la aleta.

3.2.1.1 Clculo del volumen del cuadrante de crculo.

V = A *LDonde:

(Ecuacin 3.1)2

V = Volumen (m3) A = * R2 / 4 = rea del cuadrante del crculo (mm2) L = Longitud (mm) Entonces el volumen del cuadrante de crculo es igual a: * R2 *L 4

V=

(Ecuacin 3.2) 3

V=

* 37.5 2 * 190 4

V = 2.10 * 10-4 m3

3.2.1.2 Clculo de la masa del cuadrante de crculo.

m=d*V

(Ecuacin 3.3)4

2 3

BEER, Ferdinand: Mecnica Vectorial Para Ingenieros, pg. 91 Edward Shigley: Diseo de Ingeniera Mecnica, pg. 856. 4 Ibd. 4 pg. 91

44

Donde:

m = Masa (kg.) d = Densidad del acero 7,850 Kg. / m35 Entonces la masa del cuadrante de crculo es igual a: m = 7,850 Kg. / m3 * 2.10 * 10-4 * m3 m = 1.65 Kg.

3.2.1.3 Clculo del peso del cuadrante de crculo.

Wcc = m * g

(Ecuacin 3.4)6

Donde:

Wcc = Peso del cuadrante de circulo (N). g = Aceleracin gravitatoria normal. Entonces el peso del cuadrante de crculo es igual a:

Wcc = 1.65 * 9.8066 Wcc = 16.18N

5 6

Ibd. 4 pg. 91 Ibd. 4 pg. 91

45

3.2.2.1 Clculo del volumen del rectngulo de la aleta.

V=b*h*LDonde:

(Ecuacin 3.5)7

V = Volumen (m3) b = base (mm) h = altura (mm) L = Longitud (mm) Entonces el volumen del rectngulo que forma la aleta es igual a:

V = 22.5 * 37.5 * 190 V = 1.60 * 10-4 m3

3.2.2.2 Clculo de la masa del rectngulo.

m=d*VDonde:

m = Masa (kg) d = Densidad del acero 7,850 Kg. / m3 Entonces la masa del rectngulo que forma la aleta es igual a:

7

Ibd. 4 pg. 92

46

m = 7,850 Kg / m3 * 1.60 * 10-4 * m3 m = 1.26 Kg

3.2.2.3 Clculo del peso del rectngulo.

Wr = m * g

Donde:

Wr = Peso del rectngulo (N) g = Aceleracin gravitatoria normal equivalente a 9.8066 Entonces el peso del rectngulo que forma la aleta es igual a:

Wr = 1.26 * 9.8066 Wr = 12.36 N

3.2.3.1 Clculo del volumen de la parbola.

V=

a*h *L 3

(Ecuacin 3.6)8

8

Ibd. 4 pg. 471

47

Donde:

V = Volumen (m3) A = a * h / 3 base = rea de la parbola9 (mm) h = altura (mm) L = Longitud (mm) Entonces el volumen de la parbola es igual a:

V = 37.5 * 37.5 / 3 * 190 V = 8.90 * 10-5 m3

3.2.3.2 Clculo de la masa de la parbola.

m=d*VDonde:

m = Masa (kg.) d = Densidad del acero 7,850 Kg. / m3 Entonces la masa de la parbola es igual a: m = 7,850 Kg / m3 * 8.90 * 10-5 * m3 m = 0.70 Kg.

9

Ibd. 4 pg. 471

48

3.2.3.3 Clculo del peso de la parbola.

Wp = m * g

Donde:

Wp = Peso de la parbola(N) g = Aceleracin gravitatoria normal equivalente a 9.8066 Entonces el peso de la parbola es igual a: Wp = 0.69 * 9.8066 Wp = 6.77N El peso total de las aletas es igual a la suma de los tres cuerpos por el nmero de aletas. Wt = (Wcc + Wr + Wp) * 2Donde:

(Ecuacin 3.7)

Wt = Peso total de las aletas (N) Wcc = Peso del cuadrante de crculo (N) Wr = Peso del rectngulo (N) Wp = Peso de la parbola (N) Reemplazando los valores en la ecuacin (3.7) se tiene que el peso total de las dos aletas es igual a: Wt = (16.18 + 12.36 + 6.77) N * 2 Wt = 70.62 N

49

3.2.4 CLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA ALETA. El centro de gravedad de un objeto es el centro de masa o punto a travs del cual se considera que acta la fuerza de la gravedad. La localizacin del centro de gravedad se expresa en unidades de longitud, a lo largo de los ejes (X , Y , Z). Estos son los tres componentes del vector distancia desde el origen del sistema de coordenadas hasta la posicin del centro de gravedad. El centro de gravedad se calcula a partir de todos los momentos tomados alrededor del origen y dividido para el peso total del cuerpo. El centro de gravedad de un objeto, puede ser calculado si se conocen los centros de gravedad de cada componente10. Para facilidad de clculo se considera que la aleta est formada por tres cuerpos que son; Una parbola, un rectngulo, y un cuadrante de crculo cada uno de estos cuerpos con sus respectivas distancias a sus centros de gravedad.

3.2.4.1 Clculo del centro de gravedad de la parbola.

Figura 3.3 Centro de gravedad de la parbola.10

Ibd. 1 pg. 37

50

Distancia en X.CG X1 = 3*a 4

(Ecuacin 3.8)11

Reemplazando los valores se tiene:CG X1 = 28.13mm

Distancia en Y.CG Y1 = 3*h 10

(Ecuacin 3.9)12

Reemplazando los valores se tiene:CG Y1 = 11.25mm

3.2.4.2 Clculo del centro de gravedad del rectngulo.

Figura 3.4 Centro de gravedad del rectngulo.

11 12

Ibd. 4 pg. 386 Ibd. 4 pg. 386

51

Distancia en X.CG X2 = a 2

(Ecuacin 3.10)13

Reemplazando los valores se tiene:CG X2 = 11.25mm

Distancia en Y.CG Y2 = h 2

(Ecuacin 3.11)14

Reemplazando los valores se tiene:CG Y2 = 18.75mm

3.2.4.3 Clculo del centro de gravedad del cuadrante del crculo.

Figura 3.5 Centro de gravedad del cuadrante de crculo.13 14

Ibd. 5 pg. 855 Ibd. 5 pg. 855

52

Distancia en X.CG X3 = 4*R 3*

(Ecuacin 3.12)15

Reemplazando los valores se tiene: CG X3 = 15.92mm

Distancia en Y.CG Y3 = 4*R 3*

(Ecuacin 3.13)

Reemplazando los valores se tiene: CG Y3 = 15.92mm

3.2.4.4 Ubicacin del centro de gravedad de la aleta.

Obtenidos los centros de gravedad de cada cuerpo, se precede a la ubicacin de los mismos en la aleta con sus respectivas distancias. Con respecto a los ejes (X , Y) de referencia como punto de origen para todas las medidas.

53

Figura 3.6 Ubicacin de los centros de gravedad de cada cuerpo que forma la

aleta. Para la ubicacin del centro de gravedad resultante de la aleta se estableci en el acpite (3.2.4). Que el centro de gravedad se calcula a partir de todos los momentos tomados alrededor del origen y dividido para el peso total del cuerpo. Motivo por lo cual se procedi en el acpite (3.2.1.1), al clculo del peso del cuadrante de crculo que es igual a (16.18N), en el acpite (3.2.1.3) se clculo el peso del rectngulo de la aleta igual a (12.36) y en el acpite nmero (3.2.2.3) el peso de la parbola respectivamente; Dando como resultado un peso total de (35.31N).

Para el caso de la aleta se consideran las distancias al centro de gravedad de cada figura geomtrica desde el punto de origen O. Ubicacin del centro de gravedad en el eje X. MX = Mx1 + Mx2 + Mx3 MX = (6.77 * 28.13) + (12.36 * 48.75) + (16.18 * 75.92) MX = 2.02 * 103 N.mmMx W

(Ecuacin 3.14)16

CG X =

(Ecuacin 3.15)17

Donde:

CGX = Centro de gravedad de la aleta en el eje X (mm) MX = Sumatoria de momentos de los cuerpos que forman la aleta con respecto al eje X (N.mm) W = Peso de la aleta (N)

16 17

Ibd. 1 pg. 32 Ibd. 1 pg. 32

54

Reemplazando los valores en la frmula (3.15) se tiene que el centro de gravedad de la aleta en el eje X es igual a: 2.02 * 10 3 CG X = 35.31CG X = 57.25mm

Ubicacin del centro de gravedad en el eje Y. My = My1 + My2 + My3 My = (6.77 * 26.25) + (12.36 * 18.75) + (16.18 * 15.92) My = 667.05 N.mmMy W

(Ecuacin 3.16)

CG Y =

(Ecuacin 3.17)

Donde:

CGy = Centro de gravedad de la aleta en el eje Y (mm). My = Sumatoria de momentos de los cuerpos que forman la aleta con respecto al eje Y (N.mm). W = Peso de la aleta (N). Reemplazando los valores en la frmula (3.17) se tiene que el centro de gravedad de la aleta en el eje Y es igual a:667.05 35.31

CG Y =

CG Y = 18.89mm

55

A continuacin con el valor de CGX = 57.25 mm y el valor de CGy = 18.89 mm, se procede a la ubicacin del respectivo centro de gravedad en la aleta para as obtener la aceleracin angular.

Figura 3.7 Ubicacin del centro de gravedad de la aleta con respecto a los ejes

X, Y.

Obtenido el peso de cada una de las aletas igual a 35.31N, el centro de gravedad de la aleta con un valor de 57.35 mm en el eje X y 18.89 mm en el eje Y . El eje rotor del molino triturador a disear posee dos cuchillas motivo por el cual se requiere una fuerza de 29.78N. Entonces las respectivas reacciones son:

56

Figura 3.8 Fuerzas actuantes en la aleta.

Fn = mnRx = 3.6 * Cos18 0 * 0.6029 2 (Ecuacin 3.18)

Donde:

Fn = Sumatoria de fuerzas normales m = masa (Kg) n = Aceleracin normal. Rx = Reaccin producida en X. = Velocidad angular (rad / Seg) Entonces la reaccin en X es igual a: Rx = 0.2062

Ft = mtDonde:

Ft = Sumatoria de fuerzas transversales m = masa (Kg) t = Aceleracin transversal. Ry= Reaccin producida en Y. Reemplazando valores se tiene que la reaccin en Y es igual a: 29.78 35.31 + Ry = 3.6*Sen180 * 0.060292 (Ecuacin 3.19)

Ry = Reaccin en Y.

57

Entonces la reaccin en Y es igual a: Ry = 0.06772 + 65.10 Aplicando la ecuacin de la sumatoria de momentos con respecto al punto A se tiene que:

MA = I + madMA = Sumatoria de momentos.

(Ecuacin 3.20)

I = Inercia. m = masa (Kg) a = aceleracin (m / Seg.)

d =Distancia hacia el centro de gravedad (m)Ry * 0.095 - 35.31* 0.03775 = 3.6 * 0.06029 2 * 0.02989 Reemplazando el valor de (Ry) en la ecuacin nmero (3.20) y despejando la velocidad angular (), se tiene un valor igual a:rad Seg

= 78.2

78.2 rad / Seg equivale 747.13 RPM

3.3 CLCULO DE LA POTENCIA DE ACCIONAMIENTO PARA EL CORTE DE LA BOTELLA DE PET.

La potencia de accionamiento del motor elctrico, es la fuerza que se transmitir directamente hacia el eje rotor para por medio de las cuchillas de corte para realizar el triturado de la botella de PET.

58

Para el clculo de la potencia de accionamiento de debe conocer la velocidad tangencial del filo de corte, la velocidad de alimentacin del elemento. 3.3.1 CLCULO DE LA VELOCIDAD TANGENCIAL.r ** 30

Vt =

(Ecuacin 3.21)

Donde:

Vt = Velocidad tangencial del filo (m / Seg.) r = Radio (m) = Nmero de revoluciones (RPM) Reemplazando valores en la ecuacin de la velocidad tangencial se tiene que:0.02 * 754 * 30

Vt =

Vt = 1.58

m Seg

3.3.2 CLCULO DE LA VELOCIDAD DE ALIMENTACIN. q * A

Vmat =

(Ecuacin 3.22)

Donde:

Vmat = Velocidad de alimentacin (m / Seg). q = Cantidad de produccin (10 Kg / h). = Densidad del PET (1,677.14 Kg/m3) 18 A = rea de alimentacin (0.19 * 0.0925)m.

18

Ibd. 1 , pg. 3

59

Reemplazando valores en la ecuacin de la velocidad tangencial se tiene que: 10Kg / h 1,677.14 * 0.190 * 0.0925

Vmat =

Vmat = 0.339

m Seg.

3.3.3 CLCULO DE LA VELOCIDAD DE CORTE.

Vc =

Vt2 + Vmat2

(Ecuacin 3.23)

Donde:

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

Vc = 1.543

La potencia de accionamiento es igual a:P = F * Vc

(Ecuacin 3.24)

Reemplazando el valor de la fuerza requerida para el corte y la velocidad de corte en la ecuacin de la potencia se tiene que la potencia de accionamiento es igual a: P = 1900*1.543

60

P = 2,743Watt 3.93Hp La potencia obtenida de 3.93Hp 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 4,71Hp. La dificultad de conseguir en el mercado local un motor elctrico de 4.71HP, y 747 RPM; Obliga a seleccionar un motor elctrico de 5HP como potencia de accionamiento a 1,750 RPM para el molino triturador. Con un servicio diario de trabajo 8 horas y un nmero de arranques 1 por da.

3.4 SELECCIN DE LA CORREA TRAPEZOIDAL.

Conocida la potencia de accionamiento de la mquina, se realiza la respectiva seleccin de correas para transmisin y sus correspondientes poleas, con la ayuda de manuales de seleccin. Para as obtener el momento torsor y calcular las fuerzas que influyen en el diseo del respectivo eje rotor y los dems elementos que forman el molino triturador.

3.4.1 DETERMINACIN DEL FACTOR DE SERVICIO. Para obtener el factor de servicio primero se ubica en el manual de correas el tipo de motor que se puede utilizar en la industria del plstico y caucho. Con la ayuda del clculo del motor que es de 5 hp y 1750 rpm NEMA recomienda un motor del tipo Jaula de ardilla con una cada baja del 250%. De acuerdo al manual de correas de transmisin se obtiene que: Para mquinas de la industria del plstico y caucho la letra designada es D. Y a la vez seala que se puede utilizar todo tipo de motores elctricos. 19

19

Manual tcnico DAYCO. Pginas, 6-7

61

En seguida con la ayuda de la matriz del factor de servicio. Se ubica el literal D con un rgimen de trabajo al 250%, cruzando estos dos valores de forma diagonal se obtiene un valor de 1,5.20

Tabla 3.1 Matriz de factor de servicio

FUENTE: DAYCO; Gua de pre ingeniera para correas y poleas.

3.4.2 CLCULO DE LA POTENCIA DE DISEO. HPd = HPm * fsDonde:

(Ecuacin 3.25)21

HPd = Potencia de diseo (Hp) HPm = Potencia de accionamiento del motor (Hp) fs = Factor de servicio = 1.520 21

Ibd. 23 pg. 6 Ibd. 23 pg. 4

62

HPd = 5 * 1.5 HPd = 7.5 Hp

3.4.3 DETERMINACIN DE LA SECCIN DE LA BANDA. Con una potencia de diseo de 7.5 Hp y 1,750 RPM y la ayuda de la tabla (3.2) se elige la seccin de la correa trapezoidal.

Tabla 3.2 Seccin de la correa trapezoidal.

FUENTE: DAYCO; Gua de pre ingeniera para correas y poleas.

Entonces la seccin de la correa trapezoidal es 3VX.

3.4.4 SELECCIN DE LOS DIAMETROS DE POLEAS, LA RELACIN DE TRANSMISIN Y EL NMERO DE REVOLUCIONES DEL EJE ROTOR. Como ya se estableci en el acpite (3.3.3), el tipo de motor elctrico a utilizar que es de 5 HP con 1,750 RPM y con la tabla (3.3) se selecciona los dimetros de la polea conductora y la polea conducida, para la reduccin de transmisin; La

63

dificultad de conseguir en el mercado local poleas con dimensiones en fracciones de pulgada, obliga a seleccionar poleas en medidas enteras de pulgada: Acatando lo expuesto se elige poleas con dimetros de: Dimetro de la polea conductora 3 pulgadas. Dimetro de la polea conducida 6.90 7 pulgadas. La tabla (3.3) tambin proporciona el valor de la relacin de transmisin que es igual a 2.32. De acuerdo a la relacin de transmisin y los dimetros de las poleas seleccionados se obtiene tambin el valor de las revoluciones del eje rotor que es igual a 754 RPM.

Tabla 3.3 Seleccin de dimetros de poleas y la relacin de transmisin.

FUENTE: DAYCO; Gua de pre ingeniera para correas y poleas.

64

3.4.5

CLCULO

DE

LA

POTENCIA

CORREGIDA

POR

CORREA

TRAPEZOIDAL. HPcb = HPb * f1Donde:

(Ecuacin 3.26)22

HPcb = Potencia corregida por correa (Hp) HPb = 2.75 Potencia por correa (Hp), valor de tabla. f1 = Factor de correccin por arco de contacto; El catlogo de correas trapezoidales indica que para motores elctricos monofsicos se puede utilizar todos los factores del cdigo de colores. Se elige un factor de correccin igual a 2.23 HPcb = 2.75 * 2.0 HPcb = 5.50 Hp.

3.4.6 CLCULO DEL NMERO DE CORREAS TRAPEZOIDALES.HPd HPcb

Z=

(Ecuacin 3.27)24

Donde:

Z = Nmero de correas trapezoidales. HPd= Potencia de diseo (7.5 Hp). HPcb = Potencia corregida por correa trapezoidal (5.50 Hp). Z = 1.36 2 correas trapezoidales.22 23

Ibd. 23 pg. 5 Ibd. 23 pg. 8 24 Ibd. 23 pg. 5

65

3.4.7

CLCULO

DE

LA

TENSIN

TRANSMITIDA

POR

CORREA

TRAPEZOIDAL. Existen dos fuerzas presentes en las poleas que son la tensin 1 (t1) ejercida por el motor de accionamiento que es el lado tenso, y la tensin 2 (t2) que es producida por el eje rotor o lado flojo.25

Figura 3.9 Tensin en las correas trapezoidales.FUENTE: DAYCO; Gua de pre-ingeniera para correas y poleas.

t 1 = 41,250

HPd NV HPd NV

(Ecuacin 3.28)

t2 = 33,000 * (1. 25 - N)

(Ecuacin 3.29)

Donde:

t1 = Tensin en el lado tenso (lbf). t2 = Tensin en el lado flojo (lbf). HPd = Potencia de diseo (Hp). N = Factor de correccin por arco de contacto. V =